Trong luyện kim, thép không gỉ là hợp kim thép có ít nhất 10,5% crôm có hoặc không có các nguyên tố hợp kim khác và tối đa 1,2% carbon theo khối lượng.Thép không gỉ, còn được gọi là thép inox hoặc inox từ tiếng Pháp là inoxydable (inoxidizable), làhợp kim théprất nổi tiếng về khả năng chống ăn mòn, khả năng chống ăn mòn này tăng lên khi hàm lượng crom ngày càng tăng.Khả năng chống ăn mòn cũng có thể được tăng cường bằng cách bổ sung niken và molypden.Khả năng chống chịu của các hợp kim kim loại này trước tác động hóa học của các chất ăn mòn dựa trên sự thụ động.Để quá trình thụ động xảy ra và duy trì ổn định, hợp kim Fe-Cr phải có hàm lượng crom tối thiểu khoảng 10,5% trọng lượng, trên mức đó thì sự thụ động có thể xảy ra và dưới mức đó thì không thể xảy ra.Crom có ​​thể được sử dụng làm chất làm cứng và thường được sử dụng cùng với chất làm cứng như niken để tạo ra các đặc tính cơ học vượt trội.

Thép không gỉ song công

Đúng như tên gọi của chúng, thép không gỉ Duplex là sự kết hợp của hai loại hợp kim chính.Chúng có cấu trúc vi mô hỗn hợp austenite và ferrite, mục đích thường là tạo ra hỗn hợp 50/50, mặc dù, trong các hợp kim thương mại, tỷ lệ này có thể là 40/60.Khả năng chống ăn mòn của chúng tương tự như các đối tác austenit của chúng, nhưng khả năng chống ăn mòn do ứng suất (đặc biệt là đối với vết nứt ăn mòn do ứng suất clorua), độ bền kéo và cường độ năng suất (gần gấp đôi cường độ năng suất của thép không gỉ austenit) thường cao hơn so với thép không gỉ austenit. lớp.Trong thép không gỉ song, carbon được giữ ở mức rất thấp (C<0,03%).Hàm lượng crom dao động từ 21,00 đến 26,00%, hàm lượng niken dao động từ 3,50 đến 8,00% và các hợp kim này có thể chứa molypden (lên đến 4,50%).Độ dẻo dai và độ dẻo thường nằm giữa các loại austenit và ferritic.Các loại song công thường được chia thành ba nhóm nhỏ dựa trên khả năng chống ăn mòn của chúng: song công tinh gọn, song công tiêu chuẩn và siêu song công.Thép Superduplex đã tăng cường độ bền và khả năng chống lại mọi hình thức ăn mòn so với thép austenit tiêu chuẩn.Các ứng dụng phổ biến bao gồm các ứng dụng hàng hải, nhà máy hóa dầu, nhà máy khử muối, bộ trao đổi nhiệt và công nghiệp sản xuất giấy.Ngày nay, ngành dầu khí là ngành sử dụng nhiều nhất và đã thúc đẩy nhiều loại thép chống ăn mòn hơn, dẫn đến sự phát triển của thép siêu song công.

Khả năng chống chịu của thép không gỉ đối với tác động hóa học của các chất ăn mòn dựa trên sự thụ động.Để quá trình thụ động xảy ra và duy trì ổn định, hợp kim Fe-Cr phải có hàm lượng crom tối thiểu khoảng 10,5% trọng lượng, trên mức đó thì sự thụ động có thể xảy ra và dưới mức đó thì không thể xảy ra.Crom có ​​thể được sử dụng làm chất làm cứng và thường được sử dụng cùng với chất làm cứng như niken để tạo ra các đặc tính cơ học vượt trội.

Thép không gỉ song công – SAF 2205 – 1.4462

Thép không gỉ song công phổ biến là SAF 2205 (nhãn hiệu thuộc sở hữu của Sandvik cho thép không gỉ song công 22Cr (ferit-austenit)), thường chứa 22% crom và 5% niken.Nó có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và độ bền cao, 2205 là loại thép không gỉ song công được sử dụng rộng rãi nhất.Các ứng dụng của SAF 2205 nằm trong các ngành sau:

• Vận chuyển, bảo quản và xử lý hóa chất
• Thiết bị chế biến
• Môi trường biển và clorua cao
• Thăm dò dầu khí
• Máy giấy

Tính chất của thép không gỉ song

Thuộc tính vật liệu là thuộc tính chuyên sâu, có nghĩa là chúng không phụ thuộc vào khối lượng và có thể thay đổi theo từng vị trí trong hệ thống vào bất kỳ lúc nào.Khoa học vật liệu liên quan đến việc nghiên cứu cấu trúc của vật liệu và liên hệ chúng với các tính chất của chúng (cơ, điện, v.v.).Khi nhà khoa học vật liệu biết về mối tương quan giữa cấu trúc và đặc tính này, họ có thể tiếp tục nghiên cứu hiệu suất tương đối của vật liệu trong một ứng dụng nhất định.Các yếu tố chính quyết định cấu trúc của vật liệu và do đó tính chất của nó là các thành phần hóa học cấu thành và cách thức nó được xử lý thành dạng cuối cùng.

