Thép không gỉ 304 có từ tính không?

/TRONG /qua

Người tiêu dùng thông thường có một số hiểu lầm về inox, họ cho rằng inox từ tính không đủ tiêu chuẩn inox 304. Như chúng ta đã biết, theo cấu trúc ở nhiệt độ phòng, thép không gỉ có thể được chia thành Austenite như 201, 304, 321, 316, 310, Martensite hoặc Ferric như 430, 420, 410. Austenit không có từ tính hoặc có từ tính yếu và Martensite hoặc ferrite có từ tính. 304 là loại đại diện của thép không gỉ austenit, nó có khả năng gia công, khả năng hàn và chống ăn mòn tuyệt vời, chiếm 60% lượng tiêu thụ thép không gỉ trên thế giới, nói chung, nó không có từ tính, nhưng đôi khi nó có từ tính hoặc từ tính yếu do nấu chảy sự biến động về thành phần hóa học hay quá trình xử lý nhưng chúng ta không thể cho rằng đây là hàng giả, hàng kém chất lượng, nguyên nhân là gì?

304 là thép không gỉ siêu bền, là cấu trúc austenit đơn sau trạng thái ủ, không có từ tính. Việc tách thành phần nấu chảy hoặc xử lý nhiệt không đúng cách sẽ tạo ra một lượng nhỏ cấu trúc martensite hoặc ferit, do đó có từ tính yếu. Ngoài ra, sau quá trình biến dạng gia công nguội (như dập, kéo giãn, cán, v.v.), một phần cấu trúc austenite cũng trải qua quá trình thay đổi pha (đột biến chung thành martensite) và có từ tính.

Ví dụ, trong cùng một lô thép, đường kính ngoài của ống thép 76mm không có từ tính rõ ràng trong khi đường kính ngoài của ống thép 9,5mm có từ tính rõ ràng. Tính chất từ của ống hình chữ nhật vuông rõ ràng hơn do biến dạng uốn nguội lớn hơn ống tròn, đặc biệt ở phần uốn.

Hầu hết bồn rửa nước được làm bằng thép không gỉ 304. Nhiều người tiêu dùng đánh giá nó được làm bằng inox 304 tùy theo bình chứa nước có từ tính hay không. Hiện nay, có nhiều loại công nghệ xử lý bồn rửa, chẳng hạn như tạo hình hàn, tạo hình kéo đứt, v.v., nếu sử dụng vật liệu hàn tạo hình 304, thường được ủ sau khi xử lý tấm, sẽ không có từ tính hoặc từ tính yếu (vì xử lý bề mặt của bồn rửa); Một trong những khuôn kéo bể nước cần phải trải qua nhiều lần kéo dãn, ủ chung rồi mới kéo dãn (ủ làm tăng giá thành, 304 không cần ủ lại), sẽ có từ tính, đó là hiện tượng rất bình thường.

Khi sử dụng ống thổi bằng thép không gỉ trong bộ trao đổi nhiệt dạng vỏ

/TRONG /qua

Bộ trao đổi nhiệt ống thổi là bản nâng cấp dựa trên bộ trao đổi nhiệt ống thẳng (sáng). Thiết kế đỉnh và máng sóng kế thừa ưu điểm của dàn trao đổi nhiệt dạng ống như độ bền, an toàn, đồng thời khắc phục được các khuyết điểm như khả năng truyền nhiệt kém, dễ đóng cặn. Nguyên tắc là cải thiện tổng hệ số truyền nhiệt để giảm diện tích truyền nhiệt cần thiết, có thể tiết kiệm vật liệu và giảm trọng lượng dưới cùng hiệu ứng truyền nhiệt.

Bởi vì thân ống thổi được xử lý bằng cách ép lạnh ống sáng phôi thép, người ta thường tin rằng thân ống thổi có thể được tăng cường sau khi hình thành. Thí nghiệm ổn định áp suất bên ngoài cho thấy sự mất ổn định của ống trao đổi nhiệt dạng sóng dưới áp suất bên ngoài lần đầu tiên xảy ra ở phần ống thẳng và ống lượn sóng sẽ chỉ không ổn định nếu áp suất bên ngoài tiếp tục tăng. Điều này cho thấy độ ổn định của phần tôn tốt hơn so với phần thẳng và áp suất tới hạn của phần tôn cao hơn so với phần thẳng.

