Thép không gỉ (Stainless Steel)"Stainless" là viết tắt của "acid-resistant steel" (thép không gỉ chống axit), và các loại thép có khả năng chống lại các môi trường ăn mòn yếu như không khí, hơi nước, nước, hoặc có đặc tính không gỉ được gọi là thép không gỉ.
Thuật ngữ "thép không gỉ"Không chỉ đơn thuần đề cập đến một loại thép không gỉ, mà là hơn một trăm loại thép không gỉ công nghiệp, mỗi loại đều có hiệu suất tốt trong lĩnh vực ứng dụng cụ thể của nó."
Tất cả đều chứa từ 17 đến 22% crom, và các loại thép tốt hơn còn chứa thêm niken. Việc bổ sung molypden có thể cải thiện hơn nữa khả năng chống ăn mòn trong khí quyển, đặc biệt là khả năng chống ăn mòn trong môi trường chứa clorua.
I. Phân loại thép không gỉ
1. Thép không gỉ và thép chống ăn mòn là gì?
Trả lời: Thép không gỉ là viết tắt của thép không gỉ kháng axit, có khả năng chống lại các môi trường ăn mòn yếu như không khí, hơi nước, nước, hoặc các chất ăn mòn khác. Các loại thép bị ăn mòn được gọi là thép kháng axit.
Do sự khác biệt về thành phần hóa học, khả năng chống ăn mòn của hai loại thép này cũng khác nhau. Thép không gỉ thông thường thường không có khả năng chống ăn mòn bởi môi trường hóa học, trong khi thép chống axit thường có khả năng chống ăn mòn tốt hơn.
2. Làm thế nào để phân loại thép không gỉ?
Trả lời: Theo trạng thái cấu tạo, thép có thể được chia thành thép mactenxit, thép ferrit, thép austenit, thép không gỉ austenit-ferrit (song pha) và thép không gỉ tôi cứng bằng kết tủa.
(1) Thép Martensitic: độ bền cao nhưng độ dẻo và khả năng hàn kém.
Các loại thép không gỉ mactenxit thường dùng là 1Cr13, 3Cr13, v.v., do hàm lượng cacbon cao nên có độ bền, độ cứng và khả năng chống mài mòn cao, nhưng khả năng chống ăn mòn hơi kém. Loại thép này được sử dụng trong một số bộ phận thông dụng cần có tính chất cơ học cao và khả năng chống ăn mòn tốt, chẳng hạn như lò xo, cánh tuabin hơi, van ép thủy lực, v.v.
Loại thép này được sử dụng sau khi tôi và ram, và cần phải ủ sau khi rèn và dập.
(2) Thép ferri-tít: 15% đến 30% crom. Khả năng chống ăn mòn, độ dẻo dai và khả năng hàn của nó tăng lên khi hàm lượng crom tăng, và khả năng chống ăn mòn ứng suất clorua của nó tốt hơn các loại thép không gỉ khác, chẳng hạn như Crl7, Cr17Mo2Ti, Cr25, Cr25Mo3Ti, Cr28, v.v.
Do hàm lượng crom cao, khả năng chống ăn mòn và chống oxy hóa của nó tương đối tốt, nhưng tính chất cơ học và tính chất gia công lại kém. Nó chủ yếu được sử dụng cho các kết cấu chịu axit, ít ứng suất và làm thép chống oxy hóa.
Loại thép này có khả năng chống ăn mòn bởi không khí, axit nitric và dung dịch muối, đồng thời có đặc tính chống oxy hóa ở nhiệt độ cao tốt và hệ số giãn nở nhiệt nhỏ. Nó được sử dụng trong thiết bị nhà máy sản xuất axit nitric và thực phẩm, và cũng có thể được sử dụng để chế tạo các bộ phận hoạt động ở nhiệt độ cao, chẳng hạn như các bộ phận tuabin khí, v.v.
(3) Thép Austenit: Chứa hơn 18% crom, và cũng chứa khoảng 8% niken và một lượng nhỏ molypden, titan, nitơ và các nguyên tố khác. Hiệu suất tổng thể tốt, chống ăn mòn bởi nhiều môi trường.
