SUS630 là loại thép không gỉ gì? Giải thích lớp 17-4PH

SUS630 là gì

SUS630 là tên gọi được sử dụng trong các tiêu chuẩn công nghiệp của Nhật Bản cho thép không gỉ làm cứng kết tủa martensitic. Vật liệu tương tự được biết đến rộng rãi là loại 630 và 17-4PH, và hệ thống đánh số thống nhất của nó là UNS S17400. Đây là một trong những loại thép không gỉ làm cứng kết tủa được sử dụng rộng rãi nhất vì nó có độ bền cao cùng với khả năng chống ăn mòn rõ ràng là tốt hơn so với các loại martensitic crom 12% tiêu chuẩn.

Cơ chế làm cứng là điểm khác biệt của loại thép này với thép không gỉ martensitic thông thường. Thay vì dựa vào carbon để tạo thành các pha cứng trong quá trình làm nguội, SUS630 được xử lý bằng dung dịch để tạo ra cấu trúc martensitic có hàm lượng carbon thấp và sau đó được lão hóa ở nhiệt độ vừa phải. Trong quá trình lão hóa, chất kết tủa giàu đồng mịn hình thành và nâng cao độ bền. Bởi vì nhiệt độ lão hóa có thể thay đổi nên cùng một loại thép có thể được cung cấp ở nhiều mức độ kết hợp độ bền và độ bền khác nhau mà không làm thay đổi thành phần của nó.

Hóa học và chỉ định tương đương

Thành phần được cân bằng khoảng 17% crom và 4% niken, với sự bổ sung đồng và niobi tạo thành các kết tủa tăng cường trong quá trình lão hóa. Carbon được giữ ở mức thấp, thường ở mức hoặc dưới khoảng 0,07%, do đó khả năng chống ăn mòn và độ dẻo dai của vật liệu lâu năm không bị suy giảm do hình thành cacbua. Các nguyên tố như lưu huỳnh và phốt pho được giữ ở mức thấp để duy trì độ dẻo dai theo hướng ngang.

Xử lý nhiệt và mức độ bền

Phương pháp xử lý tiêu chuẩn là ủ dung dịch ở nhiệt độ khoảng 1040 độ C, sau đó làm nguội, sau đó lão hóa ở nhiệt độ được chọn để phù hợp với các đặc tính cần thiết. Nhiệt độ lão hóa thấp hơn mang lại độ bền cao hơn và độ dẻo thấp hơn; nhiệt độ lão hóa cao hơn cho độ bền thấp hơn với độ dẻo dai được cải thiện. Các giá trị đặc tính tối thiểu điển hình cho các điều kiện lão hóa, như được chỉ định cho các dạng sản phẩm dạng thanh và rèn, được trình bày dưới đây.

Những số liệu này áp dụng cho thanh tròn và vật rèn. Các dạng sản phẩm như ống kéo nguội, dây và tấm có các yêu cầu riêng trong thông số kỹ thuật sản phẩm liên quan, do đó, tiêu chuẩn áp dụng cho dạng được mua phải luôn được nêu trong đơn đặt hàng.

Hành vi ăn mòn và giới hạn nhiệt độ

SUS630 chống lại sự ăn mòn trong khí quyển và sự tấn công của axit và muối loãng ở mức cao hơn các loại martensitic crom 12% và có thể so sánh rộng rãi với các loại austenit thông thường thuộc họ 304 trong môi trường ôn hòa. Tuy nhiên, nó không phải là vật thay thế cho thép không gỉ austenit hoặc song công mang molypden trong dịch vụ giàu clorua, trong đó khả năng chống ăn mòn rỗ và kẽ hở là yếu tố quyết định.

Hai hiệu ứng nhiệt độ phải được tôn trọng. Sử dụng kéo dài ở nhiệt độ trên khoảng 300 độ C sẽ gây ra tình trạng quá tải và mất dần độ bền, do đó vật liệu thường bị giới hạn ở mức đó để chịu tải. Ở đầu kia của phạm vi, độ bền ở nhiệt độ thấp bị hạn chế và cấp độ này không dành cho dịch vụ đông lạnh. Bởi vì vật liệu này là martensitic và có độ bền cao nên nó cũng có thể nhạy cảm với hiện tượng giòn hydro, vì vậy nó không phải là lựa chọn đầu tiên cho dịch vụ mỏ dầu chua.

