Nội dung
Thép không gỉ Martensitic: Định nghĩa, Thành phần, Tính chất, Cấp độ, Ứng dụng và Thêm thông tin
- John
Thép không gỉ Martensitic là gì?
Thép không gỉ Martensitic là một loại thép không gỉ có cấu trúc tinh thể tứ giác tâm khối (BCT) được bao phủ bởi dòng 400 cùng với thép không gỉ ferritic. Nó chủ yếu bao gồm crom 12-18% và cacbon 0,1-1,2%. Thép không gỉ Martensitic có thể được làm cứng và gia cường bằng cách xử lý nhiệt để tăng hiệu suất, nhưng khả năng chống ăn mòn của nó thường thấp hơn thép không gỉ austenitic.
Được sử dụng rộng rãi trong dao kéo, dụng cụ phẫu thuật, van, ổ trục, cánh tua bin, v.v., nơi cần độ bền cao và khả năng chống mài mòn. Thép không gỉ martensitic là một phần của họ thép không gỉ, bao gồm austenitic, ferritic, duplex và kết tủa.
Thành phần hóa học của thép không gỉ Martensitic
Thép không gỉ Martensitic chủ yếu được làm từ sắt, crom và cacbon. Nó thường chứa crom 12% đến 17% (Cr), giúp chống gỉ và ăn mòn. Lượng cacbon (C) có thể thay đổi từ 0,1% đến 1,2%.
Thép có hàm lượng carbon lên đến 0,4% thường được sử dụng trong các bộ phận như máy bơm, van và trục vì độ bền của nó. Nếu hàm lượng carbon lớn hơn 0,4%, nó phù hợp hơn với những thứ cần chống mài mòn, chẳng hạn như dao, lưỡi dao phẫu thuật và khuôn.
Không giống như loại austenitic, về cơ bản là hợp kim crom-niken, thép không gỉ martensitic thường không chứa niken (Ni), ngoại trừ một số loại cụ thể. Ví dụ, niken được thêm vào 431 (1.4057) để tăng độ dẻo dai và độ dễ uốn và trong 1.4418 để chống ăn mòn tốt hơn (cũng là loại cao nhất trong tất cả các loại martensitic).
Có thể thêm các nguyên tố khác như bo (B), coban (Co), niobi (Nb) và titan (Ti) để cải thiện hiệu suất ở nhiệt độ cao.
Tính chất của thép không gỉ Martensitic
Thép không gỉ Martensitic là một loại thép không gỉ rất đặc biệt. Sau đây là ba lý do chính khiến nó trở nên độc đáo:
- Độ bền và độ cứng rất cao sau khi xử lý nhiệt.
- Có từ tính, không giống như thép không gỉ austenit.
- Khả năng chống mài mòn tốt và chống ăn mòn ở mức trung bình.
Kiểm tra bảng dưới đây để biết các tính chất chính của thép không gỉ martensitic:
| Tài sản | Sự miêu tả | Hiệu suất | Nhận xét |
| Sức mạnh | Khả năng chịu được lực tác dụng mà không bị hỏng. | Độ bền cao, đặc biệt là trong điều kiện tôi luyện và tôi luyện. | Thép martensitic có độ bền kéo và độ bền biến dạng cao, thích hợp cho các ứng dụng chịu ứng suất cao. |
| Độ cứng | Khả năng chống biến dạng hoặc lõm. | Rất cao, đặc biệt là sau khi xử lý nhiệt, có thể đạt tới 60 HRC. | Độ cứng tăng theo hàm lượng cacbon; quá trình tôi thứ cấp xảy ra ở nhiệt độ 450-500°C. |
| Chống ăn mòn | Khả năng chống lại sự suy thoái do phản ứng hóa học. | Trung bình, thấp hơn cấp độ austenit. | Khả năng chống ăn mòn tối ưu đạt được ở điều kiện tôi luyện và ram. |
| Khả năng chịu nhiệt | Khả năng duy trì hiệu suất ở nhiệt độ cao. | Khả năng chịu nhiệt khá, vừa phải đối với các ứng dụng nhiệt độ cao. | Thích hợp cho nhiệt độ khoảng 600°C trong sản xuất điện và các ngành công nghiệp khác. |
