Nội dung
Hướng dẫn về thép không gỉ 422: Tính chất, xử lý nhiệt và ứng dụng công nghiệp
- John
Thép không gỉ 422 là vật liệu đặc biệt được biết đến với độ bền và khả năng chịu nhiệt. Nó thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp như tua bin và hàng không vũ trụ, nơi các bộ phận phải chịu nhiệt độ và ứng suất khắc nghiệt.
Bài viết này sẽ giải thích thép không gỉ 422 là gì, thành phần và tính chất của nó. Giúp bạn tìm hiểu về ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng phổ biến của nó.
Thép không gỉ 422 là gì?
Thép không gỉ 422 là hợp kim được tạo thành từ khoảng 12% crom, cùng với các nguyên tố như molypden và vanadi, và phần còn lại là sắt. Nó là một phần của loại thép không gỉ martensitic, được biết đến với độ bền và khả năng chịu nhiệt tuyệt vời. Nó thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp như hàng không vũ trụ và phát điện, đặc biệt là trong các thành phần tuabin.
Tương đương thép không gỉ 422
Thép không gỉ 422 được biết đến với nhiều tên gọi tiêu chuẩn và cấp độ tương đương ở nhiều khu vực và tiêu chuẩn khác nhau.
Tiêu chuẩn
- UNS S42200
- ASTM A276, A493
- ASTM A276, A493
- AMS 5655
Điểm tương đương
- EN X20CrMoV12-1
- Tiêu chuẩn DIN 1.4935
Thành phần hóa học của thép không gỉ 422
| Yếu tố | Fe | C | Cr | Tôi | V | Ni | Mn | Si | P | S |
| Nội dung | Sự cân bằng | 0,20–0,25 | 11.50–13.50 | 0,90–1,25 | 0,20–0,30 | 0,50–1,00 | ≤1,00 | ≤1,00 | ≤0,025 | ≤0,025 |
422 Tính chất của thép không gỉ
Tính chất vật lý của thép không gỉ 422
| Tài sản | Giá trị số liệu | Giá trị Đế quốc |
| Tỉ trọng | 7,75 g/cm³ | 0,280 lb/in³ |
| Điểm nóng chảy | 1450–1510 °C | 2642–2750 °F |
| Độ dẫn nhiệt | 24,9 W/m·K | 14,4 BTU·in/giờ·ft²·°F |
| Sự giãn nở vì nhiệt | 10,3 µm/m·K | 5,72 × 10⁻⁶ in/in·°F |
| Độ dẫn điện | 1,4 × 10⁶ L/m | Khoảng 2,4% IACS |
| Tính chất từ tính | Từ tính | Từ tính |
Tính chất cơ học của thép không gỉ 422
| Tài sản | Giá trị điển hình |
| Độ bền kéo | 515 MPa (75 ksi) |
| Sức chịu lực | 205 MPa (30 ksi) |
| Độ cứng Brinell | 201 HB |
| Độ cứng Rockwell | ≤ 20HRC |
| Độ cứng Vickers | 200 HV |
| Độ giãn dài | 40% |
| Mô đun đàn hồi | 193 GPa (28 × 10⁶ psi) |
Tính chất hóa học của thép không gỉ 422
- Khả năng chịu nhiệt
Loại thép này hoạt động tốt trong môi trường nhiệt độ cao, chịu được nhiệt độ lên đến 650°C. Điều này là do thành phần đặc biệt của nó, bao gồm các nguyên tố như crom, molypden và vanadi. Các nguyên tố này giúp vật liệu chống lại sự mềm hóa hoặc yếu đi khi tiếp xúc với nhiệt độ cực cao.
- Có thể xử lý nhiệt
Vật liệu này có thể được gia cường thông qua quá trình xử lý nhiệt. Xử lý nhiệt cho phép thép trở nên cứng hơn và bền hơn, phù hợp với các bộ phận phải chịu tải trọng cơ học cao.
Các dạng khác nhau của thép không gỉ 422
Thép không gỉ 422 có nhiều dạng khác nhau để phù hợp với các nhu cầu công nghiệp khác nhau. Sau đây là các dạng phổ biến.
Thanh và thanh thép
Thép không gỉ 422 thường được sản xuất dưới dạng hình trụ đặc.
Tấm và Tấm
Thép tấm là những miếng thép mỏng, phẳng, trong khi thép tấm dày hơn và chắc chắn hơn.
Ống và Ống dẫn
Ống và ống thép không gỉ 422 là những hình trụ rỗng có đường kính và độ dày thành ống khác nhau.