Tính chất cơ học của thép không gỉ song

Vật liệu thường được chọn cho các ứng dụng khác nhau vì chúng có sự kết hợp mong muốn của các đặc tính cơ học.Đối với các ứng dụng kết cấu, đặc tính vật liệu là rất quan trọng và các kỹ sư phải tính đến chúng.

Sức mạnh của thép không gỉ song

Trong cơ học vật liệu,sức mạnh của một vật liệulà khả năng chịu được tải trọng tác dụng mà không bị hỏng hoặc biến dạng dẻo.Độ bền của vật liệu xem xét mối quan hệ giữa tải trọng bên ngoài tác dụng lên vật liệu và sự biến dạng hoặc thay đổi kích thước vật liệu.Độ bền của vật liệu là khả năng chịu được tải trọng tác dụng này mà không bị hỏng hoặc biến dạng dẻo.

Độ bền kéo

Độ bền kéo cuối cùng của thép không gỉ song công – SAF 2205 là 620 MPa.

Cácđộ bền kéolà mức tối đa về kỹ thuậtđường ứng suất biến dạng.Điều này tương ứng với ứng suất tối đa mà kết cấu chịu kéo chịu đựng.Độ bền kéo cuối cùng thường được rút ngắn thành “độ bền kéo” hoặc “cực đại”.Nếu áp lực này được áp dụng và duy trì, sẽ dẫn đến gãy xương.Thông thường, giá trị này lớn hơn đáng kể so với giới hạn chảy (cao hơn tới 50 đến 60% so với giới hạn chảy đối với một số loại kim loại).Khi vật liệu dẻo đạt đến độ bền tối đa, nó sẽ bị thắt cổ khi diện tích mặt cắt ngang giảm cục bộ.Đường cong ứng suất-biến dạng không chứa ứng suất nào cao hơn cường độ giới hạn.Mặc dù biến dạng có thể tiếp tục tăng nhưng ứng suất thường giảm sau khi đạt được cường độ cuối cùng.Nó là một tài sản chuyên sâu;do đó, giá trị của nó không phụ thuộc vào kích thước của mẫu thử.Tuy nhiên, nó phụ thuộc vào các yếu tố khác, chẳng hạn như việc chuẩn bị mẫu, sự hiện diện hoặc các khuyết tật bề mặt khác, cũng như nhiệt độ của môi trường thử nghiệm và vật liệu.Độ bền kéo cuối cùng thay đổi từ 50 MPa đối với nhôm đến cao tới 3000 MPa đối với thép cường độ rất cao.

Sức mạnh năng suất

Cường độ năng suất của thép không gỉ song công – SAF 2205 là 440 MPa.

Cácđiểm lợilà điểm trên mộtđường ứng suất biến dạngbiểu thị giới hạn ứng xử đàn hồi và ứng xử dẻo ban đầu.Cường độ năng suất hoặc ứng suất chảy là đặc tính vật liệu được định nghĩa là ứng suất tại đó vật liệu bắt đầu biến dạng dẻo.Ngược lại, điểm chảy dẻo là điểm bắt đầu biến dạng phi tuyến (đàn hồi + dẻo).Trước điểm chảy dẻo, vật liệu sẽ biến dạng đàn hồi và trở lại hình dạng ban đầu khi loại bỏ ứng suất tác dụng.Sau khi vượt qua điểm chảy dẻo, một phần biến dạng sẽ tồn tại vĩnh viễn và không thể đảo ngược.Một số loại thép và các vật liệu khác có đặc tính được gọi là hiện tượng điểm chảy dẻo.Cường độ năng suất thay đổi từ 35 MPa đối với nhôm cường độ thấp đến lớn hơn 1400 MPa đối với thép cường độ cao.

Mô đun đàn hồi của Young

Mô đun đàn hồi Young của thép không gỉ song công – SAF 2205 là 200 GPa.

Môđun đàn hồi Younglà mô đun đàn hồi ứng suất kéo và nén trong chế độ đàn hồi tuyến tính của biến dạng một trục và thường được đánh giá bằng thử nghiệm kéo.Để hạn chế căng thẳng, cơ thể sẽ có thể phục hồi kích thước của nó khi loại bỏ tải trọng.Các ứng suất tác dụng làm cho các nguyên tử trong tinh thể dịch chuyển khỏi vị trí cân bằng của chúng và tất cả cácnguyên tửđược dịch chuyển cùng một lượng và duy trì hình dạng tương đối của chúng.Khi loại bỏ ứng suất, tất cả các nguyên tử sẽ trở về vị trí ban đầu và không xảy ra biến dạng vĩnh viễn.Dựa theođịnh luật Hooke, ứng suất tỷ lệ thuận với biến dạng (trong vùng đàn hồi) và độ dốc là mô đun Young.Mô đun Young bằng ứng suất dọc chia cho biến dạng.

Độ cứng của thép không gỉ song

Độ cứng Brinell của thép không gỉ song công – SAF 2205 xấp xỉ 217 MPa.