| Tính chất từ tính | Sự hấp dẫn của từ trường. | Có từ tính do cấu trúc martensitic. | Thép không gỉ martensitic có tính chất từ tính tương tự như thép cacbon thông thường. |
| Khả năng định hình | Dễ dàng tạo hình hoặc định hình mà không bị nứt. | Có hạn chế, dễ nứt do độ cứng và giòn. | Quá trình tạo hình thường đòi hỏi phải ủ để tránh nứt và ứng suất. |
| Khả năng hàn | Dễ hàn mà không có khuyết tật. | Khả năng hàn kém do bị cứng lại trong quá trình hàn. | Cần phải làm nóng trước (400-600°F) và kiểm soát nhiệt độ giữa các lớp để tránh nứt. |
| Khả năng gia công | Dễ dàng cắt hoặc định hình bằng máy móc. | Khả năng gia công tốt, đặc biệt là trong điều kiện ủ hoặc ram. | Gia công dễ dàng hơn ở trạng thái mềm (ủ); việc bổ sung lưu huỳnh vào 416 giúp cải thiện khả năng gia công. |
| Độ giòn | Có xu hướng gãy hoặc vỡ nhưng ít biến dạng. | Có thể giòn, đặc biệt là sau khi cứng lại mà không qua tôi luyện. | Độ giòn tăng do độ cứng cao; quá trình tôi luyện làm giảm độ giòn và cải thiện độ dẻo dai. |
Ưu điểm và nhược điểm của thép không gỉ Martensitic
Sau đây là những ưu điểm và lợi ích của thép không gỉ martensitic:
- Độ bền và độ cứng cao.
- Khả năng chống mài mòn tốt.
- Chống ăn mòn trong môi trường nhẹ.
- Có thể xử lý nhiệt để cải thiện tính chất.
- Thích hợp cho dụng cụ cắt và lưỡi dao.
Những nhược điểm và hạn chế được liệt kê dưới đây:
- Khả năng hàn kém.
- Dễ bị giòn ở nhiệt độ thấp.
- Khả năng chống ăn mòn hạn chế trong môi trường khắc nghiệt.
- Cần xử lý nhiệt chính xác để tránh nứt.
- Ít dẻo hơn các loại thép không gỉ khác.
Xử lý nhiệt và cấu trúc Martensitic hình thành trong thép không gỉ như thế nào?
Cấu trúc martensitic trong thép không gỉ được hình thành bằng cách nung nóng thép để tạo thành austenit rồi làm nguội nhanh (làm nguội tôi), khiến austenit chuyển đổi không khuếch tán thành martensitic cứng, giòn.
Sự việc diễn ra như sau:
1. Nung nóng để tạo thành Austenit (Austenitising)
Làm nóng thép đến nhiệt độ cao, thường là giữa 925°C – 1070°C (1700°F – 1950°F). Ở nhiệt độ này:
- Cấu trúc của thép trở thành austenit, nghĩa là các nguyên tử sắt tự sắp xếp theo một khối lập phương tâm mặt (FCC) lưới mắt cáo.
- Nguyên tử cacbon hòa tan đồng đều trong mạng lưới này.
2. Làm nguội nhanh (làm nguội)
Sau khi đạt đến nhiệt độ mong muốn, thép được làm mát nhanh chóng, hoặc đã dập tắt, thường là trong:
- Dầu
- Không khí
- Nước
Việc lựa chọn môi trường làm nguội phụ thuộc vào hợp kim cụ thể và tính chất mong muốn.
3. Sự hình thành của Martensit
Trong quá trình dập tắt:
- Làm mát nhanh chóng ngăn ngừa nguyên tử cacbon từ khuếch tán ra khỏi mạng lưới sắt.
- Khi nhiệt độ giảm xuống dưới mức nhiệt độ bắt đầu của martensit (Ms), thường là khoảng 300°C đến 400°C (570°F đến 750°F), cấu trúc austenit FCC bắt đầu chuyển đổi thành tứ giác tập trung vào cơ thể (BCT) cấu trúc, được gọi là mactensit.
- Sự chuyển đổi tiếp tục khi nhiệt độ giảm dần về phía nhiệt độ hoàn thiện martensit (Mf), có thể là dưới nhiệt độ phòng, đôi khi thấp tới mức 150°C đến 200°C (300°F đến 390°F) dưới nhiệt độ Ms.
- Sự chuyển đổi này là một quá trình không khuếch tán, nghĩa là các nguyên tử dịch chuyển vị trí mà không có sự khuếch tán tầm xa.
