Thép không gỉ 201: Tính chất và ứng dụng chính

Thép không gỉ 201 được phân loại là thép không gỉ austenit , chủ yếu được biết đến với hàm lượng crom và niken cao. Nó thường chứa khoảng 16-18% crom và 3-5% niken, với hàm lượng cacbon thấp (dưới 0,15%). Thành phần này góp phần tạo nên khả năng chống ăn mòn, khả năng tạo hình và khả năng hàn tuyệt vời, khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến trong nhiều ứng dụng khác nhau.

Tổng quan toàn diện

Thép không gỉ 201 thường được sử dụng trong các môi trường đòi hỏi khả năng chống ăn mòn vừa phải, cùng với các đặc tính cơ học tốt. Thành phần độc đáo của nó cho phép nó duy trì độ bền và độ dẻo dai ở cả nhiệt độ môi trường xung quanh và nhiệt độ cao. Sự hiện diện của mangan (lên đến 7,5%) thay thế cho niken giúp tăng cường độ bền và tiết kiệm chi phí hơn so với các loại niken cao cấp hơn.

Đặc điểm chính:

• Khả năng chống ăn mòn : Có khả năng chống oxy hóa và ăn mòn tốt, mặc dù khả năng chống ăn mòn kém hơn so với các loại niken cao cấp hơn như 304.
• Tính chất cơ học : Có độ bền kéo và độ dẻo tốt, thích hợp cho việc tạo hình và chế tạo.
• Khả năng hàn : Có thể hàn bằng các kỹ thuật tiêu chuẩn, mặc dù phải cẩn thận để tránh các vấn đề như ăn mòn giữa các hạt.

Ưu điểm và hạn chế:

Ưu điểm (Pros)	Hạn chế (Nhược điểm)
Giải pháp thay thế tiết kiệm chi phí cho loại niken có hàm lượng cao hơn	Khả năng chống ăn mòn thấp hơn so với loại 304 và 316
Khả năng định hình và hàn tốt	Dễ bị rỗ trong môi trường clorua
Tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng cao	Không phù hợp cho các ứng dụng nhiệt độ cao

Thép không gỉ 201 đã trở nên phổ biến trong nhiều lĩnh vực, bao gồm ô tô, xây dựng và chế biến thực phẩm, do sự cân bằng giữa hiệu suất và chi phí. Theo truyền thống, nó đã đóng vai trò là lựa chọn hợp lý hơn cho các ứng dụng không yêu cầu khả năng chống ăn mòn vượt trội của thép không gỉ cấp cao hơn.

Tên thay thế, Tiêu chuẩn và Tương đương

Tổ chức tiêu chuẩn	Chỉ định/Cấp bậc	Quốc gia/Khu vực xuất xứ	Ghi chú/Nhận xét
Liên Hiệp Quốc	S20100	Hoa Kỳ	Tương đương gần nhất với AISI 301 với sự khác biệt nhỏ về thành phần
AISI/SAE	201	Hoa Kỳ	Tên gọi thường dùng
Tiêu chuẩn ASTM	A240	Hoa Kỳ	Tiêu chuẩn kỹ thuật cho tấm thép không gỉ
VI	1.4372	Châu Âu	Tương đương theo tiêu chuẩn Châu Âu
Tiêu chuẩn Nhật Bản	SUS201	Nhật Bản	Tiêu chuẩn Nhật Bản

Sự khác biệt giữa 201 và các loại tương đương, chẳng hạn như 301, chủ yếu nằm ở hàm lượng niken và mangan, có thể ảnh hưởng đến các đặc tính như khả năng chống ăn mòn và độ bền. Ví dụ, trong khi 301 có hàm lượng niken cao hơn, khiến nó có khả năng chống ăn mòn tốt hơn, thì 201 lại tiết kiệm chi phí hơn cho các ứng dụng mà khả năng chống ăn mòn không phải là mối quan tâm chính.

Thuộc tính chính

Thành phần hóa học

Nguyên tố (Ký hiệu và Tên)	Phạm vi phần trăm (%)
Cr (Crom)	16.0 - 18.0
Ni (Niken)	3.0 - 5.0
Mn (Mangan)	5,5 - 7,5
C (Cacbon)	≤ 0,15
Si (Silic)	≤ 1.0
P (Phốt pho)	≤ 0,045
S (Lưu huỳnh)	≤ 0,03

Vai trò chính của crom trong thép không gỉ 201 là tăng cường khả năng chống ăn mòn, trong khi niken góp phần tạo nên độ bền và độ dẻo dai. Mangan đóng vai trò là chất ổn định cho cấu trúc austenit và giúp giảm sự phụ thuộc vào niken, do đó giảm chi phí.