Thực nghiệm cho thấy xuất hiện gợn sóng biến dạng oằn trong máng sóng, đặc biệt là máng sóng đơn cục bộ, nhìn chung không quá hai máng mất ổn định cùng lúc cho thấy độ ổn định của đỉnh sóng tốt hơn máng nhưng đôi khi cũng có thể xuất hiện ngược lại, trong quá trình đánh dấu ép nguội, cả máng và độ dày thành của phần thẳng đều không đổi, lạnh sau khi ống thực sự ngắn hơn.

Sự tồn tại của các đỉnh và đáy sóng trong ống thổi làm tăng hiệu ứng đối lưu trao đổi nhiệt hướng tâm trong các ống, như minh họa trong Hình dưới đây:

Đối lưu hướng tâm có ảnh hưởng lớn đến tổng hệ số truyền nhiệt, đây là lý do cơ bản khiến bộ trao đổi nhiệt dạng ống đôi có giá thành thấp và nhẹ. Diện tích trao đổi nhiệt của ống bề mặt thân của ống thổi và ống thẳng lớn ở cùng chiều dài, nhưng sự thay đổi này ít hơn nhiều so với sự đóng góp của việc thay đổi giá trị hệ số. Có thể thấy rõ vận tốc dòng chảy của ống thẳng (ánh sáng) giảm đáng kể khi ở gần thành ống.

Bộ trao đổi nhiệt dạng vỏ có ống thổi có thể làm cho tốc độ và hướng chất lỏng thay đổi liên tục tạo thành nhiễu loạn so với bộ trao đổi nhiệt dạng ống thẳng, khiến cho việc trao đổi nhiệt với thành ống, hiệu ứng biên ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt sẽ không còn tồn tại. Tổng hệ số truyền nhiệt có thể tăng lên 2 ~ 3 lần, hoạt động thực tế thậm chí có thể đạt tới 5 lần và trọng lượng nhẹ, đó là lý do khiến giá của bộ trao đổi nhiệt ống thổi thấp hơn giá của bộ trao đổi nhiệt ống thẳng trao đổi. Theo tính toán và kinh nghiệm thực tế, tổng hệ số truyền nhiệt của ống thổi dày 1 mm thấp hơn 10% so với ống thổi dày 0,5 mm. Dữ liệu vận hành của hàng trăm bộ trao đổi nhiệt ống thổi cho thấy độ dày thành (hầu hết là 0,5 mm) là nguyên nhân chính khiến hoạt động được 10 ~ 14 năm mà không cần sửa chữa hay hư hỏng lớn.

Ngoài ra, bộ trao đổi nhiệt ống thổi có thể chống lại tác động của búa nước một cách hiệu quả. Vỏ của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm ống đôi được nối với khớp nối giãn nở. Nếu chịu tác động của búa nước, khe co giãn sẽ bị đặt sai vị trí. Điều này xảy ra với cả ống thổi và bộ trao đổi nhiệt ống thẳng, và sự biến dạng của vỏ có thể khiến ống bị xoắn. Đó là do ống thổi có biên độ giãn nở lớn hơn, biên độ đàn hồi của biến dạng lớn khi bị biến dạng, nghĩa là khả năng chống mất ổn định rất mạnh trong trường hợp này. Nhưng trong mọi trường hợp, trong quá trình lắp đặt để tránh xảy ra hiện tượng búa nước, có thể thực hiện bằng cách sử dụng van góc, công tắc trễ và các biện pháp khác.