4. Làm nguội để tăng độ dẻo dai
Để giảm thiểu độ giòn:
- Thép trải qua quá trình tôi luyện, bao gồm việc nung nóng lại ở nhiệt độ thấp hơn (thường là giữa 200°C – 600°C).
- Quá trình tôi luyện cho phép một số ứng suất mạng lưới được thư giãn và kết tủa cacbua, tăng độ dẻo dai mà không làm giảm đáng kể độ cứng.
Các loại thép không gỉ Martensitic
Hãy xem xét các loại thép không gỉ phổ biến trong họ thép không gỉ martensitic:
| Cấp | Lớp tương đương | Sự miêu tả | Ứng dụng |
| 403 | EN 1.4003 / UNS S40300 | Thép không gỉ Martensitic có thành phần được kiểm soát và Crom 12% (Cr), được thiết kế cho môi trường chịu ứng suất cao, nhiệt độ cao như các bộ phận tuabin và máy nén. | Các bộ phận tua bin hơi, các bộ phận máy nén, các bộ phận hàng không vũ trụ, các cánh quạt chịu nhiệt độ cao |
| 410 | EN 1.4006 / UNS S41000 | Thép không gỉ martensitic cơ bản có chứa Crom (Cr) 12%, có khả năng chống ăn mòn vừa phải và độ cứng tốt sau khi xử lý nhiệt. | Đồ gá, cánh tua bin, dao kéo, linh kiện van |
| 416 | EN 1.4005 / UNS S41600 | Thép không gỉ martensitic gia công tự do có thêm Lưu huỳnh (S) để cải thiện khả năng gia công, nhưng khả năng chống ăn mòn và độ bền giảm đôi chút. | Bánh răng, trục, trục, vít |
| 416Se | AISI 416Se | Thép không gỉ martensitic gia công tự do với Selen (Se) giúp tăng khả năng gia công, mang lại bề mặt hoàn thiện mịn hơn so với thép không gỉ gốc lưu huỳnh. | Vít, bu lông, đai ốc, ghế van |
| 420 | EN 1.4021 / UNS S42000 | Thép không gỉ martensitic Carbon cao (C) có độ bền, độ cứng và khả năng chống mài mòn được cải thiện sau khi xử lý nhiệt. | Dụng cụ phẫu thuật, dao kéo, bánh răng, bộ phận van |
| 420F | EN 1.4028 + S / UNS S42020 | Thép không gỉ martensitic có thêm Phốt pho (P) và Lưu huỳnh (S) để tăng khả năng gia công, thường được sử dụng trong các ứng dụng gia công tốc độ cao. | Các bộ phận gia công, máy bơm, linh kiện van, ốc vít |
| 431 | EN 1.4057 / UNS S43100 | Thép không gỉ Martensitic với Niken (Ni) giúp tăng khả năng chống ăn mòn, có độ bền và độ dẻo dai cao, đặc biệt là trong môi trường biển. | Các bộ phận máy bay, bu lông hàng hải, trục chân vịt, trục bơm |
| 431F | AISI 431F | Phiên bản gia công tự do của 431 có thêm lưu huỳnh hoặc selen để tăng khả năng gia công. | Các bộ phận van, trục bơm, các bộ phận yêu cầu khả năng chống ăn mòn và khả năng gia công. |
| 440A | EN 1.4109 / UNS S44002 | Thép không gỉ martensitic có hàm lượng Carbon (C) thậm chí còn thấp hơn thép 440B, mang lại độ dẻo dai được cải thiện và khả năng chống ăn mòn tốt hơn, mặc dù độ cứng giảm. | Dao săn, dao mổ, vòng bi, dụng cụ cắt |