Thông thường, phương pháp xử lý dung dịch được áp dụng, nghĩa là thép được nung nóng đến 1050-1150 °C, sau đó làm nguội bằng nước hoặc làm nguội bằng không khí để thu được cấu trúc austenit đơn pha.
(4) Thép không gỉ Austenit-ferit (song pha): Nó có những ưu điểm của cả thép không gỉ Austenit và Ferrit, và có tính siêu dẻo. Austenit và Ferrit mỗi loại chiếm khoảng một nửa thép không gỉ.
Trong trường hợp hàm lượng cacbon thấp, hàm lượng crom từ 18% đến 28%, và hàm lượng niken từ 3% đến 10%. Một số loại thép cũng chứa các nguyên tố hợp kim như molypden, đồng, silic, niobi, titan và nitơ.
Loại thép này có đặc tính của cả thép không gỉ austenit và ferrit. So với ferrit, nó có độ dẻo và độ dai cao hơn, không bị giòn ở nhiệt độ phòng, khả năng chống ăn mòn giữa các hạt và hiệu suất hàn được cải thiện đáng kể, đồng thời vẫn giữ được đặc tính giòn ở 475°C của thép không gỉ chứa sắt, có độ dẫn nhiệt cao và có đặc tính siêu dẻo.
So với thép không gỉ Austenit, thép không gỉ song pha có độ bền cao và khả năng chống ăn mòn giữa các hạt và ăn mòn do ứng suất clorua được cải thiện đáng kể. Thép không gỉ song pha có khả năng chống ăn mòn rỗ tuyệt vời và cũng là loại thép không gỉ tiết kiệm niken.
(5) Thép không gỉ tôi cứng bằng kết tủa: nền là austenit hoặc martensit, và các mác thép không gỉ tôi cứng bằng kết tủa thường dùng là 04Cr13Ni8Mo2Al, v.v. Đây là loại thép không gỉ có thể được tôi cứng (tăng cường độ bền) bằng phương pháp tôi cứng bằng kết tủa (còn gọi là tôi cứng theo tuổi).
Theo thành phần, nó được chia thành thép không gỉ crom, thép không gỉ crom-niken và thép không gỉ crom-mangan-nitơ.
(1) Thép không gỉ crom có khả năng chống ăn mòn nhất định (axit oxy hóa, axit hữu cơ, xâm thực), chịu nhiệt và chống mài mòn, và thường được sử dụng làm vật liệu thiết bị cho các nhà máy điện, hóa chất và dầu khí. Tuy nhiên, khả năng hàn của nó kém, và cần chú ý đến quy trình hàn và điều kiện xử lý nhiệt.
(2) Trong quá trình hàn, thép không gỉ crom-niken phải chịu nhiệt độ cao lặp đi lặp lại để kết tủa cacbua, điều này sẽ làm giảm khả năng chống ăn mòn và tính chất cơ học.
(3) Độ bền, độ dẻo, độ dai, khả năng tạo hình, khả năng hàn, khả năng chống mài mòn và khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ crom-mangan đều tốt.
II. Các vấn đề khó khăn trong hàn thép không gỉ và giới thiệu về việc sử dụng vật liệu và thiết bị.
1. Tại sao việc hàn thép không gỉ lại khó khăn?
Câu trả lời: (1) Độ nhạy nhiệt của thép không gỉ tương đối mạnh và thời gian lưu trú trong phạm vi nhiệt độ 450-850 °C hơi dài hơn, và khả năng chống ăn mòn của mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt sẽ bị giảm nghiêm trọng;
(2) dễ bị nứt do nhiệt;
(3) Bảo vệ kém và quá trình oxy hóa ở nhiệt độ cao nghiêm trọng;
(4) Hệ số giãn nở tuyến tính lớn, dễ gây ra biến dạng hàn lớn.
2. Có thể áp dụng những biện pháp công nghệ hiệu quả nào để hàn thép không gỉ austenit?
Câu trả lời: (1) Chọn vật liệu hàn theo thành phần hóa học của kim loại cơ bản;
(2) Hàn nhanh với dòng điện nhỏ, năng lượng đường dây nhỏ làm giảm lượng nhiệt đầu vào;
(3) Dây hàn đường kính nhỏ, que hàn, không lắc, hàn nhiều lớp nhiều lần;
(4) Làm nguội cưỡng bức đường hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt để giảm thời gian lưu trú ở 450-850°C;
(5) Bảo vệ bằng argon ở mặt sau của mối hàn TIG;
(6) Các mối hàn tiếp xúc với môi trường ăn mòn cuối cùng được hàn lại;
(7) Xử lý thụ động đường hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt.
