Thép không gỉ, loại austenit
S20910 (XM-19) Thanh và tấm
Một loại thép không gỉ austenit có hàm lượng hợp kim cao, sở hữu độ bền cơ học tốt và khả năng chống ăn mòn cao.
XM-19 là loại thép không gỉ austenit được tăng cường bằng nitơ, có sẵn ở dạng ủ hoặc dạng có độ bền cao.
XM-19 có thể được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm hóa chất, hàng hải, hạt nhân, chế biến thực phẩm, hóa dầu, dịch vụ giếng dầu chua, công nghệ nhiệt độ cực thấp, dệt may và giấy và bột giấy.
Thép không gỉ UNS S20910/XM-19 có khả năng chống ăn mòn tổng quát vượt trội – Tốt hơn so với các loại 316/316L và 317/317L trên nhiều phương tiện truyền thông.
TẢI XUỐNG PDF
Phạm vi
| Hình thức sản phẩm | Phạm vi kích thước |
| Thanh tròn đã bóc vỏ K12 | 35 mm - 70 mm |
XIN LƯU Ý
Nếu bạn không tìm thấy thông tin mình cần, vui lòng liên hệ với trung tâm dịch vụ địa phương theo các yêu cầu cụ thể của quý khách.
S20910 (XM-19) – Các tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan đến thép không gỉ
| Hệ thống / Tiêu chuẩn | Quốc gia / Khu vực | Cấp bậc / Chức danh |
| UNS | Quốc tế | S20910 |
| AISI / ASTM | Hoa Kỳ | XM-19 (Thép austenit được tăng cường bằng nitơ) |
| Tên thương mại | Hoa Kỳ | Nitronic 50 (ARMCO / AK Steel) |
| EN / Số hiệu. | Châu Âu | 1.3964 |
| Tên (tiếng Anh) | Châu Âu | X2CrNiMnMoNNb21-16-5-3 |
| ASTM A240 | Hoa Kỳ | S20910 (tấm, lá, dải) |
| ASTM A276 / A479 | Hoa Kỳ | XM-19 / S20910 (thanh, hình dạng) |
| ASTM A182 | Hoa Kỳ | Loại FXM-19 (sản phẩm rèn, mặt bích, phụ kiện) |
Thuộc tính
Thành phần hóa học
| Nguyên tố hóa học | Quà tặng % |
| Cacbon (C) | 0.00 - 0.03 |
| Crom (Cr) | 20.50 - 23.50 |
| Niken (Ni) | 11.50 - 13.50 |
| Mangan (Mn) | 4.00 - 6.00 |
| Phốt pho (P) | 0.00 - 0.04 |
| Lưu huỳnh (S) | 0.00 - 0.01 |
| Silic (Si) | 0.20 - 0.60 |
| Molypden (Mo) | 1.50 - 3.00 |
| Nitơ (N) | 0.20 - 0.40 |
| Vanadi (V) | 0.10 - 0.30 |
| Niobi (Columbium) (Nb) | 0.10 - 0.30 |
| Sắt (Fe) | Cân bằng |
Tính chất cơ học
| Tính chất cơ học | Giá trị |
| 0,2% Áp suất chứng minh | 380 N/mm² |
| Độ bền kéo | 690 N/mm² |
| Độ cứng Brinell | 293 HB tối đa |
Các tính chất vật lý chung
| Tính chất vật lý | Giá trị |
| Mật độ | 7,8 g/cm³ |
| Độ dẫn nhiệt | 13,3 W/m·K |
Các ứng dụng của thép không gỉ S20910 (XM-19)
S20910 (XM-19), thường được gọi là Nitronic 50, là một loại thép không gỉ austenit có độ bền cao, được hợp kim hóa với nitơ, mangan, crom và molypden. Nó cung cấp khoảng gấp đôi giới hạn chảy so với 316/317, cùng với khả năng chống ăn mòn điểm và ăn mòn khe hở rất tốt trong nước biển và về cơ bản là không từ tính ở trạng thái ủ, khiến nó trở nên phổ biến trong các môi trường hàng hải và công nghiệp đòi hỏi khắt khe.
1. Thiết bị hàng hải và nước biển
Hệ thống ống dẫn nước biển, các cụm van và ống phân phối trên tàu và giàn khoan ngoài khơi
Bộ trao đổi nhiệt, bộ làm mát và bình ngưng làm mát bằng nước biển
Các bộ phận kết cấu trên tàu và ngoài khơi tiếp xúc với vùng nước bắn tung tóe và vùng thủy triều
Trục, chốt, móc nối và phụ kiện cho cần cẩu hàng hải, tời và thiết bị xử lý hàng hóa
Tại sao lại là XM-19?
Độ bền cao và khả năng chống chịu rất tốt đối với sự ăn mòn dạng lỗ, sự ăn mòn khe hở và sự nứt do ăn mòn dưới tác động của clorua trong nước biển, với hiệu suất cao hơn so với thép không gỉ 316L và các loại thép không gỉ tiêu chuẩn thuộc dòng 300.
2. Các bộ phận của bơm, van và trục
Trục bơm dùng cho nước biển, nước muối và các ứng dụng hóa chất
Trục van, thân van, đế van và các bộ phận bên trong trong môi trường ăn mòn
Trục máy trộn và máy khuấy trong các bể chứa dung dịch clorua hoặc dung dịch có tính axit/kiềm nhẹ
Các bộ phận như thân bơm, vỏ bơm và cánh quạt của bơm ly tâm trong các ứng dụng có nguy cơ bị ăn mòn do xói mòn
Tại sao lại là XM-19?
Máy gặt đập liên hợp độ bền cao, khả năng chống mài mòn tốt và khả năng chống ăn mòn vượt trội, cho phép sử dụng trục có đường kính nhỏ hơn và tuổi thọ cao hơn so với thép không gỉ 316/317.
3. Ngành hóa dầu, hóa chất và công nghiệp chế biến
Đường ống công nghiệp, phụ kiện và mặt bích trong các dòng chất lỏng hóa học chứa clorua
Thiết bị trong các đơn vị sản xuất phân bón, hóa chất hữu cơ và lọc dầu, nơi thép không gỉ 316/317 chỉ được sử dụng hạn chế
Ống trao đổi nhiệt, tấm ống và vỏ nồi dùng để xử lý nước biển hoặc nước làm mát có tính ăn mòn
Các bộ phận hoạt động trong môi trường hỗn hợp clorua và oxy hóa, nơi đòi hỏi cả độ bền và khả năng chống ăn mòn
Tại sao lại là XM-19?
Cung cấp một nền tảng vững chắc nâng cấp so với 316L/317L về độ bền và khả năng chống rỗ, mà không cần sử dụng thép duplex hay hợp kim niken, đồng thời vẫn giữ được tính chất austenit hoàn toàn (không từ tính).
4. Chốt, lò xo và các bộ phận cơ khí
Có độ bền cao bu lông, đinh tán, đai ốc và vòng đệm dành cho các nhà máy hàng hải, ngoài khơi và hóa chất
Lò xo và vòng đệm lò xo đòi hỏi độ bền cao và khả năng chống ăn mòn tốt
Xích, cùm, khớp nối và các bộ phận dây cáp hoạt động trong môi trường nước biển hoặc khí hậu ven biển
Chốt, ống lót và thanh dẫn chống mài mòn trong môi trường ăn mòn
Tại sao lại là XM-19?
Độ bền kéo cao cho phép Các loại bulông và chi tiết cơ khí nhỏ gọn, chịu tải trọng cao, trong khi khả năng chống ăn mòn lại vượt trội hơn hẳn so với các loại bulông, đai ốc và ốc vít bằng thép không gỉ thuộc dòng 300 tiêu chuẩn.
5. Ứng dụng ngoài khơi, dưới đáy biển và trong kết cấu
Các bộ phận kết cấu và giá đỡ trên các giàn khoan ngoài khơi và các công trình ven biển
Các bộ phận của thiết bị dưới biển mà tính chất không từ tính mang lại lợi ích (ví dụ: gần các thiết bị đo lường)
Các thanh kéo, giá treo và các bộ phận chịu lực tiếp xúc với nước biển hoặc vùng bị nước biển bắn vào
Các bộ phận cơ khí trong hệ thống ống dẫn, kẹp và giá đỡ, trong đó cả hai khả năng chịu tải và tuổi thọ chống ăn mòn vấn đề
Tại sao lại là XM-19?
Cấu trúc austenit không từ tính, độ bền cao và khả năng chống nước biển tuyệt vời làm cho nó trở nên hấp dẫn trong những trường hợp không muốn sử dụng thép hai pha (ví dụ: vì lý do từ tính hoặc gia công).
