Thép không gỉ 317L: Tính chất và ứng dụng chính

Thép không gỉ 317L được phân loại là thép không gỉ austenit, đặc trưng bởi hàm lượng carbon thấp, giúp tăng khả năng chống ăn mòn và khả năng hàn. Loại này chủ yếu được hợp kim với crom (Cr), niken (Ni) và molypden (Mo), trong một số trường hợp có thêm nitơ (N). Sự hiện diện của các nguyên tố này ảnh hưởng đáng kể đến các tính chất cơ học, khả năng chống ăn mòn và hiệu suất tổng thể của nó trong nhiều môi trường khác nhau.

Tổng quan toàn diện

Thép không gỉ 317L được biết đến với khả năng chống rỗ và ăn mòn khe hở tuyệt vời, đặc biệt là trong môi trường clorua, làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng trong chế biến hóa chất, môi trường biển và chế biến thực phẩm. Hàm lượng carbon thấp (≤ 0,03%) của nó làm giảm thiểu nguy cơ kết tủa cacbua trong quá trình hàn, có thể dẫn đến ăn mòn giữa các hạt.

Thuận lợi:
- Khả năng chống ăn mòn: Khả năng chống clorua và axit vượt trội so với thép không gỉ 304 và 316 tiêu chuẩn.
- Khả năng hàn: Hàm lượng carbon thấp cho phép hàn dễ dàng mà không cần xử lý nhiệt sau khi hàn.
- Độ bền: Vẫn giữ được độ bền ở nhiệt độ cao, phù hợp cho các ứng dụng có nhiệt độ cao.

Hạn chế:
- Chi phí: Thường đắt hơn thép 304 và 316 do hàm lượng hợp kim cao hơn.
- Làm cứng khi gia công: Có thể khó gia công hơn do đặc tính làm cứng khi gia công.
- Tình trạng: Ít được lưu kho hơn 304 và 316, điều này có thể ảnh hưởng đến thời gian giao hàng.

Theo truyền thống, 317L được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp đòi hỏi khả năng chống ăn mòn cao như dược phẩm, chế biến thực phẩm và hóa dầu, nơi các đặc tính độc đáo của nó mang lại lợi thế đáng kể so với các loại thép không gỉ khác.

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	S31703	Hoa Kỳ	Phiên bản carbon thấp của 317
AISI/SAE	317L	Hoa Kỳ	Tương tự như 316L nhưng có hàm lượng Mo cao hơn
Tiêu chuẩn ASTM	A240	Hoa Kỳ	Tiêu chuẩn kỹ thuật cho tấm thép không gỉ
VI	1.4438	Châu Âu	Tương đương với 317L với sự khác biệt nhỏ về thành phần
Tiêu chuẩn Nhật Bản	SUS317L	Nhật Bản	Tương đương gần nhất với các tính chất tương tự
Tiêu chuẩn ISO	1.4438	Quốc tế	Tên gọi tiêu chuẩn cho thép không gỉ austenit

Sự khác biệt giữa các cấp độ tương đương thường nằm ở các thành phần hợp kim và tính chất cơ học cụ thể của chúng. Ví dụ, trong khi 316L và 317L đều có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, thì 317L thường có hàm lượng molypden cao hơn, giúp tăng cường hiệu suất trong các môi trường khắc nghiệt hơn.

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)	11.0 - 15.0
Mo (Molipden)	2.0 - 3.0
C (Cacbon)	≤ 0,03
N (Nitơ)	≤ 0,10
Fe (Sắt)	Sự cân bằng

Các nguyên tố hợp kim chính trong thép không gỉ 317L đóng vai trò quan trọng:
- Crom: Tăng khả năng chống ăn mòn và góp phần hình thành lớp oxit bảo vệ.
- Niken: Tăng độ dẻo dai, độ dai, giúp thép dễ gia công hơn.
- Molypden: Tăng khả năng chống rỗ và ăn mòn khe hở, đặc biệt là trong môi trường clorua.

