Thép không gỉ Ferritic: Định nghĩa, Thành phần, Tính chất, Xử lý, Cấp độ, Ứng dụng và Thêm thông tin

Thép không gỉ là vật liệu linh hoạt được biết đến với khả năng chống gỉ tuyệt vời và chất lượng lâu dài. Nó có nhiều dạng khác nhau, bao gồm thép không gỉ austenitic, ferritic, martensitic, duplex và thép không gỉ tôi kết tủa.

Thép không gỉ Ferritic khác với thép austenitic. Nó có cấu trúc lập phương tâm khối (BCC) và có ít niken hơn. Thép không gỉ Ferritic cũng bị nam châm hút và được sử dụng trong những trường hợp mà các đặc điểm này có lợi.

Bài viết này sẽ tập trung vào thép không gỉ ferritic, bao gồm định nghĩa, thành phần, tính chất chính, phương pháp chế biến và các loại phổ biến. Mục tiêu của chúng tôi là cung cấp cho bạn cái nhìn tổng quan rõ ràng về thời điểm và lý do tại sao thép không gỉ ferritic có thể là lựa chọn phù hợp cho nhu cầu của bạn.

Thép không gỉ Ferritic là gì?

Thép không gỉ Ferritic là thép không gỉ có cấu trúc tinh thể lập phương tâm khối (BCC) tương tự như sắt nguyên chất ở nhiệt độ phòng. Thành phần thường chứa 10,5% đến 18% crom (nhưng một cấp cụ thể có thể cao tới 30%) với ít hoặc không có niken và hàm lượng carbon thấp. 

Đây là một trong năm loại thép không gỉ, được sử dụng rộng rãi trong hệ thống ống xả ô tô, đồ gia dụng và thiết bị công nghiệp. Các loại phổ biến bao gồm 430, 409 và 439. Nó có từ tính và không thể được làm cứng thông qua xử lý nhiệt.

Thành phần hóa học của thép không gỉ Ferritic

Thép không gỉ Ferritic chủ yếu bao gồm sắt, crom và cacbon. Sắt là nguyên tố chính, chiếm phần lớn nhất trong thành phần. Crom, chiếm 10,5-30%, là chất phụ gia chính tạo nên khả năng chống ăn mòn. Hàm lượng cacbon thấp, thường dưới 0,1%, giúp thép mềm và dễ uốn. Các nguyên tố khác như molypden, nhôm và titan có thể có hàm lượng nhỏ hơn để cải thiện các đặc tính cụ thể.

Sắt, Fe	Crom, Cr	Cacbon, C	Mangan, Mn	Silic, Si	Phốt pho, P	Lưu huỳnh, S	Niken, Ni	Molypden, Mo
Sự cân bằng	10.5-30%	≤ 0,12%	≤ 1,00%	≤ 1,00%	≤ 0,040%	≤ 0,030%	≤ 0,50%	≤ 1,00%

Tính chất của thép không gỉ Ferritic

3 đặc điểm sau đây là những đặc điểm nổi bật nhất của thép không gỉ ferritic.

• Chống ăn mòn:Thép không gỉ Ferritic có khả năng chống ăn mòn tốt, đặc biệt là trong môi trường clorua, do có hàm lượng crom 11-30%.
• Từ tính:Nó có tính từ, không giống như thép không gỉ austenit, khiến nó hữu ích trong quá trình gia nhiệt cảm ứng.
• Khả năng định hình: Có khả năng tạo hình tốt, tương tự như thép cacbon, lý tưởng cho các bộ phận phức tạp.

Những đặc điểm này gắn liền với các tính chất hóa học, vật lý và cơ học của thép không gỉ ferritic, đảm bảo độ tin cậy và hiệu quả của nó. Hãy cùng khám phá chi tiết những điều này.