Ứng dụng

Trục, thân van, trục chính và các bộ phận bơm có độ bền cao phải chịu được tải trọng và ăn mòn nhẹ.

Giai đoạn cuối chuyển động của cánh quạt và các bộ phận kết cấu khác của tua bin hơi nước hoạt động dưới nhiệt độ giới hạn.

Chốt, khớp nối và các bộ phận được gia công chính xác đòi hỏi mức độ bền cao hơn thép không gỉ austenit.

Các bộ phận trong nhà máy chế biến thực phẩm và hóa chất tiếp xúc với axit, kiềm và dung dịch muối loãng trong môi trường không chứa clorua.

Máy bay và các bộ phận kỹ thuật chung đòi hỏi sự kết hợp giữa độ bền cao và khả năng chống ăn mòn tốt trong khí quyển.

Điểm chế tạo

SUS630 có thể gia công được trong điều kiện được xử lý bằng dung dịch và thường bị lão hóa sau khi gia công. Có thể hàn bằng các kim loại phụ phù hợp, nhưng mối hàn và vùng chịu ảnh hưởng nhiệt phải được-lại lại sau khi hàn để khôi phục độ bền và các đặc tính thu được phụ thuộc vào hình dạng của mối nối và độ dày của mặt cắt. Việc tạo hình nguội sâu rất khó thực hiện ở điều kiện đã già và cần được lên kế hoạch trước khi lão hóa thay vì sau đó. Khi dung sai là quan trọng, nên cho phép sự thay đổi kích thước nhỏ xảy ra trong quá trình lão hóa trong trình tự gia công. Cuối cùng, nếu khả năng chống ăn mòn là lý do chính để chọn loại này thì bề mặt phải được giữ sạch sẽ và không có sắt hoặc cặn bám vào, vì tình trạng bề mặt thường xuyên ảnh hưởng đến hiệu suất sử dụng.

Câu hỏi thường gặp

Hỏi: SUS630 có phải là thép không gỉ không?
Đúng. Nó là thép không gỉ làm cứng kết tủa martensitic chứa khoảng 17% crom, mang lại cho nó đặc tính không gỉ với khả năng chống ăn mòn tốt hơn so với các loại martensitic crom thông thường.

Hỏi: Sự khác biệt giữa SUS630 và 17-4PH là gì?
Chúng là cùng một chất liệu. SUS630 là ký hiệu tiêu chuẩn của Nhật Bản và 17-4PH là mô tả thương mại được sử dụng rộng rãi, với mã số UNS là S17400.

Hỏi: SUS630 có thể đạt tới sức mạnh nào?
Nó phụ thuộc vào tình trạng lão hóa. Trong điều kiện H900, các giá trị tối thiểu điển hình là độ bền kéo khoảng 1310 MPa và năng suất 1170 MPa, trong khi điều kiện H1150 cho độ bền kéo khoảng 930 MPa và năng suất 725 MPa với độ bền tốt hơn.

Hỏi: SUS630 có thể sử dụng được ở nhiệt độ cao không?
Dịch vụ chịu tải thường được giới hạn ở khoảng 300 độ C, vì nhiệt độ cao hơn gây ra tình trạng quá tải và mất độ bền vĩnh viễn.

Hỏi: SUS630 có tốt hơn thép không gỉ loại 316 không?
Nó mạnh hơn đáng kể, nhưng khả năng chống ăn mòn rỗ và kẽ hở trong môi trường clorua thấp hơn so với các loại austenit mang molypden. Sự lựa chọn phụ thuộc vào việc cường độ hay khả năng kháng clorua chi phối ứng dụng.

Hỏi: Điều gì xảy ra với hàn SUS630?
Mối hàn và vùng chịu ảnh hưởng nhiệt bị mất độ bền trong quá trình hàn, do đó, việc xử lý lão hóa sau mối hàn thường được yêu cầu để khôi phục các đặc tính của vật liệu cơ bản.