6. Ngành giấy và bột giấy, thực phẩm và các ứng dụng công nghiệp nói chung
Thiết bị sản xuất bột giấy và giấy trong các công đoạn tẩy trắng và rửa có chứa clorua
Các bộ phận trong nhà máy thực phẩm và đồ uống nơi sử dụng chất tẩy rửa mạnh hoặc dung dịch muối
Máy giặt công nghiệp, thiết bị làm sạch và các thiết bị khác tiếp xúc với chất tẩy rửa và nước có chứa clo
Các bộ phận chung của nhà máy (bồn chứa, khung, thanh dẫn) cần có độ bền và khả năng chống ăn mòn cao hơn so với thép không gỉ 304/316
Tại sao lại là XM-19?
Tốt khả năng làm sạch, tính chất không gỉ và khả năng chống ăn mòn, kết hợp với độ bền cao hơn, giúp giảm độ dày tiết diện và kéo dài tuổi thọ trong các môi trường rửa và xử lý khắc nghiệt.
Tóm tắt
Thép không gỉ S20910 (XM-19 / Nitronic 50) được sử dụng rộng rãi trong hệ thống hàng hải và nước biển, các bộ phận bơm và van, thiết bị hóa dầu và chế biến, ốc vít và lò xo cường độ cao, phụ kiện kỹ thuật cho công trình ngoài khơi/cấu trúc, và các ứng dụng công nghiệp trong môi trường ăn mòn, bất cứ nơi nào các nhà thiết kế cần một thép không gỉ austenit không từ tính, có độ bền cao, với khả năng chống ăn mòn rỗ, ăn mòn kẽ hở và ăn mòn do ứng suất clorua tốt hơn đáng kể so với thép 316/317, mà không cần chuyển sang sử dụng hợp kim duplex hoặc hợp kim niken.
Đặc tính của thép không gỉ S20910 (XM-19)
S20910 (XM-19), thường được gọi là Nitronic 50, là một thép không gỉ austenit có độ bền cao với công nghệ gia cố bằng nitơ, khả năng chống ăn mòn trong nước biển tuyệt vời và về cơ bản hành vi không từ tính ở trạng thái ủ, khiến nó trở thành một biến thể đặc biệt trong dòng sản phẩm 300-series.
1. Thép không gỉ austenit có độ bền cao
Hoàn toàn thép không gỉ austenit, không phải là thép hai pha hay thép martensit.
Việc bổ sung nitơ và mangan mang lại khoảng gấp đôi giới hạn chảy so với 316/317 ở trạng thái ủ.
Cho phép sử dụng mặt cắt nhỏ hơn và các bộ phận nhẹ hơn so với các loại thép tiêu chuẩn thuộc dòng 300 khi chịu cùng một tải trọng.
2. Khả năng chống ăn mòn được cải thiện (đặc biệt trong nước biển)
Khả năng chống ăn mòn là tốt hơn 316/317 trong nhiều môi trường chứa clorua.
Rất tốt khả năng chống ăn mòn dạng lỗ rỗ và ăn mòn khe hở trong nước biển tự nhiên và nước lợ.
Phù hợp với hệ thống hàng hải, ngoài khơi và hệ thống nước làm mát trong đó thép 316 có thể bị ăn mòn rỗ hoặc ăn mòn kẽ hở sớm.
3. Không từ tính (hoặc có độ thấm từ rất thấp)
Về cơ bản không từ tính ở trạng thái ủ, ngay cả ở mức độ cường độ cao.
Độ thấm từ vẫn rất thấp so với thép 304/316 đã qua gia công nguội, ngay cả sau khi đã trải qua một số công đoạn tạo hình hoặc gia công nguội nhẹ.
Hấp dẫn đối với thiết bị đặt gần các thiết bị từ tính, cảm biến và bộ truyền động, và trong các ứng dụng hàng hải mà dấu vết từ tính là yếu tố quan trọng.
4. Độ bền và độ dẻo tốt trong phạm vi nhiệt độ rộng
Duy trì độ bền va đập tốt từ nhiệt độ siêu lạnh đến nhiệt độ hoạt động thông thường.
Độ dẻo tốt mặc dù có độ bền cao, do đó nó có thể chịu được sốc, rung động và tải trọng động trong trục, bulông và các bộ phận kết cấu.
Trong nhiều điều kiện, loại thép này có khả năng chống gãy giòn tốt hơn so với các loại thép martensitic hoặc duplex có độ bền cao.
5. Khả năng chống mài mòn, mòn và ăn mòn
Tốt hơn khả năng chống mài mòn hơn nhiều loại thép austenit tiêu chuẩn, thích hợp để sử dụng trong:
Phụ kiện kết nối
Các bộ phận trượt và ổ trục
Các bộ phận bên trong của bơm và van
Độ bền cao kết hợp với khả năng chống ăn mòn tốt mang lại khả năng chống mài mòn và ăn mòn tốt trong nước biển và các chất lỏng công nghiệp có tốc độ dòng chảy cao.
6. Tính chất cứng hóa do gia công, tính chất định hình và tính chất gia công
Là một loại thép austenit, XM-19 làm cứng trong quá trình biến dạng lạnh.
Khả năng tạo hình nói chung là tốt, nhưng tải trọng tạo hình là cao hơn so với 304/316 do có giới hạn chảy cao hơn.
Khả năng gia công là khắt khe hơn so với 316, yêu cầu:
Cấu hình cố định
Dụng cụ cắt bằng cacbua sắc bén
Tốc độ và tốc độ tiến dao phù hợp cùng lượng chất làm mát dồi dào
để kiểm soát quá trình làm cứng vật liệu và sự hình thành các vết nứt cứng.
7. Các yếu tố cần lưu ý về khả năng hàn và gia công
Nói chung có thể hàn với vật liệu hàn austenit phù hợp hoặc vật liệu hàn tương thích.
Cần kiểm soát lượng nhiệt đầu vào và nhiệt độ giữa các lớp hàn để tránh sự phát triển quá mức của cấu trúc tinh thể và duy trì khả năng chống ăn mòn.
Các mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) cần được xử lý đúng cách đã được làm sạch và, nếu cần, được ngâm axit/xử lý thụ động để khôi phục hoàn toàn khả năng chống rỗ trong môi trường nước biển hoặc môi trường có chứa clorua.
Tóm tắt
Thép không gỉ S20910 (XM-19) là một loại thép không gỉ austenit có độ bền cao, được tăng cường bằng nitơ với giới hạn chảy gấp khoảng hai lần so với 316/317, khả năng chống rỗ và ăn mòn khe hở trong nước biển rất tốt, độ từ thẩm rất thấp, độ dẻo dai cao, khả năng chống mài mòn do ma sát được cải thiện, cùng với khả năng hàn và khả năng định hình ở mức hợp lý, khiến nó trở thành vật liệu được ưa chuộng trong các ứng dụng hàng hải, bơm/van, ốc vít và công nghệ chế biến đòi hỏi khắt khe, nơi các loại thép thuộc dòng 300 tiêu chuẩn không đủ độ bền hoặc khả năng chống ăn mòn.
Thông tin bổ sung
Khả năng hàn
Khả năng hàn của thép không gỉ S20910 (XM-19)
S20910 (XM-19 / Nitronic 50) là thường có thể hàn được, nhưng là một loại thép không gỉ austenit hợp kim nitơ có độ bền cao, nó cần quy trình kiểm soát tốt để tránh hiện tượng nứt do nhiệt, mất khả năng chống ăn mòn và giảm độ bền tại vùng hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ).
1. Các đặc tính hàn chung
Cấu trúc austenit → không cần làm nóng trước thường được yêu cầu và có khả năng hàn cơ bản tốt.
Độ bền cao hơn và hàm lượng nitơ cao hơn khiến nó ít bền hơn so với 304/316 nếu các quy trình không hiệu quả.
Những rủi ro chính do thực hành sai:
Nứt do nhiệt (nứt do đông đặc)
Sự mất mát nitơ và crom tại vị trí mối hàn, làm giảm khả năng chống rỗ
Sự biến dạng quá mức do lượng nhiệt đầu vào cao
2. Các quy trình hàn phù hợp
Các quy trình thường được sử dụng:
GTAW (TIG) – thích hợp cho các đường hàn gốc và vật liệu mỏng, với khả năng kiểm soát và che chắn tuyệt vời.
GMAW (MIG/MAG) – dùng để hàn trong sản xuất ống, ống dẫn và tấm kim loại.
Hàn que (MMA) – để thi công tại công trường, sửa chữa và hàn các phần có độ dày lớn hơn bằng các điện cực phù hợp.
FCAW – có thể thực hiện được khi sử dụng các loại dây hàn lõi thuốc bằng thép không gỉ phù hợp trong quá trình gia công tại xưởng.
Hàn tự thân (không dùng vật liệu hàn) là chỉ nên dùng cho các mẫu rất mỏng; đối với hầu hết các loại vữa, cần phải thêm chất độn để điều chỉnh thành phần và tăng khả năng chống nứt.
3. Lựa chọn vật liệu hàn
Sử dụng vật liệu hàn austenit không gỉ có thành phần hợp kim tương đương hoặc hơi cao hơn được khuyến nghị sử dụng cho dịch vụ XM-19.
