Thép không gỉ Nitronic 30: Tính chất và ứng dụng chính

Thép không gỉ 340, còn được gọi là Nitronic 30, được phân loại là thép không gỉ austenit. Loại này nổi bật với sự kết hợp độc đáo giữa độ bền cao và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, khiến nó phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau. Các nguyên tố hợp kim chính trong Nitronic 30 bao gồm crom, niken và mangan, góp phần tạo nên các đặc tính cơ bản của nó.

Tổng quan toàn diện

Nitronic 30 có đặc điểm là khả năng chống ăn mòn đặc biệt, đặc biệt là trong các môi trường thường thách thức thép không gỉ tiêu chuẩn. Hàm lượng crom cao làm tăng khả năng chống oxy hóa và rỗ, trong khi việc bổ sung niken giúp tăng độ bền và độ dẻo. Mangan đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định cấu trúc austenit, yếu tố cần thiết để duy trì các đặc tính cơ học của nó ở nhiệt độ cao.

Ưu điểm của Nitronic 30 bao gồm khả năng chống mài mòn vượt trội, đặc biệt có lợi trong các ứng dụng liên quan đến ma sát và mài mòn. Ngoài ra, nó còn thể hiện khả năng chống nứt ăn mòn ứng suất (SCC) tuyệt vời và có thể chịu được nhiệt độ cao mà không mất đi tính toàn vẹn về mặt cơ học. Tuy nhiên, hạn chế của nó bao gồm chi phí cao hơn so với thép không gỉ tiêu chuẩn và những thách thức tiềm ẩn trong gia công do độ bền của nó.

Theo truyền thống, Nitronic 30 đã tìm thấy vị trí thích hợp trong các ngành công nghiệp đòi hỏi vật liệu có thể chịu được môi trường khắc nghiệt, chẳng hạn như ứng dụng hàng hải, xử lý hóa chất và hàng không vũ trụ. Các đặc tính độc đáo của nó đã khiến nó trở thành lựa chọn ưu tiên cho các thành phần đòi hỏi cả độ bền và khả năng chống ăn mòn.

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	S34000	Hoa Kỳ	Tương đương gần nhất với AISI 316L
AISI/SAE	340	Hoa Kỳ	Những khác biệt nhỏ về thành phần cần lưu ý
Tiêu chuẩn ASTM	A240	Hoa Kỳ	Thường được sử dụng cho các ứng dụng tấm và tấm
VI	1.3964	Châu Âu	Tương đương với Nitronic 30 với một số thay đổi nhỏ
Tiêu chuẩn Nhật Bản	Thép không gỉ 304	Nhật Bản	Tính chất tương tự nhưng khả năng chống ăn mòn thấp hơn
Tiêu chuẩn ISO	1.3964	Quốc tế	Chỉ định chuẩn hóa cho mục đích sử dụng toàn cầu

Các vật liệu tương đương gần nhất của Nitronic 30, chẳng hạn như AISI 316L, có thể cung cấp khả năng chống ăn mòn tương tự nhưng không có khả năng chống mài mòn và đặc tính bền bỉ được cải thiện như Nitronic 30. Sự khác biệt này rất quan trọng khi lựa chọn vật liệu cho các ứng dụng cụ thể, đặc biệt là trong môi trường dễ bị mài mòn hoặc ứng suất cao.

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)	5.0 - 7.0
Si (Silic)	1.0 tối đa
C (Cacbon)	0,08 tối đa
P (Phốt pho)	0,045 tối đa
S (Lưu huỳnh)	0,03 tối đa

Các nguyên tố hợp kim chính trong Nitronic 30 đóng vai trò quan trọng trong các đặc tính của nó. Crom tăng cường khả năng chống ăn mòn và độ ổn định oxy hóa, trong khi niken góp phần tạo nên độ dẻo dai và độ dẻo dai. Mangan không chỉ ổn định cấu trúc austenit mà còn cải thiện khả năng làm cứng của thép, giúp thép chống mài mòn tốt hơn.

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	620 - 800MPa	90 - 116 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Cường độ chịu kéo (độ lệch 0,2%)	Ủ	Nhiệt độ phòng	310 - 450MPa	45 - 65 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ giãn dài	Ủ	Nhiệt độ phòng	40% phút	40% phút	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ cứng (Rockwell B)	Ủ	Nhiệt độ phòng	85 - 95 HRB	85 - 95 HRB	Tiêu chuẩn ASTM E18
Sức mạnh tác động (Charpy)	Ủ	-20°C	40 tháng	30 ft-lbf	Tiêu chuẩn ASTM E23

Các tính chất cơ học của Nitronic 30 làm cho nó phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi độ bền và độ dẻo cao. Độ bền kéo của nó cho phép nó chịu được tải trọng đáng kể, trong khi độ giãn dài của nó cho thấy khả năng định hình tốt. Độ bền va đập ở nhiệt độ thấp đảm bảo rằng nó có thể hoạt động tốt trong môi trường lạnh, làm cho nó linh hoạt cho nhiều ứng dụng kỹ thuật khác nhau.

