Thép không gỉ 414: Định nghĩa, Tính chất và Ứng dụng

Thép không gỉ 414 là hợp kim có độ bền cao với khả năng chống mài mòn tuyệt vời và khả năng chống ăn mòn vừa phải. Bài viết này giải thích về thành phần, đặc tính chính và ứng dụng của nó trong các ngành công nghiệp đòi hỏi độ bền, chẳng hạn như hàng không vũ trụ và máy móc hạng nặng. 

Thép không gỉ 414 là gì?

Thép không gỉ 414, còn được gọi là UNS S41400, bao gồm khoảng 88% sắt, cùng với 12% crom. Đây là một biến thể có độ bền cao hơn thép không gỉ 410. Là loại thép martensitic, nó có độ cứng và độ dẻo dai tuyệt vời. Nó được sử dụng cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe như hàng không vũ trụ, máy móc hạng nặng và sản xuất.

Tương đương thép không gỉ 414

Thành phần hóa học của thép không gỉ 414

Tính chất vật lý của thép không gỉ 414

Tính chất cơ học của thép không gỉ 414

Các dạng khác nhau của thép không gỉ 414

Thép không gỉ 414 có nhiều dạng khác nhau, cho phép sử dụng linh hoạt trong nhiều ứng dụng công nghiệp khác nhau. Sau đây là các dạng phổ biến nhất của thép không gỉ 414:

Thanh và thanh thép

Được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng máy móc và kết cấu, thanh thép không gỉ 414 có hình dạng tròn, phẳng và lục giác. Chúng lý tưởng cho các thành phần như trục, bánh răng và chốt vì khả năng gia công và độ bền của chúng.

Tấm và Tấm

Các sản phẩm phẳng như tấm và đĩa được sử dụng trong môi trường đòi hỏi độ bền và khả năng chống mài mòn, bao gồm cả trong ngành hàng không vũ trụ và thiết bị hạng nặng.

Ống và Ống dẫn

Thép không gỉ 414 cũng có dạng ống, được sử dụng trong các hệ thống cơ học đòi hỏi độ bền chịu áp lực, chẳng hạn như đường ống, bộ trao đổi nhiệt và giá đỡ kết cấu.

Dây điện

Dây thép không gỉ 414 thường được sử dụng trong các ứng dụng cần vật liệu bền, dẻo như lò xo và ốc vít.

Linh kiện rèn

Rèn được sử dụng trong các ứng dụng bao gồm các thành phần van, trục bơm và các thành phần công nghiệp hạng nặng khác. Thép không gỉ 414 rèn có độ bền vượt trội.

Ứng dụng của thép không gỉ 414

Thép không gỉ 414 được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, nơi cần sự kết hợp giữa độ bền, độ cứng và khả năng chống ăn mòn vừa phải. Sau đây là một số ứng dụng phổ biến:

Linh kiện hàng không vũ trụ

Thép không gỉ 414 được sử dụng trong các bộ phận máy bay như bánh răng, trục và chốt do có độ bền và độ dẻo dai cao, ngay cả trong môi trường khắc nghiệt.

Linh kiện bơm và van

Thích hợp để chế tạo các bộ phận như trục bơm, thân van và các bộ phận khác đòi hỏi độ bền và khả năng chống mài mòn, đặc biệt là trong máy móc.

Máy móc hạng nặng

Thép không gỉ 414 thường được sử dụng trong các thiết bị chịu tải nặng như bánh răng công nghiệp và các bộ phận máy móc, nơi có độ bền cao và khả năng chống mài mòn là rất quan trọng.

Phụ tùng ô tô

Trong ngành công nghiệp ô tô, thép không gỉ 414 thường được sử dụng cho các bộ phận như trục khuỷu, bánh răng truyền động và các bộ phận chịu ứng suất cao khác đòi hỏi độ bền và chắc chắn.

Ưu điểm của thép không gỉ 414

Độ bền và độ cứng cao

• Có thể xử lý nhiệt: Có thể xử lý nhiệt, cho phép đạt được độ bền và độ cứng cao, phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe.
• Khả năng chống mài mòn: Độ cứng của vật liệu mang lại khả năng chống mài mòn tuyệt vời, phù hợp với các bộ phận dễ bị mài mòn.

Cải thiện khả năng chống ăn mòn

• Bổ sung Molypden: Việc bổ sung Molypden giúp tăng cường khả năng chống ăn mòn so với thép không gỉ martensitic tiêu chuẩn như 410.
• Khả năng chống lại môi trường ăn mòn nhẹ: Có hiệu suất tốt hơn trong môi trường tiếp xúc với nước, hơi nước và hóa chất nhẹ.