3. Tại sao chúng ta nên chọn dây hàn và que hàn серии 25-13 để hàn thép không gỉ austenit, thép cacbon và thép hợp kim thấp (hàn thép khác loại)?
Trả lời: Hàn các mối nối thép khác loại, nối thép không gỉ Austenit với thép cacbon và thép hợp kim thấp, kim loại đắp hàn phải sử dụng dây hàn loại 25-13 (309, 309L) và que hàn (Austenit 312, Austenit 307, v.v.).
Nếu sử dụng các vật liệu hàn thép không gỉ khác, cấu trúc mactenxit và các vết nứt nguội sẽ xuất hiện trên đường hàn ở phía thép cacbon và thép hợp kim thấp.
4. Tại sao dây hàn thép không gỉ đặc lại sử dụng khí bảo vệ 98%Ar + 2%O2?
Trả lời: Trong quá trình hàn MIG dây thép không gỉ đặc, nếu sử dụng khí argon tinh khiết để bảo vệ, sức căng bề mặt của vũng nóng chảy sẽ cao, dẫn đến mối hàn hình thành kém, có dạng "gờ". Thêm 1 đến 2% oxy có thể làm giảm sức căng bề mặt của vũng nóng chảy, giúp đường hàn mịn và đẹp.
5. Tại sao bề mặt mối hàn MIG bằng dây hàn thép không gỉ đặc lại bị đen? Làm thế nào để giải quyết vấn đề này?
Trả lời: Tốc độ hàn MIG của dây hàn thép không gỉ đặc tương đối nhanh (30-60cm/phút). Khi vòi phun khí bảo vệ đã di chuyển đến vùng nóng chảy phía trước, đường hàn vẫn ở trạng thái nóng đỏ ở nhiệt độ cao, dễ bị oxy hóa bởi không khí và tạo thành oxit trên bề mặt. Mối hàn bị đen. Phương pháp thụ động hóa bằng cách tẩy gỉ có thể loại bỏ lớp vỏ đen và khôi phục màu sắc bề mặt ban đầu của thép không gỉ.
6. Tại sao dây hàn thép không gỉ đặc cần sử dụng nguồn điện xung để đạt được sự chuyển tiếp tia phun và hàn không bắn tóe?
Trả lời: Khi hàn MIG bằng dây thép không gỉ đặc, sử dụng dây hàn φ1.2, với dòng điện I ≥ 260 ~ 280A, có thể thực hiện quá trình phun tia; nếu dòng điện nhỏ hơn giá trị này, quá trình tạo giọt sẽ xảy ra hiện tượng ngắn mạch và bắn tóe nhiều, do đó thường không được khuyến khích.
Chỉ khi sử dụng nguồn điện MIG có xung, giọt xung mới có thể chuyển đổi từ kích thước nhỏ sang kích thước lớn (chọn giá trị tối thiểu hoặc tối đa tùy theo đường kính dây), cho phép hàn không bắn tóe.
7. Tại sao dây hàn thép không gỉ lõi thuốc được bảo vệ bằng khí CO2 thay vì nguồn điện xung?
Trả lời: Hiện nay, các loại dây hàn thép không gỉ lõi thuốc thường được sử dụng (như 308, 309, v.v.) có công thức thuốc hàn được phát triển dựa trên phản ứng hóa học luyện kim trong quá trình hàn dưới sự bảo vệ của khí CO2. Do đó, nhìn chung không cần nguồn điện hàn xung (nguồn điện xung về cơ bản cần sử dụng khí hỗn hợp). Nếu muốn chuyển sang giai đoạn giọt hàn sớm hơn, bạn cũng có thể sử dụng nguồn điện xung hoặc chế độ hàn khí bảo vệ thông thường với hàn khí hỗn hợp.
Thời gian đăng bài: 24/03/2023