Tính chất cơ học

Tài sản	Tình trạng/Tính khí	Giá trị/Phạm vi điển hình (Đơn vị mét - SI)	Giá trị/Phạm vi điển hình (Đơn vị Anh)	Tiêu chuẩn tham chiếu cho phương pháp thử nghiệm
Độ bền kéo	Ủ	520 - 750MPa	75 - 109 kilômét	Tiêu chuẩn ASTM E8
Cường độ chịu kéo (độ lệch 0,2%)	Ủ	205 - 310MPa	30 - 45 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ giãn dài	Ủ	40 - 50%	40 - 50%	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ cứng (Rockwell B)	Ủ	70 - 90	70 - 90	Tiêu chuẩn ASTM E18
Sức mạnh tác động (Charpy)	-20°C	30 tháng	22 ft-lbf	Tiêu chuẩn ASTM E23

Tính chất cơ học của thép không gỉ 201 làm cho nó phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi độ bền và độ dẻo vừa phải. Độ bền kéo và độ bền kéo của nó đủ cho các ứng dụng kết cấu, trong khi độ giãn dài của nó cho thấy khả năng định hình tốt, cho phép định hình mà không bị nứt.

Tính chất vật lý

Tài sản	Điều kiện/Nhiệt độ	Giá trị (Đơn vị mét - SI)	Giá trị (Đơn vị Anh)
Tỉ trọng	-	7,93 g/cm³	0,286 lb/in³
Điểm nóng chảy	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Độ dẫn nhiệt	20°C	16,2 W/m·K	112 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Nhiệt dung riêng	20°C	500 J/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Điện trở suất	20°C	0,73 µΩ·m	0,73 µΩ·trong

Mật độ của thép không gỉ 201 cho thấy đây là vật liệu tương đối nhẹ, phù hợp với các ứng dụng mà trọng lượng là mối quan tâm. Độ dẫn nhiệt của nó ở mức trung bình, có lợi trong các ứng dụng cần tản nhiệt, trong khi nhiệt dung riêng của nó cho thấy nó có thể hấp thụ một lượng nhiệt hợp lý mà không có sự thay đổi nhiệt độ đáng kể.

Chống ăn mòn

Chất ăn mòn	Sự tập trung (%)	Nhiệt độ (°C/°F)	Xếp hạng sức đề kháng	Ghi chú
Clorua	3-10	20-60 / 68-140	Hội chợ	Dễ bị rỗ
Axit axetic	10-20	20-60 / 68-140	Tốt	Sức đề kháng vừa phải
Axit sunfuric	5-10	20-60 / 68-140	Nghèo	Không khuyến khích
Khí quyển	-	-	Xuất sắc	Sức đề kháng tốt

Thép không gỉ 201 có khả năng chống ăn mòn trong khí quyển tốt và khả năng chống axit hữu cơ ở mức trung bình. Tuy nhiên, nó dễ bị ăn mòn rỗ trong môi trường clorua, đây có thể là nhược điểm đáng kể trong các ứng dụng hàng hải hoặc ven biển. So với các loại 304 và 316, khả năng chống ăn mòn của 201 thấp hơn, đặc biệt là trong môi trường giàu clorua, khiến nó ít phù hợp hơn cho các ứng dụng tiếp xúc với nước biển hoặc muối phá băng.

Khả năng chịu nhiệt

Tài sản/Giới hạn	Nhiệt độ (°C)	Nhiệt độ (°F)	Nhận xét
Nhiệt độ dịch vụ liên tục tối đa	800 °C	1472 °F	-
Nhiệt độ dịch vụ gián đoạn tối đa	870 °C	1598 °F	-
Nhiệt độ đóng băng	900 °C	1652 °F	Nguy cơ oxy hóa

Ở nhiệt độ cao, Thép không gỉ 201 vẫn giữ được độ bền và độ dẻo dai, nhưng tiếp xúc lâu dài có thể dẫn đến quá trình oxy hóa. Không nên sử dụng cho các ứng dụng yêu cầu hoạt động liên tục ở nhiệt độ trên 800 °C do có khả năng đóng cặn và mất các đặc tính cơ học.

Tính chất chế tạo

Khả năng hàn

Quy trình hàn	Kim loại phụ gia được đề xuất (Phân loại AWS)	Khí/Nhiệt che chắn điển hình	Ghi chú
TIG	ER308L	Khí Argon	Kết quả tốt với kỹ thuật phù hợp
MIG	ER308L	Hỗn hợp Argon/CO2	Yêu cầu làm nóng trước cho các phần dày hơn

Thép không gỉ 201 thường được coi là có thể hàn bằng các kỹ thuật tiêu chuẩn. Tuy nhiên, có thể cần phải gia nhiệt trước đối với các phần dày hơn để tránh nứt. Xử lý nhiệt sau khi hàn có thể tăng cường khả năng chống ăn mòn của mối hàn.

