Thép không gỉ 316N: Định nghĩa, Thành phần, Tính chất, Ứng dụng, Xử lý và Thêm thông tin

Trong số các loại thép không gỉ khác nhau, 316N nổi bật nhờ các đặc tính cơ học vượt trội và khả năng chống chịu tốt hơn với môi trường nhiệt độ cao. Bài viết này đi sâu vào các khía cạnh chi tiết của thép không gỉ 316N, bao gồm định nghĩa, thành phần hóa học, đặc tính, ứng dụng, phương pháp gia công và so sánh với các loại khác như 316 và 316L.

Thép không gỉ 316N là gì?

Thép không gỉ 316N là thép không gỉ austenit chứa molypden được sử dụng chủ yếu trong các ứng dụng công nghiệp, xây dựng và vận tải. Nó dễ dàng được định hình và hàn và có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, nhưng sẽ bị ăn mòn bề mặt trong nước biển ấm. Do hàm lượng nitơ tăng lên, nó có độ bền kéo cao hơn thép không gỉ cấp 316 thông thường.

Các cấp độ tương đương của thép không gỉ 316N

• UNS: S31651
• Tiêu chuẩn: 1.4429
• Tiếng Việt: X2CrNiMo17-12-3
• Tiêu chuẩn JIS: SUS 316LN

Tiêu chuẩn của thép không gỉ 316N

• Tiêu chuẩn ASTMA240
• Tiêu chuẩn ASTMA276
• EN 10088-2
• Tiêu chuẩn JIS G4303

Thành phần hóa học của thép không gỉ 316N

Thành phần hóa học của thép không gỉ 316N như sau:

Tính chất của thép không gỉ 316N

Các tính năng chính

Thép không gỉ 316N có một số tính năng chính giúp nó phù hợp với nhiều ứng dụng đòi hỏi khắt khe. 

• Độ bền kéo cao: Do có chứa nitơ, 316N có độ bền vượt trội so với thép không gỉ 316 tiêu chuẩn, đặc biệt là ở nhiệt độ cao.

• Độ dẻo tốt: 316N vẫn duy trì độ dẻo tuyệt vời mặc dù có độ bền cao và có thể áp dụng cho nhiều quy trình đúc khác nhau.

• Khả năng chống ăn mòn: Giống như các loại thép cấp 316 khác, 316N có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời trong nhiều môi trường khác nhau, bao gồm cả khi tiếp xúc với clorua và nước mặn.

• Khả năng hàn tuyệt vời: Vật liệu này có thể được hàn bằng tất cả các phương pháp hàn tiêu chuẩn và trong hầu hết các trường hợp, quá trình ủ sau khi hàn không cần thiết.

• Không có từ tính ở trạng thái ủ: Thép không gỉ 316N ở trạng thái ủ không có từ tính, nhưng trong quá trình gia công nguội, nó sẽ hơi có từ tính.

Tính chất vật lý

Tính chất hóa học của thép không gỉ 316N bao gồm khả năng phản ứng với sự ăn mòn, nhiệt độ và các yếu tố môi trường khác:

Tính chất cơ học

Tính chất cơ học của thép không gỉ 316N rất quan trọng đối với hiệu suất của nó trong môi trường chịu ứng suất cao:

Các dạng thép không gỉ 316N

Sau khi trải qua nhiều phương pháp xử lý khác nhau, thép không gỉ 316N có sẵn ở nhiều dạng sản phẩm khác nhau để phù hợp với các ứng dụng công nghiệp khác nhau. 

• Tấm và lá: Được sử dụng trong xây dựng, chế biến hóa chất và công nghiệp hàng hải do khả năng chống ăn mòn và dễ chế tạo.

• Ống và Ống: Phổ biến trong ngành công nghiệp hóa dầu và dược phẩm để vận chuyển các chất ăn mòn. Ống hàn và ống liền mạch có nhiều kích cỡ khác nhau.

• Thanh và que: Được sử dụng trong sản xuất các thành phần cơ khí như ốc vít, trục và giá đỡ kết cấu.

• Phụ kiện và mặt bích: Thường được sử dụng trong hệ thống đường ống, các thành phần này được sản xuất từ thép không gỉ 316N để cung cấp các kết nối chắc chắn, chống ăn mòn.

• Cuộn và dải: Các dạng này lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác và tính nhất quán, chẳng hạn như trong ngành công nghiệp ô tô, hàng không vũ trụ và điện tử.

Ứng dụng của thép không gỉ 316N

Thép không gỉ 316N được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp đòi hỏi cả độ bền và khả năng chống ăn mòn. 