Ưu điểm của bộ trao đổi nhiệt vỏ thép không gỉ

  • Hiệu suất truyền nhiệt cao

Thiết kế đỉnh và máng đặc biệt của ống thổi làm cho chất lỏng chảy do sự đột biến liên tục của phần bên trong và bên ngoài của ống tạo thành nhiễu loạn mạnh. Ngay cả trong trường hợp tốc độ dòng chảy rất nhỏ, chất lỏng có thể hình thành sự xáo trộn mạnh bên trong và bên ngoài ống, giúp cải thiện đáng kể hệ số truyền nhiệt của ống trao đổi nhiệt. Hệ số truyền nhiệt cao gấp 2 ~ 3 lần so với bộ trao đổi nhiệt dạng ống truyền thống.

  • Không mở rộng quy mô và chặn

Môi trường bên trong và bên ngoài ống thổi luôn ở trạng thái hỗn loạn cao, khiến các hạt rắn trong môi trường khó lắng đọng cặn; Mặt khác, bị ảnh hưởng bởi sự chênh lệch nhiệt độ của môi trường sẽ tạo ra dấu vết biến dạng giãn nở dọc trục, độ cong sẽ thay đổi thường xuyên, ống trao đổi nhiệt và bụi bẩn sẽ tạo ra lực kéo lớn, ngay cả khi có quy mô bình tĩnh sẽ bị vỡ. tự động tắt, nhờ đó bộ trao đổi nhiệt luôn duy trì hiệu suất truyền nhiệt lâu dài, tốt hơn.

  • Tự động bù

Cấu trúc và hình dạng đặc biệt của ống thổi có thể giảm ứng suất nhiệt một cách hiệu quả trong điều kiện được làm nóng mà không cần thêm các khe co giãn, do đó đơn giản hóa cấu trúc của sản phẩm và nâng cao độ tin cậy của sản phẩm.

  • Tuổi thọ dài

Khả năng giãn nở dọc trục được tăng cường, giúp giảm ứng suất chênh lệch nhiệt độ một cách hiệu quả và có thể thích ứng với chênh lệch nhiệt độ lớn và thay đổi áp suất, do đó sẽ không có hiện tượng rò rỉ do vỡ miệng ống. Sự kết nối giữa tấm vách ngăn và ống thổi giúp kéo dài tuổi thọ của bộ trao đổi nhiệt.

 

Thép không gỉ 304 VS thép không gỉ 403

/TRONG /qua

Lớp 304 và 430 là vật liệu thép không gỉ được sử dụng phổ biến. Thép không gỉ 304 là một loại thép không gỉ austenit crom-niken thông thường, mật độ 7,93 g / cm3, còn được gọi là thép không gỉ 18/8, là loại thép không gỉ 300 là loại thép được sử dụng phổ biến nhất. Nó có thể chịu được nhiệt độ cao 800oC, có hiệu suất xử lý tốt và độ bền, được sử dụng rộng rãi trong các yêu cầu về thiết bị và bộ phận có hiệu suất toàn diện tốt (chống ăn mòn và đúc). 304L là phiên bản có hàm lượng carbon thấp của 304, không yêu cầu ủ sau hàn nên được sử dụng rộng rãi cho các bộ phận có khổ dày (khoảng 5mm trở lên). Hàm lượng carbon cao hơn 304H có thể được sử dụng ở nhiệt độ cao. Cấu trúc austenite được ủ cũng mang lại cho các loại này độ bền tuyệt vời, ngay cả ở nhiệt độ đóng băng thấp.

Crom 430 có hàm lượng carbon thấp là một trong những loại thép không gỉ ferritic phổ biến nhất, có khả năng chống ăn mòn tốt, còn được gọi là 18/0 hoặc 18-0, là một trong những loại thép không gỉ thuộc dòng 400. Nó có thể được tăng cường một chút bằng cách gia công nguội, nhưng độ bền ở nhiệt độ thấp kém và thường không thể được làm cứng bằng cách xử lý nhiệt. Độ dẫn nhiệt của nó tốt hơn austenite, hệ số giãn nở nhiệt nhỏ hơn austenite, độ mỏi chịu nhiệt, việc bổ sung yếu tố ổn định titan làm cho phần đường hàn có tính chất cơ học tốt, có thể dùng để trang trí xây dựng, các bộ phận đốt nhiên liệu , đồ gia dụng, linh kiện đồ gia dụng. 430F là loại thép có khả năng cắt tự do trên thép 430, chủ yếu được sử dụng cho máy tiện tự động, bu lông và đai ốc, v.v. 430LX bổ sung Ti hoặc Nb trong thép 430, giảm hàm lượng C và cải thiện hiệu suất xử lý và hiệu suất hàn. Nó chủ yếu được sử dụng cho bể nước nóng, hệ thống nước nóng, thiết bị vệ sinh, thiết bị gia dụng lâu bền, bánh đà xe đạp, v.v.

