316 và 316L: Carbon, nhạy cảm hóa và hàn

Khác biệt duy nhất quan trọng

316 (EN 1.4401) cho phép tới 0.08% carbon; 316L (EN 1.4404) giới hạn nó ở 0.03%. Crom, niken và molypden là như nhau. Giới hạn carbon đó tồn tại vì một lý do: hàn.

Nhạy cảm hóa trong một đoạn

Khi thép không gỉ austenitic có carbon tiêu chuẩn nằm trong khoảng 450–850 °C — đúng những gì vùng ảnh hưởng nhiệt của mối hàn trải qua — carbon kết hợp với crom để tạo thành carbide tại biên giới hạt. Kim loại cạnh các biên giới đó bị cạn kiệt crom và mất khả năng chống ăn mòn: nhạy cảm hóa, dẫn đến tấn công giữa các hạt ("mục mối hàn"). Với carbon bằng hoặc dưới khoảng 0.03%, sự hình thành carbide đủ chậm để hàn thông thường không làm nhạy cảm hóa mối nối, và không cần ủ hòa tan sau hàn.

Các đánh đổi

• Độ bền: các giá trị giới hạn chảy và độ bền kéo tối thiểu của 316L thấp hơn một chút so với 316 trong các tiêu chuẩn (khoảng 10–15 MPa đối với giới hạn chảy trong EN 10088). Đối với hầu hết chế tạo, điều này không quan trọng, nhưng các quy phạm thiết kế bình chịu áp lực có các ứng suất cho phép riêng — hãy kiểm tra tính toán đã sử dụng mác nào.
• Sử dụng ở nhiệt độ cao: đối với nhiệm vụ trong khoảng rão (khoảng trên 500 °C), biến thể carbon cao hơn (316H) được quy định thay thế; 316L là lựa chọn sai ở đó.
• Chi phí và khả năng cung ứng: ở nhiều thị trường, 316L hiện là mặc định được dự trữ và 316 là đơn đặt hàng đặc biệt — mối quan hệ giá lịch sử phần lớn đã đảo ngược đối với tấm mỏng và tấm dày.

Chứng nhận kép

Phần lớn phôi thương mại được chứng nhận kép 316/316L: nấu chảy tới carbon cấp L nhưng được thử nghiệm để đáp ứng các tính chất cơ học cao hơn của 316, và được đánh dấu theo cả hai tiêu chuẩn. Phôi này thỏa mãn cả hai yêu cầu gọi tên. Đối với chế tạo hàn trong môi trường ăn mòn, quy tắc thực tế đơn giản: hãy quy định 316L (hoặc chứng nhận kép), và dành 316 nguyên chất cho các ứng dụng không hàn hoặc nhiệt độ cao.

Đọc chứng chỉ

Sự phân biệt hiển thị trên chứng chỉ nhà máy và đáng kiểm tra khi giao hàng: đối với 316L, dòng carbon phải ghi tối đa 0.03%, với các giá trị thực tế thường 0.01–0.02%. Vật liệu bán dưới dạng chứng nhận kép sẽ cho thấy cả hai ký hiệu mác và kết quả cơ tính đáp ứng các mức tối thiểu cao hơn của 316. Một lỗi quy cách phổ biến là gọi tên "316" trên bản vẽ chế tạo cho thiết bị sẽ được hàn và sử dụng trong môi trường clorua; nhà chế tạo sau đó hoặc hàn vật liệu carbon tiêu chuẩn và chấp nhận rủi ro nhạy cảm hóa, hoặc lặng lẽ mua 316L. Viết "316L (chấp nhận chứng nhận kép theo 316)" sẽ loại bỏ sự mơ hồ trong một dòng. Lưu ý cũng rằng kim loại phụ được khớp với mác L (vật liệu hàn 316L là tiêu chuẩn ngay cả trên kim loại nền 316), vì vậy kho vật tư tiêu hao hiếm khi cần thay đổi khi một dự án chuyển sang mác L.

Một biến thể nữa cần biết

Thực hành EN tách cùng một cặp thành 1.4401 (316) và 1.4404 (316L); JIS SUS316/SUS316L tuân theo cùng quy tắc carbon. Trong lĩnh vực ổn định bằng titan, cặp song song là 316Ti/1.4571, giải quyết nhạy cảm hóa bằng cách gắn carbon dưới dạng carbide titan thay thế — một cơ chế khác không nên nhầm lẫn với các mác L khi quy định.