Xử lý hóa chất và hóa dầu: 316N lý tưởng để sử dụng trong các nhà máy chế biến xử lý các chất ăn mòn như hóa chất, axit và muối.

Môi trường biển: Nó đã trở thành sự lựa chọn ưu tiên cho các ứng dụng hàng hải do khả năng chống ăn mòn tuyệt vời của nước biển.

Chế biến thực phẩm và đồ uống: Khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ 316N cũng làm cho nó phù hợp để sử dụng trong các thiết bị sản xuất thực phẩm và đồ uống, nơi vệ sinh và khả năng chống lại các chất tẩy rửa là rất quan trọng.

Ngành công nghiệp dược phẩm: 316N được sử dụng trong thiết bị chế biến dược phẩm vì khả năng chống hóa chất và dễ vệ sinh.

Bộ trao đổi nhiệt: Độ dẫn nhiệt cao và độ bền cơ học ở nhiệt độ cao làm cho 316N trở nên hoàn hảo cho bộ trao đổi nhiệt.

Thành phần kiến trúc: Đối với các công trình tiếp xúc với môi trường biển hoặc ô nhiễm công nghiệp, 316N mang lại độ bền và tính thẩm mỹ.

Ngành công nghiệp máy bay: Nó được sử dụng trong các thành phần đòi hỏi độ bền cao và khả năng chống ăn mòn trong ngành công nghiệp máy bay.

Ưu và nhược điểm của thép không gỉ 316N

Thuận lợi

• Độ bền cao do bổ sung nitơ
• Khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, đặc biệt là trong môi trường clorua
• Độ dẻo và khả năng định hình tốt
• Không từ tính ở trạng thái ủ
• Khả năng hàn tuyệt vời

Nhược điểm

• Chi phí cao hơn so với các loại thép không gỉ khác như 304
• Từ tính nhẹ khi làm nguội
• Trong một số điều kiện nhất định, chẳng hạn như nước biển ấm, nó dễ bị ăn mòn bề mặt hơn 316L

Phương pháp chế biến thép không gỉ 316N là gì?

Tính chất cơ học, khả năng chống ăn mòn và bề mặt hoàn thiện của thép không gỉ 316N có thể được cải thiện thông qua các kỹ thuật xử lý phù hợp như hàn, xử lý nhiệt và xử lý bề mặt.

Hình thành

Thép không gỉ 316N có khả năng định hình tuyệt vời và phù hợp với nhiều quy trình sản xuất như uốn, cán và dập. Hàm lượng nitơ trong 316N giúp duy trì độ dẻo dai đồng thời tăng cường độ bền, cho phép định hình thành các hình dạng phức tạp mà không có nguy cơ nứt hoặc vỡ.

Tạo hình nguội: Các quy trình tạo hình nguội, chẳng hạn như cán nguội hoặc kéo nguội, có thể được sử dụng để tăng cường độ bền và độ cứng của 316N. Làm việc nguội làm tăng độ bền kéo của hợp kim đồng thời cũng đưa một ít từ tính vào vật liệu. Các sản phẩm thông thường được tạo ra thông qua quá trình tạo hình nguội bao gồm dây, tấm và thanh.

Tạo hình nóng: Tạo hình nóng, trong đó vật liệu được nung nóng đến nhiệt độ cao (trên điểm kết tinh lại của nó), được sử dụng khi cần biến dạng đáng kể. Sau khi tạo hình nóng, 316N thường được ủ để khôi phục độ dẻo và khả năng chống ăn mòn ban đầu.

Hàn

Hàn là một trong những phương pháp gia công phổ biến nhất đối với thép không gỉ, bao gồm 316N. Một trong những lợi ích của thép không gỉ 316N là khả năng hàn tuyệt vời, cho phép nó được kết hợp bằng tất cả các phương pháp nóng chảy tiêu chuẩn như Hàn hồ quang điện cực vonfram khí (GTAW), Hàn hồ quang điện cực kim loại khí (GMAW) và Hàn hồ quang điện cực kim loại có bảo vệ (SMAW).

Hàn nóng chảy: 316N có thể hàn mà không cần gia nhiệt trước, giúp giảm nguy cơ nứt nhiệt. Ủ sau khi hàn thường không cần thiết đối với các phần mỏng, vì 316N thể hiện độ nhạy cảm tối thiểu (có thể dẫn đến ăn mòn giữa các hạt) do hàm lượng cacbon thấp. Tuy nhiên, đối với các phần dày hơn, có thể khuyến nghị xử lý nhiệt sau khi hàn để giảm ứng suất bên trong.

