Vai trò của kim loại và phi kim trong thép không gỉ

Thép không gỉ bao gồm một số yếu tố hợp kim và phi kim. Dưới đây là vai trò tổng quan của chúng

Vai trò của Carbon (C):

Sắt được hợp kim với carbon có tác dụng làm tăng độ cứng và độ bền của sắt. Sắt nguyên chất không thể được làm cứng hoặc tăng cường bằng cách xử lý nhiệt nhưng việc bổ sung cacbon cho phép phạm vi độ cứng và độ bền cao. Trong thép không gỉ Austenitic và Ferritic, hàm lượng cacbon cao là không mong muốn, đặc biệt đối với hàn do mối đe dọa của kết tủa cacbua.

Vai trò của Mangan (Mn):

Mangan được thêm vào thép để cải thiện tính chất làm việc nóng và tăng sức mạnh, độ dẻo dai và độ cứng. Mangan, giống như niken, là một nguyên tố hình thành Austenite và đã được sử dụng thay thế cho niken trong Sê-ri thép không gỉ Austenit AISI 200, ví dụ: AISI 202 thay thế cho AISI 304.

Vai trò của Chromium (Cr):

Chromium được thêm vào thép để tăng khả năng chống oxy hóa. Khả năng này tăng khi thêm nhiều crom. Thép không gỉ có tối thiểu 10,5% Chromium (theo truyền thống là 11 hoặc 12%). Điều này mang lại mức độ chống ăn mòn chung rất rõ rệt khi so sánh với các loại thép có tỷ lệ Chromium thấp hơn. Khả năng chống ăn mòn là do sự hình thành của lớp Chromium Oxide tự sửa chữa trên bề mặt của thép không gỉ.

Vai trò của Niken (Ni):

Niken được thêm vào với số lượng lớn, khoảng 8%, cho thép không gỉ Chromium cao để tạo thành lớp thép chống ăn mòn và chịu nhiệt quan trọng nhất. Đây là thép không gỉ Austenitic, tiêu biểu là 18-8 (304 / 1.4301), trong đó xu hướng Niken tạo thành Austenite chịu trách nhiệm cho độ bền lớn (độ bền va đập) và cường độ cao ở cả nhiệt độ cao và thấp. Niken cũng cải thiện đáng kể khả năng chống oxy hóa và ăn mòn.

Vai trò của Molypden (Mo):

Molypden, khi được thêm vào thép austenit crom-niken, cải thiện khả năng chống rỗ và ăn mòn kẽ hở đặc biệt là trong môi trường chứa clorua và lưu huỳnh.

Vai trò của Nitơ (N):

Nitơ có tác dụng làm tăng tính ổn định Austenite của thép không gỉ và như trong trường hợp của Niken, một nguyên tố hình thành Austenite. Sức mạnh năng suất được cải thiện đáng kể khi nitơ được thêm vào thép không gỉ cũng như khả năng chống ăn mòn rỗ.

Vai trò của Đồng (Cu):

Đồng thường có trong thép không gỉ như là một yếu tố còn lại. Tuy nhiên, nó được thêm vào một vài hợp kim để tạo ra các đặc tính làm cứng kết tủa hoặc để tăng cường khả năng chống ăn mòn đặc biệt trong môi trường nước biển và axit sunfuric.

Vai trò của Titanium (Ti):

Ttitanium được thêm vào để ổn định cacbua đặc biệt là khi vật liệu được hàn. Nó kết hợp với carbon để tạo thành các cacbua titan, khá ổn định và cứng hòa tan trong thép, có xu hướng giảm thiểu sự xuất hiện của ăn mòn giữa các hạt. Việc thêm khoảng 0,25 / 0,60% titan làm cho carbon kết hợp với titan ưu tiên cho crom, ngăn chặn sự kết hợp của crom chống ăn mòn như các cacbua liên hạt và mất khả năng chống ăn mòn ở ranh giới hạt. Tuy nhiên, việc sử dụng titan đã giảm dần trong những năm gần đây do khả năng các nhà sản xuất thép có thể cung cấp thép không gỉ với hàm lượng carbon rất thấp, dễ hàn mà không cần ổn định.

Vai trò của Phốt pho (P):

Phốt pho thường được thêm vào bằng lưu huỳnh, để cải thiện khả năng gia công. Phốt pho có trong thép không gỉ Austenitic làm tăng sức mạnh. Tuy nhiên, nó có tác động bất lợi đến khả năng chống ăn mòn và làm tăng xu hướng vật liệu bị nứt trong quá trình hàn.

Vai trò của Lưu huỳnh (S):

Khi được thêm vào một lượng nhỏ Lưu huỳnh cải thiện khả năng gia công. Tuy nhiên, giống như Phốt pho, nó có tác động bất lợi đến khả năng chống ăn mòn và khả năng hàn.

Vai trò của Selenium (Se):

Selenium trước đây được sử dụng như một sự bổ sung để cải thiện khả năng gia công.

Vai trò của Niobi / Colombiaium (Nb):

Niobi được thêm vào thép để ổn định carbon và, do đó, thực hiện theo cách tương tự như mô tả cho Titanium. Niobi cũng có tác dụng tăng cường thép và hợp kim cho dịch vụ nhiệt độ cao.

Vai trò của SiIicon (Si):

Silicon được sử dụng như một tác nhân khử oxy trong quá trình nấu chảy thép và kết quả là hầu hết các loại thép đều chứa một tỷ lệ nhỏ Silicon.

Vai trò của Cobalt (Co):

Cobalt trở nên phóng xạ cao khi tiếp xúc với bức xạ cực mạnh của các lò phản ứng hạt nhân, và do đó, bất kỳ loại thép không gỉ nào phục vụ hạt nhân sẽ bị hạn chế Cobalt, thường tối đa khoảng 0,2%. Vấn đề này được nhấn mạnh bởi vì thông thường có hàm lượng Coban dư trong Niken được sử dụng để sản xuất thép không gỉ Austenitic.