Tính chất cơ học

Tài sản	Tình trạng/Tính khí	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	520 - 720MPa	75 - 104 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
Độ cứng (Rockwell B)	Ủ	85 - 95 HRB	85 - 95 HRB	Tiêu chuẩn ASTM E18
Sức mạnh tác động (Charpy)	-20°C	40 tháng	29,5 ft-lbf	Tiêu chuẩn ASTM E23

Tính chất cơ học của thép không gỉ 317L làm cho nó phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi độ bền và độ dẻo cao. Độ giãn dài và độ bền va đập tốt của nó đảm bảo rằng nó có thể chịu được tải trọng động và ứng suất mà không bị hỏng.

Tính chất vật lý

Tài sản	Điều kiện/Nhiệt độ	Giá trị (Đơn vị đo lường)	Giá trị (Anh)
Tỉ trọng	-	8,0 g/cm³	0,289 lb/in³
Điểm nóng chảy/Phạm vi	-	1375 - 1400 °C	2507 - 2552 °F
Độ dẫn nhiệt	20°C	16,2 W/m·K	112 BTU·in/h·ft²·°F
Nhiệt dung riêng	20°C	500 J/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Điện trở suất	20°C	0,72 µΩ·m	0,72 µΩ·trong
Hệ số giãn nở nhiệt	20 - 100 °C	16,0 x 10⁻⁶/K	8,89 x 10⁻⁶/°F

Các tính chất vật lý chính như độ dẫn nhiệt và mật độ rất quan trọng đối với các ứng dụng liên quan đến bộ trao đổi nhiệt và các hệ thống quản lý nhiệt khác. Điểm nóng chảy tương đối cao cho thấy hiệu suất tốt trong môi trường nhiệt độ cao.

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	Xuất sắc	Nguy cơ rỗ
Axit sunfuric	10-30	20-40 / 68-104	Tốt	Sức đề kháng hạn chế
Axit clohydric	5-10	20-40 / 68-104	Hội chợ	Dễ bị SCC
Axit axetic	10-50	20-60 / 68-140	Tốt	Sức đề kháng vừa phải
Nước biển	-	20-60 / 68-140	Xuất sắc	Chống ăn mòn khe hở

Thép không gỉ 317L có khả năng chống chịu tuyệt vời với nhiều tác nhân ăn mòn, đặc biệt là trong môi trường clorua, khiến nó trở thành lựa chọn ưu tiên cho các ứng dụng hàng hải. Tuy nhiên, nó dễ bị nứt do ăn mòn ứng suất (SCC) trong môi trường có nồng độ clorua cao, đặc biệt là khi tiếp xúc với nhiệt độ cao.

Khi so sánh với 316L, 317L có khả năng chống rỗ và ăn mòn khe hở tốt hơn do hàm lượng molypden cao hơn. Tuy nhiên, 316L có thể tiết kiệm chi phí hơn đối với môi trường ít khắc nghiệt hơn.

Khả năng chịu nhiệt

Tài sản/Giới hạn	Nhiệt độ (°C)	Nhiệt độ (°F)	Nhận xét
Nhiệt độ dịch vụ liên tục tối đa	400	752	Thích hợp cho các ứng dụng nhiệt độ cao
Nhiệt độ dịch vụ gián đoạn tối đa	870	1600	Chỉ tiếp xúc trong thời gian ngắn
Nhiệt độ đóng băng	800	1472	Nguy cơ oxy hóa ở nhiệt độ cao hơn
Cân nhắc về sức bền kéo dài bắt đầu từ khoảng	600	1112	Hiệu suất có thể giảm ở nhiệt độ cao

Thép không gỉ 317L vẫn giữ được độ bền và khả năng chống ăn mòn ở nhiệt độ cao, phù hợp để sử dụng trong bộ trao đổi nhiệt và lò phản ứng hóa học. Tuy nhiên, tiếp xúc lâu dài với nhiệt độ trên 400°C có thể dẫn đến quá trình oxy hóa và đóng cặn, có thể làm giảm tính toàn vẹn của thép.

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	ER317L	Khí Argon	Kết quả tuyệt vời với độ méo tối thiểu
MIG	ER317L	Argon/CO2	Tốt cho các phần dày hơn
SÚNG BẮN TỪ	E317L	Dòng hydro thấp	Yêu cầu làm nóng trước cho các phần dày hơn

Thép không gỉ 317L có khả năng hàn cao, với nguy cơ nứt hoặc biến dạng tối thiểu. Nên gia nhiệt trước cho các phần dày hơn để tránh ứng suất nhiệt. Nhìn chung không cần xử lý nhiệt sau khi hàn, giúp đơn giản hóa quy trình chế tạo.