Hàn bằng tia laser và chùm tia điện tử: Những kỹ thuật hàn tiên tiến này cũng có thể được áp dụng cho thép không gỉ 316N, đặc biệt là trong các ngành công nghiệp như hàng không vũ trụ và sản xuất ô tô, nơi yêu cầu độ chính xác và độ biến dạng nhiệt tối thiểu.

Hàn điện trở: Các kỹ thuật như hàn điểm và hàn đường may thường được áp dụng cho thép không gỉ. Trong hàn điện trở, nhiệt được tạo ra bằng cách chạy dòng điện qua vật liệu, dẫn đến nóng chảy cục bộ tại khu vực mối nối. Quy trình này đặc biệt hiệu quả để ghép các tấm thép không gỉ 316N mỏng.

Rèn

Rèn là một phương pháp gia công thiết yếu khác được sử dụng để định hình các sản phẩm thép không gỉ. Đối với thép không gỉ 316N, nhiệt độ rèn thường nằm trong khoảng từ 1150°C đến 1260°C (2100°F đến 2300°F).

Rèn khuôn hở: Quá trình này là nung nóng thép đến một nhiệt độ nhất định để làm cho nó dẻo và sau đó đập nó thành hình dạng mong muốn. Vật liệu được gia công giữa các khuôn phẳng lớn, tạo hình kim loại thành các hình dạng thô như phôi hoặc thanh.

Rèn khuôn kín: Quá trình này, còn được gọi là rèn khuôn nén, được sử dụng để tạo ra các hình dạng chính xác và phức tạp hơn như bánh răng, trục và phụ kiện. Kim loại được đặt trong khuôn có hình dạng giống như sản phẩm cuối cùng và khi được nén, nó sẽ lấp đầy khoang để có hình dạng chính xác. 

Sau khi rèn, thường phải ủ để cải thiện độ dẻo của vật liệu và phục hồi khả năng chống ăn mòn.

Làm cứng

Thép không gỉ 316N không thể làm cứng bằng phương pháp xử lý nhiệt truyền thống. Không giống như thép không gỉ martensitic, 316N không trải qua quá trình biến đổi pha cho phép làm cứng bằng cách nung nóng và làm nguội.

Tuy nhiên, các quy trình gia công nguội như cán nguội hoặc kéo có thể làm tăng đáng kể độ cứng và độ bền của 316N. Gia công nguội tạo ra sự cứng do biến dạng, giúp tăng cường độ bền kéo của vật liệu, mặc dù có thể làm giảm nhẹ độ dẻo của vật liệu. Ngoài ra, gia công nguội có thể dẫn đến sự hình thành từ tính nhẹ trong vật liệu, vốn không có từ tính ở trạng thái ủ.

Xử lý nhiệt

Xử lý nhiệt là bước xử lý quan trọng trong sản xuất thép không gỉ để tinh chỉnh cấu trúc vi mô và tính chất cơ học của vật liệu.

Ủ: Đối với thép không gỉ 316N, nhiệt độ ủ điển hình là từ 1010°C đến 1120°C (1850°F đến 2050°F), sau đó làm nguội nhanh để phục hồi độ dẻo của vật liệu và loại bỏ ứng suất bên trong do gia công nguội. Ủ cũng cải thiện khả năng chống ăn mòn của thép bằng cách hòa tan các cacbua có thể dẫn đến ăn mòn giữa các hạt. Trong điều kiện ủ, thép không gỉ 316N không có từ tính.

Giảm căng thẳng: Quá trình giảm ứng suất được thực hiện ở nhiệt độ từ 800°C đến 900°C (1470°F đến 1650°F) để loại bỏ ứng suất dư có thể ảnh hưởng tiêu cực đến sản phẩm và thường được áp dụng cho thép không gỉ 316N sau các hoạt động tạo hình hoặc hàn nặng.

Giải pháp xử lý: Xử lý dung dịch là nung thép ở nhiệt độ cao sau đó làm nguội nhanh để giữ lại các nguyên tố hợp kim trong dung dịch. Nó có thể khôi phục khả năng chống ăn mòn của thép, đặc biệt là sau khi tiếp xúc với nhiệt độ cao trong quá trình xử lý.

Xử lý bề mặt

Thép không gỉ 316N được xử lý bề mặt để tăng tính thẩm mỹ, cải thiện khả năng chống ăn mòn hoặc chuẩn bị cho quá trình xử lý tiếp theo.