Tính chất hóa học

Tính chất hóa học của thép không gỉ Ferritic liên quan đến hành vi của nó trong môi trường hóa học, đáng chú ý nhất là khả năng chống ăn mòn và oxy hóa, với các tính chất chính là:

Tính chất hóa học	Hiệu suất	Sự miêu tả
Chống ăn mòn	Phản ứng nhẹ.	Khả năng chống oxy hóa và ăn mòn tốt.
Khả năng chống nứt liên quan đến ứng suất (SCC)	Phản ứng rất thấp.	Có khả năng chống chịu cao hơn so với thép không gỉ austenit, đặc biệt là trong môi trường clorua.
Khả năng chống ăn mòn cục bộ và ăn mòn khe hở	Phản ứng vừa phải.	Có khả năng chống chịu trung bình trong môi trường clorua.
Độ giòn do hydro thấp	Phản ứng tối thiểu.	Độ nhạy thấp hơn, thích hợp khi tiếp xúc với hydro.
Độ ổn định hóa học	Không có phản ứng.	Ổn định trong nhiều môi trường hóa chất khác nhau.
Khả năng chống oxy hóa	Không có phản ứng.	Khả năng chống gỉ cao ở nhiệt độ cao.

Tính chất vật lý

Các tính chất vật lý của thép không gỉ Ferritic là chìa khóa để lựa chọn nó cho mục đích sử dụng trong kỹ thuật và công nghiệp, đặc biệt là trong trao đổi nhiệt và ứng dụng từ tính. Tiếp theo, vui lòng xem xét các đặc điểm vật lý quan trọng trong bảng dưới đây:

Tài sản vật lý	Giá trị cụ thể	Sự miêu tả
Tỉ trọng	7,7-8,1 g/cm³	Mật độ tương đối cao, mang lại sự ổn định trong các ứng dụng kết cấu.
Độ dẫn nhiệt	16-25 W/m·K	Khả năng truyền nhiệt tốt, thích hợp cho mục đích trao đổi nhiệt.
Sự giãn nở vì nhiệt	10-12 µm/m·K	Độ giãn nở vì nhiệt thấp hơn so với thép không gỉ austenit, giúp giảm nguy cơ biến dạng vì nhiệt.
Khả năng chịu nhiệt	Lên đến 800°C	Giữ được độ bền và chống gỉ ở nhiệt độ cao.
Điện trở suất	600-750 nΩ·m	Điện trở vừa phải, được sử dụng trong những trường hợp không cần độ dẫn điện.
Độ từ thẩm	500-2000 giờ/phút	Độ từ thẩm cao, lý tưởng cho các ứng dụng từ tính.
Điểm nóng chảy	1425-1510°C	Điểm nóng chảy cao, đảm bảo độ bền trong điều kiện nhiệt độ cao.

Tính chất cơ học

Các đặc tính vật lý của thép không gỉ Ferritic quyết định độ bền và sức mạnh của nó trong các ứng dụng xây dựng. Vui lòng đọc bảng dưới đây để biết các đặc tính cơ học chính:

Tính chất cơ học	Giá trị cụ thể	Sự miêu tả
Độ bền kéo	400-600MPa	Lực lớn nhất mà nó có thể chịu được khi bị kéo căng hoặc kéo dài.
Sức chịu lực	250-450MPa	Áp lực khiến vật thể bắt đầu thay đổi hình dạng vĩnh viễn.
Độ giãn dài	20-30%	Khả năng kéo giãn trước khi đứt.
Độ cứng	150-200 HB	Khả năng chống lõm hoặc trầy xước.
Mô đun đàn hồi	200 GPa	Tỷ số giữa lực và độ giãn trong biến dạng đàn hồi.
Khả năng chống va đập	Vừa phải	Khả năng hấp thụ năng lượng và chịu được va đập.
Tính chất từ tính	Cao	Có tính chất từ tính mạnh, thích hợp cho các ứng dụng từ tính.
Độ bền	Vừa phải	Khả năng hấp thụ năng lượng và biến dạng vĩnh viễn mà không bị vỡ.
Khả năng định hình	Tốt	Dễ dàng tạo thành hình dạng mong muốn.
Khả năng hàn	Tốt	Có thể hàn mà không làm giảm độ bền và khả năng chịu lực.
Khả năng chống mỏi	Vừa phải	Khả năng chống hư hỏng dưới tải trọng tuần hoàn.

