Thép hai mặt: mô tả, thông số kỹ thuật và tính năng

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Ngày nay, thép duplex ngày càng được ưa chuộng. Trên thực tế, tất cả các công ty trong lĩnh vực luyện kim đều tham gia sản xuất loại hợp kim không gỉ này. Bạn có thể đọc thêm về thép duplex là gì và những ưu điểm của nó trong bài viết này.

Thông tin chung

Thép hai mặt được công nhận trên toàn thế giới. Cô ấy có những đặc điểm gì? Thứ nhất, độ bền cao của vật liệu này cho phép giảm trọng lượng cuối cùng của bất kỳ sản phẩm nào. Thứ hai, nó nổi tiếng với khả năng chống ăn mòn rất lớn. Điều này đặc biệt đáng chú ý khi xem xét khả năng chống nứt do ăn mòn do ứng suất.

Điều đáng nói là tại thời điểm hiện tại vật liệu thô vẫn chưa trở nên quen thuộc với các nhà sản xuất, và do đó cứ vài năm một lần các hội nghị được tổ chức tại đó các bài báo kỹ thuật được xem xét về tất cả các tính năng của thép duplex. Cho đến nay, mặc dù mối quan tâm khá cao đối với loại sản phẩm này, thị phần toàn cầu chỉ là 1-3%.

Lịch sử xuất hiện

Điều đáng chú ý là ý tưởng tạothép duplex ra đời từ năm 1920. Nhưng vật liệu đầu tiên chỉ xuất hiện vào năm 1930 ở Thụy Điển. Việc phân phối và sử dụng rộng rãi loại nguyên liệu thô này chỉ bắt đầu trong thập kỷ trước. Lý do chính của điều này nằm ở chỗ trong những năm này, công nghệ sản xuất đã được cải tiến rất nhiều. Đặc biệt, các nhà sản xuất đã có thể kiểm soát hàm lượng nitơ của họ chính xác hơn.

Để hiểu được lợi ích và lý do tại sao thép không gỉ duplex ra đời, bạn cần hiểu về hai loại chính còn lại.

Hợp kim Austenit, là AISI 304 hoặc 08X18H10, cũng như các loại ferit AISI 430 hoặc 12X17, khá dễ sản xuất. Như tên gọi của chúng, chúng chủ yếu bao gồm austenit hoặc ferit. Mặc dù được sử dụng rộng rãi nhưng chúng có những thiếu sót về mặt kỹ thuật.

Nhược điểm của thép truyền thống

Nếu chúng ta nói về thép Austenit, thì những nhược điểm bao gồm độ bền thấp, cũng như khả năng chống nứt ăn mòn do ứng suất thấp. Còn đối với chất liệu ferritic, độ bền của nó cao hơn một chút, nhưng vẫn “không đạt” lý tưởng. Ngoài ra, khả năng hàn của thép giảm đi rất nhiều khi độ dày vật liệu ngày càng tăng và trở nên khá giòn ở nhiệt độ thấp.

Một nhược điểm nhỏ khác của hợp kim Austenit là hàm lượng niken trong thành phần. Điều này dẫn đến giá thành sản phẩm cao hơn, tất nhiên, không người tiêu dùng cuối nào hài lòng.

Lợi ích song lập

Ý tưởng tạo ra thép không gỉ duplex xuất phát từ mong muốn cân bằng giữa cơ sở ferit và Austenit để có được một vật liệu mới, chất lượng cao hơn. Khoảng cùng một lượng thép ferit và thép Austenit dẫn đến những lợi ích sau:

• Độ bền cao. Phạm vi cường độ chảy ở 0,2% sẽ là 400 đến 450 MPa, cao hơn 150 đến 200 MPa so với mức có thể thấy đối với hợp kim Austenit hoặc ferit. Điều này dẫn đến thực tế là có thể giảm độ dày của sản phẩm, đồng thời không bị mất sức mạnh. Và sự giảm độ dày gây ra sự giảm khối lượng cuối cùng. Điều này rất quan trọng trong lĩnh vực xây dựng kết cấu, bể chứa và bình áp lực.
• Ưu điểm của thép duplex ngoài cường độ là gì? Tính hàn của kim loại khá tốt ngay cả với độ dày lớn.
• Độ bền va đập cao. Tốt hơn nhiều so với hợp kim ferit. Điều này đặc biệt đúng khi nhiệt độ không khí xung quanh giảm xuống -50 và đôi khi là -80 độ C.
• Khả năng chống nứt ăn mòn do ứng suất cao. Vật liệu Austenit rất dễ bị khuyết tật này. Thông số này đóng một vai trò quan trọng trong các ngành công nghiệp như bể chứa bia, thiết bị cô đặc, khung bể bơi.
• Nồi hơi bằng thép kép đáng tin cậy hơn nhiều so với nồi hơi austenite.

