Thép không gỉ 317: Tính chất và ứng dụng chính

Thép không gỉ 317 được phân loại là thép không gỉ austenit, nổi bật với khả năng chống ăn mòn cao và các tính chất cơ học tuyệt vời. Loại này chủ yếu được hợp kim với crom (Cr), niken (Ni) và molypden (Mo), giúp tăng đáng kể khả năng chống rỗ và ăn mòn khe hở, đặc biệt là trong môi trường clorua. Sự hiện diện của molypden đặc biệt có lợi vì nó cải thiện hiệu suất của thép trong điều kiện axit và tăng cường độ bền tổng thể của thép.

Tổng quan toàn diện

Thép không gỉ 317 được công nhận vì khả năng chống ăn mòn vượt trội so với các loại thép không gỉ khác, khiến nó trở thành lựa chọn ưa thích trong nhiều ứng dụng khác nhau, đặc biệt là trong xử lý hóa chất và môi trường biển. Thành phần độc đáo của nó, thường bao gồm khoảng 18% crom, 14% niken và 3% molypden, góp phần tạo nên các đặc tính cơ học tuyệt vời, bao gồm độ bền kéo và độ dẻo cao.

Thuận lợi:
- Khả năng chống ăn mòn: Khả năng chống ăn mòn vượt trội trong nhiều môi trường ăn mòn, bao gồm clorua và axit sunfuric.
- Độ bền cao: Giữ được độ bền ở nhiệt độ cao, phù hợp cho các ứng dụng chịu ứng suất cao.
- Tính linh hoạt: Có thể sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ chế biến thực phẩm đến sản xuất hóa chất.

Hạn chế:
- Chi phí: Nói chung đắt hơn thép không gỉ cấp thấp hơn do có chứa các thành phần hợp kim.
- Khả năng gia công: Mặc dù có khả năng tạo hình tốt nhưng việc gia công có thể khó khăn hơn so với các loại thép hợp kim thấp hơn.

Theo truyền thống, Thép không gỉ 317 đã được sử dụng trong các ngành công nghiệp mà khả năng chống ăn mòn là rất quan trọng, chẳng hạn như trong sản xuất thiết bị hóa chất, ứng dụng hàng hải và trong ngành công nghiệp thực phẩm. Vị thế thị trường của nó vẫn vững chắc nhờ các đặc tính độc đáo, khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến cho các kỹ sư và nhà thiết kế.

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	S31700	Hoa Kỳ	Tương đương gần nhất với AISI 317L
AISI/SAE	317	Hoa Kỳ	Tương tự như 317L nhưng có hàm lượng carbon cao hơn
Tiêu chuẩn ASTM	A240	Hoa Kỳ	Tiêu chuẩn kỹ thuật cho tấm, lá và dải thép không gỉ crom và crom-niken dùng cho bình chịu áp suất và các ứng dụng chung
VI	1.4449	Châu Âu	Tương đương với 317 với sự khác biệt nhỏ về thành phần
Tiêu chuẩn Nhật Bản	SUS317	Nhật Bản	Tính chất tương tự như AISI 317
Tiêu chuẩn ISO	1.4449	Quốc tế	Tương đương gần nhất với AISI 317

Sự khác biệt giữa các cấp độ tương đương có thể ảnh hưởng đến hiệu suất, đặc biệt là về khả năng chống ăn mòn và tính chất cơ học. Ví dụ, 317L có hàm lượng carbon thấp hơn, giúp tăng khả năng hàn và giảm nguy cơ kết tủa cacbua trong quá trình hàn.

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)	12.0 - 15.0
Mo (Molipden)	2,5 - 3,0
C (Cacbon)	0,08 tối đa
Mn (Mangan)	2.0 tối đa
Si (Silic)	1.0 tối đa
P (Phốt pho)	0,045 tối đa
S (Lưu huỳnh)	0,030 tối đa

Vai trò chính của crom là tăng cường khả năng chống ăn mòn, trong khi niken góp phần tạo nên độ bền và độ dẻo. Molypden cải thiện hơn nữa khả năng chống ăn mòn rỗ và khe hở, đặc biệt là trong môi trường clorua. Cacbon, mặc dù có lượng nhỏ, có thể ảnh hưởng đến khả năng hàn và khả năng chống ăn mòn.

