BÀI TIỂU LUẬN THÉP KHÔNG GỈ

Đề tài: Thép Không Gỉ


Sơ lược về nội dung:
 1/ Sơ lược về thép không gỉ
1.1/ Khái niệm
1.2/ Nguyên nhân thép bị gỉ
1.3/ Đánh giá tính không gỉ của thép
1.4/ Công dụng của các nguyên tố trong thép không gỉ
1.5/ Kí hiệu
 2/

Phân loại

2.1/ Thép không gỉ 1 pha
2.2/ Thép không gỉ 2 pha


1/ Sơ lược về thép không gỉ
1.1/ Khái niệm
Thép không gỉ (inox) bao gồm một họ hợp kim
trên cơ sở sắt, trong đó chứa tối thiểu 12% Cr,
ngoài ra còn có các nguyên tố khác như: Ni, P, S,
Si, Nb, Mn....
Cr là nguyên tố quyết định tới tính không gỉ
của thép.


1.2/ Nguyên nhân thép bị gỉ.
 Do

ăn mòn điện hóa: thép có tổ chức hai pha với điện thế
chênh lệch nhau lớn. Từ nguyên nhân này có hai nguyên
lý để nâng cao tính chống ăn mòn của thép tạo ra thép
không gỉ là:
•

Nâng cao điện thế điện cực của ferit lên gần bằng điện
thế điện cực của cacbit, làm dòng điện ăn mòn nhỏ đi.

•

 Làm cho thép có tổ chức một pha austenit hoặc ferit
với thành phần đồng nhất.


 Do

ăn mòn hóa học: thép tác dụng với oxy ngoài
môi trường sinh ra phản ứng oxy hóa trên bề mặt
tạo lớp oxit kim loại, oxy tiếp tục khuếch tán vào
trong dẫn đến ăn mòn thép. Vì vậy người ta cho
Crom > 12% và một số nguyên tố khác, crom tác
dung oxy sẽ tạo thành Cr2O3 bám chặt trên bề mặt
ngăn không cho oxy khuyết tán vào trong.


1.3/ Đánh giá tính không gỉ của thép
 Trong

môi trường ăn mòn yếu (không khí, nước ngọt..)

- Nếu tốc độ ăn mòn bé hơn 0,01mm/năm → thép hoàn
toàn không gỉ
- Nếu tốc độ ăn mòn bé hơn 0,1mm/năm → thép không
gỉ
- Nếu tốc độ ăn mòn lớn hơn 0,1mm/năm → thép bị gỉ




Trong môi trường ăn mòn mạnh (dd muối, axit...)

- Nếu

tốc độ ăn mòn bé hơn 0,1mm/năm → thép chịu
axit, muối

- Nếu

tốc độ ăn mòn 1mm/năm → thép bị gỉ


1.4/ Công dụng của một số nguyên tố:


Crom: Nhờ có crom nên thép không gỉ chịu
được tác dụng mòn hoá và gỉ oxy hoá thông
thường xảy ra với thép cacbon không được bảo
vệ. Một khi hàm lượng crom ở mức tối thiểu
thì có một lớp mặt không tan bám chặt hình

thành ngay ngăn chặn sự khuyếch tán oxy hoá
trên mặt và ngăn oxid hoá sắt. Mức Crom càng
cao thì mức chống gỉ càng cao.


 Niken:

Sự có mặt của Niken hình thành cấu trúc

ostenit làm cho mác thép này có độ bền, tính dẻo
và dai, ngay cả ở nhiệt độ hỗn hợp làm nguội.
Niken cũng là chất không từ tính. Trong khi vai
trò của Niken không có ảnh hưởng trực tiếp lên
sự phát triển của lớp oxit crom trên mặt, niken cải
thiện đáng kể việc chịu được acid tấn công, đặc
biệt là với acid sulfuric.




Molybden (Mo) : Chất phụ gia Molybden thêm
vào thép ferit sẽ tăng tính chống mòn lỗ chỗ
cục bộ và chống mòn kẻ nứt tốt hơn( trong kết
cấu hàn). Molybden giúp chống tác động clorua
đối với thép ostenit. Lượng Molybden càng cao
thì mức chịu clorua càng cao


 Mangan

(Mn): Thông thường Mangan thêm
vào thép không gỉ giúp khử oxy hoá, trong khi
nấu chảy để ngăn việc hình thành chất bẩn
sunfua sắt có thể tạo ra vỡ nứt và cũng là chất
làm ổn định mác thép ostenit.


 Lưu

huỳnh: thường được giữ ở mức thấp do có thể
tạo ra sunfua bẩn. Lưu huỳnh dùng để cải thiện
khả năng gia công (trong đó chất bẩn giữ nhiệm vụ
"bẻ phoi"). Tuy nhiên, lượng lưu huỳnh dư làm
giảm khả năng chống mòn lỗ chỗ.


1.5/ Kí hiệu của thép không gỉ:
 Theo TCVN:

(xCryAzBw...)

