Năm họ thép không gỉ

Một định nghĩa, năm cấu trúc

Một thép được tính là không gỉ khi nó chứa ít nhất khoảng 10.5% chromium, đủ để tạo thành màng chromium-oxide mỏng bảo vệ bề mặt. Ngoài gốc chung đó, cấu trúc tinh thể — được thiết lập chủ yếu bởi cân bằng nickel và chromium — chia thép không gỉ thành năm họ.

Family	Structure	Magnetic?	Headline grades	Hallmark
Austenitic	Lập phương tâm mặt	Không (khi ủ)	304, 316, 321	Khả năng chống ăn mòn và tạo hình tổng thể tốt nhất
Ferritic	Lập phương tâm khối	Có	430, 409	Không chứa nickel, chi phí thấp hơn
Martensitic	Có thể hóa cứng, tứ giác khi tôi	Có	410, 420, 440C	Độ cứng bằng xử lý nhiệt
Duplex	Khoảng một nửa austenite, một nửa ferrite	Có	2205, 2507	Độ bền cao, kháng chloride
Hóa cứng kết tủa	Nền martensitic hoặc austenitic + hóa già	Thường có	17-4PH (630)	Độ bền rất cao từ quá trình hóa già ở nhiệt độ thấp

Austenitic — họ mặc định

Các mác 304 và 316 chiếm phần lớn trong tất cả thép không gỉ được sản xuất. Chúng tạo hình và hàn dễ dàng, vẫn dai đến nhiệt độ cryogenic, và molybdenum của 316 bổ sung khả năng chống ăn mòn rỗ cho công việc hàng hải và hóa chất. Chúng không thể được hóa cứng bằng xử lý nhiệt — chỉ bằng gia công nguội. Điểm yếu: độ bền vừa phải, nhạy cảm với nứt ăn mòn ứng suất do chloride ở nhiệt độ cao, và giá theo thị trường nickel và molybdenum. Chúng không có từ tính khi ủ, mặc dù gia công nguội mạnh có thể làm chúng có từ tính nhẹ.

Ferritic — họ tiết kiệm

Với chromium nhưng về cơ bản không có nickel, các ferritic như 430 (trang trí, thiết bị gia dụng) và 409 (hệ thống xả) có chi phí thấp hơn và chống nứt ăn mòn ứng suất tốt. Giới hạn của chúng là độ dai và tính hàn: sự lớn lên của hạt trong các vùng hàn và độ dẻo thấp hơn giới hạn chúng chủ yếu ở các tiết diện mỏng hơn và công việc ăn mòn vừa phải.

Martensitic — họ có thể hóa cứng

Các mác như 410, 420 và 440C đánh đổi khả năng chống ăn mòn lấy độ cứng: tôi và ram, chúng phục vụ trong dao kéo, bộ phận van, trục và dụng cụ phẫu thuật. Khả năng chống ăn mòn của chúng là thấp nhất trong các họ — chúng "stainless" so với thép carbon, không phải so với 304.

Duplex — độ bền cộng với chloride

Các mác duplex như 2205 cho giới hạn chảy khoảng gấp đôi của 304 cùng với khả năng chống mạnh mẽ đối với ăn mòn rỗ do chloride và nứt ăn mòn ứng suất — sự kết hợp đã khiến chúng trở thành tiêu chuẩn trong dầu khí, khử muối và tàu chở hóa chất. Chế tạo cần chăm sóc nhiều hơn (kiểm soát nhiệt lượng đưa vào), và nhiệt độ làm việc thường bị giới hạn ở dưới khoảng 300 °C bởi các cơ chế hóa giòn.

Hóa cứng kết tủa — các chuyên gia về độ bền

17-4PH và các họ hàng của nó được gia công trong trạng thái mềm, sau đó hóa già ở vài trăm độ để kết tủa một pha tăng bền, đạt độ bền rất cao cho trục, bánh răng, phần cứng hàng không vũ trụ và hàng hải.

Một lưu ý về thử nghiệm nam châm

"Stainless is non-magnetic" là một huyền thoại gây hiểu lầm cho kiểm tra nhập hàng mỗi tuần. Từ tính tuân theo cấu trúc tinh thể, không phải chất lượng: ba họ rưỡi trong năm họ có từ tính, và ngay cả các mác austenitic cũng có thể trở nên có từ tính nhẹ sau gia công nguội. Sử dụng thử nghiệm PMI, không phải nam châm, để xác minh mác thép.