Mục tiêu đối với vật liệu hàn:
Bảo trì sức mạnh phù hợp với thiết kế (thường gần bằng hoặc cao hơn mức 316L).
Cung cấp khả năng chống ăn mòn dạng lỗ rỗ và ăn mòn khe hở ít nhất bằng với kim loại cơ bản trong môi trường nước biển / môi trường có clorua.
Ưu đãi hấp dẫn khả năng chống nứt và khả năng hàn.
Trong các môi trường có tính ăn mòn cao, có thể sử dụng vật liệu hàn austenit có hàm lượng hợp kim cao hơn để tăng khả năng chống ăn mòn cho kim loại hàn.
4. Lượng nhiệt đầu vào, nhiệt độ giữa các lớp hàn và quá trình làm mát
Sử dụng lượng nhiệt vừa phải – không quá thấp, cũng không quá cao:
Quá thấp → có nguy cơ không liền xương hoặc hình dạng hạt không đẹp.
Quá cao → vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) rộng hơn, độ biến dạng cao hơn và mất mát nitơ/crom nhiều hơn ở bề mặt.
Giữ Interpass điều chỉnh nhiệt độ (ở mức vừa phải, không quá nóng) để hạn chế sự phát triển và biến dạng của hạt.
Để các mối hàn mát mẻ trong không khí tĩnh lặng; không cần thiết cũng như không nên thực hiện quá trình làm nguội nhanh.
5. Cấu trúc vi mô, tính chất và hành vi ăn mòn của mối hàn
Các quy trình đúng đắn sẽ tạo ra các mối hàn có:
Vật liệu hàn austenit và vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) với độ bền thích hợp.
Độ bền cao, thường tương đương hoặc thấp hơn một chút so với giới hạn chảy của kim loại cơ bản.
Khả năng chống ăn mòn phù hợp cho các ứng dụng trong môi trường biển và hóa chất khi bề mặt được làm sạch và hoàn thiện đúng cách.
Các phương pháp hàn không đúng kỹ thuật (lượng nhiệt đầu vào quá cao, che chắn kém, vật liệu hàn không phù hợp, bề mặt mối hàn bị nhiễm bẩn) có thể:
Giảm khả năng chống rỗ và ăn mòn khe hở gần các mối hàn.
Làm tăng nguy cơ nứt do nhiệt.
Các mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) dễ bị ăn mòn hơn trong nước biển hoặc môi trường ăn mòn.
6. Che chắn, chất lượng rễ và làm sạch sau khi hàn
Chất lượng khí bảo vệ điều này rất quan trọng:
Sử dụng lớp bảo vệ trơ (hoặc giàu chất trơ) thích hợp để ngăn ngừa quá trình oxy hóa và sự mất nitơ.
Đối với các vết nứt ở ống và bồn chứa, hãy sử dụng xả ngược để giữ cho phần gốc không bị oxy hóa và chống ăn mòn.
Sau khi hàn:
Xóa xỉ, vết bắn, vết ố do nhiệt và quá trình oxy hóa bằng cách mài, chà hoặc phun cát.
Sử dụng ngâm axit và/hoặc xử lý thụ động khi cần thiết để phục hồi lớp màng thụ động sạch và giàu crôm.
Các mối hàn nhẵn và được hoàn thiện tốt có hiệu suất cao hơn nhiều khi tiếp xúc với nước biển và môi trường chứa clorua so với các mối hàn gồ ghề hoặc bị đổi màu do nhiệt.
7. Xử lý nhiệt sau hàn (tùy chọn)
Trong hầu hết các quy trình gia công, XM-19 được sử dụng trong trạng thái sau khi hàn không qua xử lý nhiệt sau hàn.
Đối với các bộ phận bị hạn chế rất nhiều hoặc chịu áp lực cao trong môi trường khắc nghiệt, một giải pháp ủ + làm nguội nhanh sau khi hàn có thể được quy định như sau:
Phục hồi độ bền và khả năng chống ăn mòn tối ưu
Đồng nhất cấu trúc vi mô tại vùng hàn/vùng ảnh hưởng nhiệt
Việc này có cần thiết hay không phụ thuộc vào kích thước mã, ứng dụng và phần.
Tóm tắt
Thép không gỉ S20910 (XM-19) có khả năng hàn tốt đối với loại thép austenit có độ bền cao, miễn là bạn sử dụng vật liệu hàn austenit phù hợp, kiểm soát lượng nhiệt đưa vào và nhiệt độ giữa các lớp hàn ở mức vừa phải, đảm bảo che chắn và thổi khí làm sạch mặt sau tốt, cũng như thực hiện kỹ lưỡng việc làm sạch và thụ động hóa sau khi hàn; với các biện pháp này, các mối hàn sẽ duy trì được độ bền cao và khả năng chống ăn mòn trong nước biển xuất sắc, những đặc tính khiến XM-19 trở nên hấp dẫn cho các ứng dụng hàng hải, bơm/van và công nghệ chế biến.
Sản xuất
Sản xuất thép không gỉ S20910 (XM-19)
S20910 (XM-19 / Nitronic 50) là một thép không gỉ austenit có độ bền cao. Nó được gia công tương tự như thép không gỉ 316/317, nhưng với tải trọng định hình cao hơn, gia công khó khăn hơn và cần cẩn thận hơn một chút trong quá trình hàn bởi vì độ bền và hàm lượng nitơ của nó.
1. Phương pháp chế tạo chung
Thường được cung cấp đã qua xử lý ủ và tẩy axit (tấm, thanh, ống, sản phẩm rèn).
Hầu hết đúc, gia công và hàn nên được thực hiện trong điều kiện này.
So với 304/316, bạn có thể mong đợi:
Cao hơn lực định hình và lực cắt
Một chút gia công khó hơn
Một chút phạm vi quy trình hàn chặt chẽ hơn
2. Tạo hình và gia công nguội
Khả năng gia công nguội là tốt, nhưng giới hạn chảy của nó cao hơn nhiều so với loại 316 → do đó cần công suất ép/cán lớn hơn.
Thực tiễn tốt:
Sử dụng bán kính uốn cong lớn hơn một chút hơn là sử dụng thép 304/316 để tránh hiện tượng nứt ở các phần dày hơn.
Điền vào các bước dần dần sử dụng các dụng cụ mài mòn mịn và bôi trơn đầy đủ để giảm hiện tượng kẹt cứng.
Cho phép độ đàn hồi cao hơn so với các loại thép thuộc dòng 300 tiêu chuẩn.
Là một hợp kim austenit, XM-19 làm cứng, do đó, việc làm lạnh quá mức có thể làm tăng đáng kể độ cứng và gây khó khăn trong quá trình gia công; việc gia công nguội quá mức có thể dẫn đến quá trình ủ nếu độ bền và khả năng chống ăn mòn cao là yếu tố quan trọng.
3. Gia công nóng và xử lý nhiệt trong quy trình
Các công đoạn gia công nóng (rèn, uốn nóng) được thực hiện theo quy trình tiêu chuẩn đối với thép không gỉ austenit:
Hãy làm nóng kỹ và sử dụng trong phạm vi nhiệt độ cao được khuyến nghị.
Hãy sử dụng những động tác cắt gọt mạnh tay, chứ không phải những động tác gõ nhẹ, để hoàn thiện cấu trúc.
Sau khi thực hiện các công việc hàn, quá trình ủ + làm nguội nhanh thường được dùng để:
Phục hồi cấu trúc austenit đồng nhất
Phục hồi độ bền và khả năng chống ăn mòn
Các linh kiện cuối cùng dành cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe thường được sử dụng trong trạng thái ủ giải nhiệt, sau đó được hàn và hoàn thiện.
4. Gia công
Khả năng gia công là khắt khe hơn so với 316 do độ bền cao hơn và hiện tượng cứng hóa do biến dạng.
Các khuyến nghị:
Sử dụng dụng cụ cắt bằng cacbua và các cấu hình cứng nhắc.
Chạy tốc độ vừa phải với độ sâu và lượng vật liệu đủ để cắt xuyên qua bất kỳ lớp cứng do gia công nào.
Đăng ký đủ lượng chất làm mát và hình dạng giúp phá vỡ phoi (loại XM-19 tạo ra phoi cứng).
Một cách làm hợp lý là:
Máy thô ở trạng thái ủ trong dung dịch → hàn/định hình → máy hoàn thiện / máy mài đến kích thước cuối cùng và bề mặt hoàn thiện.
5. Hàn trong quá trình gia công
XM-19 là có thể hàn, nhưng cần phải kiểm soát quy trình chặt chẽ (xem phần Khả năng hàn):
Sử dụng loại phù hợp vật liệu hàn austenit hoặc vật liệu hàn tương thích với khả năng chống ăn mòn tốt.