| 440B | EN 1.4112 / UNS S44003 | Thép không gỉ martensitic có hàm lượng Carbon (C) thấp hơn một chút so với thép 440C, mang lại sự cân bằng giữa độ cứng và độ dẻo dai được cải thiện. | Lưỡi dao, đục, van công nghiệp, dụng cụ cắt |
| 440C | EN 1.4125 / UNS S44004 | Thép không gỉ martensitic hàm lượng Carbon cao (C) mang lại độ cứng và khả năng chống mài mòn tối đa, cùng với Crom (Cr) có khả năng chống ăn mòn vừa phải. | Vòng bi, dao, khuôn, dụng cụ phẫu thuật |
| 440F | EN 1.4104 / AISI 440F | Phiên bản gia công tự do của 440A có bổ sung lưu huỳnh để cải thiện khả năng gia công. | Đồ dùng bằng dao kéo, dụng cụ phẫu thuật, dao, các ứng dụng cần khả năng chống mài mòn và khả năng gia công. |
| 422 | EN 1.4935 / UNS S42200 | Thép không gỉ Martensitic có thêm Molypden (Mo), Vanadi (V) và Vonfram (W), mang lại độ bền cao và khả năng chịu nhiệt tuyệt vời ở nhiệt độ cao. | Cánh tuabin, bộ phận hàng không vũ trụ, bu lông chịu nhiệt độ cao, ốc vít |
| 17-4 PH | EN 1.4542 / UNS S17400 | *Thép không gỉ làm cứng bằng kết tủa với ma trận martensitic có độ bền cao và khả năng chống ăn mòn vừa phải. | Linh kiện hàng không vũ trụ, cánh tua bin, thiết bị hiệu suất cao đòi hỏi độ bền và khả năng chống ăn mòn. |
*1.4418 có khả năng chống ăn mòn cao nhất trong tất cả các loại thép không gỉ martensitic, không được liệt kê trong bảng trên.
Loại thép không gỉ Martensitic phổ biến nhất là gì?
Thép không gỉ mác 410 là loại thép không gỉ martensitic phổ biến nhất do có khả năng chống ăn mòn tốt, độ bền cao và độ cứng cân bằng. Nó cũng có sẵn rộng rãi và tiết kiệm chi phí, phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau.
Ứng dụng của thép không gỉ Martensitic
Sau đây là một số ngành công nghiệp và ứng dụng phổ biến của thép không gỉ martensitic:
| Ngành công nghiệp | Ứng dụng |
| Ô tô | Các bộ phận của động cơ, hệ thống xả, kim phun nhiên liệu, van, v.v. |
| Hàng không vũ trụ | Bộ phận hạ cánh, ốc vít, thành phần cấu trúc, cánh tua bin, v.v. |
| Thuộc về y học | Dụng cụ phẫu thuật, dụng cụ nha khoa, dụng cụ chỉnh hình, dao mổ, v.v. |
| Dầu khí | Trục bơm, bộ phận van, đường ống, bộ phận đầu giếng, v.v. |
| Sản xuất điện | Cánh tuabin, bộ phận bơm, máy phát hơi nước, van, v.v. |
| Phòng thủ | Nòng súng, dao, lớp giáp, bộ phận tên lửa, v.v. |
| Xử lý hóa học | Máy bơm, van, bộ trao đổi nhiệt, linh kiện lò phản ứng, v.v. |
| Chế biến thực phẩm | Lưỡi dao, dụng cụ cắt, máy xay thịt, băng chuyền, v.v. |
Thép không gỉ Martensitic có tốt để làm dao không?
Có, thép không gỉ martensitic thích hợp để làm dao vì độ cứng, khả năng chống mài mòn và khả năng giữ cạnh sắc.
