Trang chủ / Wiki / Vật liệu / Thép không gỉ

Thép không gỉ

Thép không gỉ được chỉ định vì khả năng chống ăn mòn — nhưng “không gỉ” không có nghĩa là “không bao giờ ăn mòn”. 304 gỉ trong môi trường biển. 303 gia công rất đẹp nhưng chỉ còn một nửa khả năng chống ăn mòn. 316 đắt hơn 304 30% nhưng thường không cần thiết. Trang này giúp bạn chọn đúng mác thép và tránh trả tiền thừa.

Bạn cần loại thép không gỉ nào?

Tình huống của bạnDùng loại nàyVì sao
Dùng trong nhà thông thường, thiết bị thực phẩm, chi tiết thẩm mỹ304Tốt nhất mọi mặt. Kháng ăn mòn tốt, tạo hình được, hàn được. Bao 80% nhu cầu thép không gỉ.
Biển, hóa chất, tiếp xúc clorua316/316LMolypden cho khả năng chống rỗ tuyệt vời. “Mác hàng hải”.
Chi tiết số lượng lớn cho máy tiện tự động303Mác cắt tự do có lưu huỳnh. Cắt như đồng thau. Nhưng khả năng chống ăn mòn giảm.
Cần độ cứng + chống ăn mòn17-4PHHóa già kết tủa. Có thể đạt HRC 40. Hàng không, y tế, thân van.
Độ bền cao + chống ăn mòn cực tốt2205 duplexBền gấp đôi so với 304, kháng SCC tuyệt vời. Ngoài khơi, nhà máy hóa chất.
Yêu cầu không từ tính304L hoặc 316LMác L có carbon thấp hơn, hàn tốt hơn, ít từ tính hơn sau biến dạng nguội.
Ngân sách chặt, kháng ăn mòn vừa phải là được303 hoặc 430303 gia công rẻ nhất (nhanh nhất). 430 là mác ferrit rẻ nhất.
Lựa chọn mặc định Nếu bạn không biết dùng loại thép không gỉ nào, hãy chọn 304. Nó xử lý hầu hết môi trường trừ nước muối và axit mạnh. Chỉ nâng lên 316 khi bạn có yêu cầu cụ thể về tiếp xúc clorua hoặc axit.

Dữ liệu thép không gỉ nhìn một lượt

Tính chất30431630317-4PH2205
LoạiAustenitAustenitAustenit (cắt tự do)Hóa già kết tủaDuplex
Kéo (MPa)5155156201000 (H900)620
Chảy (MPa)205205240880 (H900)450
Độ cứng tối đa88 HB (ủ)95 HB26 HRC40 HRC (H900)32 HRC
Khả năng gia côngKém (dẻo dai)Kém (dẻo dai)Tuyệt vờiTrung bìnhKém
Hàn đượcCóCóKhông khuyến nghịKhóCó (nung nóng trước)
Chống rỗTốtTuyệt vờiTrung bìnhTốtTuyệt vời
Kháng SCCKém (>60°C)Trung bìnhKémTốtTuyệt vời
Chi phí tương đối1.0x1.3–1.5x1.2–1.4x2–3x1.8–2.5x

304 so với 316 — Câu hỏi phổ biến nhất

316 có 2–3% molypden. Chỉ vậy thôi. Lượng nhỏ đó cho khả năng chống rỗ ăn mòn tốt hơn hẳn trong môi trường clorua (nước muối, chất tẩy, một số axit). Trong hầu hết môi trường trong nhà, không có khác biệt nào.

Môi trường304316
Trong nhà, khô, khí quyểnỔnThừa
Ngoài trời, khí quyển đô thịỔnThừa
Chế biến thực phẩm, axit nhẹỔnTốt hơn
Biển / nước muối bắnBề mặt ố, có thể rỗỔn
Ngâm nước muối liên tụcRỗ trong vài tuầnCó thể vẫn cần 317 hoặc super duplex
Dung dịch clorua (>100ppm Cl−)RỗKháng tốt
Clorua nhiệt độ cao (>60°C)Nguy cơ SCCGiảm nhưng không miễn nhiễm
Đừng chỉ định 316 quá mức 316 đắt hơn 304 30–50% và khó tìm hàng ở một số dạng. Nếu chi tiết của bạn dùng trong nhà, 304 là lựa chọn đúng. Chỉ chỉ định 316 khi bạn có yêu cầu tiếp xúc clorua hoặc axit được ghi rõ trong hồ sơ.