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	515 - 690MPa	75 - 100 ksi	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
Giảm Diện Tích	Ủ	60% - 70%	60% - 70%	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ cứng (Rockwell B)	Ủ	85 - 95 HRB	85 - 95 HRB	Tiêu chuẩn ASTM E18
Sức mạnh tác động (Charpy V-notch)	-40°C	40 tháng	30 ft-lbf	Tiêu chuẩn ASTM E23

Sự kết hợp giữa độ bền kéo và độ bền chảy cao, cùng với độ giãn dài tốt, làm cho Thép không gỉ 317 phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi tính toàn vẹn về mặt cấu trúc dưới tải trọng cơ học. Độ bền va đập ở nhiệt độ thấp cũng cho thấy độ tin cậy của nó trong môi trường lạnh.

Tính chất vật lý

Tài sản	Điều kiện/Nhiệt độ	Giá trị (Đơn vị mét - SI)	Giá trị (Đơn vị Anh)
Tỉ trọng	Nhiệt độ phòng	8,0 g/cm³	0,289 lb/in³
Điểm nóng chảy	-	1400 - 1450 °C	2550 - 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	0,0000013 Ω·trong
Hệ số giãn nở nhiệt	20 - 100 °C	16,0 x 10⁻⁶ /K	8,9 x 10⁻⁶ /°F
Độ từ thẩm	Nhiệt độ phòng	Không từ tính	Không từ tính

Mật độ và điểm nóng chảy cho thấy Thép không gỉ 317 có thể chịu được nhiệt độ cao mà không làm mất tính toàn vẹn của cấu trúc. Độ dẫn nhiệt và nhiệt dung riêng của nó rất quan trọng đối với các ứng dụng liên quan đến trao đổi nhiệt, trong khi bản chất không từ tính của nó làm cho nó phù hợp với các ứng dụng điện tử và y tế.

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°C / 68-140°F	Xuất sắc	Nguy cơ rỗ
Axit sunfuric	10-30%	20-40°C / 68-104°F	Tốt	Sức đề kháng vừa phải
Axit clohydric	5-20%	20-50°C / 68-122°F	Hội chợ	Dễ bị ăn mòn cục bộ
Axit axetic	5-20%	20-60°C / 68-140°F	Tốt	Nguy cơ nứt do ăn mòn ứng suất
Nước biển	-	Môi trường xung quanh	Xuất sắc	Có sức đề kháng cao

Thép không gỉ 317 có khả năng chống chịu tuyệt vời với nhiều tác nhân ăn mòn, đặc biệt là trong môi trường biển. Hiệu suất của nó trong điều kiện giàu clorua vượt trội hơn nhiều loại thép không gỉ khác, chẳng hạn như loại 304 và 316, dễ bị rỗ và ăn mòn khe hở hơn. Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là mặc dù nó hoạt động tốt trong axit sunfuric và axit axetic, nhưng nó có thể dễ bị ăn mòn cục bộ trong axit clohydric.

Khả năng chịu nhiệt

Tài sản/Giới hạn	Nhiệt độ (°C)	Nhiệt độ (°F)	Nhận xét
Nhiệt độ dịch vụ liên tục tối đa	925 °C	1700 °F	Thích hợp cho các ứng dụng nhiệt độ cao
Nhiệt độ dịch vụ gián đoạn tối đa	1035 °C	1900 °F	Có thể chịu được tiếp xúc trong thời gian ngắn
Nhiệt độ thang đo	800 °C	1470 °F	Nguy cơ đóng cặn ở nhiệt độ cao hơn mức này
Cân nhắc về sức bền kéo dài bắt đầu từ khoảng	600 °C	1112 °F	Khả năng chống biến dạng giảm ở nhiệt độ cao

Ở nhiệt độ cao, Thép không gỉ 317 vẫn giữ được độ bền và khả năng chống oxy hóa, phù hợp với các ứng dụng nhiệt độ cao. Tuy nhiên, tiếp xúc lâu dài với nhiệt độ trên 800 °C có thể dẫn đến đóng cặn, ảnh hưởng đến tính chất bề mặt và khả năng chống ăn mòn.

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	ER317 hoặc ER317L	Khí Argon	Tốt cho các phần mỏng
MIG	ER317 hoặc ER317L	Hỗn hợp Argon + CO2	Thích hợp cho các phần dày hơn
SÚNG BẮN TỪ	E317	-	Yêu cầu làm nóng trước

Thép không gỉ 317 thường được coi là có khả năng hàn tốt, mặc dù có thể cần phải gia nhiệt trước để tránh nứt. Xử lý nhiệt sau khi hàn có thể tăng cường khả năng chống ăn mòn của mối hàn. Cần cẩn thận khi lựa chọn kim loại phụ phù hợp để phù hợp với đặc tính của vật liệu cơ bản.

