Giải thích và biểu đồ về độ dẫn nhiệt của thép không gỉ

Nghiên cứu sâu về độ dẫn nhiệt của thép không gỉ có ý nghĩa to lớn trong việc tối ưu hóa lựa chọn vật liệu và cải thiện hiệu suất thiết bị. Chúng tôi sẽ thảo luận chi tiết về độ dẫn nhiệt của thép không gỉ, phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến độ dẫn nhiệt, ứng dụng thực tế và tầm quan trọng của độ dẫn nhiệt. Chúng tôi cũng đã biên soạn và đưa vào độ dẫn nhiệt của các loại thép không gỉ thông dụng và các kim loại khác để cung cấp cho bạn dữ liệu trực quan hơn.

Độ dẫn nhiệt là gì?

Độ dẫn nhiệt (λ hoặc k) là thước đo tốc độ truyền nhiệt qua một vật liệu nhất định trong điều kiện truyền nhiệt trạng thái ổn định và đơn vị của nó là W/(m·℃) hoặc W/(m·K). Độ dẫn nhiệt là một thông số quan trọng để đo khả năng dẫn/truyền nhiệt của vật liệu, độ dẫn nhiệt càng cao thì truyền năng lượng càng nhanh và ngược lại.

Giá trị K của thép không gỉ là gì?

Thép không gỉ có độ dẫn nhiệt thấp khoảng 15-25W/m·K, phù hợp với các ứng dụng yêu cầu độ dẫn nhiệt thấp. Độ dẫn nhiệt bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như thành phần, chế biến và môi trường, làm cho nó linh hoạt và thích ứng trong các ứng dụng khác nhau.

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ dẫn nhiệt của thép không gỉ

Thành phần

Trong thép không gỉ, việc tăng hàm lượng crom sẽ làm giảm đáng kể độ dẫn nhiệt của nó, trong khi việc bổ sung niken làm tăng độ bền và độ dẻo dai, nhưng ít ảnh hưởng đến độ dẫn nhiệt. Ngoài ra, các nguyên tố như molypden và titan cũng có thể ảnh hưởng đến độ dẫn nhiệt của thép không gỉ bằng cách điều chỉnh cấu trúc tinh thể và dẫn điện tử.

Cấu trúc vi mô

Cấu trúc vi mô của thép không gỉ, chẳng hạn như austenite, ferrite, martensite, v.v., có tác động trực tiếp đến độ dẫn nhiệt của nó. Thép không gỉ austenite (như 304 và 316) thường có độ dẫn nhiệt thấp hơn, trong khi thép không gỉ ferrite (như 430) có độ dẫn nhiệt cao hơn. Điều này là do các cấu trúc tinh thể khác nhau ảnh hưởng đến đường dẫn và hiệu quả dẫn nhiệt.

Nhiệt độ

Độ dẫn nhiệt của thép không gỉ thay đổi theo nhiệt độ tăng. Thông thường, nhiệt độ cao hơn sẽ làm tăng độ dẫn nhiệt. Đối với thép không gỉ 304, độ dẫn nhiệt là khoảng 16,2 W/m·K ở 100°C và 21,5 W/m·K ở 500°C. Điều này là do nhiệt độ cao hơn làm tăng cường độ rung động mạng tinh thể và tính di động của electron, tăng cường truyền nhiệt.

Công nghệ xử lý

Quá trình cán nguội và cán nóng sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc vi mô của thép không gỉ và do đó ảnh hưởng đến độ dẫn nhiệt của nó. Quá trình cán nguội thường làm tăng mật độ và tính đồng nhất của vật liệu, dẫn đến độ dẫn nhiệt tăng nhẹ. Ngoài ra, các quá trình xử lý nhiệt như ủ và làm nguội ảnh hưởng đến độ dẫn nhiệt của vật liệu bằng cách thay đổi ứng suất bên trong và khuyết tật tinh thể.