Khả năng gia công tốt

• Gia công: Khi ủ, thép không gỉ 414 thể hiện khả năng gia công tốt, tạo điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất các bộ phận phức tạp.
• Hoàn thiện bề mặt: Thép không gỉ 414 có thể đạt được bề mặt hoàn thiện chất lượng cao. Điều này có lợi cho cả các thành phần chức năng và ứng dụng thẩm mỹ.

Tính linh hoạt

• Phạm vi ứng dụng: Thích hợp để chế tạo trục, van, bánh răng và các bộ phận cơ khí khác đòi hỏi sự kết hợp giữa độ bền và khả năng chống ăn mòn.
• Khả năng tạo hình: Có thể rèn và tạo hình bằng các quy trình thích hợp, tăng thêm tính linh hoạt trong chế tạo.

Nhược điểm của thép không gỉ 414

Khả năng chống ăn mòn hạn chế

• Mặc dù thép không gỉ 414 có khả năng chống ăn mòn tốt hơn so với một số loại thép martensitic do có hàm lượng molypden, nhưng khả năng chống ăn mòn của nó vẫn kém hơn so với thép không gỉ austenitic như 304 hoặc 316.
• Trong môi trường có chứa clorua hoặc các tác nhân ăn mòn khác, hiện tượng ăn mòn rỗ và khe hở rất dễ xảy ra.

Khả năng hàn kém

• Nguy cơ nứt: Hàm lượng carbon cao làm tăng nguy cơ nứt ở vùng chịu ảnh hưởng nhiệt trong quá trình hàn.
• Nhu cầu gia nhiệt trước và xử lý nhiệt sau hàn: Hàn đòi hỏi phải kiểm soát cẩn thận, bao gồm gia nhiệt trước đến 200°C – 300°C và ủ sau hàn, điều này làm tăng thêm độ phức tạp và chi phí.

Giảm độ dẻo dai và độ dai

• Độ giòn: Vật liệu có thể giòn, đặc biệt là khi đã cứng, khiến nó ít phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ dẻo dai cao.
• Khả năng chống va đập thấp: Không lý tưởng cho các ứng dụng chịu tải trọng đột ngột hoặc va đập.

Khó khăn trong gia công sau khi tôi cứng

• Các vấn đề về độ cứng: Sau khi được xử lý nhiệt để đạt độ cứng tối đa, quá trình gia công trở nên khó khăn, đòi hỏi phải có các công cụ và kỹ thuật chuyên dụng.
• Tăng độ mài mòn của dụng cụ: Vật liệu cứng làm tăng tốc độ mài mòn của dụng cụ cắt, làm tăng chi phí dụng cụ.

Khả năng định hình hạn chế

• Khả năng tạo hình nguội kém: Do độ bền cao và độ dẻo thấp nên tạo hình nguội rất khó khăn và có thể dẫn đến nứt.
• Yêu cầu gia công nóng: Thường phải tạo hình ở nhiệt độ cao, làm phức tạp quá trình sản xuất.

Không thích hợp cho các ứng dụng nhiệt độ cao

• Cặn bám và oxy hóa: Ở nhiệt độ cao, thép không gỉ 414 có thể bị cặn bám và oxy hóa.
• Mất tính chất cơ học: Tiếp xúc lâu dài với nhiệt độ cao có thể làm giảm độ bền và độ cứng của vật liệu.

Xử lý nhiệt

Ủ

• Thép được nung tới nhiệt độ 820°C – 900°C (1500°F – 1650°F) rồi làm nguội từ từ để giảm ứng suất bên trong. 
• Ủ được thực hiện để tăng độ dẻo và cải thiện khả năng gia công bằng cách giảm độ cứng.

Làm cứng

• Làm nóng thép đến nhiệt độ 980°C – 1020°C (1800°F – 1870°F) rồi làm nguội nhanh (làm nguội) trong dầu hoặc không khí. 
• Quá trình tôi luyện làm tăng khả năng chống mài mòn và độ bền tổng thể của thép. Điều này làm cho thép trở nên lý tưởng cho các ứng dụng chịu ứng suất cao như bánh răng và trục.

Làm nguội

• Vật liệu được nung nóng lại ở nhiệt độ thấp hơn, thường là từ 150°C – 600°C (300°F – 1110°F). Phạm vi nhiệt độ được lựa chọn theo sự cân bằng cần thiết giữa độ cứng và độ dẻo dai.
• Quá trình tôi luyện làm giảm độ giòn do tôi luyện trong khi vẫn giữ đủ độ cứng để bền. Nó cũng cải thiện khả năng chống va đập và độ dẻo dai tổng thể của thép.

