Độ cứng thép không gỉ là gì?

Độ cứng thép không gỉ là gì?

Trong luyện kim, thép không gỉ là hợp kim thép có ít nhất 10,5% Crom có ​​hoặc không có các nguyên tố hợp kim khác và tối đa là 1,2% cacbon theo khối lượng. Thép không gỉ, còn được gọi là thép không gỉ hoặc thép không gỉ từ tiếng Pháp không thể oxy hóa (inoxidizable), là hợp kim thép, rất nổi tiếng về khả năng chống ăn mòn, tăng khi hàm lượng Crom tăng lên. Khả năng chống ăn mòn cũng có thể được tăng cường bằng cách bổ sung Niken và Molypden. Khả năng chống lại các tác động hóa học của các tác nhân ăn mòn dựa trên sự thụ động hóa của các hợp kim kim loại này. Để quá trình thụ động xảy ra và duy trì ổn định, hợp kim Fe-Cr phải có hàm lượng crom tối thiểu khoảng 10,5% trọng lượng, trên mức độ thụ động có thể xảy ra và thấp hơn là không thể. Chromium có thể được sử dụng làm nguyên tố làm cứng và thường được sử dụng với nguyên tố tạo độ cứng như Niken để tạo ra các đặc tính cơ học vượt trội.

Thép không gỉ cứng

Thép không gỉ Martensitic

Thép không gỉ Martensitic tương tự như thép Ferit là dựa trên Crom nhưng có mức cacbon cao hơn, lên tới 1%. Đôi khi chúng được phân loại là thép không gỉ Mactenxit cacbon thấp và cacbon cao. Chúng chứa 12 đến 14% Crom, 0,2 đến 1% molypden, và không có lượng niken đáng kể. Lượng Cacbon cao hơn cho phép chúng được làm cứng và tôi luyện giống như thép Cacbon và thép hợp kim thấp. Chúng có khả năng chống ăn mòn trung bình, nhưng được coi là cứng, mạnh, hơi giòn. Chúng có từ tính và chúng có thể được kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp kiểm tra hạt từ tính, không giống như thép không gỉ Austenit. Một loại không gỉ mactenxit phổ biến là AISI 440C, chứa 16 đến 18% crom và 0,95 đến 1,2% cacbon. Thép không gỉ cấp 440C được sử dụng trong các ứng dụng sau: khối đo, dao kéo, ổ bi và đường đua, khuôn và khuôn, dao. Như đã viết, thép không gỉ Martensitic có thể được làm cứng và tôi luyện thông qua nhiều cách xử lý lão hóa / nhiệt: Các cơ chế luyện kim chịu trách nhiệm cho sự biến đổi martensitic diễn ra trong các hợp kim không gỉ này trong quá trình Austenitizing và tôi về cơ bản giống như các cơ chế được sử dụng để làm cứng thép hợp kim và cacbon có hàm lượng hợp kim thấp hơn.

Thép không gỉ PH

Thép không gỉ PH (kết tủa-làm cứng) chứa khoảng 17% Crom và 4% Niken. Những loại thép này có thể phát triển độ bền rất cao thông qua việc bổ sung Nhôm, Titan, Niobi, Vanadi và / hoặc Nitơ, tạo thành các kết tủa liên kim loại kết dính trong quá trình xử lý nhiệt được gọi là lão hóa nhiệt. Khi các kết tủa kết dính hình thành trong suốt cấu trúc vi mô, chúng làm căng mạng tinh thể và cản trở sự di chuyển của các chỗ lệch hoặc các khuyết tật trong mạng tinh thể. Vì trật khớp thường là chất mang tính dẻo chiếm ưu thế, điều này làm vật liệu cứng lại. Ví dụ, thép không gỉ cứng kết tủa 17-4 PH (AISI 630) có cấu trúc vi mô ban đầu là Austenit hoặc Mactenxit. Các cấp Austenit được chuyển thành cấp Mactenxit thông qua xử lý nhiệt (ví dụ: xử lý nhiệt ở khoảng 1040°C sau đó là làm nguội) trước khi có thể thực hiện đông cứng kết tủa. Xử lý lão hóa tiếp theo ở khoảng 475°C kết tủa các pha giàu Nb và Cu làm tăng độ bền lên đến trên 1000 MPa độ bền sản lượng. Tuy nhiên, không giống như các hợp kim Austenit, việc xử lý nhiệt tăng cường thép PH lên mức cao hơn các hợp kim Mactenxit. Thép không gỉ làm cứng kết tủa được chỉ định bởi AISI 600-series. Trong số tất cả các loại thép không gỉ hiện có, chúng thường cung cấp sự kết hợp tuyệt vời nhất của độ bền cao cùng với độ dẻo dai và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Chúng có khả năng chống ăn mòn như các lớp Austenit. Ứng dụng phổ biến là trong hàng không vũ trụ và một số ngành công nghệ cao khác.