Giữ lượng nhiệt vừa phải và kiểm soát nhiệt độ giữa các lần nung.
Sử dụng lớp che chắn tốt và xả ngược trên các điểm nối ống/bồn chứa.
Thông thường không cần xử lý nhiệt sau hàn là bắt buộc; các bộ phận được sử dụng ở trạng thái vừa hàn xong và đã qua xử lý ủ hòa tan, với chất lượng được kiểm soát thông qua quy trình thay vì qua xử lý ủ.
6. Làm sạch bề mặt, tẩy axit và thụ động hóa
Để đạt được hiệu quả chống ăn mòn tối ưu (đặc biệt trong môi trường nước biển):
Xóa xỉ, vết bắn, vết ố do nhiệt và oxit từ các mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ).
Sử dụng phù hợp ngâm axit và/hoặc xử lý thụ động (hoặc làm sạch cơ học chất lượng cao) để phục hồi lớp màng thụ động sạch và giàu crôm.
Hãy hướng tới bề mặt mịn màng, không tì vết trên các bề mặt ẩm ướt hoặc dễ hình thành khe hở.
7. Kiểm soát độ méo và kích thước
Cấu trúc austenit mang lại độ giãn nở nhiệt cao, do đó hàn vẫn có thể gây biến dạng.
Độ bền cao hơn có nghĩa là:
Áp lực dư cao hơn ở những vị trí được hàn dày đặc hoặc gia công nguội.
Các biện pháp cụ thể:
Sử dụng các chuỗi hàn cân bằng và việc lắp đặt đúng cách.
Tránh làm thẳng bằng cách làm lạnh cục bộ quá mức ở các khu vực quan trọng.
Đối với các chi tiết chính xác, hãy lập kế hoạch:
Định hình → Hàn → Nắn nhẹ (nếu cần) → Hoàn thiện bằng máy / mài.
Tóm tắt
Vật liệu S20910 (XM-19) có đặc tính tương tự như loại “316 cứng cáp và bền bỉ hơn”: nó có thể được gia công nguội và gia công nóng, gia công cơ khí và hàn theo các quy trình gia công thép không gỉ tiêu chuẩn, miễn là bạn tính đến tải trọng gia công và tạo hình cao hơn, sử dụng vật liệu hàn austenit phù hợp và tuân thủ các quy trình hàn được kiểm soát, đồng thời luôn hoàn thiện bằng cách làm sạch kỹ lưỡng và xử lý thụ động để duy trì độ bền cao và khả năng chống ăn mòn trong nước biển của vật liệu.
Gia công nóng
Gia công nóng thép không gỉ S20910 (XM-19)
S20910 (XM-19 / Nitronic 50) là một loại thép không gỉ austenit có thể gia công nóng theo các quy trình tương tự như 316/317, nhưng độ bền cao hơn và hàm lượng nitơ cao hơn Việc kiểm soát nhiệt độ trung bình và quá trình ủ giải nhiệt sau đó là rất quan trọng.
1. Phạm vi nhiệt độ làm việc nóng khuyến nghị
XM-19 thường được gia công nóng trong một phạm vi austenit nhiệt độ cao (về mặt khái niệm, thuộc cùng nhóm với các loại thép không gỉ austenit hợp kim cao khác).
Hướng dẫn thực hành:
Bắt đầu gia công nóng tại một nhiệt độ đủ cao để đảm bảo độ dẻo tốt.
Hãy không tiếp tục hoạt động khi vật liệu đã nguội quá nhiều (khi tiến gần đến giới hạn austenit thấp hơn), do độ dẻo giảm và nguy cơ nứt tăng lên.
Nhiệt độ chính xác khi bắt đầu và kết thúc cùng thời gian ngâm phải luôn tuân theo Bảng thông số kỹ thuật của máy xay cho sản phẩm cụ thể (tấm, thanh, phôi rèn).
2. Thực hành gia nhiệt và rèn
Làm nóng chi tiết gia công đều đặn trên toàn bộ mặt cắt trước khi áp dụng mức giảm giá sâu.
Sử dụng giảm đáng kể mỗi lần đi qua thay vì gõ nhẹ để làm mịn kết cấu hạt.
Hãy hâm nóng lại khi cần thiết nếu nhiệt độ giảm xuống gần giới hạn làm việc thấp nhất; hãy không tiếp tục làm cho nó “quá lạnh”.
Tránh để bếp bị quá nóng hoặc nóng kéo dài ở mức nhiệt cao nhất để hạn chế:
Sự phát triển của hạt
Sự hình thành vảy
Hư hỏng bề mặt không cần thiết
3. Làm nguội và ủ dung dịch sau đó
Sau khi gia công nóng, để các chi tiết nguội trong không khí tĩnh lặng giảm xuống mức nhiệt độ an toàn để xử lý.
Đối với các ứng dụng đòi hỏi khắt khe (hàng hải, hóa chất, điều kiện làm việc chịu tải nặng), một quá trình ủ hoàn toàn + làm nguội nhanh Sau khi gia công nóng, khuyến nghị mạnh mẽ nên:
Khôi phục trạng thái đồng nhất cấu trúc vi mô austenit
Khôi phục độ bền và khả năng chống ăn mòn
Loại bỏ mọi tác động bất lợi do biến dạng không đồng đều hoặc sự thay đổi pha một phần
Thực tiễn thông thường:
Nung ủ dung dịch trong khoảng nhiệt độ cao thích hợp theo quy định đối với XM-19.
Giữ đủ lâu để thực phẩm được làm nóng đều từ trong ra ngoài.
Làm lạnh nhanh (thường là làm nguội bằng nước hoặc thổi khí rất nhanh đối với các chi tiết mỏng).
4. Kích thước bề mặt, độ dôi gia công và làm sạch
Ở nhiệt độ gia công nóng, XM-19 sẽ phát triển lớp oxit và bề mặt hơi nhám.
Hãy để lại đủ phụ số gia công hoặc mài để xóa:
Quy mô
Bất kỳ lớp bề mặt nào đã bị khử cacbon hoặc bị hư hỏng do tác động cơ học
Sau khi gia công nóng và ủ hòa tan, làm sạch bề mặt bằng cách:
Các phương pháp cơ học (mài, chà, phun cát) và/hoặc
Tẩm axit và thụ động hóa
để phục hồi lớp màng thụ động sạch, giàu crom, nhằm đạt được khả năng chống ăn mòn tối đa (đặc biệt là trong nước biển).
5. Ảnh hưởng đến cấu trúc vi mô và tính chất
Quy trình gia công nóng đúng kỹ thuật kết hợp với quá trình ủ hòa tan sẽ mang lại:
Mịn màng, đồng đều cấu trúc austenit.
Có độ bền kéo cao (đối với loại thép austenit) cùng với độ dẻo dai tốt.
Đáng tin cậy khả năng chống ăn mòn dạng lỗ rỗ và ăn mòn khe hở trong môi trường hàng hải và công nghiệp chế biến.
Các phương pháp thực hiện không đúng (gia công ở nhiệt độ quá thấp, biến dạng cục bộ nghiêm trọng mà không có quá trình ủ giải sau đó) có thể dẫn đến:
Các khu vực địa phương có địa hình cứng, đã bị khai thác quá mức
Độ bền giảm và khó gia công hơn
Các đặc tính không đồng nhất dọc theo mặt cắt
6. Thiết kế, kiểm soát biến dạng và nứt vỡ
Thiết kế các chi tiết đúc sẵn và chi tiết rèn bằng:
Các chuyển cảnh mượt mà và các bán kính lớn
Tránh các góc nhọn và sự thay đổi độ dày đột ngột có thể gây tập trung ứng suất trong quá trình rèn và làm nguội
Đối với trục dài, vòng hoặc các hình dạng phức tạp:
Hãy sử dụng các biện pháp hỗ trợ và thao tác đúng cách trong quá trình gia công nhiệt và làm nguội để giảm thiểu hiện tượng cong vênh và biến dạng.
Kiểm tra các chi tiết rèn để vết nứt bề mặt, các lớp chồng lên nhau và nếp gấp trước khi tiến hành xử lý nhiệt cuối cùng và gia công.
Tóm tắt
Việc gia công nóng thép S20910 (XM-19) cần được thực hiện trong phạm vi nhiệt độ cao thích hợp của thép austenit, với quá trình gia nhiệt đồng đều và các bước giảm kích thước đáng kể, sau đó là làm nguội bằng không khí và—trong trường hợp yêu cầu hiệu suất cao—một giải pháp ủ kết hợp làm nguội nhanh và việc vệ sinh đúng cách; phương pháp này giúp duy trì cấu trúc austenit mịn, độ bền cao, độ dẻo dai tốt cùng khả năng chống ăn mòn trong nước biển và trong quá trình sản xuất vượt trội – những đặc tính khiến XM-19 được lựa chọn.