Giảm căng thẳng

• Thép có thể trải qua quá trình giảm ứng suất, trong đó thép được nung nóng đến nhiệt độ 540°C – 650°C (1000°F – 1200°F).
• Giảm ứng suất giúp giảm nguy cơ cong vênh hoặc nứt trong quá trình sử dụng, đặc biệt là trong môi trường có ứng suất cao.

Ủ dưới tới hạn

• Quá trình này bao gồm việc nung thép đến nhiệt độ khoảng 650°C – 760°C (1200°F – 1400°F), thấp hơn phạm vi nhiệt độ tới hạn của thép.
• Ủ dưới tới hạn làm giảm ứng suất và cải thiện độ dẻo mà không làm thay đổi đáng kể các đặc tính cơ học tổng thể.

Chuẩn hóa

• Làm nóng thép đến nhiệt độ khoảng 900°C – 950°C (1650°F – 1750°F) rồi để nguội ngoài không khí. 
• Phương pháp xử lý tùy chọn này cải thiện cả độ dẻo dai và tính đồng nhất trong cấu trúc vi mô của thép, giúp thép phù hợp hơn cho quá trình gia công và chế biến tiếp theo.

Các phương pháp chế biến khác của thép không gỉ 414

Quá trình rèn

• Trước khi rèn, vật liệu được nung tới nhiệt độ từ 1150°C đến 1200°C. 
• Trong quá trình rèn, nhiệt độ không được giảm xuống dưới 950°C để tránh hiện tượng cứng hóa và nứt.
• Sau khi rèn, người ta thường sử dụng phương pháp làm mát bằng không khí, nhưng quá trình ủ sau khi rèn được khuyến khích để giảm ứng suất bên trong.

Gia công

• Do độ cứng cao nên 414 khó gia công. Nên sử dụng các dụng cụ cắt có độ bền cao như cacbua, với tốc độ cắt chậm hơn và tốc độ nạp liệu thấp hơn.
• Cần có các công cụ mài và chất lỏng làm mát thích hợp để tránh quá nhiệt và cháy bề mặt trong những quá trình này.

Tạo hình nóng và lạnh

• Tạo hình nguội: Do độ cứng cao nên tạo hình nguội rất khó. Có thể cần ủ trung gian để tránh làm cứng quá mức.
• Ép nóng: Ép nóng được thực hiện ở nhiệt độ từ 950°C đến 1200°C, giúp cải thiện độ dẻo và giảm nguy cơ nứt.

Hàn

• Thép không gỉ 414 dễ bị nứt trong quá trình hàn.
• Làm nóng trước ở nhiệt độ 200°C đến 300°C trước khi hàn và thực hiện ủ sau khi hàn giúp giảm bớt ứng suất hàn.
• Đối với vật liệu này, hàn hồ quang tay hoặc hàn khí trơ vonfram (TIG) được ưa chuộng hơn.

Sự khác biệt giữa 414 và 304 là gì?

Thép không gỉ 414 có độ bền và độ cứng tốt hơn. Nó được sử dụng trong các ứng dụng chống mài mòn như bánh răng và van. thép không gỉ 304 có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Được sử dụng trong chế biến thực phẩm và ứng dụng hóa chất.

Sự khác biệt giữa 414 và 416 là gì?

 Thép không gỉ 414 bền hơn và chống mài mòn tốt hơn. thép không gỉ 416 dễ gia công hơn. Khả năng chống ăn mòn thấp hơn một chút.

Thép không gỉ 414 hoạt động như thế nào trong môi trường nhiệt độ cao?

Thép không gỉ 414 hoạt động tốt trong môi trường có nhiệt độ cao vừa phải, nhưng độ bền của nó giảm dần khi vượt quá 600°C (1110°F), hạn chế việc sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ cực cao.

Bản tóm tắt

Thép không gỉ 414, còn được gọi là UNS S41400. Ưu điểm chính của nó bao gồm khả năng chống mài mòn và khả năng xử lý nhiệt tốt. Độ bền cao của nó làm cho nó lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe.

Tại Steel Pro Group, chúng tôi cam kết cung cấp vật liệu chất lượng hàng đầu cho nhu cầu công nghiệp hiệu suất cao. Nếu bạn đang tìm kiếm giải pháp đáng tin cậy cho các dự án của mình, vui lòng ghé thăm trang web của chúng tôi hoặc liên hệ với chúng tôi để được tư vấn và báo giá cụ thể.