Trong số bốn họ chính của thép không gỉ, thép không gỉ martensitic chiếm một vị trí độc đáo và khác biệt.
Không giống như các lớp austenit, không thể được làm cứng bằng cách xử lý nhiệt, hoặc lớp ferritic, cung cấp độ cứng hạn chế, thép không gỉ martensitic có thể được làm cứng bằng cách xử lý nhiệt - có khả năng đạt được độ cứng cao, sức mạnh, và chống mài mòn thông qua quá trình làm nguội và ủ.
Sự kết hợp giữa khả năng chống ăn mòn và hiệu suất cơ học này làm cho chúng trở thành vật liệu được lựa chọn cho các ứng dụng đòi hỏi cả độ bền và khả năng chống chịu với môi trường khắc nghiệt.
Từ dao kéo và dụng cụ phẫu thuật đến cánh tuabin và linh kiện ô tô, Thép không gỉ martensitic không thể thiếu trong vô số ứng dụng công nghiệp và tiêu dùng.
1. Thép không gỉ Martensitic là gì?
Martensitic thép không gỉ là một loại thép không gỉ có thể phát triển chủ yếu vi cấu trúc martensitic thông qua xử lý nhiệt.
Nó thường được phân loại riêng biệt với austenit, Ferritic, song công, và thép không gỉ làm cứng kết tủa vì cơ chế tăng cường chính của nó dựa trên sự chuyển đổi austenite thành martensite trong quá trình làm mát, tiếp theo là ủ để đạt được sự cân bằng cần thiết về tính chất cơ học.
Nói một cách đơn giản, trình tự sản xuất và xử lý nhiệt tuân theo sự biến đổi:
Cấu trúc được ủ → Austenitizing → Làm nguội → Cấu trúc Martensitic → Nhiệt độ → Thuộc tính kỹ thuật cuối cùng
Quá trình bắt đầu bằng cách nung thép đến nhiệt độ thích hợp. Nhiệt độ austenitizing, trong đó cấu trúc vi mô biến đổi thành austenite và các nguyên tố hợp kim phân phối lại theo thành phần và chu trình nhiệt.
Thành phần này sau đó được làm lạnh đủ nhanh để ngăn chặn sự hình thành các cấu trúc cân bằng mềm hơn và thúc đẩy quá trình biến đổi martensitic.
Mactensite thu được có đặc điểm là cấu trúc tinh thể có độ bền cao chứa cacbon siêu bão hòa..
Điều này tạo ra độ cứng và sức mạnh cao, nhưng martensite mới được làm nguội cũng có thể có độ dẻo dai hạn chế và ứng suất dư đáng kể.
Do đó, các thành phần thép không gỉ martensitic thường phải chịu ủ, giúp giảm độ giòn và cho phép các kỹ sư điều chỉnh độ cứng và độ bền cuối cùng.
Sự biến đổi Martensitic
Sự biến đổi martensitic là một sự biến đổi không khuếch tán, sự biến đổi kiểu cắt xảy ra khi austenite (FCC) được làm lạnh nhanh chóng dưới nhiệt độ ban đầu martensite (Bệnh đa xơ cứng).
Sự biến đổi diễn ra tức thời và không liên quan đến sự khuếch tán của các nguyên tử cacbon - cacbon vẫn bị giữ lại trong mạng, tạo ra dung dịch rắn quá bão hòa.
| Sân khấu | Sự miêu tả | Nhiệt độ |
| austenit hóa | Nung nóng đến 950–1050°C để tạo thành austenit. | 950Tiết1050 ° C. |
| Làm dịu đi | Làm mát nhanh chóng (dầu, không khí, hoặc nước) biến đổi austenite thành martensite. | Dưới đây Cô |
| Ủ | Làm nóng lại đến 150–650°C để giảm căng thẳng và điều chỉnh các đặc tính. | 150Mạnh650 ° C. |
2. Thành phần hóa học của thép không gỉ Martensitic
Vì thép không gỉ martensitic bao gồm nhiều loại thép, các phạm vi dưới đây là phạm vi ngành đại diện chứ không phải là yêu cầu cho bất kỳ cấp độ nào.
