BÀI THAM KHẢO DÀNH CHO SINH VIÊN CƠ KHÍ
Đề tài: Thép Không Gỉ Sơ lược nội dung: 1/ Sơ lược thép không gỉ 1.1/ Khái niệm 1.2/ Nguyên nhân thép bị gỉ 1.3/ Đánh giá tính không gỉ thép 1.4/ Công dụng nguyên tố thép không gỉ 1.5/ Kí hiệu 2/ Phân loại 2.1/ Thép không gỉ pha 2.2/ Thép không gỉ pha 1/ Sơ lược thép không gỉ 1.1/ Khái niệm Thép không gỉ (inox) bao gồm họ hợp kim sở sắt, chứa tối thiểu 12% Cr, có nguyên tố khác như: Ni, P, S, Si, Nb, Mn Cr nguyên tố định tới tính không gỉ thép 1.2/ Nguyên nhân thép bị gỉ Do ăn mòn điện hóa: thép có tổ chức hai pha với điện chênh lệch lớn Từ nguyên nhân có hai nguyên lý để nâng cao tính chống ăn mòn thép tạo thép không gỉ là: • Nâng cao điện điện cực ferit lên gần điện điện cực cacbit, làm dòng điện ăn mòn nhỏ • Làm cho thép có tổ chức pha austenit ferit với thành phần đồng Do ăn mòn hóa học: thép tác dụng với oxy môi trường sinh phản ứng oxy hóa bề mặt tạo lớp oxit kim loại, oxy tiếp tục khuếch tán vào dẫn đến ăn mòn thép Vì người ta cho Crom > 12% số nguyên tố khác, crom tác dung oxy tạo thành Cr2O3 bám chặt bề mặt ngăn không cho oxy khuyết tán vào 1.3/ Đánh giá tính không gỉ thép Trong môi trường ăn mòn yếu (không khí, nước ) - Nếu tốc độ ăn mòn bé 0,01mm/năm → thép hoàn toàn không gỉ - Nếu tốc độ ăn mòn bé 0,1mm/năm → thép không gỉ - Nếu tốc độ ăn mòn lớn 0,1mm/năm → thép bị gỉ Trong môi trường ăn mòn mạnh (dd muối, axit ) - Nếu tốc độ ăn mòn bé 0,1mm/năm → thép chịu axit, muối - Nếu tốc độ ăn mòn 1mm/năm → thép bị gỉ 1.4/ Công dụng số nguyên tố: Crom: Nhờ có crom nên thép không gỉ chịu tác dụng mòn hoá gỉ oxy hoá thông thường xảy với thép cacbon không bảo vệ Một hàm lượng crom mức tối thiểu có lớp mặt không tan bám chặt hình thành ngăn chặn khuyếch tán oxy hoá mặt ngăn oxid hoá sắt Mức Crom cao mức chống gỉ cao Niken: Sự có mặt Niken hình thành cấu trúc ostenit làm cho mác thép có độ bền, tính dẻo dai, nhiệt độ hỗn hợp làm nguội Niken chất không từ tính Trong vai trò Niken ảnh hưởng trực tiếp lên phát triển lớp oxit crom mặt, niken cải thiện đáng kể việc chịu acid công, đặc biệt với acid sulfuric Molybden (Mo) : Chất phụ gia Molybden thêm vào thép ferit tăng tính chống mòn lỗ chỗ cục chống mòn kẻ nứt tốt hơn( kết cấu hàn) Molybden giúp chống tác động clorua thép ostenit Lượng Molybden cao mức chịu clorua cao Một số loại thép không gỉ ostenit theo TCVN Thành phần hóa học, % Kí hiệu C Cr Ni Ti Mn Si P S Không lớn 12Cr18Ni9 ≤ 0,12 17 – 19 – 10 - 2,0 0,8 0,035 0,02 17Cr18Ni9 