 

Theo tiêu chuẩn ASTM A240- Thông số kỹ thuật đối với tấm, tấm và dải thép không gỉ crom và niken-niken dùng cho bình chịu áp lực và các mục đích chung, thép không gỉ 430 sẽ chứa ít hơn 0,12% carbon, từ 16-18% crom và ít hơn 0,75% niken, sự khác biệt giữa 304 và 430 như trong bảng dưới đây:

So sánh thành phần hóa học 

UNS C Mn P S Sĩ Cr Ni Mơ
S30400 0.07 2.00 0.045 0.03 0.75 17.5-19.5 8.0-10.5 /
S43000 0.12 1,00 0.04 0.03 1.00 16.0-18.0 0.75 /

 

So sánh tính chất cơ học

Điểm Sức mạnh năng suất, Mpa Độ bền kéo, Mpa Độ giãn dài trong 2 /50mm, tối thiểu, % Độ cứng, HBW
304 205 515 40 183
403 205 450 22 201

 

Tóm lại, chúng khác nhau chủ yếu ở những điểm sau:

  • Chống ăn mòn: Khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ 304 tốt hơn 430. Vì thép không gỉ 430 chứa 16,00-18,00% crom nên về cơ bản không chứa niken nên thép không gỉ 304 chứa nhiều crom và niken hơn;
  • Sự ổn định: Thép không gỉ 430 là dạng ferrite, thép không gỉ 304 là austenite, ổn định hơn thép không gỉ 430;
  • độ dẻo dai: Độ dẻo dai của 304 cao hơn thép không gỉ 430;
  • Dẫn nhiệt: Độ dẫn nhiệt của thép không gỉ ferrite 430 giống như thép không gỉ 304;
  • Tính chất cơ học: Đường hàn inox 430 có đặc tính cơ học tốt hơn thép không gỉ 304 do có thêm nguyên tố hóa học ổn định là titan.

Nitơ ảnh hưởng đến thép không gỉ 316LN như thế nào?

/TRONG /qua

316LN là phiên bản bổ sung Nitơ dựa trên thép 316L (0,06% ~ 0,08%), do đó nó có các đặc tính tương tự như 316L, đã được sử dụng trong sản xuất các bộ phận cấu trúc nhiệt độ cao trong lò phản ứng tái sinh nhanh (FBRS). Việc giảm hàm lượng cacbon làm giảm đáng kể khả năng bị nứt ăn mòn do ứng suất do hàn trong môi trường ăn mòn tiếp theo. Độ rão, độ mỏi chu kỳ thấp và tương tác độ rão-độ mỏi là những vấn đề quan trọng nhất cần cân nhắc đối với các thành phần FBRS. Độ bền nhiệt độ cao của thép không gỉ 316L có thể được cải thiện thành thép không gỉ 316 bằng cách hợp kim hóa 0,06% ~ 0,08% N. Ảnh hưởng của hàm lượng nitơ cao hơn 0,08% đến tính chất cơ học của thép không gỉ 316L ở nhiệt độ cao sẽ được thảo luận trong bài báo này.