Trong đó:
A, B: là các nguyên tố khác
•

x: là % C theo tỉ lệ 1/10.000
y: là % của Cr
z: là % của nguyên tố A
w: là % của nguyên tố B

 Theo ASTM(

Mỹ): 2xx, 3xx, 4xx

Các mác thép bắt đầu bằng: 2xx, 3xx là kí hiệu của
ostenit.
Vd: 201, 301, 304 ...
•

Các mác thép bắt đầu bằng: 4xx là kí hiệu của ferit
hay mactenit.
Vd: 410, 420, 430 ...
•

 Theo

tiêu chuẩn JIS( Nhật): tương tự như ASTM
nhưng thêm kí hiệu SUS trước 2xx, 3xx, 4xx


Một số loại thép không gỉ theo tiêu chuẩn Mỹ
Kí hiệu
(SAE/AISI)

Thành phần các nguyên tố, %

Trạng thái

C

Cr

Ni

Nguyên tố
khác

410
420
440B

<0,15
>0,15
0,75-0,95

12,5
13,0
17,0

-

-

405
430
446

<0,08
<0,12

<0,20

13,0
17,0
25,0

-

<0,15
<0,08
<0,08

17,0
19,0
17,0

7,0
9,0
12,0

Loại mactenit:

Loại ferit:

Loại ostenit:
301
304
316

cơ tính, MPa

σ0,2

σb

δ,
%

Tôi và
Ram ở
400◦C

700
1375
1900

1000
760
1950

20
10
3

0.2Al
<0,25N

Ủ

275
345

350

450
650
560

25
25
20

2,5Mo

Ủ

275
250
290

750
580
580

50
55
50


2/ Phân loại:

Thép không

gỉ

1 pha

ferit

2 pha

ostenit

mactenit

Ostenitferit


2.1/ Nhóm thép không gỉ 1 pha:
2.1.1 Thép không gỉ ferit

 Nhóm

thép chứa 13%Cr, C < 0,08%, cho thêm 0,2% Al sẽ
ngăn cản sự tạo thành ostenit và nâng cao tính hàn. Dùng
nhiều trong công nghiệp dầu mỏ.

 Nhóm

thép chứa 17% Cr (12Cr17,..) là loại thép ferrit được
dùng nhiều nhất vì có thể thay thế thép không gỉ ostenit trong
nhiều trường hợp. Dùng nhiều trong sản xuất HNO3, hóa thực
phẩm,….. Nhược điểm là khó hàn.

 Nhóm

chứa 20-30%Cr (15Cr25Ti) có tính chống oxy hóa cao.


 Tính chất chung của ferit:
 Giới

hạn đàn hồi cao, khả năng gia công áp lực
tốt, mức độ hóa bền do biến dạng dẻo thấp nên
phù hợp gia công biến dạng nguội.

 Làm

việc trong môi trường nước biển, axit.


Một số sản phẩm từ thép không gỉ ferrit.


2.1.2/ Thép không gỉ ostenit:
 Lượng
Ở

cabon trong loại thép này rất thấp.

loại thép ferit pha γ không tồn tại hoặc chỉ tồn
tại ở nhiệt độ cao.Nếu cho thêm Ni với lượng
thích hợp sẽ có tổ chức ostenit ngay cả ở nhiệt độ

thường.


Một số loại thép không gỉ ostenit theo TCVN
Thành phần hóa học, %

Kí hiệu
C

Cr

Ni

Ti

Mn

Si

P

S

Không lớn hơn
12Cr18Ni9

≤ 0,12

17 – 19

8 – 10

-

2,0

0,8

0,035

0,02

17Cr18Ni9

0,13 – 0,21

17 – 19

8 – 10

-

2,0

0,8

0,035

0,02

12aCr18Ni9Ti

≤ 0,12

17 – 19

8 – 9,15

0,8

2,0

0,8

0,035

0,02

4Cr18Ni10

≤ 0,04

17 – 19

9 – 11

-

2,0

0,8

0,035

0,02

8Cr18Ni10Ti

≤ 0,08

17 – 19

9 - 11

-

2,0

0,8

0,035

0,02

8Cr18Ni10Ti

≤ 0,08

17 – 19

9 - 11

0,7

2,0

0,8

0,035

0,02

12Cr18Ni10Ti

≤ 0,12

17 – 19

9 - 11

0,8

2,0

0,8

0,035

0,02

Công dụng và tính chất của ostenit:
 Ưu


điểm:

Tính chống ăn mòn cao, ổn định trong nước sông,
biển, hơi nước bão hòa và quá nhiệt trong cac dung
dịch muối, ổn định trong HNO3, H2SO4, HCL →
dùng trong công nghiệp hóa dầu, sản xuất axit, công
nghiệp thực phẩm.


 Tính

dẻo ( δ = 45 – 60%) dễ cán, gò, rập ở trạng thái
nguội → phù hợp chế tạo các thiết bị hóa học, có thể
sử dụng ở nhiệt độ thấp.

 Cơ

tính bảo đảm: ở trạng thái ủ có độ dẻo cao, độ bền
thấp ( σb = 750MPa, σ0.2 = 250MPa) nhưng sau khi
biến cứng bằng biến dạng nguội có thể đạt độ bền rất
cao (σb = 1000 Mpa, σ0.2 = 750MPa) → đáp ứng yêu
cầu chịu tải các thiết bị hóa học.

 Thép

ostenit được sử dụng nhiều nhất.


 Nhược
 Đắt

điểm:

tiền do chứa nhiều Ni.

 Khó

cắt gọt do thép dẻo, phoi khó gãy.

 Dễ

bị ăn mòn theo biên hạt ở vùng ảnh hưởng nhiệt ở
mối hàn, hoặc chi tiết thường xuyên làm việc ở 400800°C.

 Để

làm việc được trong môi trường ion Cl- phải thêm
2-4%Mo. Còn trong môi trường H2SO4 và H3PO4
nóng thép thường hợp kim them Mo, Ti, Cu,Nb….


Một số ứng dụng của ostenit