Bạn muốn biết về đặc điểm của thép austenit? Vui lòng đọc phần này bài viết tổng quan về austenit.

Xử lý thép không gỉ Ferritic

Không giống như thép không gỉ austenitic, martensitic, duplex và kết tủa, thép không gỉ ferritic đòi hỏi phải xử lý cụ thể trong quá trình sản xuất. Dưới đây, chúng ta sẽ khám phá các phương pháp xử lý độc đáo này và các vấn đề cần lưu ý.

1. Hình thành

Thép không gỉ Ferritic bắt đầu bằng quá trình nấu chảy và đúc đơn giản. Sau đó, nó được định hình dễ dàng, giống như thép cacbon. Không giống như thép không gỉ austenit, thép ferritic không cứng đáng kể trong quá trình định hình, do đó không cần ủ thường xuyên.

2. Xử lý nhiệt

Thép không gỉ ferit thường trải qua quá trình xử lý dung dịch và ủ để giảm ứng suất và cải thiện độ dẻo. Không giống như thép martensitic, thép này được làm mát bằng không khí thay vì làm nguội. Thép này không thể được gia cường bằng cách nung nóng như thép tôi kết tủa.

Cần phải cẩn thận để tránh hiện tượng giòn ở nhiệt độ 475°C, hiện tượng này có thể xảy ra khi tiếp xúc lâu dài, dẫn đến giảm độ dẻo dai.

3. Cán nguội

Thép không gỉ ferritic cán nguội giúp duy trì tính chất từ tính của nó, không giống như thép austenitic, có thể mất từ tính trong quá trình này. Độ bền và độ cứng của thép ferritic tăng đáng kể sau khi cán nguội. 

Tuy nhiên, khả năng tạo hình của nó tương đối kém, dễ bị nhăn và biến dạng trong quá trình tạo hình. Để đảm bảo chất lượng tạo hình tốt, các thông số cán như độ giảm và tốc độ cán phải được kiểm soát cẩn thận.

4. Gia công

Làm việc với thép không gỉ ferritic thường dễ hơn làm việc với thép không gỉ austenitic. Thép không gỉ ferritic ít bị mài mòn hơn, giúp dễ quản lý hơn đối với nhiều hoạt động gia công khác nhau. Cấu trúc vi mô ổn định của thép không gỉ ferritic góp phần vào hiệu suất gia công nhất quán.

5. Hàn

Hàn thép không gỉ ferritic cần cẩn thận để ngăn ngừa sự phát triển của hạt và độ giòn. Các phương pháp phổ biến bao gồm hàn TIG, MIG và hàn điểm. Không giống như thép austenitic, thép ferritic có thể cần xử lý nhiệt sau khi hàn để phục hồi độ dẻo dai. 

Độ giãn nở nhiệt thấp hơn giúp giảm biến dạng hàn. Để ngăn ngừa nhạy cảm, điều quan trọng là phải hàn ở nhiệt độ thấp hơn và giảm thiểu lượng nhiệt đầu vào.

Chuyển đổi pha của thép không gỉ Ferritic

Sự biến đổi pha trong thép không gỉ ferritic, quan trọng trong hàn và xử lý nhiệt, chủ yếu được thúc đẩy bởi thành phần hợp kim của nó, đặc biệt là crom và các nguyên tố khác. Phần này đề cập đến các khía cạnh chính của những biến đổi này.

Pha Ferrite ổn định:

Thép không gỉ ferit chủ yếu vẫn ở dạng ferit lập phương tâm khối (BCC). Dạng này ổn định từ nhiệt độ phòng đến khoảng 912°C.