Khả năng chịu nhiệt
Khả năng chịu nhiệt của thép không gỉ S20910 (XM-19)
S20910 (XM-19 / Nitronic 50) là một thép không gỉ austenit có độ bền cao chủ yếu dành cho nhiệt độ từ bình thường đến hơi cao trong môi trường ăn mòn, đặc biệt là nước biển. Đây không phải là hợp kim chuyên dụng chịu nhiệt độ cao hoặc chống biến dạng do nhiệt.
1. Phạm vi nhiệt độ hoạt động khuyến nghị
Thường được sử dụng từ nhiệt độ dưới 0°C đến khoảng 250–300°C đang hoạt động liên tục.
Trong phạm vi này, nó duy trì:
Độ bền chảy cao (cao hơn nhiều so với 316/317)
Độ bền và độ dẻo tốt
Khả năng chống ăn mòn điểm và ăn mòn khe hở rất tốt trong nước biển và nước xử lý
Đối với thời gian sử dụng dài hạn vượt xa mức này, cả tính chất cơ học lẫn khả năng chống ăn mòn đều có thể bị suy giảm, do đó người ta thường ưu tiên sử dụng các hợp kim chịu nhiệt khác.
2. Độ bền và độ dẻo dai ở nhiệt độ cao
Khi nhiệt độ tăng:
Độ dẻo và độ bền kéo giảm, giống như tất cả các loại thép khác, nhưng XM-19 vẫn có độ bền cao hơn so với 316/317 ở cùng nhiệt độ.
Độ bền mỏi cũng giảm khi nhiệt độ tăng và chịu tải tuần hoàn.
XM-19 vẫn giữ nguyên độ bền va đập tốt trong phạm vi hoạt động bình thường, khiến nó phù hợp cho các trục, bulông và các bộ phận kết cấu chịu tải động trong môi trường có nhiệt độ cao.
3. Hành vi ăn mòn trong nước biển nóng và các chất lỏng công nghệ
XM-19 được thiết kế để môi trường nóng, chứa clorua chẳng hạn như nước biển và nước làm mát có tính ăn mòn:
Tốt hơn khả năng chống ăn mòn dạng lỗ rỗ và ăn mòn khe hở hơn 316/317, ngay cả ở nhiệt độ cao.
Khả năng chống chịu tốt đối với nứt do ăn mòn dưới tác động của clorua so với các loại thép austenit tiêu chuẩn, mặc dù không có khả năng chống nứt do ứng suất (SCC) tốt bằng thép duplex/super duplex.
Trong các dòng chất lỏng hóa học và công nghệ nhiệt độ cao, sản phẩm này mang lại sự kết hợp hữu ích giữa độ bền chống ăn mòn + độ bền, miễn là nhiệt độ và các phản ứng hóa học vẫn nằm trong giới hạn tiêu chuẩn của XM-19.
4. Tính ổn định vi cấu trúc và quá trình nhạy cảm hóa
Với tư cách là một loại thép austenit, nó không thuộc pha sigma như thép duplex/super duplex, nhưng nó vẫn có thể bị:
Quá trình nhạy cảm hóa (sự hình thành cacbua crom tại các ranh giới hạt) nếu được giữ trong thời gian dài ở dải “nhạy hóa” truyền thống; điều này có thể làm giảm khả năng chống ăn mòn giữa các hạt trong một số môi trường.
Việc ủ đúng cách và các chu trình gia nhiệt trong quá trình chế tạo hợp lý sẽ giảm thiểu những tác động này và duy trì sự ổn định của cấu trúc vi mô ở nhiệt độ hoạt động bình thường.
5. Các yếu tố cần lưu ý trong thiết kế khi vận hành ở nhiệt độ cao
Hãy coi XM-19 như một thép không gỉ austenit có độ bền cao, chống ăn mòn dùng cho các điều kiện nhiệt độ vừa phải, chứ không phải là hợp kim chính dùng cho nhiệt độ cao hoặc chống biến dạng do nhiệt.
Trong thiết kế, bạn nên:
Sử dụng căng thẳng cho phép phụ thuộc vào nhiệt độ thể hiện sự suy giảm độ bền theo nhiệt độ.
Tránh các cấu hình tạo ra các điểm du lịch nổi tiếng tại địa phương hoặc tiếp xúc lâu dài ở mức gần ngưỡng nhạy cảm nếu lo ngại về hiện tượng ăn mòn kẽ hạt.
Kết hợp việc lựa chọn vật liệu tốt với bề mặt hoàn thiện đúng tiêu chuẩn, quy trình hàn và làm sạch sau khi hàn dùng cho nước biển nóng và các ứng dụng công nghiệp.
Tóm tắt
Thép không gỉ S20910 (XM-19) khả năng chịu nhiệt đáng tin cậy và độ bền cao trong môi trường ăn mòn, đặc biệt là nước biển, ở nhiệt độ lên đến khoảng 250–300°C, vẫn giữ được độ dẻo dai tốt và khả năng chống rỗ/chống ăn mòn kẽ hở vượt trội so với 316/317; tuy nhiên, nó không được thiết kế để sử dụng lâu dài trong điều kiện nhiệt độ cao hoặc trong các ứng dụng yêu cầu độ bền cao trước hiện tượng biến dạng chậm, trong trường hợp này, các loại thép không gỉ hoặc hợp kim niken chuyên dụng chịu nhiệt sẽ phù hợp hơn.
Khả năng gia công
Khả năng gia công của thép không gỉ S20910 (XM-19)
S20910 (XM-19 / Nitronic 50) là một thép không gỉ austenit có độ bền cao với khả năng gia công khó hơn đáng kể so với 304/316. Loại thép này vẫn có thể được gia công rất thành công, nhưng chỉ khi các thiết lập cố định, dụng cụ phù hợp và thông số gia công được lựa chọn kỹ lưỡng.
1. Đặc điểm gia công chung
Độ bền chảy cao hơn so với 316/317 → lực cắt lớn hơn và tải trọng dụng cụ.
Mạnh mẽ quá trình làm cứng nếu lượng cấp liệu quá ít hoặc dụng cụ cọ xát thay vì cắt.
Sản xuất miếng khoai tây chiên dai và xơ trừ khi quá trình bẻ gãy phôi được kiểm soát tốt.
Khả năng gia công tổng thể: kém hơn đáng kể so với 304/316, nhưng có thể xử lý được nếu áp dụng chiến lược gia công hợp lý.
2. Điều kiện gia công tối ưu
Được gia công tốt nhất tại đã qua xử lý ủ và tẩy rửa như đã cung cấp.
Tránh thực hiện các công đoạn gia công nguội nặng trên bề mặt ngay trước khi gia công hoàn thiện, vì điều này:
Tăng độ cứng bề mặt
Làm giảm tuổi thọ dụng cụ
Làm cho việc kiểm soát kích thước trở nên khó khăn hơn
Đối với các chi tiết chính xác, một phương pháp hiệu quả là:
Máy gia công thô → hàn/định hình (nếu cần) → nắn thẳng nhẹ → máy gia công hoàn thiện / mài.
3. Dụng cụ gia công và các thông số cắt
Sử dụng dụng cụ cắt bằng cacbua được thiết kế dành cho vật liệu thép không gỉ / austenit.
Các điểm chính cần lưu ý khi thiết lập:
Máy móc cứng cáp, thiết bị kẹp giữ và giá đỡ dao để giảm thiểu hiện tượng rung lắc.
Sử dụng các lưỡi cắt có góc nghiêng dương hoặc hơi dương để giảm lực cắt.
Dữ liệu cắt (về mặt khái niệm):
Tốc độ vừa phải – thấp hơn so với loại 304/316.
Lượng phôi và độ sâu cắt phù hợp nhờ đó, dụng cụ này có thể cắt xuyên qua lớp bề mặt đã bị cứng do gia công.
Tránh thực hiện các đường cắt “đánh bóng” quá nhẹ, vì chúng chỉ làm xước và làm cứng bề mặt.
4. Kiểm soát chất làm mát và mạt kim loại
XM-19 tỏa ra lượng nhiệt lớn → Chất làm mát là yếu tố không thể thiếu:
Sử dụng lượng lớn dung dịch làm mát/nhũ tương được phun đều và chính xác tại vùng gia công.
Đối với các lỗ sâu, hãy đảm bảo chất làm mát tiếp xúc được với đầu mũi khoan và cuốn trôi các mảnh vụn.
Chips thường có xu hướng dài và khó khăn:
Sử dụng các phụ kiện hiệu quả bộ phá mảnh hình học.
Điều chỉnh tốc độ tiến dao và độ sâu cắt để thúc đẩy quá trình vỡ phoi và tránh hiện tượng phoi quấn vào nhau.
Việc kiểm soát phôi tốt giúp tăng tuổi thọ dụng cụ, cải thiện độ nhẵn bề mặt và độ tin cậy của hệ thống CNC.
5. Khoan, tạo ren và gia công ren
Khoan
Sử dụng mũi khoan cacbua hoặc mũi khoan HSS coban chất lượng cao.
