Thép không gỉ 306: Tính chất và ứng dụng chính
Chia sẻ
Table Of Content
Table Of Content
Thép không gỉ 306 được phân loại là thép không gỉ austenit , chủ yếu được biết đến với khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và tính chất cơ học tốt. Đây là biến thể carbon thấp của thép không gỉ 304 , với thành phần bao gồm một lượng đáng kể crom (Cr) và niken (Ni), cùng với một tỷ lệ nhỏ molypden (Mo). Sự hiện diện của các nguyên tố hợp kim này làm tăng khả năng chống oxy hóa và cải thiện độ bền tổng thể của nó.
Tổng quan toàn diện
Thép không gỉ 306 đặc biệt được đánh giá cao trong các môi trường mà khả năng chống ăn mòn là rất quan trọng. Hợp kim này thường chứa khoảng 18% crom và 8% niken, góp phần tạo nên cấu trúc austenit, cho phép duy trì độ bền và độ dẻo dai ở nhiệt độ cao. Hàm lượng carbon thấp giúp giảm thiểu nguy cơ kết tủa cacbua trong quá trình hàn, khiến nó phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi phải hàn và chế tạo.
Đặc điểm chính:
- Khả năng chống ăn mòn: Khả năng chống chịu tuyệt vời với nhiều loại môi trường ăn mòn, bao gồm cả dung dịch axit và kiềm.
- Khả năng định hình: Khả năng định hình và hàn tốt, phù hợp với nhiều quy trình sản xuất khác nhau.
- Khả năng chịu nhiệt: Giữ được độ bền và độ dẻo dai ở nhiệt độ cao.
Thuận lợi:
- Khả năng chống rỗ và ăn mòn khe hở cao.
- Tính chất cơ học tốt, bao gồm độ bền kéo và độ dẻo.
- Không có từ tính trong điều kiện ủ.
Hạn chế:
- Độ bền thấp hơn so với một số loại thép không gỉ khác, chẳng hạn như 316.
- Không thích hợp cho các ứng dụng nhiệt độ cao trên 870°C (1600°F) do khả năng bị oxy hóa.
Trên thị trường, thép không gỉ 306 thường được sử dụng trong chế biến thực phẩm, chế biến hóa chất và ứng dụng kiến trúc do tính thẩm mỹ và độ bền của nó. Ý nghĩa lịch sử của nó bắt nguồn từ sự phát triển của nó như một sự thay thế chống ăn mòn tốt hơn cho các loại thép không gỉ trước đó.
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 | S30600 | Hoa Kỳ | Tương đương gần nhất với AISI 304 với sự khác biệt nhỏ về thành phần. |
| AISI/SAE | 306 | Hoa Kỳ | Biến thể 304 có hàm lượng carbon thấp, tăng khả năng hàn. |
| Tiêu chuẩn ASTM | A240 | Hoa Kỳ | Tiêu chuẩn kỹ thuật cho tấm, lá và dải thép không gỉ crom và crom-niken. |
| VI | 1.4301 | Châu Âu | Tương đương với 304, có tính chất tương tự. |
| Tiêu chuẩn Nhật Bản | Thép không gỉ 306 | Nhật Bản | Tương tự như AISI 306, có một số thay đổi nhỏ về thành phần. |
Sự khác biệt giữa 306 và các loại tương đương, chẳng hạn như 304 và 316, thường nằm ở hàm lượng carbon và sự hiện diện của molypden trong 316, giúp tăng khả năng chống ăn mòn trong môi trường clorua. Điều này có thể ảnh hưởng đến việc lựa chọn thép cho các ứng dụng cụ thể, đặc biệt là trong môi trường chế biến hóa chất hoặc hàng hải.