Rèn
Sản phẩm rèn là những mảnh thép không gỉ 422 được định hình bằng cách ép hoặc đập, thường là khi còn nóng.
Dây điện
Thép không gỉ 422 cũng có thể được kéo thành dạng dây, từ dạng sợi mỏng, mềm dẻo đến dạng dày hơn, cứng hơn.
Mặt bích
Mặt bích là bộ phận hình tròn được sử dụng để kết nối đường ống hoặc các bộ phận cơ khí.
Ứng dụng của thép không gỉ 422
Cánh Tua-bin
Được sử dụng trong các tua bin khí và hơi nước khi cần độ bền và khả năng chịu nhiệt cao.
Linh kiện động cơ hàng không vũ trụ
Thường được sử dụng trong các bộ phận động cơ như trục và đĩa phải chịu nhiệt độ và áp lực cao.
Chốt chịu nhiệt độ cao
Thích hợp cho bu lông, ốc vít và các vật cố định khác trong môi trường nóng, đòi hỏi độ bền cao.
Thiết bị nhà máy điện
Được sử dụng trong nồi hơi, van và các thiết bị nhiệt độ cao khác trong hệ thống phát điện.
Linh kiện tuabin khí
Được tìm thấy trong các thành phần của tua bin khí công nghiệp do khả năng chịu nhiệt và ứng suất cơ học.
Ưu điểm của thép không gỉ 422 là gì?
Độ bền cao
Thép không gỉ 422 được biết đến với độ bền tuyệt vời, đặc biệt là sau khi xử lý nhiệt. Hàm lượng crom cao giúp cải thiện độ bền và độ bền của nó. Điều này làm cho nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng cần chịu được ứng suất cao.
Tính chất chịu ứng suất và độ biến dạng tốt
Thép không gỉ 422 duy trì các đặc tính cơ học trong thời gian dài, ngay cả dưới ứng suất cao ở nhiệt độ cao. Đây là lý do tại sao nó thường được sử dụng trong tua bin và các máy móc khác hoạt động trong điều kiện nhiệt độ và ứng suất cao liên tục.
Khả năng chống mỏi tốt
Thép không gỉ 422 hoạt động tốt trong các ứng dụng mà vật liệu phải chịu ứng suất lặp lại hoặc tuần hoàn. Điều này quan trọng đối với các thành phần thường xuyên thay đổi nhiệt độ và tải.
Các hình thức đa dạng
Thép không gỉ 422 có nhiều dạng, bao gồm thanh, que, tấm, tấm và rèn. Tính linh hoạt này giúp nó thích ứng với các quy trình sản xuất và ứng dụng khác nhau.
Nhược điểm của thép không gỉ 422 là gì?
Sau đây là những nhược điểm và hạn chế chính của thép không gỉ 422:
Khả năng chống ăn mòn thấp hơn
Thép không gỉ 422 có khả năng chống ăn mòn kém hơn so với thép không gỉ austenit như 304 hoặc 316. Thép không gỉ 422 không lý tưởng để sử dụng trong môi trường có tính ăn mòn cao hoặc môi trường biển.
Độ giòn trong một số điều kiện nhất định
Khi không được xử lý nhiệt đúng cách, thép không gỉ 422 có thể trở nên giòn. Điều này khiến nó dễ bị nứt hơn khi chịu ứng suất, đặc biệt là trong môi trường nhiệt độ thấp.
Khả năng gia công khó khăn
Sau khi cứng lại, thép không gỉ 422 trở nên khó gia công. Cần có các công cụ và kỹ thuật đặc biệt để cắt hoặc định hình, điều này có thể làm tăng chi phí sản xuất.
Khả năng hàn hạn chế
Do hàm lượng carbon cao, thép không gỉ 422 khó hàn hơn so với các loại khác. Để khôi phục các đặc tính của nó, thường phải xử lý nhiệt sau khi hàn, làm tăng thêm độ phức tạp cho quá trình chế tạo.
Chi phí cao
Do các thành phần hợp kim và quy trình sản xuất đặc biệt, thép không gỉ 422 đắt hơn các loại thép không gỉ thông thường như 304 hoặc 430.
Phương pháp chế biến thép không gỉ 422
Rèn
Bước đầu tiên trong quá trình định hình thép không gỉ 422 là rèn. Thép được nung ở nhiệt độ 1900-2150°F (1040-1175°C) để rèn và sau đó phải làm nguội từ từ đến nhiệt độ phòng. Rèn giúp tinh chỉnh cấu trúc hạt, chuẩn bị vật liệu cho quá trình xử lý tiếp theo.