| Yếu tố hợp kim | Phạm vi điển hình (wt%) | Chức năng chính của thép không gỉ Martensitic |
| Crom (Cr) | 10.5–18,0% | Cung cấp khả năng chống ăn mòn và oxy hóa cơ bản của thép không gỉ và ảnh hưởng mạnh mẽ đến độ ổn định pha. |
| Carbon (C) | 0.03–1,20% | Yếu tố làm cứng và tăng cường chính trong các loại martensitic thông thường. |
| Niken (TRONG) | 0–3.0% | Cải thiện độ dẻo dai, Độ cứng, và độ ổn định pha ở các lớp được chọn. |
| Molypden (MO) | 0–1,5% | Tăng cường khả năng chống ăn mòn cục bộ và góp phần tăng độ cứng và hiệu suất nhiệt độ cao. |
| Mangan (Mn) | 0–1,5% | Hỗ trợ quá trình khử oxy và ảnh hưởng đến độ ổn định và độ cứng của austenite. |
Silicon (Và) |
0–1,0% | Chủ yếu hoạt động như một chất khử oxy trong quá trình sản xuất thép và có thể góp phần chống oxy hóa. |
| Nitơ (N) | 0–0,20% | Yếu tố tăng cường và ổn định austenite được sử dụng trong các loại hiện đại hoặc chuyên dụng được chọn. |
| Vanadi (V) | 0–1,0%* | Nguyên tố tạo hình cacbua mạnh được sử dụng chủ yếu trong thép martensitic loại công cụ hoặc độ mài mòn cao chuyên dụng. |
| Niobi (NB) | 0–1,0%* | Tạo thành các cacbua ổn định và có thể cải thiện độ ổn định luyện kim ở các cấp đã chọn. |
Carbon: Yếu tố làm cứng chính
Carbon có vai trò đặc biệt quan trọng đối với thép không gỉ martensitic vì nó ảnh hưởng mạnh mẽ đến cấu trúc hình thành trong quá trình xử lý nhiệt.
Ở trạng thái ủ, cacbon có thể tồn tại một phần trong dung dịch rắn và một phần ở pha cacbua, tùy thuộc vào cấp độ và lịch sử nhiệt.
Trong quá trình austenit hóa và làm nguội tiếp theo, cacbon góp phần hình thành martensite cứng.
Là một xu hướng kỹ thuật chung:
- Mức carbon thấp hơn ủng hộ độ dẻo dai được cải thiện và độ cứng vừa phải hơn.
- Mức carbon trung bình cung cấp sự cân bằng giữa độ cứng và độ bền cơ học.
- Hàm lượng carbon cao cho phép độ cứng rất cao và khả năng chống mài mòn được cải thiện nhưng có thể làm giảm độ dẻo dai và tăng độ giòn.
Đây là lý do tại sao các loại trong họ martensitic có thể có những ứng dụng khác nhau đáng kể.
Loại có hàm lượng carbon tương đối thấp có thể được sử dụng cho van, trục, và các thành phần cấu trúc, trong khi loại có hàm lượng carbon cao có thể được chọn cho dao, Công cụ cắt, và các bộ phận chính xác chống mài mòn.
3. Các loại và cấp độ chính của thép không gỉ Martensitic
Thép không gỉ Martensitic bao gồm một số nhóm cấp riêng biệt được phát triển để đáp ứng các yêu cầu khác nhau về độ cứng, sức mạnh, kháng ăn mòn, Đang đeo điện trở, khả năng gia công, độ dẻo dai, và khả năng đúc.
Các lớp Martensitic tiêu chuẩn
Phạm vi thành phần bên dưới là các giới hạn đại diện thường được liên kết với các chỉ định cấp tương ứng.