Đưa vật liệu vào đều đặn; tránh để vật liệu đọng lại ở đáy lỗ.
Sử dụng chu trình khoan từng đoạn cho các lỗ sâu để loại bỏ phoi và hạn chế hiện tượng cứng do gia công.
Khoan / Tạo ren
Sử dụng các mũi khoan chắc chắn, hiệu suất cao với đủ lượng chất bôi trơn và tốc độ vừa phải.
Mô-men xoắn dự kiến sẽ cao hơn so với loại 316.
Đối với các ren quan trọng hoặc có kích thước lớn hơn, phay ren thường an toàn hơn và giúp kiểm soát tốt hơn về độ vừa vặn và kích cỡ.
6. Bề mặt hoàn thiện và độ chính xác kích thước
Với các dụng cụ và thông số phù hợp, XM-19 có thể đạt được bề mặt được tiện, phay và mài nhẵn hoàn hảo dành cho các bề mặt làm kín và bề mặt ổ trục.
Để có kích thước chính xác:
Sử dụng gia công cân bằng (cắt gọt đối xứng) nếu có thể.
Tránh tình trạng quá nhiệt cục bộ do mài quá mạnh hoặc cắt quá sâu.
Đối với các trục mảnh và các chi tiết dài, hãy thực hiện nhiều lần cắt có kiểm soát thay vì một lần cắt quá sâu để đảm bảo độ thẳng.
Tóm tắt
Thép không gỉ S20910 (XM-19) có khả năng gia công đòi hỏi cao nhưng vẫn có thể kiểm soát được: Hãy coi đây là phiên bản cứng cáp hơn và có khả năng làm cứng do gia công cao hơn so với thép 316 — sử dụng các thiết lập gia công cứng cáp, dụng cụ cắt bằng cacbua chuyên dụng cho thép không gỉ, tốc độ vừa phải kết hợp với tốc độ tiến dao ổn định, lượng chất làm mát dồi dào và các chiến lược phá phôi hiệu quả, cùng với lộ trình gia công thô–hoàn thiện hợp lý, nhằm đạt được tuổi thọ dụng cụ cao, kích thước chính xác và bề mặt chất lượng cao trên các chi tiết hàng hải, bơm/van và kết cấu.
Khả năng chống ăn mòn
Khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ S20910 (XM-19)
S20910 (XM-19 / Nitronic 50) là một thép không gỉ austenit có độ bền cao cùng với khả năng chống ăn mòn tốt hơn đáng kể so với 316/317, đặc biệt là ở môi trường nước biển và môi trường chứa clorua, trong khi vẫn giữ được tính chất cơ bản là không từ tính ở trạng thái ủ.
1. Đặc điểm ăn mòn chung
Khả năng chống chịu tuyệt vời đối với sự ăn mòn đồng đều (chung) trong nhiều môi trường công nghiệp, hàng hải và hóa chất.
Rõ ràng là vượt trội hơn 304/316 trong hầu hết các nguồn nước chứa clorua và nhiều dòng chất lỏng trong quá trình sản xuất.
Rất phù hợp để sử dụng lâu dài trong nước biển, nước lợ, nước làm mát và nhiều môi trường trong các nhà máy hóa chất.
2. Ăn mòn lỗ rỗ và ăn mòn khe hở trong môi trường clorua
Hợp kim với Cr, Mo, N và Mn để cung cấp khả năng chống rỗ và ăn mòn khe hở được cải thiện trên 316/317.
Hoạt động rất hiệu quả trong:
Tự nhiên và ấm áp nước biển
Nước làm mát lợ và có chứa clo
Nhiều chất lỏng công nghệ chứa clorua
Cũng như tất cả các loại thép không gỉ khác, các khe hẹp, cặn bám và các vùng nước ứ đọng vẫn có thể trở thành những vị trí dễ bị ăn mòn, vì vậy thiết kế đẹp và bề mặt gọn gàng vẫn giữ vai trò quan trọng.
3. Nứt do ăn mòn dưới tác động của ứng suất do clorua (SCC)
XM-19 trình diễn có khả năng chống ăn mòn SCC tốt hơn so với thép austenit tiêu chuẩn chẳng hạn như 304/316, đặc biệt là trong môi trường clorua ấm.
Tuy nhiên, đây vẫn là một loại thép austenit và không có khả năng chống ăn mòn SCC cao như thép duplex/super duplex thép không gỉ trong các điều kiện clo nóng khắc nghiệt nhất.
Đối với nhiều ứng dụng trong lĩnh vực hàng hải và nước làm mát, sản phẩm này mang lại sự cân bằng tốt giữa độ bền + khả năng chống nứt do co ngót mà không cần chuyển sang công nghệ luyện kim kép.
4. Hành vi trong môi trường hóa học và công nghệ
Hiệu quả tốt trong nhiều lĩnh vực các dung dịch axit, kiềm và muối có tính ăn mòn từ nhẹ đến trung bình, đặc biệt là khi có sự hiện diện của các ion clorua.
Thường được sử dụng trong những trường hợp mà thép không gỉ 316/317 đã đạt đến giới hạn nhưng chưa cần phải dùng thép không gỉ hai chiều hoặc hợp kim niken.
Đối với các axit khoáng rất mạnh, môi trường có tính khử cao hoặc các điều kiện nhiệt độ–nồng độ cực đoan, có thể vẫn cần phải sử dụng thép không gỉ hoặc hợp kim niken có hàm lượng hợp kim cao hơn.
5. Ăn mòn giữa các hạt và các mối hàn
Nếu thực hiện đúng cách quá trình ủ và khả năng kiểm soát nhiệt độ ở mức hợp lý, XM-19 có khả năng chống chịu tốt đối với sự ăn mòn giữa các hạt.
Các phương pháp thi công không đúng kỹ thuật (giữ nhiệt quá lâu trong dải nhiệt độ nhạy cảm, quá trình ủ dung dịch không đầy đủ hoặc các mối hàn bị quá nhiệt nghiêm trọng) có thể:
Nguyên nhân sự kết tủa cacbua crom tại các ranh giới hạt.
Giảm khả năng bị ăn mòn kẽ hạt trong một số môi trường nhất định.
Hàn đúng kỹ thuật, sau đó là làm sạch kỹ lưỡng và, nếu cần, tẩy axit/phủ lớp thụ động, giúp duy trì khả năng chống ăn mòn của mối hàn ở khu vực gần kim loại nền.
6. Ảnh hưởng của bề mặt hoàn thiện, quá trình làm sạch và thiết kế
Cũng như tất cả các loại thép không gỉ, khả năng chống ăn mòn phụ thuộc rất nhiều vào tình trạng bề mặt:
Các bề mặt nhẵn, sạch, được mài nhẵn hoặc chải có khả năng chống lại sự ăn mòn và bám bẩn tốt hơn so với các bề mặt gồ ghề hoặc bị hư hỏng.
Cần loại bỏ lớp gỉ hàn, vết ố do nhiệt và các tạp chất bằng cách làm sạch cơ học và/hoặc tẩy axit kết hợp với quá trình thụ động hóa.
Các nguyên tắc thiết kế tốt bao gồm:
Giảm thiểu khe hở, đoạn ống không lưu thông và nơi bám bẩn.
Đảm bảo hệ thống thoát nước và lối đi để kiểm tra và vệ sinh.
Tránh những điều bất lợi cặp điện hóa với các hợp kim có tính hoạt động cao hơn trong điều kiện làm việc trong môi trường ẩm ướt.
Tóm tắt
Thép không gỉ S20910 (XM-19) khả năng chống ăn mòn dạng lỗ rỗ, ăn mòn kẽ hở và ăn mòn tổng quát tốt hơn đáng kể so với thép không gỉ 316/317 trong môi trường nước biển và môi trường chứa clorua, với khả năng chống ăn mòn do kết tủa (SCC) được cải thiện đối với thép austenit, miễn là thép được ủ hòa tan đúng cách, hàn theo các quy trình phù hợp và hoàn thiện với bề mặt sạch sẽ, được thiết kế hợp lý — khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng hàng hải, nước làm mát, bơm/van và công nghệ chế biến đòi hỏi khắt khe, nơi các loại thép thuộc dòng 300 tiêu chuẩn không đủ độ bền.
Xử lý nhiệt
Xử lý nhiệt thép không gỉ S20910 (XM-19)
S20910 (XM-19 / Nitronic 50) là một thép không gỉ austenit có độ bền cao. Đó là không được tôi cứng bằng cách làm nguội nhanh như thép martensit; thay vào đó, độ bền của nó đến từ thành phần (N, Mn, Mo) và bất kỳ quá trình gia công nguội nào, trong đó xử lý nhiệt chủ yếu được sử dụng để tạo ra hoặc phục hồi cấu trúc austenit đúng chuẩn và khả năng chống ăn mòn.