Khả năng gia công

Thông số gia công	Thép không gỉ 201	AISI 1212 (Tiêu chuẩn)	Ghi chú/Mẹo
Chỉ số khả năng gia công tương đối	50	100	Khả năng gia công vừa phải
Tốc độ cắt điển hình (Tiện)	30-50 m/phút	80-100 m/phút	Sử dụng dụng cụ cacbua để có kết quả tốt nhất

Gia công thép không gỉ 201 có thể là một thách thức do đặc tính làm cứng của nó. Sử dụng các công cụ cắt và tốc độ phù hợp là rất quan trọng để đạt được kết quả tối ưu.

Khả năng định hình

Thép không gỉ 201 có khả năng định hình tốt, cho phép thực hiện các quy trình định hình nguội và nóng. Có thể uốn cong và định hình mà không bị nứt, mặc dù phải cẩn thận để tránh làm cứng quá mức.

Xử lý nhiệt

Quy trình điều trị	Phạm vi nhiệt độ (°C/°F)	Thời gian ngâm điển hình	Phương pháp làm mát	Mục đích chính / Kết quả mong đợi
Ủ	1050-1150 °C / 1922-2102 °F	1-2 giờ	Không khí hoặc nước	Giảm ứng suất, cải thiện độ dẻo dai

Các quy trình xử lý nhiệt như ủ có thể cải thiện đáng kể độ dẻo và độ bền của thép không gỉ 201, giúp dễ dàng định hình và hàn hơn.

Ứng dụng điển hình và mục đích sử dụng cuối cùng

Ngành/Lĩnh vực	Ví dụ ứng dụng cụ thể	Các tính chất chính của thép được sử dụng trong ứng dụng này	Lý do lựa chọn (Tóm tắt)
Ô tô	Hệ thống xả	Khả năng chống ăn mòn, độ bền	Tiết kiệm chi phí và bền bỉ
Sự thi công	Đặc điểm kiến ​​trúc	Khả năng định hình, tính thẩm mỹ	Bề mặt hoàn thiện tốt
Chế biến thực phẩm	Thiết bị chế biến thực phẩm	Chống ăn mòn, vệ sinh	Dễ dàng vệ sinh và bảo trì

Các ứng dụng khác bao gồm:
* Đồ dùng nhà bếp
* Thiết bị xử lý hóa chất
* Linh kiện HVAC

Thép không gỉ 201 được lựa chọn cho các ứng dụng này vì có chi phí cân bằng, tính chất cơ học và khả năng chống ăn mòn, phù hợp với môi trường thường xuyên tiếp xúc với độ ẩm và hóa chất.

Những cân nhắc quan trọng, Tiêu chí lựa chọn và những hiểu biết sâu sắc hơn

Tính năng/Thuộc tính	Thép không gỉ 201	Thép không gỉ 304	Thép không gỉ 316	Ghi chú ngắn gọn về Ưu/Nhược điểm hoặc Đánh đổi
Tính chất cơ học chính	Sức mạnh vừa phải	Độ bền cao	Độ bền cao	304 và 316 cung cấp hiệu suất tốt hơn
Góc nhìn ăn mòn chính	Công bằng trong clorua	Xuất sắc	Xuất sắc	201 ít có khả năng chống rỗ hơn
Khả năng hàn	Tốt	Xuất sắc	Tốt	304 và 316 dễ hàn hơn
Khả năng gia công	Vừa phải	Tốt	Vừa phải	304 dễ gia công hơn
Khả năng định hình	Tốt	Xuất sắc	Tốt	304 dẻo hơn
Chi phí tương đối xấp xỉ	Thấp hơn	Vừa phải	Cao hơn	201 tiết kiệm chi phí hơn
Khả năng cung cấp điển hình	Chung	Rất phổ biến	Chung	304 có sẵn rộng rãi

Khi lựa chọn Thép không gỉ 201, cần cân nhắc đến hiệu quả về chi phí, tính khả dụng và các điều kiện môi trường cụ thể mà nó sẽ phải đối mặt. Mặc dù nó cung cấp sự cân bằng tốt về các đặc tính cho nhiều ứng dụng, nhưng những hạn chế về khả năng chống ăn mòn của nó cần được đánh giá cẩn thận theo các yêu cầu của mục đích sử dụng dự kiến. Ngoài ra, các đặc tính từ tính của nó làm cho nó phù hợp với một số ứng dụng nhất định mà vật liệu không từ tính được ưa chuộng.

Tóm lại, Thép không gỉ 201 là vật liệu đa năng và tiết kiệm chi phí, được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Các đặc tính độc đáo của nó làm cho nó phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau, nhưng việc cân nhắc cẩn thận các hạn chế của nó là điều cần thiết để có hiệu suất tối ưu.