Điểm nóng chảy của thép không gỉ là bao nhiêu? – Hướng dẫn đầy đủ

1.0 Phạm vi điểm nóng chảy của thép không gỉ

Thép không gỉ Austenitic (ví dụ: 304, 316): Loại thép này có điểm nóng chảy thấp hơn một chút nhưng có độ dẻo và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời.

• Thép không gỉ Ferritic: Có điểm nóng chảy cao hơn, chúng có khả năng chống oxy hóa và chống ăn mòn ứng suất vượt trội.
• Thép không gỉ Martensitic:Với điểm nóng chảy cao và độ cứng lớn, chúng lý tưởng cho các ứng dụng có độ bền cao, chống mài mòn như dụng cụ cắt và phụ tùng ô tô.

Điểm nóng chảy của thép không gỉ thay đổi tùy thuộc vào thành phần của nó, nhưng hầu hết các loại đều nằm trong khoảng 1400°C – 1530°C (khoảng 2550°F – 2790°F).

Mẹo: Mặc dù có điểm nóng chảy cao, nhiệt độ làm việc thực tế lại thấp hơn nhiều. Ví dụ, loại 304 được khuyến nghị sử dụng trong không khí lên đến 870°C (1598°F), trong khi loại 310 có thể chịu được nhiệt độ lên đến 1050°C (1922°F).

1.1 Bảng nhiệt độ nóng chảy của các loại thép không gỉ

2.0 Sự khác biệt về điểm nóng chảy giữa thép không gỉ 304 và 316

304 và 316 là loại thép không gỉ austenit phổ biến nhất, cả hai đều có cấu trúc tinh thể lập phương tâm mặt (FCC) ổn định từ điểm đông đặc đến điểm nóng chảy.

• thép không gỉ 304 phạm vi nóng chảy: khoảng 1400–1450°C (2552–2642°F)
• Phạm vi nóng chảy của thép không gỉ 316: khoảng 1375–1400°C (2507–2552°F)

Sự khác biệt về điểm nóng chảy chủ yếu là do thành phần hóa học của chúng—316 chứa tỷ lệ niken và molypden cao hơn, làm giảm nhẹ điểm nóng chảy của nó.

3.0 Các yếu tố chính ảnh hưởng đến điểm nóng chảy của thép không gỉ

3.1 Tác dụng của các nguyên tố hợp kim

 Thép không gỉ chủ yếu bao gồm sắt, crom và niken. Crom làm tăng khả năng chống ăn mòn và tăng điểm nóng chảy; niken làm tăng độ dẻo dai nhưng làm giảm điểm nóng chảy; cacbon làm tăng độ cứng và hàm lượng cacbon cao hơn thường tương quan với điểm nóng chảy cao hơn.

Điểm nóng chảy của các nguyên tố hợp kim chính:

• Sắt (Fe): 1535°C
• Crom (Cr): 1890°C
• Niken (Ni): 1453°C

Sự kết hợp của các nguyên tố này cải thiện khả năng chống oxy hóa và độ bền ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên, một số kết hợp nhất định có thể gây ra sự giảm điểm nóng chảy, nghĩa là thép không gỉ, mặc dù chứa các nguyên tố có điểm nóng chảy cao, không phải lúc nào cũng có điểm nóng chảy tổng thể cao hơn thép thông thường—điều này phụ thuộc vào tỷ lệ hợp kim.

3.2 Cấu trúc tinh thể

Cấu trúc tinh thể của thép không gỉ cũng ảnh hưởng đến điểm nóng chảy của nó.

• Austenit (FCC): độ dẻo tốt, điểm nóng chảy tương đối thấp
• Ferritic (BCC): điểm nóng chảy cao hơn
• Martensit: được hình thành thông qua xử lý nhiệt, cấu trúc phức tạp, điểm nóng chảy bị ảnh hưởng bởi phương pháp xử lý

3.3 Điều kiện bên ngoài:

• Áp suất: áp suất cao hơn làm tăng nhiệt độ nóng chảy
• Khí quyển: các loại khí như oxy và lưu huỳnh có thể ảnh hưởng đến hành vi của vật liệu ở nhiệt độ cao
• Tạp chất: nồng độ tạp chất cao hơn (ví dụ, lưu huỳnh, phốt pho) làm giảm điểm nóng chảy

3.4 Tác động của xử lý nhiệt lên điểm nóng chảy và hiệu suất:

Mặc dù xử lý nhiệt không làm thay đổi đáng kể điểm nóng chảy nhưng nó làm thay đổi cấu trúc và hiệu suất của vật liệu.