Các cách cải thiện độ dẫn nhiệt của thép không gỉ

Mặc dù thép không gỉ có độ dẫn nhiệt thấp nhưng vẫn có nhiều kỹ thuật có thể cải thiện hiệu quả độ dẫn nhiệt của thép ở một mức độ nhất định.

Tối ưu hóa cấu trúc vi mô: Bằng cách điều chỉnh hàm lượng nguyên tố hợp kim và quy trình xử lý nhiệt của thép không gỉ, có thể tối ưu hóa cấu trúc vi mô, giảm khuyết tật mạng tinh thể và cải thiện hiệu suất dẫn nhiệt.

Thêm giai đoạn tăng cường độ dẫn nhiệt: Việc thêm một số hạt hoặc sợi pha thứ hai có độ dẫn nhiệt cao vào thép không gỉ có thể tạo thành mạng lưới dẫn nhiệt và cải thiện độ dẫn nhiệt tổng thể của vật liệu.

Sửa đổi bề mặt: Thông qua công nghệ phủ bề mặt, mạ hoặc màng, có thể hình thành một lớp vật liệu có độ dẫn nhiệt cao trên bề mặt thép không gỉ, do đó đẩy nhanh quá trình truyền nhiệt.

Thiết kế vật liệu tổng hợp: Kết hợp thép không gỉ với các vật liệu khác có độ dẫn nhiệt cao có thể tận dụng tối đa ưu điểm của từng vật liệu và cải thiện độ dẫn nhiệt tổng thể của vật liệu composite.

Ứng dụng của độ dẫn nhiệt của thép không gỉ

Vật liệu xây dựng

Thép không gỉ được sử dụng rộng rãi trong mặt tiền, mái nhà và trang trí nội thất của các tòa nhà. Độ dẫn nhiệt thấp của nó cho phép nó cung cấp khả năng cách nhiệt tốt trong môi trường nhiệt độ cao hoặc thấp, giúp các tòa nhà tiết kiệm năng lượng. Ví dụ, vào mùa hè, thép không gỉ có thể ngăn nhiệt bên ngoài xâm nhập vào phòng một cách hiệu quả, do đó làm giảm tần suất sử dụng điều hòa không khí và tiêu thụ năng lượng.

Thiết bị chế biến thực phẩm

Trong chế biến thực phẩm, kiểm soát nhiệt độ là rất quan trọng. Độ dẫn nhiệt thấp của thép không gỉ cho phép nó duy trì nhiệt độ tương đối ổn định trong quá trình chế biến ở nhiệt độ cao, ngăn ngừa mất nhiệt nhanh và cải thiện hiệu quả chế biến. Ví dụ, trong quá trình nướng, khay nướng bằng thép không gỉ có thể phân bổ nhiệt đều để có kết quả nướng tốt nhất bằng cách đảm bảo thực phẩm được làm nóng đều.

Thiết bị hóa chất

Thép không gỉ được biết đến với khả năng chống ăn mòn và độ dẫn nhiệt thấp, và hoạt động tốt trong các thiết bị hóa chất chịu nhiệt độ cao và áp suất cao như lò phản ứng, đường ống và bể chứa. Trong ngành công nghiệp hóa dầu, bể chứa bằng thép không gỉ có thể chịu được nhiệt độ cao và hóa chất, kéo dài tuổi thọ thiết bị và cải thiện an toàn quy trình.

Thiết bị y tế

Stainless steel is commonly used to make medical tools such as scalpels, forceps and implants, and it can maintain its shape and function during the sterilization process. Its low thermal conductivity ensures safe use. During surgery, it can quickly adapt to room temperature to prevent patient discomfort.

Ngành công nghiệp ô tô

Trong ngành công nghiệp ô tô, độ dẫn nhiệt thấp của thép không gỉ cho phép nó cung cấp khả năng cách nhiệt tốt trong điều kiện nhiệt độ cao, do đó cải thiện hiệu quả nhiên liệu và độ an toàn của xe. Ví dụ, ống xả bằng thép không gỉ có thể làm giảm hiệu quả nhiệt độ khí thải và bảo vệ các bộ phận khác của thân xe khỏi bị hư hỏng do nhiệt độ cao.

