Thép không gỉ SUS431: Thành phần, Xử lý nhiệt và Ứng dụng

SUS431 là thép không gỉ martensitic được quy định trong JIS G4303 dành cho thanh, kết hợp độ bền cao với khả năng chống ăn mòn và độ bền tốt hơn so với các loại martensitic crom thông thường. Đặc điểm nổi bật của nó là việc bổ sung niken có chủ ý: 1,25 đến 2,50 phần trăm niken giúp ổn định austenite trong quá trình xử lý nhiệt, tạo ra sự biến đổi martensitic hoàn toàn khi làm nguội và tinh chế lớp oxit thụ động.

Nhận dạng lớp và tương đương tiêu chuẩn

SUS431 tương ứng với UNS S43100, AISI Type 431 và EN 1.4057 với tên thép X17CrNi16-2 theo tiêu chuẩn Châu Âu. Tương đương của Trung Quốc theo GB/T 1220 là 1Cr17Ni2. Lưu ý rằng EN 1.4542 là một cấp độ khác: đó là thép làm cứng kết tủa X5CrNiCuNb16-4, thường được mô tả là 17-4 PH và không thể thay thế cho 431. Mẫu sản phẩm được quy định bởi JIS G4303 đối với thanh, ASTM A276 và A479 đối với thanh và hình dạng, và ASTM A240 đối với tấm.

Thành phần hóa học theo JIS G4303

Yếu tố	Nội dung (% trọng lượng)
Cacbon, tối đa	0.20
Silicon, tối đa	1.00
Mangan, tối đa	1.00
Phốt pho, tối đa	0.040
Lưu huỳnh, tối đa	0.030
crom	15.00–17.00
Niken	1.25–2.50
Sắt	Sự cân bằng

Xử lý nhiệt và tính chất cơ học

Loại được cung cấp đã được ủ để gia công, sau đó được làm cứng và tôi luyện để sử dụng. Quá trình ủ được thực hiện ở nhiệt độ khoảng 680-700 C với làm mát bằng không khí. Quá trình làm cứng bao gồm austenit hóa ở nhiệt độ 950-1050 C, sau đó là làm nguội bằng dầu, tạo ra martensite với độ biến dạng chấp nhận được.

Mức tối thiểu về tính dịu-và-nóng tối theo JIS G4303:

Tài sản	Giá trị
Độ bền kéo, tối thiểu (MPa)	1080
Ứng suất bằng chứng 0,2%, tối thiểu (MPa)	860
Độ giãn dài, tối thiểu (%)	10
Năng lượng tác động, tối thiểu (J)	39
Độ cứng, tối đa (HB), cứng và tôi luyện	302
Độ cứng, tối đa (HB), ủ	285

Nhiệt độ ủ kiểm soát sự cân bằng độ bền{0}}độ dẻo dai. Nhiệt độ thấp khoảng 200-350 C vẫn giữ được độ bền gần như tối đa; nhiệt độ cao khoảng 600 C sẽ phục hồi độ dẻo dai và độ dẻo khi cường độ giảm. Nói chung nên tránh ủ ở phạm vi trung gian, khoảng 400-550 C vì nó có thể làm giảm cả khả năng chống ăn mòn và độ bền va đập.

Khả năng chống ăn mòn và giới hạn của nó

Niken cải thiện mật độ và độ bám dính của màng oxit, do đó SUS431 chống lại sự ăn mòn nhẹ trong khí quyển, nước ngọt, muối đường và axit hữu cơ loãng tốt hơn các loại martensitic không chứa niken. Nó không thích hợp để ngâm trong nước biển, clorua mạnh hoặc axit oxy hóa. Ở trạng thái cứng, khả năng chống ăn mòn của nó thấp hơn một chút so với ở trạng thái ủ và các bộ phận cần hiệu suất ăn mòn tốt nhất phải được tôi luyện ở mức thấp và thụ động sau khi gia công.

Hàn và Chế tạo

SUS431 có thể hàn được khi bộ phận được hàn trước khi đông cứng lần cuối. Làm nóng trước ở nhiệt độ 150-200 C để tránh nứt nguội, sử dụng chất độn austenit loại 431-hoặc 309{10}}khi độ dẻo đóng vai trò quan trọng và tôi luyện ở 200-300 C sau khi hàn để giảm ứng suất dư. Hàn sau khi xử lý nhiệt lần cuối sẽ làm mềm vùng chịu nhiệt và nên tránh đối với các mối nối chịu lực. Đối với các ốc vít quan trọng về an toàn và hàng không vũ trụ, việc kiểm tra không phá hủy là phương pháp tiêu chuẩn sau khi xử lý nhiệt lần cuối.

Các ứng dụng điển hình bao gồm ốc vít và đinh tán có độ bền cao, trục bơm và thân van, cánh tuabin, trục chân vịt, trục máy-công cụ, bộ phận treo và lái cũng như phần cứng cứng phải chống ăn mòn nhẹ.

Câu hỏi thường gặp

SUS431 có giống AISI 431 không?

Đúng. SUS431 là tên gọi JIS; AISI 431 và UNS S43100 là các tên gọi tương đương của Mỹ cho cùng thành phần.

Tên gọi chính xác của Châu Âu cho 431 là gì?

EN 1.4057, với tên thép X17CrNi16-2. EN 1.4542, đôi khi được trích dẫn là tương đương, thực tế là loại X5CrNiCuNb16-4 làm cứng kết tủa và không được sử dụng thay thế.

SUS431 có thể sử dụng được trong môi trường biển không?

Chỉ ở mức độ phơi nhiễm nhẹ chẳng hạn như không khí ven biển-không bắn tung tóe hoặc thỉnh thoảng có muối trên đường. Ngâm nước biển liên tục gây ra hiện tượng ăn mòn rỗ và kẽ hở; sử dụng loại 316, song công hoặc siêu{3} austenit cho nhiệm vụ đó.

Nên chọn nhiệt độ ủ nào?

Để có độ bền tối đa, tôi luyện ở 200-350 C. Để có độ dẻo dai, tôi luyện ở nhiệt độ gần 600 C và chấp nhận giảm cường độ. Tránh phạm vi 400-550 C, nơi mà khả năng chống ăn mòn và độ bền va đập đều có thể suy giảm.

SUS431 có từ tính không?

Đúng. Là loại martensitic, nó có từ tính mạnh trong mọi điều kiện, rất hữu ích cho việc kiểm tra từ tính và cho các ứng dụng yêu cầu phản ứng từ tính.

SUS431 so sánh với SUS304 như thế nào?

SUS431 cung cấp độ bền kéo gần gấp đôi so với SUS304 đã ủ nhưng độ dẻo thấp hơn và khả năng chống ăn mòn trong clorua thấp hơn nhiều. SUS304 có tính chất austenit,-không có từ tính và có thể tạo hình được; SUS431 là sự lựa chọn kỹ thuật khi độ bền và khả năng chống mài mòn chiếm ưu thế và môi trường ôn hòa.