 

Thành phần hóa học của thép không gỉ 316LN

Lò lửa N C Mn Cr Mơ Ni Sĩ S P Fe
Tiêu chuẩn 0.06-0.22 0.02-0.03 1.6-2.0 17-18 2.3-2.5 12.0-12.5 .50,5 .00,01 0,03 –
1 0.07 0.027 1,7 17.53 2.49 12.2 0.22 0.0055 0.013 –
2 0.11 0.033 1.78 17.63 2.51 12.27 0.21 0.0055 0.015 –
3 0.14 0.025 1.74 17.57 2.53 12.15 0.20 0.0041 0.017 –
4 0.22 0.028 1.70 17.57 2.54 12.36 0.20 0.0055 0.018 –

Bốn lô thép không gỉ 316LN có hàm lượng nitơ 0,07%, 0,1%, 0,14% và 0,22% và hàm lượng carbon 0,03% đã được thử nghiệm để nghiên cứu ảnh hưởng của nitơ đến độ bền kéo, độ rão, độ mỏi chu kỳ thấp và độ rão. -Đặc tính mỏi của thép không gỉ 316LN. Mục đích của thí nghiệm này là tìm ra hàm lượng nitơ tối ưu để đạt được sự kết hợp tốt nhất giữa các đặc tính độ bền kéo, độ rão và độ mỏi chu kỳ thấp. Kết quả thí nghiệm cho thấy nitơ có thể cải thiện độ bền kéo, độ dão và độ bền mỏi của thép không gỉ austenit. Những lý do làm tăng cường độ bao gồm tăng cường dung dịch, giảm năng lượng lỗi xếp chồng (SFE), làm cứng kết tủa, hình thành vật liệu tổng hợp (chất hòa tan xen kẽ), phân tách nguyên tử và làm cứng theo thứ tự. Do đặc tính trao đổi điện tử khác nhau, nitơ hòa tan trong thép không gỉ austenit có thể tích giãn nở lớn hơn carbon.

Ngoài tương tác đàn hồi giữa nitơ và trật khớp, tương tác trật khớp kẽ tĩnh điện cũng ảnh hưởng đến cường độ. Hạt nhân lệch vị trí được đặc trưng bởi việc thiếu các electron tự do, có nghĩa là chúng mang điện tích dương. Các nguyên tử nitơ trong thép không gỉ austenit được tích điện âm do vị trí của các electron tự do gần các nguyên tử nitơ và tương tác tĩnh điện giữa các trật khớp và các nguyên tử nitơ.

Năng lượng liên kết hiệu quả giữa nguyên tử nitơ và sự lệch vị trí tăng lên khi hàm lượng nitơ trong thép Austenitic tăng lên, nhưng mối tương quan không rõ ràng đối với carbon. Trong thép Austenitic, nitơ xen kẽ tương tác với các nguyên tố thay thế và có xu hướng hình thành các thành phần nguyên tử thay thế xen kẽ. Hợp chất này dễ dàng liên kết với các nguyên tố ở bên trái của Fe trong bảng tuần hoàn, chẳng hạn như Mn, Cr, Ti và V. Có mối tương quan chặt chẽ giữa tính chất của liên kết tương tác giữa các nguyên tử (nghĩa là định hướng so với không định hướng) và sự gần nhau của các nguyên tố liền kề. nguyên tử trong hệ hợp kim đa thành phần. Liên kết giữa các nguyên tử kim loại tạo điều kiện thuận lợi cho trật tự trong phạm vi ngắn, đó là liên kết giữa các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau. Sự phân cực tương tác tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi các electron cộng hóa trị, liên kết giữa các nguyên tử của cùng một nguyên tố. Carbon thúc đẩy sự kết tụ của các nguyên tử thay thế trong dung dịch rắn gốc sắt, trong khi nitơ tạo điều kiện cho sự sắp xếp trong phạm vi ngắn.

Nói chung, cường độ năng suất (YS) và độ bền kéo cuối cùng (UTS) của 316L thép không gỉ được cải thiện đáng kể nhờ hợp kim nitơ 0,07% ~ 0,22%. Sự gia tăng sức mạnh được quan sát thấy trong tất cả các thử nghiệm ở khoảng nhiệt độ 300 ~ 1123K. Lão hóa biến dạng động được quan sát thấy trong một phạm vi nhiệt độ giới hạn. Phạm vi nhiệt độ của lão hóa biến dạng động (DSA) giảm khi hàm lượng nitơ tăng.