1. Đặc tính xử lý nhiệt chung
Hoàn toàn austenit trong điều kiện đã được ủ trong dung dịch.
Không thể được làm cứng bằng kết tủa như 17-4PH / 15-5PH, và không tạo thành martensit khi làm nguội nhanh.
Các chức năng chính của xử lý nhiệt là:
Khôi phục cấu trúc vi mô austenit đồng nhất sau khi gia công ở nhiệt độ cao hoặc gia công trong điều kiện lạnh giá.
Khôi phục độ bền và khả năng chống ăn mòn.
Giảm hoặc phân phối lại ứng suất dư khi cần thiết.
2. Ủ dung dịch (Xử lý nhiệt sơ cấp)
Mục đích
Làm tan các hợp chất cacbua và các pha không mong muốn.
Làm đồng nhất lại và tinh chỉnh cấu trúc austenit.
Khôi phục lại những gì tốt nhất Khả năng chống ăn mòn dạng lỗ rỗ, ăn mòn khe hở và ăn mòn tổng quát, đặc biệt là trong môi trường nước biển.
Thực tiễn thông thường (về mặt lý thuyết)
Đun nóng ở nhiệt độ cao phạm vi ủ giải nhiệt được quy định cho XM-19.
Giữ nguyên trong thời gian đủ lâu để phần đó được làm nóng đều từ trong ra ngoài.
Làm lạnh nhanh – thường là làm nguội bằng nước (hoặc bằng không khí với tốc độ rất cao đối với các sản phẩm mỏng) – để đông cứng thành cấu trúc austenit đơn pha, tinh khiết.
Sau khi được ủ ở nhiệt độ thích hợp và làm nguội nhanh, XM-19 có:
Độ bền kéo cao đối với thép không gỉ austenit.
Độ bền cao trong dải nhiệt độ rộng.
Khả năng chống ăn mòn tối đa của loại thép này.
3. Giảm ứng suất và xử lý nhiệt sau gia công
Trong nhiều ứng dụng, các thành phần được sử dụng trong trạng thái sau khi hàn, đã ủ hòa tan mà không cần các biện pháp giảm căng thẳng bổ sung.
Thép austenit như XM-19 không cần các chu kỳ giảm ứng suất theo kiểu thép cacbon đối với hầu hết các điều kiện sử dụng, và việc tiếp xúc quá mức với nhiệt độ trung bình có thể:
Quảng bá quá trình nhạy cảm hóa (cacbua crom tại các ranh giới hạt).
Giảm nhẹ khả năng chống ăn mòn giữa các hạt trong một số môi trường.
Trong trường hợp mã kỹ thuật hoặc thiết kế yêu cầu giảm ứng suất:
Bất kỳ phương pháp giảm căng thẳng nào cũng phải tuân theo Hướng dẫn dành riêng cho XM-19 theo tiêu chuẩn nhà máy hoặc tiêu chuẩn chung.
Nên chọn nhiệt độ và thời gian sao cho giảm thiểu hiện tượng nhạy cảm đồng thời đảm bảo đạt được mức giảm ứng suất cần thiết.
4. Mối quan hệ giữa gia công nguội và các tính chất cơ học
XM-19 có thể được tăng cường bằng cách gia công nguội (kéo, cuộn, tạo hình):
Quá trình gia công nguội giúp tăng năng suất và độ bền kéo.
Nó cũng làm tăng độ cứng và ứng suất dư.
Một bản tiếp theo quá trình ủ sẽ:
Loại bỏ sức mạnh dư thừa thu được từ việc tập luyện với tạ nặng trong điều kiện lạnh.
Phục hồi độ bền và khả năng chống ăn mòn tối đa.
Đối với các ứng dụng liên quan đến nước biển có tính chất khắc nghiệt hoặc mỏi vật liệu, các nhà thiết kế phải quyết định xem nên:
Sử dụng vật liệu được gia công nguội, có độ bền cao hơn với ứng suất dư lớn hơn, hoặc
Sử dụng vật liệu đã qua xử lý ủ có độ bền thấp hơn một chút nhưng lại có khả năng chống ăn mòn và độ dẻo dai tối đa.
5. Tác động của việc tiếp xúc với nhiệt độ không phù hợp
Tiếp xúc trong thời gian dài hoặc lặp đi lặp lại theo phương pháp truyền thống phạm vi nhiệt độ nhạy cảm có thể:
Gây ra sự kết tủa cacbua crom tại các ranh giới hạt.
Giảm khả năng bị ăn mòn giữa các hạt trong một số môi trường nhất định.
Việc làm nóng quá mức hoặc giữ nhiệt độ ngoài phạm vi khuyến nghị là không cần thiết và có thể:
Gây ra sự phát triển của hạt và làm giảm nhẹ độ dẻo dai.
Làm suy giảm tình trạng bề mặt, đòi hỏi phải thực hiện các công đoạn hoàn thiện kỹ lưỡng hơn để khôi phục khả năng chống ăn mòn.
6. Quy trình xử lý nhiệt thực tiễn trong chế tạo
Quy trình tiêu chuẩn cho các bộ phận hàng hải / công nghiệp chế biến có yêu cầu khắt khe:
Nguồn cung từ nhà máy tại đã qua xử lý ủ và tẩy axit điều kiện.
Công việc hàn / gia công cơ khí nặng, nếu cần → tiếp theo là giải pháp ủ + làm nguội nhanh.
Gia công nguội, gia công cơ khí và hàn sử dụng các quy trình phù hợp cho thép austenit.
Thông thường không cần xử lý nhiệt sau hàn, chỉ cần:
Các thông số hàn chính xác và việc lựa chọn vật liệu hàn.
Kỹ lưỡng làm sạch, tẩy axit và thụ động hóa sau khi hàn để khôi phục bề mặt thụ động sạch sẽ.
Tóm tắt
Đối với thép không gỉ S20910 (XM-19), quá trình xử lý nhiệt tập trung vào quá trình ủ dung dịch ở nhiệt độ cao sau đó làm nguội nhanh, được sử dụng để tạo ra hoặc phục hồi cấu trúc austenit sạch, đồng nhất, có độ dẻo dai cao và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời; loại thép này không được tôi cứng như thép martensit, và bất kỳ quá trình giảm ứng suất hoặc xử lý nhiệt bổ sung nào cũng phải được kiểm soát cẩn thận để tránh hiện tượng nhạy cảm hóa và duy trì khả năng chống ăn mòn trong nước biển.
Gia công nguội
Gia công nguội thép không gỉ S20910 (XM-19)
S20910 (XM-19 / Nitronic 50) là một thép không gỉ austenit có độ bền cao cùng với độ dẻo tốt nhưng có hiện tượng cứng hóa do gia công mạnh. Vật liệu này có thể được gia công nguội thành công, nhưng đòi hỏi lực dập cao hơn và phải kiểm soát tốt mức độ biến dạng, dụng cụ gia công và bôi trơn.
1. Khả năng gia công nguội nói chung
Hoàn toàn austenit → độ dẻo tốt, thích hợp cho các công đoạn uốn, cán, kéo và tạo hình.
Giới hạn chảy cao hơn nhiều so với 304/316 → lực định hình cao hơn đáng kể là cần thiết.
Mạnh mẽ quá trình làm cứng:
Độ bền và độ cứng tăng nhanh khi chịu biến dạng.
Áp lực dư có thể tăng cao ở những khu vực bị gia công mạnh.
2. Thực hành uốn, cán và tạo hình
Phù hợp với:
Cán thép tấm và thép hình
Chế tạo vỏ, hình nón, mặt bích và các chi tiết định hình nói chung
Quá trình dập sâu hoặc dập kéo ở mức độ vừa phải với khuôn mẫu phù hợp
Thực tiễn tốt:
Sử dụng bán kính uốn tối thiểu lớn hơn một chút hơn so với thép 304/316, đặc biệt là ở các phần có độ dày lớn hơn.
Điền vào các bước từ từ và có kiểm soát thay vì một đòn đánh cực kỳ mạnh.
Sử dụng các dụng cụ nhẵn bóng và được bôi trơn tốt để giảm ma sát và hiện tượng mài mòn.
Cho phép độ đàn hồi cao hơn so với các loại thép thuộc dòng 300 tiêu chuẩn.
3. Quá trình làm cứng do biến dạng và ứng suất dư
XM-19 có độ cứng hóa do biến dạng lạnh rất cao:
Tăng độ bền và độ cứng tại chỗ.
Làm giảm độ dẻo ở các vùng chịu biến dạng lớn.
Giới thiệu căng thẳng dư, ảnh hưởng đến:
Sự biến dạng trong và sau khi hàn
Mệt mỏi và hành vi mỏi do ăn mòn
Các công việc gia công nguội cục bộ với cường độ rất cao có thể:
Làm cho quá trình gia công tiếp theo trở nên khó khăn hơn rõ rệt.
Tăng nguy cơ biến dạng và các vấn đề liên quan đến căng thẳng trong quá trình sử dụng.