Bẻ

Hiện tại đều đặnthép có thể bị lỗi như nứt do ăn mòn hoặc SCC - Vết nứt do ăn mòn do ứng suất. Loại ăn mòn này thường xảy ra trong những điều kiện nhất định. Tác nhân gây bệnh có thể là ứng suất kéo mạnh, nhiệt độ tăng cao (50 độ C trên 0). Và nếu chúng ta nói về bể bơi, thì do tiếp xúc với nước liên tục, loại ăn mòn này có thể xảy ra ngay cả ở 25 độ.

mác thép Austenit bị ảnh hưởng khá nhiều bởi khuyết tật này. Về mặt này, hợp kim ferit đáng tin cậy hơn, cũng như thép không gỉ kép a890 3a theo tiêu chuẩn ASTM và các cấp khác. Hệ số trở lực cao cho phép vật liệu này được sử dụng trong sản xuất bình đun nước nóng, bồn chứa bia, nhà máy khử muối. Đó là, nơi có nhiệt độ tăng lên và tiếp xúc với chất lỏng.

Hoàn toàn cấm chế tạo khung hồ bơi từ thép Austenit thông thường vì khuyết tật này. Trước đây, người ta phải sử dụng hợp kim có hàm lượng niken rất cao dẫn đến tăng giá thành sản phẩm. Ngày nay, thép song công hoặc thép siêu song công có thể được sử dụng.

Chất liệu duplex "Super" và "Hyper"

Điều đáng nói là nếu bạn thêm niken vào thép crom ferit, bạn có thể nhận được cấu trúc cơ bản hỗn hợp. Tức là nó sẽ chứa cả austenit và ferit. Như mọi chuyện đã trở nên rõ ràng, nó chính xác là một hỗn hợp bắt đầu được gọi là vật liệu hai mặt. Các tiền tố "siêu" hoặc thép song công "siêu" cho biết rằng nguyên liệu thô có chứa mộtsố lượng các thành phần hợp kim. Điều này cho thấy khả năng chống ăn mòn thậm chí còn lớn hơn các vật liệu thông thường.

Thép kép "siêu" và "siêu" được sử dụng khá tích cực trong các thiết bị sản xuất khí đốt. Ngoài ra, nguyên liệu thô được sử dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm, hóa chất, xây dựng và thậm chí cả y tế.

Vật liệu hàn

Mặc dù sản phẩm này có tính hàn tốt, nhưng vẫn phải tuân thủ các quy tắc nhất định. Trước khi bắt đầu hàn, hãy chú ý những điều sau:

• để đảm bảo chất lượng thẩm thấu tốt của vật liệu, khe hở ở gốc mối nối và góc cắt các cạnh phải lớn hơn một chút so với thép thông thường;
• mối nối, cũng như kim loại xung quanh nơi này, nên được làm sạch kỹ lưỡng để tránh nhiễm bẩn;
• chỉ có thể sử dụng bàn chải làm bằng dây kim loại chống ăn mòn;
• điện cực hàn phải khô.

Khi hàn thép song công, hãy tuân theo các quy tắc sau:

• Điều rất quan trọng là phải theo dõi một thông số như nhiệt đầu vào. Nó không được quá thấp hoặc ngược lại, quá cao. Đối với thép duplex thông thường, phải tuân theo phạm vi 0,5-2,5 kJ / mm trong quá trình hàn. Ngoài ra, nhiệt độ giữa không được quá 200 độ C.
• Không có vết hằn nào xuất hiện ở mặt sau của mối hàn. Ở đây, điều rất quan trọng là chọn loại khí phù hợp sẽ bảo vệ gốc của đường may. Hỗn hợp khí được sử dụng phổ biến nhất cho mục đích bảo vệ là argon và hydro hoặc nitơ có độ tinh khiết cao.
• Việc hàn chỉ nên được thực hiện bởi người có trình độ chuyên môn cao. Điều này là do thực tế là ở những nơi bị bỏng, kim loại sẽ tăng xu hướng ăn mòn rất nhiều, và cũng có khả năng bị nứt cao.
• Trong khi hàn, không được tạo ra các dao động ngang của điện cực. Điều này có thể dẫn đến quá nhiều nhiệt đầu vào, điều này sẽ đi ngược lại các quy tắc.