Thuộc tính chính
Thành phần hóa học
| Nguyên tố (Ký hiệu và Tên) | Phạm vi phần trăm (%) |
|---|---|
| Cr (Crom) | 18.0 - 20.0 |
| Ni (Niken) | 8.0 - 10.0 |
| Mo (Molipden) | 0,0 - 0,5 |
| C (Cacbon) | 0,0 - 0,03 |
| Mn (Mangan) | 2.0 - 2.5 |
| Si (Silic) | 0,0 - 1,0 |
| P (Phốt pho) | 0,0 - 0,045 |
| S (Lưu huỳnh) | 0,0 - 0,03 |
Các nguyên tố hợp kim chính trong thép không gỉ 306 đóng vai trò quan trọng:
- Crom: Có khả năng chống ăn mòn và tăng độ cứng.
- Niken: Cải thiện độ dẻo dai, độ dai, góp phần tạo nên cấu trúc austenit của thép.
- Molypden: Mặc dù có hàm lượng thấp, nhưng nó có thể tăng khả năng chống rỗ trong một số môi trường nhất định.
Tính chất cơ học
| Tài sản | Tình trạng/Tính khí | Nhiệt độ thử nghiệm | Giá trị/Phạm vi điển hình (Đơn vị đo lường) | Giá trị/Phạm vi điển hình (Anh) | Tiêu chuẩn tham chiếu cho phương pháp thử nghiệm |
|---|---|---|---|---|---|
| Độ bền kéo | Ủ | Nhiệt độ phòng | 520 - 750MPa | 75 - 109 kilômét | Tiêu chuẩn ASTM E8 |
| Cường độ chịu kéo (độ lệch 0,2%) | Ủ | Nhiệt độ phòng | 205 - 310MPa | 30 - 45 ksi | Tiêu chuẩn ASTM E8 |
| Độ giãn dài | Ủ | Nhiệt độ phòng | 40 - 50% | 40 - 50% | Tiêu chuẩn ASTM E8 |
| Độ cứng (Rockwell B) | Ủ | Nhiệt độ phòng | 70 - 90 HB | 70 - 90 HB | Tiêu chuẩn ASTM E18 |
| Sức mạnh tác động | Charpy V-notch | -20°C | 40 - 60J | 30 - 45 ft-lbf | Tiêu chuẩn ASTM E23 |
Tính chất cơ học của thép không gỉ 306 làm cho nó phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi độ bền và độ dẻo tốt. Độ bền kéo và độ bền chảy của nó cho thấy nó có thể chịu được tải trọng đáng kể, trong khi tỷ lệ giãn dài của nó cho thấy nó có thể bị biến dạng mà không bị gãy, làm cho nó lý tưởng cho các quá trình tạo hình và hàn.
Tính chất vật lý
| Tài sản | Điều kiện/Nhiệt độ | Giá trị (Đơn vị đo lường) | Giá trị (Anh) |
|---|---|---|---|
| Tỉ trọng | Nhiệt độ phòng | 8,0 g/cm³ | 0,289 lb/in³ |
| Điểm nóng chảy/Phạm vi | - | 1400 - 1450 °C | 2552 - 2642 °F |
| Độ dẫn nhiệt | Nhiệt độ phòng | 16 W/m·K | 9,3 BTU·in/(hr·ft²·°F) |
| Nhiệt dung riêng | Nhiệt độ phòng | 500 J/kg·K | 0,12 BTU/lb·°F |
| Điện trở suất | Nhiệt độ phòng | 0,72 µΩ·m | 0,0000013 Ω·trong |
| Hệ số giãn nở nhiệt | Nhiệt độ phòng | 16,0 x 10⁻⁶/K | 8,9 x 10⁻⁶/°F |
Các đặc tính vật lý chính như mật độ và độ dẫn nhiệt có ý nghĩa quan trọng đối với các ứng dụng mà trọng lượng và truyền nhiệt là yếu tố quan trọng. Điểm nóng chảy tương đối cao cho phép sử dụng trong môi trường nhiệt độ cao, trong khi độ dẫn nhiệt cho thấy nó có thể truyền nhiệt hiệu quả, khiến nó phù hợp với bộ trao đổi nhiệt và các ứng dụng tương tự.
