1.4835 Chất liệu tương đương: UNS S30815, X9CrNiSiNCe21-11-2 Thép không gỉ chịu nhiệt

1.4835 là gì và nó bằng bao nhiêu

Lớp 1.4835 là ký hiệu EN của thép crom-niken austenit chịu nhiệt với tên EN X9CrNiSiNCe21-11-2 và số UNS S30815. Trên thị trường, nó thường được bán dưới tên gọi chịu nhiệt thương mại nổi tiếng và danh sách mua sắm tương đương thực tế rất ngắn gọn và cụ thể:

EN 1.4835 / X9CrNiSiNCe21-11-2 (ký hiệu Châu Âu)

UNS S30815 (tên định danh của Mỹ)

Thép không gỉ austenit chịu nhiệt loại AISI 253MA (ký hiệu thương mại)

Thông số kỹ thuật sản phẩm liên quan: EN 10095 cho thép chịu nhiệt, ASTM A240/A176 cho tấm và dải, và ASME Phần II cho các ứng dụng chịu áp suất

Điều quan trọng là phải hiểu 1.4835 không phải là gì. Nó không phải là chất thay thế cho loại 310S và nó không phải là loại ăn mòn mang molypden. Hợp kim này được thiết kế cho các môi trường nóng, oxy hóa, trong đó thép austenit thông thường sẽ bong ra hoặc chảy xệ, và nó đạt được điều đó thông qua hợp kim vi mô thay vì bổ sung một lượng lớn niken hoặc molypden.

Thành phần hóa học và hiệu chỉnh xeri

Yếu tố	1.4835 / X9CrNiSiNCe21-11-2 / UNS S30815
C (cacbon)	0.05 – 0.12%
Si (silic)	1.40 – 2.50%
Mn (mangan)	Nhỏ hơn hoặc bằng 1,00%
P (phốt pho)	Nhỏ hơn hoặc bằng 0,045%
S (lưu huỳnh)	Nhỏ hơn hoặc bằng 0,015%
Cr (crom)	20.0 – 22.0%
Ni (niken)	10.0 – 12.0%
N (đạm)	0.12 – 0.20%
Ce (xeri)	0.03 – 0.08%
Mo (molypden)	Không được chỉ định/không bắt buộc

Một lỗi thường gặp trong các bảng thuộc tính được công bố là liệt kê nitơ hai lần và bỏ qua toàn bộ xeri. Hai nguyên tố hợp kim này khác nhau và cả hai đều quan trọng. Nitơ, ở mức 0,12 – 0,20%, là chất tăng cường dung dịch rắn mạnh và là lý do chính khiến loại này có độ bền rão cao với hàm lượng niken tương đối khiêm tốn. Cerium, với hàm lượng khoảng 0,03 – 0,08%, là một chất bổ sung vi lượng đất hiếm giúp cải thiện độ bám dính của thang oxit bảo vệ, chính xác là thứ giúp ngăn ngừa sự nứt vỡ trong quá trình gia nhiệt và làm mát lặp đi lặp lại. Silicon, ở mức 1,40 – 2,50%, cao bất thường đối với thép austenit và tác dụng với xeri để tạo thành oxit dày đặc, tự phục hồi. Loại bỏ xeri khỏi thông số kỹ thuật và hiệu suất oxy hóa tuần hoàn xác định cấp độ sẽ bị mất.

Tính chất vật lý và cơ học

Tài sản	Giá trị điển hình
Tỉ trọng	7,8 kg/dm³
Hành vi từ tính	Không có từ tính trong điều kiện ủ
Độ dẫn nhiệt ở 20 độ	khoảng 15 W/(m·K)
Điện trở suất ở nhiệt độ phòng	khoảng 0,85 Ω·mm²/m
Cường độ chứng minh 0,2% Rp0,2 (tối thiểu)	310 MPa
Độ bền kéo Rm	650 – 850 MPa
Độ giãn dài A80 (tối thiểu)	37%

Cấu hình cơ học là thép austenit bền, dẻo vừa phải: độ bền tối thiểu 310 MPa và phạm vi chịu kéo 650 – 850 MPa, cao hơn nhiều so với mức được trích dẫn cho các loại 304 hoặc 316 trơn, với độ giãn dài vẫn thoải mái trên 35%. Vật liệu này không có từ tính sau khi ủ, nhưng các khu vực được hàn hoặc gia công nguội nhiều có thể biểu hiện từ tính nhẹ, điều này là bình thường đối với loại austenit và không biểu thị khiếm khuyết. Một hạn chế thực tế được áp dụng: cấp độ này không nhằm mục đích rèn và các dạng sản phẩm phải ở dạng tấm, cuộn, ống, thanh hoặc dây chứ không phải là các bộ phận được rèn.

Khả năng chịu nhiệt và hành vi oxy hóa

Đây là mục đích của lớp. Khả năng chịu nhiệt có sẵn lên đến khoảng 1150 độ và khả năng chịu nhiệt tốt trong không khí được duy trì lên đến khoảng 1100 độ, sau đó hiệu suất giảm dần từ khoảng 900 độ trở đi khi tốc độ tăng trưởng oxit tăng lên. So với các loại austenit thông thường, sự khác biệt là đáng kể về quy mô: 1.4835 chống lại quá trình oxy hóa trong không khí ở nhiệt độ khoảng 1100 độ, trong khi 304 và 316 chỉ có khả năng chống oxy hóa ở khoảng 870 độ.