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	25 W/m·K	14,5 BTU·in/h·ft²·°F
Nhiệt dung riêng	Nhiệt độ phòng	500 J/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Điện trở suất	Nhiệt độ phòng	0,73 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
Độ từ thẩm	Nhiệt độ phòng	Không từ tính	Không từ tính

Mật độ của Nitronic 30 cho thấy một vật liệu mạnh mẽ, trong khi điểm nóng chảy của nó cho thấy độ ổn định nhiệt tốt. Độ dẫn nhiệt và nhiệt dung riêng rất quan trọng đối với các ứng dụng liên quan đến truyền nhiệt, trong khi điện trở suất thấp làm cho nó phù hợp với một số ứng dụng điện nhất định. Bản chất phi từ tính của nó có lợi trong các môi trường mà nhiễu từ phải được giảm thiểu.

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 ở nồng độ cao hơn
Axit sunfuric	10-30	20-60 °C / 68-140 °F	Tốt	Sức đề kháng hạn chế ở nhiệt độ cao
Axit clohydric	1-5	20-60 °C / 68-140 °F	Hội chợ	Không khuyến khích sử dụng ở nồng độ cao
Nước biển	-	Môi trường xung quanh	Xuất sắc	Có khả năng chống chịu cao với môi trường biển
Amoniac	-	Môi trường xung quanh	Tốt	Dễ bị nứt do ăn mòn ứng suất

Nitronic 30 thể hiện khả năng chống chịu tuyệt vời với nhiều tác nhân ăn mòn, đặc biệt là trong môi trường biển có nhiều clorua. Hiệu suất của nó trong axit sunfuric và axit clohydric rất đáng chú ý, mặc dù cần thận trọng ở nồng độ cao hơn. So với các loại thép không gỉ khác, chẳng hạn như AISI 316L, Nitronic 30 có khả năng chống rỗ và ăn mòn khe hở vượt trội, khiến nó trở thành lựa chọn ưu tiên cho các ứng dụng trong môi trường khắc nghiệt.

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	Thích hợp cho các ứng dụng nhiệt độ cao
Nhiệt độ dịch vụ gián đoạn tối đa	900 °C	1652 °F	Chỉ tiếp xúc trong thời gian ngắn
Nhiệt độ thang đo	1000 °C	1832 °F	Nguy cơ oxy hóa vượt quá giới hạn này
Cân nhắc về sức bền biến dạng	600 °C	1112 °F	Bắt đầu phân hủy ở nhiệt độ cao

Nitronic 30 duy trì các đặc tính cơ học của nó ở nhiệt độ cao, làm cho nó phù hợp với các ứng dụng liên quan đến nhiệt. Tuy nhiên, điều cần thiết là phải theo dõi thời gian tiếp xúc và nhiệt độ để ngăn ngừa quá trình oxy hóa và đóng cặn, có thể làm giảm tính toàn vẹn của nó. Độ bền kéo dài là một cân nhắc quan trọng đối với các thành phần chịu nhiệt độ cao kéo dài, vì nó có thể dẫn đến biến dạng theo thời gian.

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	Tốt cho các phần mỏng
MIG	ER308L	Argon + CO2	Thích hợp cho các phần dày hơn
SÚNG BẮN TỪ	E308L	-	Yêu cầu làm nóng trước đối với vật liệu dày hơn

Nitronic 30 thường được coi là có khả năng hàn tốt, đặc biệt là khi sử dụng kim loại phụ thích hợp. Có thể cần phải gia nhiệt trước cho các phần dày hơn để tránh nứt. Xử lý nhiệt sau khi hàn có thể tăng cường các đặc tính cơ học của mối hàn và giảm ứng suất dư.

Khả năng gia công

Thông số gia công	Nitronic 30	AISI 1212	Ghi chú/Mẹo
Chỉ số khả năng gia công tương đối	50	100	Khó gia công hơn do độ bền
Tốc độ cắt điển hình (Tiện)	30 m/phút	60 m/phút	Sử dụng dụng cụ cacbua để có kết quả tốt nhất

Gia công Nitronic 30 có thể là một thách thức do độ bền và đặc tính làm cứng của nó. Sử dụng các công cụ cacbua và tối ưu hóa tốc độ cắt có thể cải thiện khả năng gia công. Nên sử dụng chất làm mát thích hợp để quản lý nhiệt trong quá trình gia công.