Chống ăn mòn
| Chất ăn mòn | Sự tập trung (%) | Nhiệt độ (°C) | Xếp hạng sức đề kháng | Ghi chú |
|---|---|---|---|---|
| Clorua | 0 - 10 | 20 - 60 | Tốt | Nguy cơ rỗ ở nồng độ cao hơn. |
| Axit sunfuric | 0 - 10 | 20 - 50 | Hội chợ | Dễ bị ăn mòn cục bộ. |
| Axit axetic | 0 - 10 | 20 - 60 | Tốt | Nhìn chung có khả năng kháng bệnh, nhưng vẫn nên thận trọng. |
| Nước biển | - | 20 - 30 | Xuất sắc | Có khả năng chống chịu cao với môi trường biển. |
Thép không gỉ 306 có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời trong nhiều môi trường, đặc biệt là trong môi trường giàu clorua như nước biển. Tuy nhiên, nó dễ bị ăn mòn rỗ ở nồng độ clorua cao, đây có thể là một cân nhắc quan trọng trong các ứng dụng hàng hải. So với Thép không gỉ 316 , có chứa molypden để tăng khả năng chống clorua, 306 có thể không hoạt động tốt trong môi trường ăn mòn cao nhưng vẫn là ứng cử viên sáng giá cho nhiều ứng dụng.
Khả năng chịu nhiệt
| Tài sản/Giới hạn | Nhiệt độ (°C) | Nhiệt độ (°F) | Nhận xét |
|---|---|---|---|
| Nhiệt độ dịch vụ liên tục tối đa | 870 | 1600 | Trên mức này, quá trình oxy hóa có thể xảy ra. |
| Nhiệt độ dịch vụ gián đoạn tối đa | 925 | 1700 | Thích hợp để tiếp xúc trong thời gian ngắn. |
| Nhiệt độ đóng băng | 600 | 1112 | Nguy cơ đóng băng ở nhiệt độ cao hơn mức này. |
Ở nhiệt độ cao, Thép không gỉ 306 vẫn giữ được các đặc tính cơ học nhưng có thể bị oxy hóa nếu tiếp xúc trong thời gian dài. Nhiệt độ hoạt động liên tục tối đa cho biết giới hạn trên để vận hành an toàn mà không bị suy giảm đáng kể, trong khi nhiệt độ đóng cặn làm nổi bật nguy cơ oxy hóa bề mặt.
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 | Thích hợp cho các phần mỏng. |
| MIG | ER308L | Argon/CO2 | Thích hợp cho các phần dày hơn. |
| Dán | E308L | - | Thích hợp cho các ứng dụng thực tế. |
Thép không gỉ 306 có khả năng hàn cao, đặc biệt là khi sử dụng kim loại phụ có hàm lượng carbon thấp như ER308L, giúp giảm thiểu nguy cơ kết tủa cacbua. Nhìn chung không cần gia nhiệt trước, nhưng xử lý nhiệt sau khi hàn có thể có lợi để giảm ứng suất.
Khả năng gia công
| Thông số gia công | Thép không gỉ 306 | AISI 1212 | Ghi chú/Mẹo |
|---|---|---|---|
| Chỉ số khả năng gia công tương đối | 50 | 100 | Khả năng gia công trung bình. |
| Tốc độ cắt điển hình (Tiện) | 30 m/phút | 60 m/phút | Sử dụng dụng cụ sắc và chất làm mát. |
Mặc dù thép không gỉ 306 có khả năng gia công ở mức trung bình, nhưng cần phải xử lý cẩn thận để tránh làm cứng khi gia công. Sử dụng tốc độ cắt và công cụ phù hợp có thể nâng cao hiệu suất trong quá trình gia công.
Khả năng định hình
Thép không gỉ 306 có khả năng định hình tốt, cho phép thực hiện các quy trình gia công nguội và nóng. Cấu trúc austenit cung cấp độ dẻo tuyệt vời, cho phép tạo hình các hình dạng phức tạp mà không bị nứt. Tuy nhiên, cần phải cẩn thận để tránh làm cứng quá mức, có thể dẫn đến khó khăn trong quá trình gia công tiếp theo.