0,13 – 0,21 17 – 19 – 10 - 2,0 0,8 0,035 0,02 12aCr18Ni9Ti ≤ 0,12 17 – 19 – 9,15 0,8 2,0 0,8 0,035 0,02 4Cr18Ni10 ≤ 0,04 17 – 19 – 11 - 2,0 0,8 0,035 0,02 8Cr18Ni10Ti ≤ 0,08 17 – 19 - 11 - 2,0 0,8 0,035 0,02 8Cr18Ni10Ti ≤ 0,08 17 – 19 - 11 0,7 2,0 0,8 0,035 0,02 12Cr18Ni10Ti ≤ 0,12 17 – 19 - 11 0,8 2,0 0,8 0,035 0,02 Công dụng tính chất ostenit: Ưu điểm: Tính chống ăn mòn cao, ổn định nước sông, biển, nước bão hòa nhiệt cac dung dịch muối, ổn định HNO3, H2SO4, HCL → dùng công nghiệp hóa dầu, sản xuất axit, công nghiệp thực phẩm Tính dẻo ( δ = 45 – 60%) dễ cán, gò, rập trạng thái nguội → phù hợp chế tạo thiết bị hóa học, sử dụng nhiệt độ thấp Cơ tính bảo đảm: trạng thái ủ có độ dẻo cao, độ bền thấp ( σb = 750MPa, σ0.2 = 250MPa) sau biến cứng biến dạng nguội đạt độ bền cao (σb = 1000 Mpa, σ0.2 = 750MPa) → đáp ứng yêu cầu chịu tải thiết bị hóa học Thép ostenit sử dụng nhiều Nhược Đắt điểm: tiền chứa nhiều Ni Khó cắt gọt thép dẻo, phoi khó gãy Dễ bị ăn mòn theo biên hạt vùng ảnh hưởng nhiệt mối hàn, chi tiết thường xuyên làm việc 400800°C Để làm việc môi trường ion Cl- phải thêm 2-4%Mo Còn môi trường H2SO4 H3PO4 nóng thép thường hợp kim them Mo, Ti, Cu,Nb… Một số ứng dụng ostenit 2.2/ Thép không gỉ pha: 2.2.1 Thép không gỉ mactenxit: Thành phần hóa học: Lượng Cr loại thép từ 12 – 17% Nếu lượng Cr mức độ giới hạn 12,5-13% lượng C < 0,4% để không làm giảm tính chống gỉ (12Cr13, 20CR13, 30Cr13,…) Nếu tăng lượng Cr tới 17% lượng C đạt tới 0,9 – 1,1% để tăng độ cứng mà bảo đảm chống gỉ ( 90Cr18) Đặc điểm nhiệt luyện: Nhiệt luyện thép không gỉ loại bao gồm nung để đạt tổ chức ostenit, ram Nhiệt độ ostenit hóa cao 950 - 1100°C phải hòa tan cacbit crom vào γ lượng Cr cao nên thép làm nguội dầu không khí mà giữ tổ chức mactenit Công dụng: Loại cacbon thấp sau ram có σb = 600 -660MPa, σ0,2 = 420 - 450MPa, δ = 16%, aK = 800 900kJ/m2 Dùng làm đồ trang sức, ốc vít không gỉ, chi tiết chịu nhiệt ( < 450°C ) cánh tubin hơi, phận cracking dầu mỏ….(12Cr13, 20Cr13….) Loại cacbon cao có độ cứng(HRC 40 – 55) giới hạn đàn hồi cao dùng làm lò xo không gỉ, dụng cụ đo, chi tiết máy, dụng cụ y tế….( 30Cr13, 40Cr13… ) 2.2.2 Thép không gỉ ostenit-ferit: Nếu tăng lượng Cr ( 18-28%) giảm lượng Ni (59%) thép có tổ chức hỗn hợp γ σ (12Cr21Ni5Ti) Cơ tính thép tốt: tượng giòn thép ferit, giới hạn đàn hồi cao gấp ba lần ostenit Độ chống ăn mòn cao, đăc biệt điều kiện chịu áp lực, ăn mòn tập trung Giản đồ schaeffler Nitd = %Ni + 30.%C + 0,5.