Ngâm chua: Tẩy gỉ là phương pháp xử lý bề mặt được sử dụng để loại bỏ lớp oxit và tạp chất hình thành trong quá trình gia công nóng hoặc hàn. Phương pháp này bao gồm nhúng vật liệu vào dung dịch axit để làm sạch bề mặt và phục hồi lớp oxit crom thụ động bảo vệ chống ăn mòn.

Sự thụ động: Khả năng chống ăn mòn của vật liệu có thể được tăng cường hơn nữa thông qua quá trình thụ động hóa, trong đó thép được xử lý bằng axit oxy hóa nhẹ, chẳng hạn như axit nitric, để tăng cường lớp oxit crom tự nhiên trên bề mặt thép.

Đánh bóng: Đánh bóng cơ học có thể được áp dụng để cải thiện bề mặt hoàn thiện của thép không gỉ 316N, đặc biệt đối với các ứng dụng đòi hỏi độ sạch, chẳng hạn như trong ngành chế biến thực phẩm hoặc dược phẩm. Đánh bóng cũng tăng cường khả năng chống ăn mòn bề mặt của thép.

Đánh bóng điện hóa: Đánh bóng điện hóa loại bỏ một lớp vật liệu mỏng khỏi bề mặt thép không gỉ thông qua quá trình điện hóa. Nó cải thiện khả năng chống ăn mòn, tạo ra bề mặt nhẵn, sáng bóng và loại bỏ các khuyết điểm nhỏ có thể chứa vi khuẩn hoặc chất gây ô nhiễm.

Sự khác biệt giữa 316 và 316N là gì?

Thép không gỉ 316N khác với 316 chủ yếu là do việc bổ sung nitơ vào hợp kim. Việc bổ sung này làm tăng độ bền kéo của 316N trong khi vẫn giữ được độ dẻo hoặc khả năng chống ăn mòn. Do đó, 316N thường được lựa chọn cho các ứng dụng mà độ bền là yếu tố quan trọng, đặc biệt là trong môi trường nhiệt độ cao.

• Độ bền: 316N có độ bền cao hơn 316 do có chứa nitơ.

• Độ dẻo: Cả hai hợp kim đều có độ dẻo tốt, nhưng lợi thế về độ bền của 316N giúp nó có lợi thế hơn trong các ứng dụng đòi hỏi khắt khe.

• Khả năng chống ăn mòn: 316N hoạt động tốt hơn trong môi trường có ứng suất cao, mặc dù cả hai vật liệu đều có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời.

316N so với 316L

316N và 316L có nhiều điểm tương đồng, nhưng chúng có những điểm khác biệt rõ rệt:

• Hàm lượng cacbon: 316L có hàm lượng cacbon thấp hơn (≤0,03%) so với 316N (≤0,08%). Điều này làm cho 316L có khả năng chống nhạy cảm tốt hơn, có lợi trong các ứng dụng hàn.

• Độ bền: 316N có độ bền cao hơn 316L do có chứa nitơ.

• Khả năng chống ăn mòn: 316L có khả năng chống ăn mòn liên hạt ở các phần hàn tốt hơn, trong khi 316N có độ bền tổng thể tốt hơn.

Thép không gỉ 316N có từ tính không?

Thép không gỉ số 316N thường được coi là không có từ tính khi ủ, tuy nhiên, nếu trải qua quá trình làm nguội hoặc biến dạng đáng kể, nó có thể xuất hiện từ tính nhẹ.

Thép không gỉ 316N có bị gỉ không?

Mặc dù 316N được coi là “thép không gỉ cấp biển”, nhưng nó vẫn có khả năng chống ăn mòn hạn chế trong những điều kiện khắc nghiệt này. Trong môi trường clorua ấm, hiện tượng rỗ và ăn mòn khe hở sẽ xảy ra ở nhiệt độ trên khoảng 60°C và hiện tượng nứt do ăn mòn ứng suất sẽ xuất hiện, biểu hiện là vết ố màu nâu. Phản ứng hóa học trong môi trường có tính axit cao cũng có thể ảnh hưởng đến nó.

Nhận được thép không gỉ như mong muốn!

Bằng cách hiểu thành phần, tính chất và phương pháp chế biến của nó, bạn có thể tận dụng thép không gỉ 316N và áp dụng nó vào nhiều ứng dụng khác nhau từ chế biến hóa dầu đến thiết kế kiến trúc. Nếu bạn cần mua thép không gỉ 316N và các vật liệu thép khác, vui lòng liên hệ liên hệ với chúng tôi cho các sản phẩm chất lượng cao với mức giá tuyệt vời. Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về thép không gỉ, hãy nhấp vào đây để duyệt blog.