Khả năng định hình

Nitronic 30 thể hiện khả năng định hình tốt, cho phép thực hiện các quy trình định hình nguội và nóng. Tuy nhiên, do xu hướng làm cứng khi gia công, cần kiểm soát cẩn thận quy trình định hình để tránh nứt. Nên tuân thủ bán kính uốn cong được khuyến nghị để duy trì tính toàn vẹn của vật liệu trong quá trình định hình.

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	1050 - 1150 °C / 1922 - 2102 °F	30 phút	Không khí hoặc Nước	Hòa tan cacbua, tăng cường khả năng chống ăn mòn
Giảm căng thẳng	300 - 400 °C / 572 - 752 °F	1-2 giờ	Không khí	Giảm ứng suất dư

Các quy trình xử lý nhiệt như ủ dung dịch đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa cấu trúc vi mô của Nitronic 30. Phương pháp xử lý này hòa tan cacbua và tăng cường khả năng chống ăn mòn, trong khi phương pháp xử lý giảm ứng suất giúp giảm thiểu ứng suất dư có thể dẫn đến nứt hoặc biến dạng.

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)
Hàng hải	Trục cánh quạt	Khả năng chống ăn mòn cao, độ bền	Chịu được điều kiện khắc nghiệt của biển
Xử lý hóa học	Linh kiện máy bơm	Chống mài mòn, chống ăn mòn	Tuổi thọ dài trong môi trường khắc nghiệt
Hàng không vũ trụ	Chốt	Độ bền cao, trọng lượng thấp	Quan trọng đối với tính toàn vẹn của cấu trúc
Chế biến thực phẩm	Các bộ phận thiết bị	Chống ăn mòn, vệ sinh	Đạt tiêu chuẩn vệ sinh

Các ứng dụng khác của Nitronic 30 bao gồm:

• • Các thành phần của ngành dầu khí
• • Thiết bị y tế và dụng cụ phẫu thuật
• • Các bộ phận ô tô tiếp xúc với môi trường ăn mòn

Việc lựa chọn Nitronic 30 cho các ứng dụng này chủ yếu là do sự kết hợp độc đáo giữa độ bền, khả năng chống ăn mòn và độ bền chắc, những yếu tố cần thiết để duy trì hiệu suất và độ an toàn trong môi trường khắc nghiệt.

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

Tính năng/Thuộc tính	Nitronic 30	AISI316L	Thép không gỉ Duplex	Ghi chú ngắn gọn về Ưu/Nhược điểm hoặc Đánh đổi
Tính chất cơ học chính	Độ bền cao	Sức mạnh vừa phải	Độ bền cao	Nitronic 30 cung cấp khả năng chống mài mòn vượt trội
Góc nhìn ăn mòn chính	Xuất sắc	Tốt	Xuất sắc	Nitronic 30 có khả năng chống rỗ vượt trội
Khả năng hàn	Tốt	Xuất sắc	Vừa phải	Nitronic 30 yêu cầu thực hành hàn cẩn thận
Khả năng gia công	Vừa phải	Tốt	Vừa phải	Nitronic 30 khó gia công hơn 316L
Khả năng định hình	Tốt	Xuất sắc	Vừa phải	Nitronic 30 có khả năng định hình tốt nhưng làm việc cứng
Chi phí tương đối xấp xỉ	Cao hơn	Vừa phải	Cao hơn	Những cân nhắc về chi phí có thể ảnh hưởng đến việc lựa chọn
Khả năng cung cấp điển hình	Vừa phải	Cao	Vừa phải	Tính khả dụng có thể ảnh hưởng đến thời gian của dự án

Khi lựa chọn Nitronic 30, những cân nhắc như chi phí, tính khả dụng và yêu cầu ứng dụng cụ thể là rất quan trọng. Mặc dù có thể đắt hơn thép không gỉ tiêu chuẩn, nhưng hiệu suất của nó trong môi trường khắc nghiệt thường biện minh cho khoản đầu tư. Ngoài ra, các đặc tính độc đáo của nó làm cho nó phù hợp với các ứng dụng thích hợp mà các vật liệu khác có thể không đáp ứng được.

Tóm lại, Nitronic 30 (Thép không gỉ 340) nổi bật là vật liệu đa năng và hiệu suất cao, đặc biệt trong các ứng dụng đòi hỏi khả năng chống ăn mòn và độ bền cơ học đặc biệt. Các đặc tính và khả năng độc đáo của nó khiến nó trở thành lựa chọn có giá trị trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, đảm bảo độ tin cậy và tuổi thọ trong các môi trường đầy thách thức.