%Mn 25 20 α+M α 15 M γ+α 10 γ+α+M M+α M+α 10 α 20 30 15 25 Crtd = %Cr + %Mo + 1,5.%Si + 0,5.%Nb Một số ứng dụng thép sống So sánh số tính chất loại thép không gỉ Nhóm thép không gỉ Từ tính Chịu ăn mòn Tính hàn Tính dẻo Mactenxit Có Trung bình Thấp Thấp Ferit Có Trung bình Thấp Trung bình Ostenit Không Cao Rất cao Rất cao Ostenit - ferit Có Rất cao Cao Trung bình Xin cảm ơn thầy bạn ý lắng nghe [...]... 50 2/ Phân loại: Thép không gỉ 1 pha ferit 2 pha ostenit mactenit Ostenitferit 2.1/ Nhóm thép không gỉ 1 pha: 2.1.1 Thép không gỉ ferit Nhóm thép chứa 13%Cr, C < 0,08%, cho thêm 0,2% Al sẽ ngăn cản sự tạo thành ostenit và nâng cao tính hàn Dùng nhiều trong công nghiệp dầu mỏ Nhóm thép chứa 17% Cr (12Cr17, ) là loại thép ferrit được dùng nhiều nhất vì có thể thay thế thép không gỉ ostenit trong... biển, axit Một số sản phẩm từ thép không gỉ ferrit 2.1.2/ Thép không gỉ ostenit: Lượng Ở cabon trong loại thép này rất thấp loại thép ferit pha γ không tồn tại hoặc chỉ tồn tại ở nhiệt độ cao.Nếu cho thêm Ni với lượng thích hợp sẽ có tổ chức ostenit ngay cả ở nhiệt độ thường Một số loại thép không gỉ ostenit theo TCVN Thành phần hóa học, % Kí hiệu C Cr Ni Ti Mn Si P S Không lớn hơn 12Cr18Ni9 ≤ 0,12... Thép không gỉ 2 pha: 2.2.1 Thép không gỉ mactenxit: Thành phần hóa học: Lượng Cr trong loại thép này từ 12 – 17% Nếu lượng Cr ở mức độ giới hạn dưới 12,5-13% thì lượng C < 0,4% để không làm giảm tính chống gỉ (12Cr13, 20CR13, 30Cr13,…) Nếu tăng lượng Cr tới 17% thì lượng C có thể đạt tới 0,9 – 1,1% để tăng độ cứng mà vẫn bảo đảm chống gỉ ( 90Cr18) Đặc điểm về nhiệt luyện: Nhiệt luyện thép. .. đồ trang sức, ốc vít không gỉ, chi tiết chịu nhiệt ( < 450°C ) như cánh tubin hơi, bộ phận cracking dầu mỏ….(12Cr13, 20Cr13….) Loại cacbon cao hơn do có độ cứng(HRC 40 – 55) và giới hạn đàn hồi cao dùng làm lò xo không gỉ, dụng cụ đo, chi tiết máy, dụng cụ y tế….( 30Cr13, 40Cr13… ) 2.2.2 Thép không gỉ ostenit-ferit: Nếu tăng lượng Cr ( 18-28%) và giảm lượng Ni (59%) thép sẽ có tổ chức hỗn hợp γ... 20 30 15 25 Crtd = %Cr + %Mo + 1,5.%Si + 0,5.%Nb Một số ứng dụng thép trong cuộc sống So sánh một số tính chất của các loại thép không gỉ Nhóm thép không gỉ Từ tính Chịu ăn mòn Tính hàn Tính dẻo Mactenxit Có Trung bình Thấp Thấp Ferit Có Trung bình Thấp Trung bình Ostenit Không Cao Rất cao Rất cao Ostenit - ferit Có Rất cao Cao Trung bình Xin cảm ơn thầy và các bạn đã chú ý lắng nghe ... dư làm giảm khả năng chống mòn lỗ chỗ 1.5/ Kí hiệu của thép