Hàm lượng Crom và độ ổn định pha:

• Hàm lượng Crom cao (11-30%):Thép thường có khả năng chống chuyển đổi thành các pha khác, ngay cả ở nhiệt độ cao.
• Nhiệt độ chuyển pha:
  • Thông thường xảy ra ở nhiệt độ trên 950°C.
  • Ở nhiệt độ này, ferit có thể biến thành austenit, đặc biệt là khi chịu ảnh hưởng của một số nguyên tố hợp kim nhất định.

Tác dụng của hàm lượng Crom:

• Khoảng 13% Crom:Thép chuyển từ ferit sang austenit và ngược lại thành ferit khi nguội.
• Làm mát nhanh với Carbon:Điều này có thể tạo thành martensit, sau đó có thể được tôi luyện lại thành ferit.
• Trên 17% Crom:Thép vẫn duy trì trạng thái ferritic ở mọi nhiệt độ.
• Trên 25% Crom: Pha σ có thể hình thành, dẫn đến tình trạng giòn ở nhiệt độ phòng.

Nhạy cảm trong thép không gỉ Ferritic

Nhạy cảm xảy ra khi thép không gỉ ferritic tiếp xúc với nhiệt độ từ 450°C đến 850°C. Trong phạm vi này, crom cacbua hình thành ở ranh giới hạt, làm giảm crom và dẫn đến khả năng chống ăn mòn thấp hơn. Điều này làm cho thép dễ bị ăn mòn giữa các hạt hơn. Để ngăn ngừa điều này, cần kiểm soát nhiệt cẩn thận trong quá trình hàn và xử lý nhiệt.

Ưu điểm và nhược điểm của thép không gỉ Ferritic là gì?

Mặc dù thép không gỉ ferritic có những ưu điểm riêng biệt khiến nó phù hợp với các ứng dụng cụ thể, nhưng nó cũng có một số nhược điểm nhất định do các đặc tính vốn có của nó. Những nhược điểm này có thể được giải quyết thông qua nhiều phương pháp khác nhau. Hiểu được những ưu và nhược điểm này là rất quan trọng để lựa chọn vật liệu phù hợp với nhu cầu của bạn.

Ưu điểm của thép không gỉ Ferritic

• Chống ăn mòn:Thép không gỉ Ferritic có khả năng chống oxy hóa và ăn mòn tốt, đặc biệt là trong môi trường ôn hòa.
• Tính chất từ tính:Nó vẫn giữ được tính chất từ tính, có thể có lợi trong một số ứng dụng như gia nhiệt cảm ứng.
• Khả năng định hình: Dễ tạo hình và có thể gia công như thép cacbon, phù hợp với các thiết kế phức tạp.
• Sức mạnh và độ bền:Thép không gỉ Ferritic có độ bền và độ cứng cao, phù hợp với nhiều mục đích sử dụng.
• Hiệu quả về chi phí:Thông thường, giá thành của loại thép này thấp hơn thép không gỉ austenit vì chi phí hợp kim thấp hơn.

Nhược điểm và cách giải quyết

• Độ bền thấp hơn: Thép không gỉ Ferritic có thể kém bền hơn ở nhiệt độ thấp hơn. Cải thiện độ bền bằng các loại hợp kim hoặc xử lý nhiệt sau khi hàn.
• Khả năng xử lý nhiệt hạn chế: Không thể xử lý nhiệt để có độ bền cao hơn. Các vật liệu như thép austenit hoặc thép martensitic được sử dụng cho các ứng dụng như vậy.
• Dễ bị nhạy cảm: Nó có thể trở nên nhạy cảm ở nhiệt độ cụ thể. Tránh những nhiệt độ này và kiểm soát tốc độ làm nóng và làm mát cẩn thận.
• Các vấn đề về khả năng hàn: Việc hàn có thể khó khăn do khả năng giòn. Sử dụng phương pháp hàn phù hợp và áp dụng xử lý nhiệt sau khi hàn để xử lý những vấn đề này.

