Tính chất cơ học và khả năng hàn của thép không gỉ SUS321

Tại sao chúng ta cần hiểu các tính chất cơ học và khả năng hàn của thép không gỉ SUS321?

Trong các kịch bản công nghiệp trong đó nhiệt độ cao, ăn mòn và căng thẳng phức tạp được đan xen, thép không gỉ SUS321 (1CR18NI10TI) đã trở thành vật liệu chính cho đường ống hóa học, thiết bị xử lý nhiệt và các thành phần hàng không vũ trụ do thiết kế ổn định titan.
Tuy nhiên, lợi thế về hiệu suất của thép không gỉ SUS321 phụ thuộc rất nhiều vào việc kiểm soát chính xác các tính chất cơ học và khả năng hàn - trước đây xác định độ tin cậy của vật liệu dưới tải nhiệt độ cao và sau này ảnh hưởng trực tiếp đến việc xử lý và an toàn cấu trúc. Từ góc độ của ứng dụng kỹ thuật, bài viết này phân tích ý nghĩa kỹ thuật và ý nghĩa thực tế của hai màn trình diễn cốt lõi và cung cấp một cơ sở ra quyết định cho lựa chọn vật liệu công nghiệp, thiết kế quy trình và kiểm soát chất lượng.

 

Tính chất cơ học bằng thép không gỉ SUS321

SUS321 (tương ứng với tiêu chuẩn quốc gia 06CR18NI11TI) là một loại thép không gỉ austenitic. Bằng cách thêm titan (TI) để ổn định cacbua, nó có cường độ nhiệt độ cao và khả năng chống ăn mòn giữa các tế bào.
Độ bền kéo (σB): lớn hơn hoặc bằng 520 MPa (trạng thái xử lý dung dịch)
Sức mạnh năng suất (σ 0. 2): lớn hơn hoặc bằng 205 MPa (trạng thái xử lý giải pháp)
Độ giãn dài (Δ5): lớn hơn hoặc bằng 40% (độ dẻo và độ bền tốt, dễ dàng để xử lý lạnh)
Độ cứng: Ít hơn hoặc bằng 187 Hb (trạng thái ủ), phù hợp cho các cảnh yêu cầu xử lý tiếp theo như hàn và uốn cong
Hiệu suất nhiệt độ cao: Khi được sử dụng trong một thời gian dài ở mức 500-700, điện trở creep tốt hơn thép không gỉ 304 và điện trở nhiệt độ tối đa có thể đạt tới 850 độ (nhiệt độ cực đại ngắn hạn), phù hợp với các bộ phận cấu trúc trong môi trường nhiệt độ cao.

Khả năng hàn thép không gỉ SUS321

Thép không gỉ SUS321 có khả năng hàn tốt. Titanium (Ti lớn hơn hoặc bằng 5 × C%) có thể ưu tiên kết hợp với carbon để tạo thành cacbua titan ổn định (TIC), tránh sự kết tủa của cacbua crom (CR23C6) ở ranh giới hạt ảnh hưởng đến sự tổn thương của hạt.
Phương pháp hàn áp dụng: Hàn TIG, hàn MIG và hàn hồ quang thủ công (SMAW) đều có thể áp dụng. Nên sử dụng một quy trình đầu vào nhiệt thấp để giảm nồng độ hạt thô và ứng suất.
Lựa chọn vật liệu hàn: Cần phải khớp các vật liệu phụ chứa titan hoặc niobium (NB) (như dây hàn ER347, thanh hàn E347) để tránh kết tủa của các cacbua trong khu vực hàn, dẫn đến giảm khả năng chống ăn mòn.
Điều trị trước khi uốn\/sau dây điện:
Không cần gia nhiệt trước khi hàn, nhưng nếu phôi dày hoặc nhiệt độ môi trường thấp, nó có thể được làm nóng trước vừa phải đến 100-150 để giảm nguy cơ vết nứt lạnh.
Nói chung, không cần xử lý nhiệt sau khi hàn, nhưng đối với các ứng dụng có yêu cầu chống ăn mòn cực cao, điều trị giải pháp (1000-1100 độ làm mát nhanh) được khuyến nghị để khôi phục tính đồng nhất của vật liệu.
Lưu ý: Tránh ô nhiễm ferrite trong quá trình hàn (như tiếp xúc với các dụng cụ thép carbon) để ngăn chặn sự ăn mòn giữa các hạt và vết nứt ăn mòn ứng suất; Kiểm soát nhiệt độ xen kẽ nhỏ hơn hoặc bằng 150 độ để giảm hạt thô gây ra bởi đầu vào nhiệt.