Độ dẫn nhiệt của các loại thép không gỉ khác nhau

Độ dẫn nhiệt của SS 304 là bao nhiêu?

Ở nhiệt độ phòng (20°C), là 16,2 W/m·K; ở 100°C, là 16,2 W/m·K; ở 300°C, là 18,4 W/m·K; ở 500°C, là 21,5 W/m·K.

Độ dẫn nhiệt của SS 316 là bao nhiêu?

Ở nhiệt độ phòng (20°C), là 16,2 W/m·K; ở 100°C, là 16,2 W/m·K; ở 300°C, là 18,4 W/m·K; ở 500°C, là 21,5 W/m·K.

Độ dẫn nhiệt của thép không gỉ 316L là bao nhiêu?

Ở nhiệt độ phòng (20°C), là 16,2 W/m·K; ở 100°C, là 16,2 W/m·K; ở 300°C, là 18,4 W/m·K; ở 500°C, là 21,5 W/m·K.

Độ dẫn nhiệt của thép không gỉ 17-4 ph là bao nhiêu?

Ở nhiệt độ phòng (20°C), là 18,3 W/m·K; ở 100°C, là 18,3 W/m·K; ở 300°C, là 20,9 W/m·K; ở 500°C, là 23,0 W/m·K.

Biểu đồ dẫn nhiệt của thép không gỉ

Dưới đây là độ dẫn nhiệt của thép không gỉ ở các nhiệt độ khác nhau trong điều kiện ủ.

Độ dẫn nhiệt của thép không gỉ so với nhôm

Ở nhiệt độ phòng (20°C), độ dẫn nhiệt của thép không gỉ 304 là 16,2W/m·K, trong khi độ dẫn nhiệt của nhôm lên tới 235W/m·K, điều này cho thấy rõ ràng độ dẫn nhiệt của nhôm hiệu quả hơn nhiều so với thép không gỉ và có thể truyền nhiệt nhanh hơn trong cùng điều kiện.

Sự khác biệt chính:

• Thép không gỉ, với độ dẫn nhiệt thấp và tính chất cách nhiệt tuyệt vời, đã trở thành vật liệu được ưa chuộng cho các ứng dụng nhiệt độ cao và thường được tìm thấy trong các thành phần động cơ ô tô và máy bay, nhà bếp và thiết bị chế biến thực phẩm. Tuy nhiên, trong những trường hợp cần tản nhiệt nhanh, hiệu suất tản nhiệt của thép không gỉ tương đối thấp.

• Độ dẫn nhiệt cao của nhôm làm cho nó trở nên tuyệt vời trong các ứng dụng đòi hỏi tản nhiệt nhanh, chẳng hạn như bộ tản nhiệt cho thiết bị điện tử, bộ trao đổi nhiệt và đồ dùng nhà bếp (như nồi và chảo). Tuy nhiên, nhôm không bền về mặt cơ học hoặc chống ăn mòn như thép không gỉ.

Độ dẫn nhiệt của thép không gỉ so với titan

Độ dẫn nhiệt của thép không gỉ (304) và titan (cấp 2) ở nhiệt độ phòng (khoảng 20°C) lần lượt là 16,2 W/m·K và 16,4 W/m·K.

Sự khác biệt chính:

• Thép không gỉ thường có độ dẫn nhiệt thấp hơn so với các kim loại khác như đồng và nhôm, nhưng lại tương tự như titan.
• Titan có độ dẫn nhiệt cao hơn một chút ở nhiệt độ phòng so với hầu hết các loại thép không gỉ, nhưng vẫn thấp hơn so với các kim loại như nhôm hoặc đồng.

Cả hai vật liệu này đều có độ dẫn nhiệt tương đối thấp, khiến chúng trở thành lựa chọn tốt cho các ứng dụng cần giữ nhiệt, nhưng không vật liệu nào dẫn nhiệt hiệu quả bằng các kim loại khác như đồng.