Các yêu cầu chính xác phải luôn được xác minh theo tiêu chuẩn ASTM hiện hành, TRONG, CHÚNG TA, Anh ấy là, hoặc đặc điểm kỹ thuật của khách hàng.
| Cấp | Chỉ định Hoa Kỳ | Thành phần gần đúng | Các ứng dụng điển hình |
| 410 | S41000 | Cr: 11.5–13,5%; C: .10,15% | Van, Các thành phần bơm, trục, buộc chặt, Các bộ phận tuabin, và các linh kiện công nghiệp nói chung. |
| 420 | S42000* | Cr: 12–14%; C: 0.15–0,40% | Dao kéo, dụng cụ phẫu thuật, Lưỡi dao, khuôn, và các thành phần chống hao mòn. |
| 420J2 | Thường được liên kết với dòng tương đương S42000** | Cr: 12–14%; C: 0.26–0,40% | Những con dao, kéo, kéo, dao kéo tiêu dùng, và các dụng cụ cắt đa năng. |
| 431 | S43100 | Cr: 15–17%; TRONG: 1.25–2,50%; C: .20,20% | Trục bơm, Trục biển, Thành phần van, Phụ kiện máy bay, và các bộ phận cơ khí có độ bền cao. |
440MỘT |
S44002 | Cr: 16–18%; C: 0.60–0,75% | Dao kéo, Thành phần van, Vòng bi, dụng cụ y tế, và các bộ phận chịu mài mòn. |
| 440B | S44003 | Cr: 16–18%; C: 0.75–0,95% | Công cụ cắt, dụng cụ chính xác, Vòng bi, và mặc các bộ phận. |
| 440C | S44004 | Cr: 16–18%; C: 0.95–1,20% | Vòng bi hiệu suất cao, thành phần mài mòn chính xác, dao kéo cao cấp, bộ phận van, và dụng cụ phẫu thuật. |
| 416 | S41600 | Cr: 12–14%; C: .10,15%; S: 0.15–0,35% | Phụ kiện gia công chính xác, trục, ốc vít, Thành phần van, buộc chặt, và các bộ phận máy trục vít tự động. |
Lớp Martensitic đúc
Hệ thống chỉ định đúc của ASTM xác định một số loại thép không gỉ martensitic quan trọng.
| Lớp đúc ASTM | Chỉ định Hoa Kỳ | Thành phần gần đúng | Các ứng dụng điển hình |
| CA-15 | J91150 | Cr: khoảng 11.5–14.0%; C: tiêu biểu .10,15% | Thân van và trang trí, Các thành phần bơm, Các bộ phận tuabin, thiết bị thủy lực, và máy móc công nghiệp. |
| CA-40 | J91151 | Cr: khoảng 11.5–14.0%; C: thường lên đến 0.40% | Bộ phận van chống mài mòn, Máy móc công nghiệp, thành phần dịch vụ hơi nước, và các bộ phận cơ khí. |
CA-6NM |
J91540 | Cr: khoảng 11.5–14.0%; TRONG: khoảng 3.5–4,5%; MO: khoảng 0.4–1,0%; C: ≤0,06% | Tua bin thủy lực, thiết bị thủy điện, cánh bơm lớn, Vỏ bơm, và các bộ phận xử lý nước. |
| CB-7Cu-1 | J92180 | Cr: khoảng 14–16%; TRONG: khoảng 4–6%; Cu: khoảng 2.5–4.0%; C: .0,07% | Các thành phần hàng không vũ trụ, vật đúc cường độ cao, bơm, Van, và các thiết bị công nghiệp đòi hỏi khắt khe. |
4. Xử lý nhiệt thép không gỉ Martensitic
Điều trị nhiệt là một trong những khía cạnh xác định của thép không gỉ martensitic.