• Ủ: cải thiện độ dẻo, giảm ứng suất dư
• Làm nguội: tăng cường độ bền, tăng khả năng chống sốc nhiệt
• Giảm ứng suất: cải thiện độ ổn định của vật liệu, giảm nguy cơ biến dạng

4.0 Tại sao thép không gỉ không có điểm nóng chảy cố định?

Thép không gỉ là hợp kim gồm sắt, crom, niken, molypden và các nguyên tố khác, mỗi nguyên tố có điểm nóng chảy khác nhau. Không giống như kim loại nguyên chất nóng chảy ở một nhiệt độ duy nhất, thép không gỉ nóng chảy ở một phạm vi nhiệt độ khi nó dần chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng.

Phạm vi nóng chảy này được xác định bởi hai thuật ngữ chính:

• Nhiệt độ rắn: nhiệt độ bắt đầu nóng chảy
• Nhiệt độ lỏng: nhiệt độ mà vật liệu nóng chảy hoàn toàn

5.0 Tại sao việc biết điểm nóng chảy của thép không gỉ lại quan trọng?

Khi sử dụng kim loại trong môi trường nhiệt độ cao, việc hiểu rõ điểm nóng chảy của chúng là rất quan trọng. Việc lựa chọn vật liệu có điểm nóng chảy quá thấp có thể dẫn đến biến dạng, hỏng hóc hoặc tai nạn thảm khốc. Do đó:

Các kỹ sư thiết kế phải đảm bảo vật liệu có thể chịu được nhiệt độ vận hành cao nhất

Các quy trình như hàn và xử lý nhiệt phải xem xét phạm vi nóng chảy để đảm bảo chất lượng an toàn và đồng nhất

Nấu chảy và chế biến:

Phạm vi nóng chảy rất quan trọng đối với các nhà sản xuất thép: kiểm soát quá trình nấu chảy và đúc trong phạm vi nhiệt độ thích hợp; xác định phương pháp gia công phù hợp (cán, rèn, v.v.). Mặc dù điểm nóng chảy có thể không ảnh hưởng trực tiếp đến người dùng cuối như nhà thiết kế hoặc kỹ sư, nhưng nó ảnh hưởng gián tiếp đến khả năng sản xuất và đặc tính xử lý nhiệt.

6.0 Hiệu suất nhiệt độ cao và độ bền kéo dài

Ngay cả dưới điểm nóng chảy, nhiệt độ cao cũng có thể gây ra: giảm độ bền kéo (ví dụ, độ bền 100% ở 870°C có thể giảm xuống 50% ở 1000°C); biến dạng cấu trúc dẫn đến giảm khả năng chịu tải và uốn cong; tăng quá trình oxy hóa, làm hỏng lớp màng oxit bảo vệ và tăng nguy cơ ăn mòn; giãn nở vì nhiệt, nới lỏng mối hàn và làm giảm tính toàn vẹn của cấu trúc.

Khả năng chống oxy hóa và sunfua hóa:

Crom làm tăng khả năng chống oxy hóa trong thép không gỉ; hợp kim có hàm lượng niken cao có thể mất khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao; điểm nóng chảy ảnh hưởng gián tiếp đến khả năng chống ăn mòn trong môi trường khắc nghiệt.

7.0 Những cân nhắc trong sản xuất và hàn

Điểm nóng chảy quyết định tính phù hợp của thép không gỉ khi đúc, hàn và các phương pháp xử lý nhiệt khác.

• Thép không gỉ 304: điểm nóng chảy cao hơn và giữ nhiệt tốt, phù hợp với môi trường có nhiệt độ trung bình đến cao
• Thép không gỉ 316: độ dẻo tốt hơn và khả năng chống ăn mòn vượt trội, lý tưởng cho môi trường biển hoặc hóa chất

Danh sách sau đây kết hợp nhiều kim loại phổ biến và điểm nóng chảy tương ứng của chúng.

8.0 Câu hỏi thường gặp: Điểm nóng chảy của thép không gỉ