Độ dẫn nhiệt của thép không gỉ so với thép cacbon

Độ dẫn nhiệt của thép không gỉ và thép cacbon ở nhiệt độ phòng (khoảng 20°C) lần lượt là 15-25 W/m·K và 43-60 W/m·K (tùy thuộc vào loại thép cacbon và thép không gỉ cụ thể).

Sự khác biệt chính:

• Thép cacbon thường có độ dẫn nhiệt cao hơn nhiều so với thép không gỉ. Điều này có nghĩa là thép cacbon dẫn nhiệt tốt hơn, giúp nó hiệu quả hơn trong các ứng dụng truyền nhiệt.
• Thép không gỉ được lựa chọn cho các ứng dụng đòi hỏi khả năng chống ăn mòn và độ bền với chi phí dẫn nhiệt thấp hơn, trong khi thép cacbon được ưu tiên khi hiệu quả truyền nhiệt là quan trọng.

Thép không gỉ có giữ nhiệt không?

Có, do có độ dẫn nhiệt tương đối thấp nên thép không gỉ có khả năng duy trì nhiệt độ tốt và được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị và ứng dụng cách nhiệt đòi hỏi độ ổn định nhiệt độ, chẳng hạn như thiết bị nhà bếp, thiết bị công nghiệp và hệ thống đường ống.

Tại sao thép không gỉ dẫn nhiệt kém?

Thép không gỉ là vật liệu dẫn nhiệt kém do thành phần và cấu trúc của nó.

• Hàm lượng hợp kim cao:Các nguyên tố như crom, niken và molypden cải thiện khả năng chống ăn mòn nhưng lại làm giảm khả năng dẫn nhiệt bằng cách phá vỡ cấu trúc mạng tinh thể của kim loại.
• Cấu trúc tinh thể:Thép không gỉ austenit (ví dụ: 304, 316) có cấu trúc lập phương tâm mặt (FCC), kém hiệu quả truyền nhiệt hơn so với cấu trúc lập phương tâm khối (BCC) hoặc cấu trúc lục giác khép kín (HCP).
• Tính di động của Electron:Số lượng electron tự do trong thép không gỉ ít hơn làm giảm khả năng dẫn nhiệt so với các kim loại như đồng hoặc nhôm.
• Khả năng chống ăn mòn:Các yếu tố cải thiện khả năng chống ăn mòn cũng ức chế quá trình truyền nhiệt.

Độ dẫn nhiệt của kim loại

Độ dẫn điện của thép không gỉ là bao nhiêu?

Các độ dẫn điện của thép không gỉ tương đối thấp so với các kim loại khác. Sau đây là các giá trị điển hình cho các loại thép không gỉ khác nhau:

• Thép không gỉ Austenitic (ví dụ: 304, 316): Độ dẫn điện là khoảng 1,45-1,55MS/m (mega siemens trên mét), tương đương khoảng 2-3% độ dẫn điện của đồng.
• Thép không gỉ Ferritic (ví dụ: 430): Độ dẫn điện cao hơn một chút, khoảng 1,4-1,7MS/m.
• Thép không gỉ Martensitic (ví dụ: 410): Độ dẫn điện là khoảng 1,25-1,4MS/m.

Độ dẫn điện thấp của thép không gỉ làm cho nó kém lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi khả năng dẫn điện hiệu quả so với các vật liệu như đồng hoặc nhôm.

Nhận được thép không gỉ như mong muốn!

SteelPRO Group cung cấp các thành phần thép không gỉ tốt nhất trong phân khúc được thiết kế riêng cho nhiều ứng dụng khác nhau. Để tìm hiểu thêm về thép không gỉ hoặc các loại thép khác, hãy xem blog hoặc liên hệ với một trong những chuyên gia kim loại của chúng tôi. Nếu bạn muốn làm cho dự án tiếp theo của mình tốt hơn nữa, hãy liên hệ với chúng tôi để được báo giá.