Vị trí bình chịu áp lực cũng theo mô hình tương tự. Theo khung mã ASME, 1.4835 được phê duyệt cho dịch vụ duy trì áp suất ở khoảng 900 độ, trong khi 304 và 316 chỉ được phê duyệt ở khoảng 815 độ. Đối với việc lắp đặt lò nung hoặc xử lý nhiệt, khoảng nhiệt độ tăng thêm đó thường là sự khác biệt giữa một bộ phận tồn tại qua nhiều năm chu kỳ nhiệt và một bộ phận cần thay thế sớm. Cơ chế này đáng được nhắc lại vì nó giải thích thiết kế hợp kim: nitơ cung cấp độ bền rão ở nhiệt độ, silicon và xeri cung cấp cặn bám dính trong suốt chu trình nhiệt và crom cung cấp nguồn dự trữ để cặn được xây dựng lại sau mỗi chu kỳ làm mát.

So sánh với 310S và lưu ý lựa chọn

Lớp 310S là điểm tham chiếu thông thường cho dịch vụ austenit ở nhiệt độ cao và nó là một sự so sánh hữu ích. Với hàm lượng crôm và niken cao, 310S có khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao tuyệt vời và là vật liệu đã được chứng minh tốt. Lớp 1.4835 khác nhau ở hai điểm. Đầu tiên, thành phần vi hợp kim của nó mang lại cho nó độ bền rão cao hơn, do đó nó ít biến dạng hơn khi chịu tải ở nhiệt độ. Thứ hai, nó chống lại chu kỳ nhiệt tốt hơn nhiều, vì cặn giàu xeri và silicon có thể tồn tại trong quá trình làm nóng và làm mát nhiều lần mà không bị nứt vỡ. Khi một bộ phận phải chịu sự thay đổi nhiệt thường xuyên, khí đốt chứa lưu huỳnh hoặc tải theo chu kỳ, thì 1.4835 là lựa chọn mạnh hơn; nơi mà nhiệm vụ ổn định và vừa phải, 310S vẫn là một lựa chọn hợp lý và kinh tế.

Những hạn chế cũng cần được nêu rõ ràng. Lớp 1.4835 không phải là vật liệu nước biển hoặc clorua và khả năng chống ăn mòn trong nước nói chung của nó thấp hơn so với các loại chứa molypden. Nó cũng không thích hợp để rèn. Trong những ranh giới đó, câu trả lời tiêu chuẩn cho các cấu trúc lò công nghiệp, ống bức xạ, bộ phận trao đổi nhiệt, bộ phận đầu đốt và thiết bị vận chuyển nhiệt độ cao phải giữ được hình dạng và lớp oxit của nó qua nhiều chu trình gia nhiệt.

Câu hỏi thường gặp

Hỏi: 1,4835 tương đương với cái gì?
Lớp 1.4835 là X9CrNiSiNCe21-11-2 trong hệ thống EN và UNS S30815 trong hệ thống của Mỹ, một loại thép không gỉ austenit chịu nhiệt thường được cung cấp theo tên gọi chịu nhiệt thương mại nổi tiếng.

Hỏi: Thép không gỉ 1.4835 có từ tính không?
Nó không có từ tính trong điều kiện ủ. Các khu vực được hàn hoặc gia công nguội có thể có từ tính nhẹ, điều này là bình thường đối với loại austenit.

Hỏi: Nhiệt độ sử dụng tối đa 1,4835 là bao nhiêu?
Khả năng chịu nhiệt kéo dài đến khoảng 1150 độ, trong khi khả năng chịu nhiệt tốt trong không khí được duy trì ở khoảng 1100 độ và giảm dần từ khoảng 900 độ trở lên.

Hỏi: 1.4835 so sánh với 310S như thế nào?
1.4835 mang lại độ bền rão cao hơn và khả năng chống nứt vỡ oxy hóa theo chu kỳ tốt hơn nhiều nhờ bổ sung xeri, silicon và nitơ. Lớp 310S vẫn là sự lựa chọn chắc chắn, tiết kiệm cho hoạt động ổn định ở nhiệt độ vừa phải.

Hỏi: Tại sao 1.4835 lại chứa xeri và silicon?
Cả hai yếu tố đều cải thiện độ bám dính và mật độ của lớp oxit bảo vệ, điều này cho phép hợp kim tồn tại trong quá trình gia nhiệt và làm mát nhiều lần mà không bị nứt vỡ.

Hỏi: 1.4835 có thể được sử dụng trong dịch vụ nước biển hoặc clorua không?
Không. Loại này không có molypden và khả năng chống ăn mòn trong nước của nó thấp hơn so với các loại austenit chứa molypden thông thường, do đó không nên chọn loại này cho dịch vụ ướt chứa clorua.