303 — Loại “ăn gian” của gia công

303 là 304 có thêm lưu huỳnh (tối thiểu 0.15%). Lưu huỳnh tạo ra các tạp chất phá phoi giúp cắt như đồng thau. Tuổi thọ dao tăng gấp đôi, thời gian chu kỳ giảm 30–40%. Đánh đổi: khả năng chống ăn mòn giảm và không hàn được một cách tin cậy.

Khi nào dùng 303 Chi tiết số lượng lớn cho máy tiện tự động, nơi khả năng gia công là ưu tiên và chống ăn mòn là thứ yếu (môi trường trong nhà ôn hòa). Phổ biến cho khớp nối, đầu nối, thân van và mọi chi tiết có nhiều đặc điểm ren.

17-4PH — Độ cứng + chống ăn mòn

17-4PH là thép không gỉ hóa già kết tủa. Bạn gia công nó ở trạng thái ủ dung dịch (mềm, ~35 HRC), rồi hóa già đến H900 để đạt 40 HRC. Đây là câu trả lời khi bạn cần cả độ cứng lẫn khả năng chống ăn mòn — điều mà 304 và 316 không làm được.

Trạng tháiNhiệt độ/Thời gianHRCKéo (MPa)Lưu ý
A (ủ dung dịch)1040°C / làm nguội không khí33–381035Gia công ở trạng thái này
H900480°C / 1 giờ40–441310Trạng thái hóa già phổ biến nhất
H1150620°C / 4 giờ28–361000Hóa già quá mức để tăng độ dai
Thay đổi kích thước khi hóa già 17-4PH nở ra một chút (0.0005–0.001 in/in) trong quá trình hóa già. Với chi tiết dung sai chặt, hãy gia công hơi nhỏ hơn trước khi hóa già, hoặc tính đến độ nở trong chuỗi dung sai của bạn.

Gia công thép không gỉ — Nói thẳng

Thép không gỉ austenit (304, 316) nổi tiếng khó gia công. Nó cứng nguội, gây dính dao và sinh nhiệt lớn. Đây là những gì thực sự hiệu quả:

Quy tắcChi tiết
Bước tiến thấp, tốc độ caoGiữ bước tiến đủ lớn để cắt qua lớp cứng nguội. Tuyệt đối không dừng dao — dao sẽ cọ xát và làm cứng nguội điểm đó.
Chỉ dùng dao sắcDao cùn tạo ra nhiều lớp cứng nguội hơn. Thay dao phay ngón trước khi thấy chúng mòn. Dùng dao phủ TiAlN hoặc phủ kim cương.
Dung dịch làm mát ngậpThép không gỉ sinh rất nhiều nhiệt. Dung dịch làm mát ngập là bắt buộc cho mọi đường cắt dài. Chỉ thổi khí nén là không đủ.
Gá đặt cứng vữngThép không gỉ chống lại lực cắt rất mạnh. Dùng dao ngắn nhất có thể, giảm thiểu phần nhô và gá kẹp cứng vững.
Thoát phoiPhoi thép không gỉ dài và có thể bị cắt lại. Dùng dao có hình học phá phoi và dung dịch làm mát áp suất cao nếu có.
Chi phí gấp 2 lần so với thép carbonBước tiến chậm hơn, dao mòn nhanh hơn, nhiều lần gá đặt hơn. Gia công thép không gỉ tốn khoảng gấp đôi so với 4140 cho cùng hình học.