Các loại thép không gỉ Ferritic phổ biến và ứng dụng

Thép không gỉ Ferritic bao gồm nhiều loại, mỗi loại có những đặc tính riêng cho các ứng dụng khác nhau. Biết được các loại này và ứng dụng của chúng giúp lựa chọn vật liệu phù hợp cho các nhu cầu khác nhau.

Cấp thép Ferritic	Khu vực ứng dụng	Ứng dụng cụ thể
304	Sử dụng chung	Thiết bị nhà bếp, trang trí ô tô, đồ gia dụng
430	Thiết bị gia dụng	Nội thất máy rửa chén, lớp lót lò nướng, bồn rửa nhà bếp
446	Nhiệt độ cao	Linh kiện lò, bộ trao đổi nhiệt, hệ thống xả
409	Ô tô	Hệ thống xả, bộ chuyển đổi xúc tác, trang trí ô tô
444	Môi trường ăn mòn	Thiết bị xử lý hóa chất, ứng dụng hàng hải
409L	Ô tô & Công nghiệp	Hệ thống xả, linh kiện ô tô, máy móc công nghiệp
430F	Gia công	Trục chính xác, ốc vít, bu lông và các loại ốc vít khác
441	Ô tô & Hàng không vũ trụ	Hệ thống xả, linh kiện động cơ, ứng dụng hàng không vũ trụ

Những gì bạn cũng có thể quan tâm

Ở đây, chúng tôi sẽ đề cập đến các khía cạnh quan trọng khác và những câu hỏi thường gặp để giúp bạn đưa ra lựa chọn sáng suốt về thép không gỉ ferritic.

Làm thế nào để xác định thép không gỉ Ferritic?

Thép không gỉ Ferritic có thể được nhận biết bằng các đặc tính từ tính và sự sắp xếp tinh thể lập phương tâm khối (BCC) của nó. Nó thường chứa crom và ít niken hơn so với thép không gỉ austenitic.

Thép không gỉ dòng 400 có phải là thép Ferritic không?

Có, thép không gỉ loại 400 thường là loại ferritic. Các loại như 409 và 430 là ví dụ phổ biến của thép không gỉ ferritic.

Thép không gỉ dòng 300 có phải là thép Ferritic không?

Không, Thép không gỉ loại 300chủ yếu là austenit. Chúng chứa hàm lượng niken và crom cao hơn, tạo nên cấu trúc austenit thay vì ferritic.

Sự khác biệt giữa thép không gỉ Ferritic và Austenitic là gì?

Thép không gỉ Ferritic có cấu trúc lập phương tâm khối (BCC), có từ tính và có hàm lượng niken thấp hơn. Thép không gỉ Austenit có cấu trúc lập phương tâm mặt (FCC), không có từ tính và chứa nhiều niken và crom hơn.

Ferrite có mạnh hơn Austenite không?

Thép không gỉ Ferritic thường kém bền hơn thép austenitic nhưng có khả năng chống nứt do ăn mòn ứng suất tốt hơn. Thép không gỉ Austenitic thường có độ bền và độ dẻo dai cao hơn.

Tóm tắt & Thêm nữa

Bài viết này giải thích ngắn gọn về định nghĩa, thành phần, tính chất, cấp độ, ứng dụng và các khía cạnh quan trọng khác của thép không gỉ ferritic. Để tìm hiểu thêm về thép không gỉ hoặc các loại thép khác, hãy xem blog của chúng tôi hoặc liên hệ với các chuyên gia kim loại của chúng tôi.

Tập đoàn SteelPro là nhà sản xuất và cung cấp giải pháp hàng đầu về thép chuyên dụng, cung cấp các giải pháp ứng dụng đa ngành và dịch vụ tùy chỉnh với đảm bảo chất lượng 100%. Chúng tôi cung cấp chất lượng cao và có thể tùy chỉnh thép không gỉ Và thanh thép không gỉ, cam kết phát triển cùng với khách hàng của chúng tôi. Truy cập trang web của chúng tôi để tìm hiểu thêm hoặc gửi cho chúng tôi một báo giávà chúng tôi sẽ liên hệ với bạn sớm!