không gỉ: Theo TCVN: (xCryAzBw ) Trong đó: A, B: là các nguyên tố khác • x: là % C theo tỉ lệ 1/10.000 y: là % của Cr z: là % của nguyên tố A w: là % của nguyên tố B Theo ASTM( Mỹ): 2xx, 3xx, 4xx Các mác thép bắt đầu bằng: 2xx, 3xx là kí hiệu của ostenit Vd: 201, 301, 304 • Các mác thép bắt đầu bằng: 4xx là kí hiệu của ferit hay mactenit... của thép này rất tốt: không có hiện tượng giòn của thép ferit, giới hạn đàn hồi cao gấp ba lần ostenit Độ chống ăn mòn cao, đăc biệt trong điều kiện chịu áp lực, ăn mòn tập trung Giản đồ schaeffler Nitd = %Ni + 30.%C + 0,5.%Mn 25 20 α+M α 15 M γ+α 10 γ+α+M 5 0 M+α M+α 5 10 α 20 30 15 25 Crtd = %Cr + %Mo + 1,5.%Si + 0,5.%Nb Một số ứng dụng thép trong cuộc sống So sánh một số tính chất của các loại thép. .. thép không gỉ loại này bao gồm nung để đạt tổ chức ostenit, tôi và ram Nhiệt độ ostenit hóa cao 950 - 1100°C và phải hòa tan cacbit crom vào γ do lượng Cr cao nên thép này có thể làm nguội trong dầu hoặc không khí mà vẫn giữ được tổ chức mactenit Công dụng: Loại cacbon thấp sau khi tôi và ram ở có σb = 600 -660MPa, σ0,2 = 420 - 450MPa, δ = 16%, aK = 800 900kJ/m2 Dùng làm đồ trang sức, ốc vít không. .. Mangan (Mn): Thông thường Mangan thêm vào thép không gỉ giúp khử oxy hoá, trong khi nấu chảy để ngăn việc hình thành chất bẩn sunfua sắt có thể tạo ra vỡ nứt và cũng là chất làm ổn định mác thép ostenit Lưu huỳnh: thường được giữ ở mức thấp do có thể tạo ra sunfua bẩn Lưu huỳnh dùng để cải thiện khả năng gia công... cầu chịu tải các thiết bị hóa học Thép ostenit được sử dụng nhiều nhất Nhược Đắt điểm: tiền do chứa nhiều Ni Khó cắt gọt do thép dẻo, phoi khó gãy Dễ bị ăn mòn theo biên hạt ở vùng ảnh hưởng nhiệt ở mối hàn, hoặc chi tiết thường xuyên làm việc ở 400800°C Để làm việc được trong môi trường ion Cl- phải thêm 2-4%Mo Còn trong môi trường H2SO4 và H3PO4 nóng thép thường hợp kim them Mo, Ti, Cu,Nb… ... thép không gỉ 1.1/ Khái niệm 1.2/ Nguyên nhân thép bị gỉ 1.3/ Đánh giá tính không gỉ thép 1.4/ Công dụng nguyên tố thép không gỉ 1.5/ Kí hiệu 2/ Phân loại 2.1/ Thép không gỉ pha 2.2/ Thép không. .. 750 580 580 50 55 50 2/ Phân loại: Thép không gỉ pha ferit pha ostenit mactenit Ostenitferit 2.1/ Nhóm thép không gỉ pha: 2.1.1 Thép không gỉ ferit Nhóm thép chứa 13%Cr, C < 0,08%, cho thêm... ăn mòn yếu (không khí, nước ) - Nếu tốc độ ăn mòn bé 0,01mm/năm → thép hoàn toàn không gỉ - Nếu tốc độ ăn mòn bé 0,1mm/năm → thép không gỉ - Nếu tốc độ ăn mòn lớn 0,1mm/năm → thép bị gỉ Trong