Thép không gỉ 307: Tính chất và ứng dụng chính

Thép không gỉ 307 được phân loại là thép không gỉ austenit , đáng chú ý vì hàm lượng crom và niken cao, giúp tăng cường khả năng chống ăn mòn và tính chất cơ học. Loại này chủ yếu được hợp kim với khoảng 18% crom và 8% niken, cùng với một lượng nhỏ mangan, silic và cacbon. Sự hiện diện của các nguyên tố này góp phần tạo nên độ dẻo, khả năng định hình và khả năng chống oxy hóa và ăn mòn tuyệt vời.

Tổng quan toàn diện

Thép không gỉ 307 được công nhận vì tính linh hoạt của nó và thường được sử dụng trong các môi trường mà khả năng chống ăn mòn là rất quan trọng. Cấu trúc austenit của nó cung cấp độ bền và độ bền vượt trội ở cả nhiệt độ cao và nhiệt độ cực thấp. Hàm lượng crom cao của hợp kim mang lại khả năng chống oxy hóa và ăn mòn tuyệt vời, làm cho nó phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm chế biến thực phẩm, xử lý hóa chất và môi trường biển.

Thuận lợi:
- Khả năng chống ăn mòn: Khả năng chống ăn mòn vượt trội trong nhiều môi trường ăn mòn, bao gồm cả dung dịch axit và kiềm.
- Độ dẻo và khả năng định hình: Độ dẻo cao cho phép chế tạo và định hình thành các hình dạng phức tạp một cách dễ dàng.
- Khả năng hàn: Khả năng hàn tốt làm cho nó phù hợp với nhiều quy trình chế tạo khác nhau.

Hạn chế:
- Chi phí: Hàm lượng hợp kim cao hơn có thể dẫn đến chi phí vật liệu tăng so với thép cấp thấp hơn.
- Làm cứng khi gia công: Vật liệu có thể làm cứng khi gia công nhanh, điều này có thể làm phức tạp quá trình gia công.
- Tính chất từ ​​tính: Nói chung là không có từ tính, nhưng có thể hơi có từ tính khi làm nguội.

Theo truyền thống, thép không gỉ 307 là sự lựa chọn đáng tin cậy cho các ứng dụng đòi hỏi cả độ bền và khả năng chống ăn mòn, duy trì vị thế vững chắc trên thị trường nhờ các đặc tính ưu việt của nó.

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	S30700	Hoa Kỳ	Tiêu chuẩn gần nhất tương đương với AISI 304, với sự khác biệt nhỏ về thành phần.
AISI/SAE	307	Hoa Kỳ	Tương tự như 304 nhưng có hàm lượng lưu huỳnh cao hơn để cải thiện khả năng gia công.
Tiêu chuẩn ASTM	A240	Hoa Kỳ	Tiêu chuẩn kỹ thuật cho tấm, lá và dải thép không gỉ crom và crom-niken.
VI	1.4305	Châu Âu	Cấp độ tương đương với các tính chất cơ học hơi khác nhau.
Tiêu chuẩn Nhật Bản	Thép không gỉ 307	Nhật Bản	Tiêu chuẩn Nhật Bản có đặc tính chống ăn mòn tương tự.

Sự khác biệt giữa 307 và các loại tương đương, chẳng hạn như AISI 304, chủ yếu nằm ở hàm lượng lưu huỳnh, giúp tăng khả năng gia công nhưng có thể ảnh hưởng một chút đến khả năng chống ăn mòn. Hiểu được những sắc thái này là rất quan trọng để lựa chọn loại phù hợp cho các ứng dụng cụ thể.

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
Mn (Mangan)	2.0 tối đa
Si (Silic)	1.0 tối đa
C (Cacbon)	0,08 tối đa
P (Phốt pho)	0,045 tối đa
S (Lưu huỳnh)	0,03 - 0,10

Các nguyên tố hợp kim chính trong thép không gỉ 307 bao gồm crom, có khả năng chống ăn mòn; niken, tăng cường độ dẻo dai và độ dẻo; và lưu huỳnh, cải thiện khả năng gia công. Sự cân bằng của các nguyên tố này góp phần vào hiệu suất chung của thép trong nhiều ứng dụng khác nhau.