Độ cứng của thép không gỉ

Độ cứng Brinell của thép không gỉ - loại 304 xấp xỉ 201 MPa.

Độ cứng Brinell của thép không gỉ Ferit - Lớp 430 là khoảng 180 MPa.

Độ cứng Brinell của thép không gỉ Mactenxit - Lớp 440C xấp xỉ 270 MPa.

Độ cứng Brinell của thép không gỉ Duplex - SAF 2205 là khoảng 217 MPa.

Độ cứng Brinell của thép làm cứng kết tủa - thép không gỉ 17-4PH là khoảng 353 MPa.

Trong khoa học vật liệu, độ cứng là khả năng chịu được vết lõm bề mặt (biến dạng dẻo cục bộ) và trầy xước. Độ cứng có lẽ là đặc tính vật liệu kém được xác định nhất vì nó có thể chỉ ra khả năng chống trầy xước, chống mài mòn, khả năng chống lõm hoặc thậm chí là khả năng chống biến dạng dẻo cục bộ hoặc định hình. Độ cứng rất quan trọng theo quan điểm kỹ thuật vì khả năng chống mài mòn do ma sát hoặc xói mòn bởi hơi nước, dầu và nước thường tăng theo độ cứng.

Kiểm tra độ cứng Brinell là một trong những kiểm tra độ cứng thụt vào, đã được phát triển để kiểm tra độ cứng. Trong các thử nghiệm Brinell, một đầu lõm hình cầu, cứng được ép dưới một tải trọng cụ thể vào bề mặt của kim loại cần thử nghiệm. Thử nghiệm điển hình sử dụng một viên bi thép cứng có đường kính 10 mm (0,39 in) làm đầu lõm chịu lực 3.000 kgf (29,42 kN; 6,614 lbf). Tải được duy trì không đổi trong một thời gian xác định (từ 10 đến 30 s). Đối với vật liệu mềm hơn, một lực nhỏ hơn được sử dụng; đối với các vật liệu cứng hơn, một quả bóng cacbua vonfram được thay thế cho quả bóng thép.

Thử nghiệm cung cấp kết quả số để định lượng độ cứng của vật liệu, được biểu thị bằng số độ cứng Brinell - HB. Số độ cứng Brinell được chỉ định bởi các tiêu chuẩn thử nghiệm được sử dụng phổ biến nhất (ASTM E10-14 [2] và ISO 6506–1: 2005) là HBW (H từ độ cứng, B từ nước muối và W từ vật liệu của đầu lõm, vonfram ( wolfram) cacbua). Trong các tiêu chuẩn trước đây, HB hoặc HBS được sử dụng để chỉ các phép đo được thực hiện bằng thép lõm.

Số độ cứng Brinell (HB) là tải trọng chia cho diện tích bề mặt của vết lõm. Đường kính của dấu ấn được đo bằng kính hiển vi có thang đo chồng lên nhau. Số độ cứng Brinell được tính từ phương trình:

Có nhiều phương pháp thử nghiệm đang được sử dụng phổ biến (ví dụ: Brinell, Knoop, Vickers và Rockwell). Có sẵn các bảng liên quan đến số lượng độ cứng từ các phương pháp thử nghiệm khác nhau nếu có thể áp dụng sự tương quan. Trong tất cả các thang đo, số độ cứng cao thể hiện một kim loại cứng.