Trong khoa học vật liệu,độ cứnglà khả năng chịu được sự lõm bề mặt (biến dạng dẻo cục bộ) và trầy xước.Độ cứng có lẽ là đặc tính vật liệu được xác định kém nhất vì nó có thể biểu thị khả năng chống trầy xước, mài mòn, lõm hoặc thậm chí khả năng chống tạo hình hoặc biến dạng dẻo cục bộ.Độ cứng rất quan trọng theo quan điểm kỹ thuật vì khả năng chống mài mòn do ma sát hoặc xói mòn bởi hơi nước, dầu và nước thường tăng theo độ cứng.

Kiểm tra độ cứng Brinelllà một trong những bài kiểm tra độ cứng vết lõm được phát triển để kiểm tra độ cứng.Trong các thử nghiệm Brinell, một vết lõm hình cầu cứng được ép dưới một tải trọng cụ thể vào bề mặt kim loại cần thử nghiệm.Thử nghiệm điển hình sử dụng một quả bóng thép cứng có đường kính 10 mm (0,39 in) làm mũi đo với lực 3.000 kgf (29,42 kN; 6,614 lbf).Tải được duy trì không đổi trong một thời gian xác định (trong khoảng từ 10 đến 30 giây).Đối với vật liệu mềm hơn thì sử dụng lực nhỏ hơn;đối với các vật liệu cứng hơn, bi thép được thay thế bằng bi cacbua vonfram.

Thử nghiệm cung cấp kết quả bằng số để định lượng độ cứng của vật liệu, được biểu thị bằng số độ cứng Brinell – HB.Chỉ số độ cứng Brinell được chỉ định theo các tiêu chuẩn kiểm tra được sử dụng phổ biến nhất (ASTM E10-14[2] và ISO 6506–1:2005) là HBW (H từ độ cứng, B từ Brinell và W từ vật liệu của đầu đo, vonfram (wolfram) cacbua).Trong các tiêu chuẩn trước đây, HB hoặc HBS được sử dụng để chỉ các phép đo được thực hiện bằng mũi lõm bằng thép.

Số độ cứng Brinell (HB) là tải trọng chia cho diện tích bề mặt của vết lõm.Đường kính của dấu ấn được đo bằng kính hiển vi có thang đo chồng lên nhau.Số độ cứng Brinell được tính từ phương trình:

Có nhiều phương pháp thử nghiệm khác nhau được sử dụng phổ biến (ví dụ Brinell,Knoop,Vickers, VàRockwell).Có sẵn các bảng tương quan với các số liệu về độ cứng từ các phương pháp thử nghiệm khác nhau khi áp dụng mối tương quan.Trong tất cả các thang đo, số có độ cứng cao tượng trưng cho kim loại cứng.

Tính chất nhiệt của thép không gỉ song

Tính chất nhiệt của vật liệu đề cập đến phản ứng của vật liệu với những thay đổi trongnhiệt độvà ứng dụng củanhiệt.Khi chất rắn hấp thụnăng lượngở dạng nhiệt, nhiệt độ của nó tăng lên và kích thước của nó tăng lên.Nhưng các vật liệu khác nhau phản ứng với việc sử dụng nhiệt một cách khác nhau.

Nhiệt dung,giãn nở nhiệt, Vàdẫn nhiệtthường rất quan trọng trong sử dụng thực tế của chất rắn.

Điểm nóng chảy của thép không gỉ song

Điểm nóng chảy của thép không gỉ song – thép SAF 2205 là khoảng 1450°C.

Nói chung, nóng chảy là sự thay đổi pha của một chất từ ​​pha rắn sang pha lỏng.Cácđộ nóng chảycủa một chất là nhiệt độ tại đó sự thay đổi pha này xảy ra.Điểm nóng chảy cũng xác định điều kiện mà chất rắn và chất lỏng có thể tồn tại ở trạng thái cân bằng.

Độ dẫn nhiệt của thép không gỉ song

Độ dẫn nhiệt của thép không gỉ song công – SAF 2205 là 19 W/(m.K).

Đặc tính truyền nhiệt của vật liệu rắn được đo bằng một tính chất gọi làdẫn nhiệt, k (hoặc λ), được đo bằng W/mK. Nó đo khả năng truyền nhiệt của một chất qua vật liệu bằng cáchsự dẫn truyền.Lưu ý rằngđịnh luật Fourieráp dụng cho mọi vật chất, bất kể trạng thái của nó (rắn, lỏng hoặc khí).Do đó, nó cũng được định nghĩa cho chất lỏng và chất khí.

Cácdẫn nhiệtcủa hầu hết các chất lỏng và chất rắn thay đổi theo nhiệt độ, và đối với hơi, nó cũng phụ thuộc vào áp suất.Nói chung:

Hầu hết các vật liệu đều gần như đồng nhất nên ta thường có thể viết k = k(T).Các định nghĩa tương tự liên quan đến độ dẫn nhiệt theo hướng y và z (ky, kz), nhưng đối với vật liệu đẳng hướng, độ dẫn nhiệt không phụ thuộc vào hướng truyền, kx = ky = kz = k.