Làm việc sau khi hàn

Có một số nguyên tắc nhất định phải tuân theo sau khi hàn.

• Để đảm bảo kim loại mối hàn được bảo vệ chống ăn mòn cao, nó phải được làm sạch kỹ lưỡng. Cần phải loại bỏ hoàn toàn màng oxit và loại bỏ tất cả tàn dư của xỉ.
• Công việc chải chỉ được thực hiện bằng tay và chỉ bằng bàn chải sắt có đặc tính chống ăn mòn. Nếu sử dụng các thiết bị cơ khí, điều này có thể dẫn đến các vết rách nhỏ ở khu vực đường may, làm giảm độ bền của nó.
• Thông thường, không cần xử lý nhiệt đường may sau khi hàn.

Thiếu sót của nguyên liệu

Bất chấp sự lan rộng của vật liệu và những ưu điểm dường như rõ ràng và đáng kể của nó, nó vẫn chưa nhận được sự công nhận rộng rãi và rất có thể sẽ không bao giờ dẫn đầu trên thị trường. Điều này là do một số nhược điểm,đáng để biết. Bởi vì họ, một hợp kim như vậy sẽ luôn luôn là "thích hợp".

Ngay lập tức nó có giá trị bắt đầu với độ bền cao của vật liệu. Nó có vẻ là một lợi thế đáng kể, nhưng nó lại trở thành một bất lợi lớn khi cần phải xử lý kim loại bằng phương pháp cơ học hoặc áp suất. Một nhược điểm khác của cường độ cao là giảm mạnh khả năng biến dạng dẻo. Vì lý do này, nguyên liệu thô duplex không thực sự phù hợp để sản xuất bất kỳ sản phẩm nào phải có độ dẻo cao.

Ngay cả khi độ dẻo dường như ở mức chấp nhận được cho công việc, bạn vẫn phải nỗ lực rất nhiều. Vì lý do này, thép duplex và hợp kim cho các phụ kiện dầu khí không được sử dụng rộng rãi.

Nhược điểm tiếp theo là sự phức tạp về công nghệ của việc nấu chảy thép không gỉ song công. Vật liệu Austenit và ferit dễ nóng chảy hơn nhiều. Nếu công nghệ sản xuất bị vi phạm, đặc biệt là trong quá trình xử lý nhiệt, các pha khác sẽ hình thành trong vật liệu ngoài austenit và ferit, điều này là hoàn toàn không mong muốn. Thông thường, xảy ra pha sigma hoặc độ giòn 475 độ.

Pha không mong muốn trong nguyên liệu

PhaSigma được hình thành trong một sản phẩm như vậy ở nhiệt độ 1000 độ C trở lên. Thông thường, những nhiệt độ này xảy ra nếu quá trình làm mát sau khi hàn hoặc trong quá trình sản xuất không đủ nhanh. Ngoài ra, nhiều nguyên tố hợp kim hơn sẽ được chứa trongthành phần, xác suất xuất hiện của một giai đoạn càng cao. Nói cách khác, việc tạo ra thép siêu song công hoặc siêu song công là cực kỳ khó.

Đối với độ giòn 475 độ, nó xuất hiện trong trường hợp hình thành một giai đoạn được gọi là đột quỵ alpha. Như tên của nó, nhiệt độ nguy hiểm nhất là 475 độ C, nhưng vấn đề cũng có thể xuất hiện ở các giá trị thấp hơn nhiều, xấp xỉ 300 độ. Do đó, giới hạn nhiệt độ tối đa được áp dụng đối với việc sử dụng các sản phẩm từ loại nguyên liệu thô này. Đương nhiên, vì điều này, phạm vi của thép bị thu hẹp hơn nữa.

Dựa trên tất cả những điều trên, chúng ta có thể rút ra kết luận như vậy. Các loại thép song công là một giải pháp tốt và thay thế cho các vật liệu tiêu chuẩn, nhưng trong phạm vi rất hẹp.

Kết quả

Hợp kim hai mặt ít được sử dụng rộng rãi hơn nhiều so với các loại kim loại khác. Tuy nhiên, nó phổ biến ở một số khu vực nhất định. Thông thường nó được sử dụng trong lĩnh vực hóa dầu, công nghiệp ô tô và sản xuất bể bơi. Khả năng hàn tuyệt vời, chống ăn mòn và chống mài mòn cao khiến vật liệu này trở thành mục tiêu thực sự của nhiều người.