Làm việc nóng
Nếu cần định hình thêm, quá trình gia công nóng được thực hiện sau khi rèn. Thép được nung lại ở nhiệt độ 2100-2150°F (1149-1177°C). Trong giai đoạn này, vật liệu có thể được định hình thành các hình dạng cụ thể trong khi vẫn duy trì các đặc tính cơ học của nó.
Làm nguội (nếu cần)
Có thể thực hiện gia công nguội nhỏ để điều chỉnh nhỏ về hình dạng hoặc bề mặt hoàn thiện. Bước này thường diễn ra sau gia công nóng, nhưng nó bị hạn chế vì thép không gỉ 422 thường không được gia công nguội.
Bất kỳ quá trình gia công nguội nào thường được tiếp nối bằng quá trình ủ để giảm ứng suất.
Xử lý nhiệt
Ủ
- Vật liệu được nung nóng đến 1350-1430°F (730-780°C) và giữ trong vài giờ, sau đó làm mát bằng không khí. Quá trình này làm mềm vật liệu, cải thiện khả năng gia công và tinh chỉnh cấu trúc hạt.
- Quá trình ủ giúp đạt được cấu trúc martensitic, mang lại sự cân bằng tốt giữa độ bền và độ dẻo dai.
Làm cứng
- Để làm cứng thép không gỉ 422, thép được nung đến 1900°F (1040°C), ngâm trong một thời gian, sau đó làm nguội trong dầu hoặc không khí. Quá trình này biến đổi thép thành cấu trúc martensitic, tăng độ cứng và độ bền kéo.
- Đôi khi, phương pháp làm nguội martensit được sử dụng để tránh biến dạng ở các bộ phận phức tạp, bao gồm việc làm nguội ở nhiệt độ cao hơn một chút so với điểm bắt đầu của martensit.
Làm nguội
- Làm nóng lại vật liệu ở nhiệt độ từ 1100°F đến 1400°F (590°C đến 760°C) sau khi đã được làm cứng. Thép được giữ ở nhiệt độ này để giảm độ giòn và cải thiện độ dẻo dai. Sau đó, nó được làm nguội xuống nhiệt độ phòng.
- Nhiệt độ tôi thấp hơn sẽ tạo ra độ cứng cao hơn, trong khi nhiệt độ cao hơn sẽ cải thiện độ dẻo dai nhưng lại làm giảm một phần độ cứng.
Giảm căng thẳng
- Quá trình này bao gồm việc nung thép đến nhiệt độ vừa phải, thường là khoảng 1100°F (590°C), để giải phóng ứng suất bên trong có thể phát sinh trong quá trình gia công hoặc các quá trình chế tạo khác.
- Nó đảm bảo tính ổn định về kích thước và giúp ngăn ngừa nứt trong quá trình xử lý tiếp theo.
Gia công
Gia công được thực hiện sau khi xử lý nhiệt. Thép không gỉ 422 có thể gia công bằng các công cụ coban tốc độ cao và kiểm soát cẩn thận để tránh mài mòn công cụ. Gia công tốt nhất được thực hiện ở trạng thái ủ hoặc sau khi xử lý làm mềm.
Hàn
Hàn is one of the last steps due to the risk of altering the steel’s mechanical properties. It requires preheating to 1100-1400°F (590-760°C) to prevent cracking and post-weld heat treatment is needed to restore strength and relieve stress.
Độ cứng của AISI 422 là bao nhiêu?
Độ cứng của thép không gỉ AISI 422 thường là Rockwell C 21 đến 25 khi ủ. Sau khi làm cứng và ram, nó có thể đạt Rockwell C 35 đến 45, tùy thuộc vào xử lý nhiệt.
Thép không gỉ 422 so với thép không gỉ 304 như thế nào?
Thép không gỉ 422 có độ bền cao hơn và khả năng chịu nhiệt tốt hơn so với thép không gỉ 304 nhưng có khả năng chống ăn mòn thấp hơn, phù hợp hơn với môi trường có nhiệt độ cao, ứng suất cao.
Nhiệt độ hoạt động tối đa của thép không gỉ 422 là bao nhiêu?
Thép không gỉ 422 có thể chịu được hoạt động liên tục ở nhiệt độ lên tới 1200°F (650°C).
Bản tóm tắt
Thép không gỉ 422 là hợp kim chịu nhiệt, có độ bền cao, thường được sử dụng trong các môi trường khắc nghiệt như hàng không vũ trụ và phát điện. Loại thép này thường được sử dụng trong các bộ phận tuabin, ốc vít và bộ phận động cơ do khả năng hoạt động dưới áp lực.
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.