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 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Cường độ chịu kéo (độ lệch 0,2%)	Ủ	Nhiệt độ phòng	210 - 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 HRB	70 - 90 HRB	Tiêu chuẩn ASTM E18
Sức mạnh tác động	Charpy V-notch	-20°C	40 tháng	29,5 ft-lbf	Tiêu chuẩn ASTM E23

Tính chất cơ học của thép không gỉ 307 làm cho nó phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi độ bền và độ dẻo cao. Độ bền kéo và độ bền chảy của nó cho thấy khả năng chịu được tải trọng đáng kể, trong khi tỷ lệ giãn dài của nó phản ánh khả năng biến dạng mà không bị gãy, làm cho nó lý tưởng cho các ứng dụng kết cấu.

Tính chất vật lý

Tài sản	Điều kiện/Nhiệt độ	Giá trị (Đơn vị đo lường)	Giá trị (Anh)
Tỉ trọng	Nhiệt độ phòng	7,93 g/cm³	0,286 lb/in³
Điểm nóng chảy/Phạm vi	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Độ dẫn nhiệt	Nhiệt độ phòng	16,2 W/m·K	112 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	0,00000072Ω·m
Hệ số giãn nở nhiệt	20 - 100 °C	16,0 x 10⁻⁶/K	8,89 x 10⁻⁶/°F

Các đặc tính vật lý chính như mật độ và điểm nóng chảy rất quan trọng đối với các ứng dụng liên quan đến nhiệt độ cao hoặc tính toàn vẹn của cấu trúc. Độ dẫn nhiệt cho biết khả năng tản nhiệt của nó, điều này rất quan trọng trong các ứng dụng mà việc quản lý nhiệt là rất quan trọng.

Chống ăn mòn

Chất ăn mòn	Sự tập trung (%)	Nhiệt độ (°C)	Xếp hạng sức đề kháng	Ghi chú
Clorua	3-10	20-60	Tốt	Nguy cơ ăn mòn rỗ.
Axit sunfuric	10-30	20-40	Hội chợ	Dễ mắc bệnh SCC.
Axit clohydric	5-20	20-60	Nghèo	Không khuyến khích.
Nước biển	-	Môi trường xung quanh	Xuất sắc	Sức đề kháng tuyệt vời.

Thép không gỉ 307 có khả năng chống chịu tốt với nhiều môi trường ăn mòn, đặc biệt là trong điều kiện giàu clorua. Tuy nhiên, nó dễ bị nứt do ăn mòn ứng suất (SCC) khi có clorua và nên được sử dụng thận trọng trong những môi trường như vậy. So với thép không gỉ 304, 307 có khả năng gia công tốt hơn nhưng có thể có khả năng chống ăn mòn giảm nhẹ trong một số môi trường có tính axit.

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	Thích hợp cho các ứng dụng nhiệt độ cao.
Nhiệt độ dịch vụ gián đoạn tối đa	925	1700	Có thể chịu được nhiệt độ cao trong thời gian ngắn.
Nhiệt độ thang đo	600	1112	Nguy cơ đóng cặn ở nhiệt độ cao hơn mức này.

Thép không gỉ 307 duy trì các đặc tính cơ học ở nhiệt độ cao, làm cho nó phù hợp với các ứng dụng liên quan đến tiếp xúc với nhiệt. Tuy nhiên, tiếp xúc lâu dài với nhiệt độ trên 600 °C có thể dẫn đến đóng cặn và suy thoái vật liệu.

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	Phù hợp với các phần dày hơn.
Dán	E308L	-	Cần phải kiểm soát cẩn thận.

Thép không gỉ 307 được biết đến với khả năng hàn tốt, đặc biệt là với các quy trình TIG và MIG. Có thể cần phải xử lý nhiệt trước và sau khi hàn để tránh nứt và đảm bảo các đặc tính cơ học tối ưu. Việc lựa chọn kim loại phụ cẩn thận là rất quan trọng để duy trì khả năng chống ăn mòn.