Thép không gỉ cứng Martensitic so với Austenitic so với Ferritic so với Duplex so với kết tủa
So sánh năm loại thép không gỉ trong bảng dưới đây:
| Tài sản | Thép không gỉ Martensitic | Thép không gỉ Austenitic | Thép không gỉ Ferritic | Thép không gỉ Duplex | PH Thép không gỉ |
| Cấu trúc tinh thể | Martensitic (BCT) | Austenit (FCC) | Ferritic (BCC) | Austenitic + Ferritic, thường là 50% + 50% | Martensitic hoặc Austenitic + Làm cứng bằng kết tủa |
| Sức mạnh cơ học | Độ bền cao, độ cứng cao | Độ dẻo dai cao, độ dẻo tốt | Độ bền vừa phải, độ dẻo dai tốt | Độ bền cao, khả năng chống gãy vượt trội | Độ bền rất cao sau khi xử lý nhiệt |
| Chống ăn mòn | Trung bình, dễ bị ăn mòn trong môi trường khắc nghiệt | Tuyệt vời, đặc biệt trong môi trường axit và clorua | Tốt, đặc biệt là trong môi trường oxy hóa | Tuyệt vời, đặc biệt là trong môi trường clorua và biển | Tốt, nhưng kém hơn loại austenit hoặc loại duplex |
| Khả năng hàn | Kém, cần xử lý nhiệt trước và sau | Tuyệt vời, tác động tối thiểu từ hàn | Yêu cầu xử lý nhiệt vừa phải sau khi hàn | Tốt, nhưng tốc độ làm mát phải được kiểm soát | Tốt, nhưng cần xử lý nhiệt sau khi hàn |
| Xử lý nhiệt | Làm nguội và tôi luyện để điều chỉnh độ cứng | Không thể làm cứng bằng xử lý nhiệt, làm nguội có thể tăng cường | Không thể xử lý nhiệt, có thể được gia cường bằng cách làm nguội | Duy trì tính chất tốt sau khi xử lý nhiệt | Được tăng cường bằng cách xử lý nhiệt làm cứng kết tủa |
| Ứng dụng tiêu biểu | Lưỡi dao, trục, linh kiện cơ khí | Chế biến thực phẩm, thiết bị hóa chất, thiết bị y tế | Hệ thống xả ô tô, bộ trao đổi nhiệt | Kỹ thuật hàng hải, đường ống dẫn dầu và khí đốt | Hàng không vũ trụ, hạt nhân, ứng dụng cường độ cao |
Những gì bạn cũng có thể quan tâm
Bây giờ bạn đã hiểu sâu hơn về thép không gỉ martensitic, vẫn còn một số vấn đề phổ biến đáng để bạn chú ý:
Thép không gỉ Martensitic có thể bị gỉ không?
Có, thép không gỉ martensitic có thể bị gỉ vì nó chứa ít crom hơn, đặc biệt là nếu không được bảo dưỡng đúng cách.
Tại sao thép không gỉ Martensitic luôn được tôi luyện?
Thép không gỉ martensitic luôn được tôi luyện để giảm độ giòn và tăng độ dẻo dai. Tôi luyện làm giảm ứng suất bên trong và cải thiện các đặc tính cơ học, giúp thép phù hợp hơn cho mục đích sử dụng thực tế.
Bạn có thể hàn thép không gỉ Martensitic không?
Có, bạn có thể hàn thép không gỉ martensitic, nhưng điều này khá khó khăn vì nó dễ nứt và mất độ bền. Cần phải gia nhiệt trước và xử lý nhiệt sau khi hàn đúng cách để giải quyết những vấn đề này.
Thép không gỉ Martensitic có từ tính hay không?
Thép không gỉ martensitic có từ tính vì nó chứa hàm lượng sắt cao và có cấu trúc tinh thể martensitic, giữ được tính chất từ tính. Việc không có đủ niken hoặc các nguyên tố khác làm giảm từ tính cho phép nó duy trì tính từ tính.
Đọc liên quan
Thép không gỉ có từ tính không?
Sự khác biệt giữa thép không gỉ Martensitic và Austenitic là gì?
Thép không gỉ martensitic cứng, bền và có thể được xử lý nhiệt, khiến nó trở nên lý tưởng để làm dụng cụ và dao kéo, trong khi thép không gỉ austenitic không có từ tính, có khả năng chống ăn mòn cao và được sử dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm và thiết bị y tế do khả năng hàn và tạo hình tuyệt vời.
Martensite hay Austenite bền hơn?
Martensite bền hơn austenite do có cấu trúc tứ giác tâm khối (BCT) cứng hơn, giòn hơn được hình thành do làm nguội nhanh (tôi), trong khi austenite mềm hơn và dễ uốn hơn.
Tóm tắt & Thêm nữa
Bài viết này giải thích ngắn gọn về định nghĩa, thành phần, tính chất, cấu trúc hình thành, cấp độ, ứng dụng và các khía cạnh quan trọng khác của thép không gỉ martensitic. 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.
Là nhà sản xuất và cung cấp giải pháp hàng đầu về thép chuyên dụng, SteelPRO cung cấp các giải pháp ứng dụng đa ngành và dịch vụ tùy chỉnh. Chúng tôi đảm bảo chất lượng sản phẩm 100% và cam kết phát triển cùng với khách hàng. Truy cập trang web của chúng tôi để tìm hiểu thêm, hoặc gửi cho chúng tôi một yêu cầu. Chúng tôi sẽ liên hệ với bạn sớm nhất!