Xử lý nhiệt
| Quy trình điều trị | Phạm vi nhiệt độ (°C) | Thời gian ngâm điển hình | Phương pháp làm mát | Mục đích chính / Kết quả mong đợi |
|---|---|---|---|---|
| Ủ | 1010 - 1120 | 30 phút | Không khí | Giảm ứng suất, tăng độ dẻo. |
| Giải pháp điều trị | 1000 - 1100 | 1 giờ | Nước | Hòa tan cacbua, tăng khả năng chống ăn mòn. |
Các quy trình xử lý nhiệt như ủ và xử lý dung dịch có thể thay đổi đáng kể cấu trúc vi mô của Thép không gỉ 306, tăng cường độ dẻo và khả năng chống ăn mòn của nó. Quy trình ủ làm giảm ứng suất bên trong, trong khi xử lý dung dịch giúp hòa tan cacbua, cải thiện hiệu suất tổng thể.
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) |
|---|---|---|---|
| Chế biến thực phẩm | Thiết bị chế biến thực phẩm | Chống ăn mòn, dễ vệ sinh | Vệ sinh và độ bền |
| Xử lý hóa học | Bể chứa | Độ bền cao, chống ăn mòn | An toàn và tuổi thọ |
| Ngành kiến trúc | Mặt tiền và lan can | Tính thẩm mỹ, khả năng chống ăn mòn | Sự hấp dẫn về mặt thị giác và độ bền |
| Kỹ thuật hàng hải | Phụ kiện thuyền | Khả năng chống nước biển tuyệt vời | Tuổi thọ trong môi trường biển |
Trong chế biến thực phẩm, thép không gỉ 306 được lựa chọn vì tính vệ sinh và dễ vệ sinh, lý tưởng cho các thiết bị tiếp xúc với thực phẩm. Trong chế biến hóa học, độ bền và khả năng chống ăn mòn của nó rất quan trọng đối với sự an toàn và tuổi thọ.
Những cân nhắc quan trọng, Tiêu chí lựa chọn và những hiểu biết sâu sắc hơn
| Tính năng/Thuộc tính | Thép không gỉ 306 | 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 | Sức mạnh vừa phải | Độ bền cao | 316 có độ bền tốt hơn. |
| Góc nhìn ăn mòn chính | Tốt trong nhiều môi trường | Tốt trong nhiều môi trường | Tuyệt vời trong clorua | Thép 316 có khả năng chống clorua tốt hơn. |
| Khả năng hàn | Xuất sắc | Xuất sắc | Tốt | Tất cả đều có thể hàn được, nhưng 306 có hàm lượng carbon thấp hơn. |
| Khả năng gia công | Vừa phải | Vừa phải | Vừa phải | Tất cả đều cần được chăm sóc để tránh bị cứng khi làm việc. |
| Khả năng định hình | Tốt | Tốt | Tốt | Tất cả đều có khả năng tạo hình tương tự nhau. |
| Chi phí tương đối xấp xỉ | Vừa phải | Vừa phải | Cao hơn | 316 thường đắt hơn. |
| Khả năng cung cấp điển hình | Chung | Chung | Chung | Tất cả đều có sẵn rộng rãi. |
Khi lựa chọn Thép không gỉ 306, cần cân nhắc đến hiệu quả về chi phí, tính khả dụng và hiệu suất trong các môi trường cụ thể. Mặc dù có các đặc tính tổng thể tốt, nhưng đối với các ứng dụng có tiếp xúc với clorua cao, Thép không gỉ 316 có thể là lựa chọn tốt hơn mặc dù chi phí cao hơn. Ngoài ra, các cân nhắc về an toàn trong môi trường chế biến thực phẩm và hóa chất khiến 306 trở thành lựa chọn được ưa chuộng do khả năng chống ăn mòn và dễ vệ sinh.
Tóm lại, Thép không gỉ 306 là vật liệu đa năng với sự cân bằng các đặc tính khiến nó phù hợp với nhiều ứng dụng, đặc biệt là khi khả năng chống ăn mòn và khả năng định hình là điều cần thiết. Hiệu suất của nó có thể được tối ưu hóa thông qua việc lựa chọn cẩn thận các phương pháp chế tạo và xem xét các yếu tố môi trường.