Khả năng gia công

Thông số gia công	[Thép không gỉ 307]	AISI 1212	Ghi chú/Mẹo
Chỉ số khả năng gia công tương đối	60%	100%	Cần có dụng cụ sắc bén và chất làm mát.
Tốc độ cắt điển hình (Tiện)	30-50 m/phút	80-100 m/phút	Khuyến nghị tốc độ thấp hơn.

Thép không gỉ 307 có khả năng gia công ở mức trung bình, có thể cải thiện bằng cách sử dụng các công cụ và kỹ thuật cắt phù hợp. Xu hướng làm cứng khi gia công có thể gây ra những thách thức, đòi hỏi phải kiểm soát cẩn thận các thông số gia công.

Khả năng định hình

Thép không gỉ 307 có khả năng định hình tuyệt vời, cho phép thực hiện các quy trình định hình nguội và nóng. Nó có thể dễ dàng uốn cong và định hình thành các hình dạng phức tạp, làm cho nó phù hợp với nhiều ứng dụng chế tạo khác nhau. Tuy nhiên, cần phải cẩn thận để tránh làm cứng quá mức trong quá trình định hình nguội.

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	1-2 giờ	Không khí hoặc Nước	Giảm ứng suất, tăng độ dẻo.
Giải pháp điều trị	1000 - 1100	30 phút	Làm mát nhanh	Tăng cường khả năng chống ăn mòn.

Các quy trình xử lý nhiệt như ủ và xử lý dung dịch là cần thiết để tối ưu hóa cấu trúc vi mô và tính chất của thép không gỉ 307. Các phương pháp xử lý này tăng cường độ dẻo và khả năng chống ăn mòn, giúp vật liệu phù hợp hơn với các ứng dụng đòi hỏi khắt khe.

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
Chế biến thực phẩm	Thiết bị và container	Chống ăn mòn, dễ vệ sinh	Vệ sinh và độ bền
Ngành công nghiệp hóa chất	Bể chứa	Độ bền cao, chống ăn mòn	An toàn và tuổi thọ
Hàng hải	Phụ kiện thuyền	Khả năng chống nước biển tuyệt vời	Độ bền trong môi trường khắc nghiệt
Dược phẩm	Thiết bị chế biến	Không phản ứng, dễ khử trùng	Tuân thủ các tiêu chuẩn

Thép không gỉ 307 được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp mà khả năng chống ăn mòn và vệ sinh là tối quan trọng. Các đặc tính của nó làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho thiết bị chế biến thực phẩm, bồn chứa hóa chất và các ứng dụng hàng hải.

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

Tính năng/Thuộc tính	Thép không gỉ 307	AISI 304	AISI 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	316 có khả năng chống ăn mòn tốt hơn.
Góc nhìn ăn mòn chính	Tốt trong nhiều môi trường	Tốt trong nhiều môi trường	Tuyệt vời trong clorua	316 được ưa chuộng sử dụng trong các ứng dụng hàng hải.
Khả năng hàn	Tốt	Xuất sắc	Tốt	304 thường dễ hàn hơn.
Khả năng gia công	Vừa phải	Tốt	Vừa phải	304 dễ gia công hơn.
Khả năng định hình	Xuất sắc	Xuất sắc	Tốt	Tất cả các cấp độ đều có thể tạo hình được nhưng mức độ dễ khác nhau.
Chi phí tương đối xấp xỉ	Vừa phải	Vừa phải	Cao hơn	316 đắt hơn vì có chứa molypden.
Khả năng cung cấp điển hình	Chung	Rất phổ biến	Chung	304 là loại phổ biến nhất.

Khi lựa chọn thép không gỉ 307, những cân nhắc như chi phí, tính khả dụng và yêu cầu ứng dụng cụ thể là rất quan trọng. Mặc dù nó cung cấp sự cân bằng tốt về các đặc tính, các lựa chọn thay thế như AISI 304 và AISI 316 có thể phù hợp hơn tùy thuộc vào các điều kiện môi trường cụ thể và nhu cầu cơ học. Hiểu được những sự đánh đổi này có thể hướng dẫn các kỹ sư và nhà thiết kế đưa ra lựa chọn vật liệu sáng suốt cho các dự án của họ.