Khả năng gia công

Thông số gia công	[317L]	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 317L có chỉ số khả năng gia công thấp hơn so với thép cacbon, đòi hỏi tốc độ cắt chậm hơn và dụng cụ chuyên dụng để đạt được kết quả tối ưu.

Khả năng định hình

317L có khả năng định hình tốt, cho phép gia công nguội và nóng. Tuy nhiên, đặc tính làm cứng của nó có thể khiến việc tạo hình phức tạp trở nên khó khăn nếu không có kỹ thuật phù hợp.

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
Dung dịch ủ	1010 - 1120 / 1850 - 2050	30 phút	Không khí hoặc Nước	Hòa tan cacbua, tăng cường khả năng chống ăn mòn
Giảm căng thẳng	400 - 600 / 752 - 1112	1 giờ	Không khí	Giảm ứng suất dư

Các quy trình xử lý nhiệt như ủ dung dịch rất quan trọng để tối ưu hóa cấu trúc vi mô của thép không gỉ 317L, tăng cường khả năng chống ăn mòn và tính chất cơ học của thép.

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
Xử lý hóa học	Lò phản ứng và bộ trao đổi nhiệt	Khả năng chống ăn mòn cao, độ bền	Thích hợp cho môi trường khắc nghiệt
Hàng hải	Đóng tàu và các công trình ngoài khơi	Khả năng chống rỗ tuyệt vời	Độ bền trong môi trường nước muối
Chế biến thực phẩm	Thiết bị và bồn chứa	Chống ăn mòn, dễ vệ sinh	Tuân thủ các tiêu chuẩn vệ sinh
Dược phẩm	Lò phản ứng sinh học và thùng chứa	Không phản ứng, độ tinh khiết cao	Quan trọng đối với tính toàn vẹn của sản phẩm

Các ứng dụng khác bao gồm:
* - Đường ống dẫn dầu và khí đốt
* - Thiết bị phát điện
* - Thiết bị sản xuất dược phẩm

Việc lựa chọn thép không gỉ 317L trong các ứng dụng này chủ yếu là do khả năng chống ăn mòn và tính chất cơ học vượt trội, đây là những yếu tố cần thiết để duy trì tính toàn vẹn và hiệu suất trong môi trường đầy thách thức.

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

Tính năng/Thuộc tính	Thép không gỉ 317L	Thép không gỉ 316L	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 tốt	Độ bền kéo vừa phải	317L có độ bền và khả năng chống ăn mòn cao hơn
Góc nhìn ăn mòn chính	Tuyệt vời trong clorua	Tốt trong clorua	Công bằng trong clorua	317L vượt trội trong môi trường khắc nghiệt
Khả năng hàn	Xuất sắc	Xuất sắc	Tốt	317L không cần xử lý sau khi hàn
Khả năng gia công	Vừa phải	Vừa phải	Cao	317L khó gia công hơn
Khả năng định hình	Tốt	Tốt	Xuất sắc	317L có thể đòi hỏi nhiều nỗ lực hơn trong quá trình hình thành
Chi phí tương đối xấp xỉ	Cao hơn	Vừa phải	Thấp hơn	Những cân nhắc về chi phí có thể ảnh hưởng đến việc lựa chọn
Khả năng cung cấp điển hình	Vừa phải	Cao	Rất cao	Tính khả dụng có thể ảnh hưởng đến thời gian của dự án

Khi lựa chọn thép không gỉ 317L, các cân nhắc như chi phí, tính khả dụng và yêu cầu ứng dụng cụ thể là rất quan trọng. Các đặc tính độc đáo của nó khiến nó trở thành lựa chọn tuyệt vời cho các môi trường khắc nghiệt, nhưng chi phí cao hơn và khả năng gia công thấp hơn so với các loại khác có thể ảnh hưởng đến quyết định.

Tóm lại, thép không gỉ 317L là vật liệu đa năng có khả năng chống ăn mòn và độ bền cơ học vượt trội, phù hợp với nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp đòi hỏi độ bền và độ tin cậy cao.