4. Gia công nguội nặng và ủ hòa tan
Đối với công việc nhẹ đến vừa phải trong điều kiện lạnh (các thao tác uốn cong thông thường, cán phẳng, gia công định hình nói chung):
Các bộ phận này thường được sử dụng được gia công nguội, đặc biệt là trong những trường hợp cần thêm sức mạnh.
Đối với công việc trong điều kiện thời tiết cực lạnh, chẳng hạn như:
Các đường uốn có bán kính nhỏ trên tấm thép dày
Ép sâu diện tích lớn hoặc gia công nguội cường độ cao
Các khu vực chịu ứng suất cao trong các bộ phận quan trọng
a quá trình ủ + làm nguội nhanh được khuyến nghị dành cho:Phục hồi cấu trúc vi mô austenit đồng nhất
Phục hồi tối đa độ bền và khả năng chống ăn mòn
Giảm ứng suất dư và độ cứng quá mức
5. Tương tác với hàn và gia công cơ khí
Các vùng được gia công nguội:
Dễ bị hơn sự biến dạng khi hàn do năng lượng biến dạng tích lũy.
Có thể khó gia công hơn do độ cứng bề mặt tăng lên.
Đối với các bộ phận đòi hỏi độ chính xác cao hoặc các bộ phận quan trọng, quy trình tổng thể phù hợp là:
Định hình → Hàn (theo quy trình hàn austenit phù hợp) → Nắn nhẹ nếu cần → Gia công hoàn thiện / mài.
6. Các khuyến nghị về thiết kế cho các bộ phận XM-19 được gia công nguội
Giả sử lực ép cao và điều chỉnh kích thước máy ép/trục lăn cho phù hợp.
Tránh:
Các góc rất nhọn hoặc bán kính cực nhỏ ở những khu vực chịu lực lớn hoặc dễ bị ăn mòn.
Vùng mỏng đi nghiêm trọng (hẹp cổ) tại những vị trí mà hiện tượng mỏi hoặc ăn mòn là vấn đề nghiêm trọng.
Đối với các bộ phận hàng hải hoặc bộ phận phục vụ quy trình có yêu cầu khắt khe:
Giữ lạnh vừa phải và phân bố đều.
Nếu cần đạt được độ bền và khả năng chống ăn mòn ở mức cao nhất, hãy áp dụng phương pháp ủ giải nhiệt sau khi gia công ở mức độ cao.
Tóm tắt
Thép không gỉ S20910 (XM-19) có khả năng dập nguội tốt nhưng độ cứng do gia công cao: vật liệu này có thể được uốn, cuộn và định hình hiệu quả nếu đảm bảo tải trọng định hình cao hơn, sử dụng bán kính uốn lớn, dụng cụ mài mòn mịn và bôi trơn tốt, kiểm soát mức độ biến dạng và độ đàn hồi, đồng thời áp dụng quá trình ủ hòa tan sau khi gia công nguội cường độ cao — đặc biệt khi yêu cầu độ bền, khả năng chống ăn mòn và độ ổn định kích thước tối đa cho các ứng dụng quan trọng.
Thép cứng hóa do mưa
Thép cứng hóa do mưa
Thép cứng hóa do mưa (PH) là các hợp kim có khả năng độ bền và độ cứng rất cao thông qua quy trình xử lý nhiệt hai giai đoạn: xử lý hòa tan tiếp theo là ủ lão hóa. Các tạp chất kết tủa mịn, được kiểm soát hình thành trong một ma trận có độ dẻo dai tương đối cao (thường là martensit hoặc austenit), mang lại độ bền cao hơn nhiều so với các loại thép tôi và ram thông thường, đồng thời vẫn duy trì hoặc thậm chí vượt trội hơn về độ dẻo dai và khả năng chống ăn mòn.
1. Nguyên lý cơ bản và cơ chế gia cố
Thép đứng đầu đã qua xử lý ở nhiệt độ cao để hòa tan các nguyên tố hợp kim và tạo ra cấu trúc vi mô đồng nhất.
Sau khi nguội, chúng được được ủ ở nhiệt độ vừa phải, trong đó:
Các kết tủa mịn, có kích thước nano (giàu đồng, Ni-Al, Ni-Ti, v.v.) hình thành.
Các hạt này chặn chuyển động trật khớp, giúp tăng đáng kể giới hạn chảy và độ cứng.
Ma trận (thường là martensit hoặc austenit) mang lại:
Hợp lý độ bền và độ dẻo
Mức cơ bản của khả năng chống ăn mòn, đặc biệt là các loại thép không gỉ thuộc nhóm PH
2. Các nhóm chính của thép tự cứng khi tiếp xúc với không khí
Thép không gỉ PH martensit
Ví dụ: 17-4PH (630), 15-5PH, 13-8PH, 15-7PH.
Hàm lượng Cr cao để đảm bảo tính chất của thép không gỉ, cùng với Cu và các nguyên tố khác để tạo độ cứng do kết tủa.
Được sử dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ, năng lượng, hàng hải, bơm/van và các bộ phận kết cấu.
Thép không gỉ PH bán austenit và austenit
Một số loại thép có cấu trúc austenit ngay khi xuất xưởng và chuyển pha/lão hóa trong quá trình xử lý nhiệt.
Có độ bền và khả năng chống ăn mòn tốt, cùng với độ bền ở mức trung bình đến cao.
Thép Maraging và thép PH hợp kim cao (không gỉ)
Các hợp kim có hàm lượng carbon rất thấp, giàu niken hoặc giàu coban, được tăng cường độ bền nhờ các chất kết tủa kim loại.
Có độ bền cực cao và độ dẻo dai tốt, được sử dụng trong dụng cụ gia công, linh kiện hàng không vũ trụ và các bộ phận cơ khí chuyên dụng.
3. Quy trình xử lý nhiệt tiêu biểu
Xử lý dung dịch (Điều kiện A / Ủ dung dịch)
Quá trình xử lý nhiệt ở nhiệt độ cao làm tan chảy các nguyên tố hợp kim và hình thành cấu trúc vi mô cơ bản.
Tiếp theo là làm mát bằng không khí hoặc làm nguội nhanh tùy theo loại thép.
Quá trình lão hóa (Điều kiện H, ví dụ: H900, H1025, H1150)
Hâm nóng lại đến nhiệt độ nhiệt độ ôn hòa để trong một khoảng thời gian nhất định, sau đó để nguội.
Nhiệt độ lão hóa thấp hơn → độ bền cao hơn, độ cứng cao hơn, độ dẻo dai thấp hơn.
Nhiệt độ lão hóa cao hơn → độ bền thấp hơn, độ dẻo dai cao hơn, khả năng chống ăn mòn do ứng suất tốt hơn.
4. Ưu điểm so với thép tôi và ram thông thường
Độ bền rất cao với chu trình xử lý nhiệt tương đối đơn giản.
Độ ổn định kích thước tốt trong quá trình ủ (độ biến dạng rất nhỏ so với quá trình làm nguội nhanh).
Các loại thép không gỉ PH kết hợp:
Độ bền cơ học cao
Khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ
Giảm nhu cầu sử dụng lớp phủ hoặc các hệ thống chống ăn mòn nặng.
Có thể chọn nhiệt độ lão hóa ở mức tùy chỉnh các thuộc tính đối với các thành phần khác nhau (ví dụ: H900 so với H1150).
5. Những hạn chế chính và các yếu tố cần xem xét trong thiết kế
Sức mạnh và độ bền là nhạy cảm với điều kiện lão hóa cụ thể; nhiệt độ hoặc thời gian không chính xác có thể:
Mức độ thiếu hụt
Quá hạn sử dụng và làm giảm độ bền/khả năng chống ăn mòn
Một số loại thép PH là không có khả năng chống ăn mòn tốt bằng như các loại thép không gỉ austenit hoàn toàn (ví dụ: 316) trong các môi trường có tính ăn mòn mạnh nhất.
Các mối hàn thường cần:
Các thủ tục được công nhận
Cần chú ý đến lượng nhiệt đầu vào và khả năng tái lão hóa sau khi hàn để đạt được các tính chất tối ưu.
Tóm tắt
Thép cứng hóa do mưa là một nhóm hợp kim — đặc biệt là các loại thép không gỉ PH martensitic như 17-4PH và 15-5PH—đạt được độ bền cao đến cực cao thông qua quá trình xử lý dung dịch kết hợp với ủ, sử dụng các tạp chất kết tủa mịn để tăng cường độ bền cho ma trận có độ dẻo dai tương đối cao; bằng cách lựa chọn các điều kiện ủ phù hợp, các kỹ sư có thể điều chỉnh sự cân bằng giữa độ bền, độ dẻo dai và khả năng chống ăn mòn để đáp ứng các yêu cầu khắt khe trong các ứng dụng hàng không vũ trụ, hàng hải, năng lượng và cơ khí.