Không giống như thép không gỉ austenit, mà thường không thể được tăng cường đáng kể bằng cách làm nguội và ủ thông thường,
lớp martensitic được thiết kế đặc biệt để phát triển các kết hợp khác nhau của độ cứng, sức mạnh, độ dẻo dai, Đang đeo điện trở, và sự ổn định kích thước thông qua xử lý nhiệt có kiểm soát.
Ủ
Ủ thường được sử dụng để làm mềm thép không gỉ martensitic trước khi gia công, hình thành, hoặc xử lý nhiệt tiếp theo.
Tùy thuộc vào lớp và đặc điểm kỹ thuật, thép được nung nóng đến một phạm vi nhiệt độ thích hợp và được làm nguội trong các điều kiện được kiểm soát để tạo ra cấu trúc vi mô mềm hơn và dễ gia công hơn.
Mục tiêu chính của ủ bao gồm:
- Giảm độ cứng
- Giảm căng thẳng nội tâm
- Cải thiện khả năng gia công
- Cải thiện sự ổn định kích thước
- Tạo ra cấu trúc vi mô đồng nhất hơn trước khi đông cứng lần cuối
Đối với nhiều thành phần, gia công thô được thực hiện trong điều kiện ủ vì thép không gỉ martensitic được làm cứng hoàn toàn có thể khó gia công và tốn kém.
Sau đó, bộ phận này được xử lý nhiệt và sau đó được gia công hoàn thiện hoặc nghiền để đạt được kích thước cuối cùng theo yêu cầu..
Austenitizing
Austenitizing là giai đoạn thép được nung nóng để tạo thành austenite trước khi tôi. Nhiệt độ yêu cầu phụ thuộc nhiều vào cấp.
Đối với thép không gỉ martensitic thông thường, nhiệt độ austenit hóa điển hình có thể rơi vào khoảng trong phạm vi sau:
| Gia đình lớp | Phạm vi Austenitizing điển hình* | Mục tiêu chính |
| 410 / lớp martensitic carbon thấp | Khoảng 925–1.010°C | Phát triển cấu trúc austenit phù hợp cho quá trình đông cứng tiếp theo. |
| 420 / loại carbon trung bình | Khoảng 980–1.065°C | Hòa tan một lượng thích hợp các nguyên tố cacbon và hợp kim trước khi làm nguội. |
| 440-loạt các loại carbon cao | Khoảng 1,010Mạnh1,120 ° C. | Phát triển tiềm năng độ cứng cao đồng thời kiểm soát sự hòa tan cacbua và sự phát triển của hạt. |
| 431 và các loại có chứa niken | Khoảng 980–1.070°C | Phát triển sự cân bằng phù hợp về độ cứng, sức mạnh, và sự dẻo dai. |
* Những phạm vi này chỉ mang tính đại diện. Nhiệt độ xử lý nhiệt thực tế và thời gian giữ phải được chọn theo thông số kỹ thuật vật liệu hiện hành, Kích thước phần, điều kiện lò, và các thuộc tính cuối cùng được yêu cầu.
Austenitizing phải được kiểm soát cẩn thận. Nếu nhiệt độ quá thấp, sự biến đổi không đủ hoặc sự hòa tan cacbua có thể hạn chế độ cứng đạt được.
Nhiệt độ quá cao hoặc thời gian giữ quá lâu có thể thúc đẩy sự phát triển của hạt và tăng lượng austenite được giữ lại., có khả năng làm giảm độ dẻo dai và độ ổn định kích thước.
Làm dịu đi
Sau khi austenit hóa, thành phần được làm lạnh ở tốc độ đủ để thúc đẩy quá trình chuyển đổi austenite thành martensite.
Tùy thuộc vào cấp độ và hình dạng thành phần, dập tắt có thể liên quan đến:
- Làm mát không khí
- Làm nguội dầu
- Làm nguội polyme
- Làm nguội khí có áp suất
- Các phương pháp làm mát có kiểm soát khác
Việc lựa chọn môi trường làm nguội là sự cân bằng giữa việc đạt được đủ độ làm mát để làm cứng và giảm thiểu ứng suất nhiệt.