Sai lầm thường gặp

Sai lầmHậu quảCách làm đúng
Chỉ định 316 khi 304 là đủTrả thêm 30–50% mà không có lợi íchChỉ dùng 316 khi có hồ sơ về tiếp xúc clorua/axit
Dùng 303 cho kết cấu hànLưu huỳnh gây rỗ và nứt mối hànDùng 304 cho mọi chi tiết hàn
Dừng dao khi gia công 304Làm cứng nguội bề mặt, dao rung, chi tiết thành phế phẩmGiữ dao luôn chạy. Không bao giờ dừng giữa đường cắt.
Không tính độ nở của 17-4PHChi tiết sau hóa già bị quá kích thướcGia công nhỏ hơn 0.01–0.03mm trước khi hóa già
Dùng thép không gỉ cho ứng dụng độ bền caoGiới hạn chảy của 304 chỉ 205 MPa — yếu hơn nhôm 6061-T6Cần độ bền? Dùng 17-4PH hoặc chuyển sang thép hợp kim
Gọi là “thép không gỉ” mà không có mácNhà cung cấp giao loại rẻ nhất — có thể là 201 hoặc 430Luôn ghi rõ: “thép không gỉ 304” hoặc “thép không gỉ 316L”
Câu hỏi thường gặp
Nên chỉ định mác thép không gỉ nào?

Hãy bắt đầu với 304 trừ khi bạn có lý do được ghi rõ để làm khác — đây là mác tốt nhất mọi mặt, hàn được và tạo hình được, và bao 80% nhu cầu thép không gỉ. Chỉ chuyển sang 316/316L khi có yêu cầu cụ thể về tiếp xúc clorua hoặc axit, vì 2–3% molypden của nó mua được khả năng chống rỗ và tốn thêm 30–50%. Dùng 303 ở nơi khả năng gia công là ưu tiên: lưu huỳnh tối thiểu 0.15% giúp nó cắt như đồng thau, tuổi thọ dao tăng gấp đôi và thời gian chu kỳ giảm 30–40%, nhưng nó không hàn được một cách tin cậy. Cần cả độ cứng lẫn chống ăn mòn thì chọn 17-4PH.

Khi nào 316 thực sự đáng với chi phí cao hơn 304?

Chỉ khi bạn chỉ ra được một yêu cầu tiếp xúc clorua hoặc axit có trong hồ sơ. 316 chứa 2–3% molypden, và lượng nhỏ đó chính là toàn bộ khác biệt: trong khí quyển đô thị khô ráo trong nhà hoặc ngoài trời, hai mác này không phân biệt được và 316 là thừa. Với nước muối bắn, 304 bị ố và có thể rỗ; khi ngâm nước muối liên tục, nó rỗ trong vài tuần. Trên 60°C trong môi trường clorua, 304 có nguy cơ SCC còn 316 giảm đi nhưng không miễn nhiễm. Dung dịch clorua trên 100ppm Cl cần mác có molypden.

Làm sao gia công 304 và 316 mà không làm hỏng chi tiết?

Cơ chế hỏng là cứng nguội, nên mọi quy tắc đều nhằm không bao giờ để dao cọ xát. Giữ dao luôn chạy và không bao giờ dừng giữa đường cắt — dao cọ xát, làm cứng nguội điểm đó, rung và chi tiết thành phế phẩm. Chỉ dùng dao sắc, thay dao phay ngón trước khi thấy chúng mòn, và ưu tiên dụng cụ phủ TiAlN hoặc phủ kim cương. Dung dịch làm mát ngập là bắt buộc cho các đường cắt dài vì thép không gỉ sinh rất nhiều nhiệt, và chỉ thổi khí nén thì không đủ. Hãy tính chi phí gia công khoảng gấp đôi so với cùng hình học làm bằng 4140.

Làm sao đạt đúng độ cứng mong muốn từ 17-4PH?

Hãy coi trạng thái là một phần của bản vẽ. Gia công ở trạng thái ủ dung dịch với 1040°C làm nguội không khí, cho 33–38 HRC và độ bền kéo 1035 MPa, rồi hóa già đến H900 để đạt 40–44 HRC và độ bền kéo 1310 MPa. Khi độ dai quan trọng hơn độ bền đỉnh, dùng trạng thái hóa già quá mức H1150 ở 620°C trong 4 giờ, giảm xuống 28–36 HRC. Hãy tính đến độ nở: hợp kim giãn 0.0005–0.001 in/in trong quá trình hóa già, nên gia công nhỏ hơn hoặc để dư 0.01–0.03mm cho nó.