Khả năng gia công

Thông số gia công	Thép không gỉ 317	AISI 1212	Ghi chú/Mẹo
Chỉ số khả năng gia công tương đối	40	100	Yêu cầu tốc độ cắt chậm hơn
Tốc độ cắt điển hình (Tiện)	20 m/phút	60 m/phút	Sử dụng dụng cụ cacbua để có kết quả tốt nhất

Thép không gỉ 317 có chỉ số khả năng gia công thấp hơn so với các loại thép gia công tự do như AISI 1212. Các điều kiện tối ưu bao gồm sử dụng các công cụ sắc bén và tốc độ cắt chậm hơn để giảm thiểu quá trình làm cứng.

Khả năng định hình

Thép không gỉ 317 có khả năng định hình tốt, cho phép thực hiện các quy trình định hình nguội và nóng. Tuy nhiên, do đặc tính làm cứng khi gia công, việc kiểm soát cẩn thận bán kính uốn và tốc độ định hình là điều cần thiết để tránh nứt.

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	1040 - 1120 °C / 1900 - 2050 °F	1-2 giờ	Không khí hoặc nước	Giảm ứng suất, cải thiện độ dẻo dai
Giải pháp điều trị	1000 - 1100 °C / 1830 - 2010 °F	30 phút	Nước	Hòa tan cacbua, tăng cường khả năng chống ăn mòn

Trong quá trình xử lý nhiệt, Thép không gỉ 317 trải qua các biến đổi luyện kim giúp cải thiện cấu trúc vi mô và tính chất của nó. Ủ giúp giảm ứng suất bên trong, trong khi xử lý dung dịch tăng cường khả năng chống ăn mòn bằng cách hòa tan cacbua.

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)
Xử lý hóa học	Lò phản ứng và bể chứa	Khả năng chống ăn mòn cao, độ bền	Cần thiết để xử lý hóa chất mạnh
Kỹ thuật hàng hải	Linh kiện tàu	Khả năng chống nước biển tuyệt vời	Ngăn ngừa sự ăn mòn trong môi trường biển
Thực phẩm và đồ uống	Thiết bị chế biến	Không phản ứng, dễ vệ sinh	Đáp ứng tiêu chuẩn vệ sinh
Dược phẩm	Thiết bị và đường ống	Chống ăn mòn, sạch sẽ	Quan trọng đối với môi trường vô trùng

Các ứng dụng khác bao gồm:
- Linh kiện ngành dầu khí
- Bộ trao đổi nhiệt
- Sản xuất bột giấy và giấy

Thép không gỉ 317 được lựa chọn cho các ứng dụng này vì khả năng chống ăn mòn vượt trội và khả năng duy trì tính toàn vẹn của cấu trúc trong điều kiện khắc nghiệt.

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

Tính năng/Thuộc tính	Thép không gỉ 317	Thép không gỉ 316	Thép không gỉ 304	Ghi chú ngắn gọn về Ưu/Nhược điểm hoặc Đánh đổi
Tính chất cơ học chính	Độ bền kéo cao	Độ bền kéo vừa phải	Độ bền kéo vừa phải	317 cung cấp hiệu suất tốt hơn trong môi trường ăn mòn
Góc nhìn ăn mòn chính	Tuyệt vời trong clorua	Tốt trong clorua	Công bằng trong clorua	317 có khả năng chống clorua tốt hơn
Khả năng hàn	Tốt	Xuất sắc	Tốt	316 thường được ưa chuộng để hàn
Khả năng gia công	Vừa phải	Vừa phải	Cao	304 dễ gia công hơn
Khả năng định hình	Tốt	Tốt	Xuất sắc	304 có khả năng định hình tốt hơn
Chi phí tương đối xấp xỉ	Cao hơn	Vừa phải	Thấp hơn	317 đắt hơn do có chứa các nguyên tố hợp kim
Khả năng cung cấp điển hình	Vừa phải	Cao	Rất cao	304 là loại phổ biến nhất hiện nay

Khi lựa chọn Thép không gỉ 317, cần cân nhắc đến hiệu quả về mặt chi phí so với hiệu suất, tính khả dụng và các yêu cầu ứng dụng cụ thể. Mặc dù có thể đắt hơn các loại khác, nhưng khả năng chống ăn mòn vượt trội của nó có thể kéo dài tuổi thọ và giảm chi phí bảo trì trong môi trường khắc nghiệt.

Tóm lại, Thép không gỉ 317 là vật liệu đa năng và hiệu suất cao phù hợp với nhiều ứng dụng, đặc biệt là nơi khả năng chống ăn mòn là tối quan trọng. Các đặc tính độc đáo của nó khiến nó trở thành lựa chọn có giá trị cho các kỹ sư và nhà thiết kế trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.