Ủ
Martensite mới được làm nguội có thể có độ cứng rất cao nhưng ứng suất bên trong cao và độ dẻo dai hạn chế.
Do đó, ủ là một bước thiết yếu cho hầu hết các ứng dụng kỹ thuật..
Trong quá trình ủ, thép được nung lại đến nhiệt độ được kiểm soát dưới phạm vi austenitizing và được giữ trong một khoảng thời gian thích hợp.
Quá trình này cho phép cấu trúc martensitic ổn định và giảm ứng suất dư đồng thời điều chỉnh sự cân bằng giữa độ cứng và độ dẻo dai..
Nói chung:
- Nhiệt độ ủ thấp hơn có xu hướng giữ được độ cứng và khả năng chống mài mòn cao hơn.
- Nhiệt độ ủ cao hơn thường làm giảm độ cứng trong khi cải thiện độ dẻo dai và ổn định ứng suất.
Mối quan hệ chính xác phụ thuộc vào cấp độ. Một số loại thép không gỉ martensitic cũng có thể có hiện tượng giòn hoặc thay đổi hành vi ăn mòn không mong muốn trong phạm vi nhiệt độ cụ thể..
Vì thế, nhiệt độ ủ phải được lựa chọn theo thông số kỹ thuật cấp liên quan và các đặc tính dịch vụ được yêu cầu thay vì chỉ dựa trên mục tiêu độ cứng chung.
Ổn định kích thước và ủ đôi
Thép không gỉ martensitic có hàm lượng carbon cao và hiệu suất cao có thể yêu cầu nhiều chu kỳ ủ để cải thiện sự ổn định của cấu trúc và giảm hiệu ứng austenite được giữ lại.
Ủ kép có thể mang lại một số lợi ích:
- Cải thiện độ ổn định kích thước
- Tính chất cơ học đồng đều hơn
- Giảm căng thẳng dư
- Ổn định austenite biến đổi được giữ lại
- Cải thiện sự cân bằng giữa độ cứng và độ dẻo dai
Trong các ứng dụng chính xác, phương pháp xử lý ổn định bổ sung có thể được sử dụng trước khi mài hoặc hoàn thiện lần cuối.
Điều này đặc biệt quan trọng đối với vòng bi, Công cụ cắt, thành phần van chính xác, và các bộ phận khác nơi những thay đổi kích thước nhỏ có thể ảnh hưởng đến hiệu suất chức năng.
5. Phạm vi đặc tính cơ học điển hình của thép không gỉ Martensitic
Các giá trị sau đây cung cấp phạm vi kỹ thuật đại diện cho thép không gỉ martensitic thường được sử dụng.
Đặc tính thực tế thay đổi tùy theo hình thức sản phẩm, phần dày, Điều trị nhiệt, điều kiện ủ, và tiêu chuẩn áp dụng.
| Cấp | Tình trạng điển hình | Sức mạnh năng suất, RP0.2 (MPA) | Độ bền kéo, RM (MPA) | Độ giãn dài A (%) | Độ cứng |
| 410 | Cứng & nóng tính | 550Cấm1.000 | 700Mạnh1,200 | 10–20 | Khoảng. 25Mạnh45 HRC |
| 416 | Cứng & nóng tính | 550Cấm1.000 | 700Mạnh1,200 | 10–20 | Khoảng. 25Mạnh45 HRC |
| 420 | Cứng & nóng tính | 700–1.300 | 900–1.600 | 8–18 | Khoảng. 45Mạnh55 HRC |
| 431 | Cứng & nóng tính | 700Cấm1.000 | 900Mạnh1,200 | 10–20 | Khoảng. 28Mạnh45 HRC |
| 440MỘT | Cứng & nóng tính | 1,000–1.500 | 1,500–1,900 | 5Mạnh12 | Khoảng. 54–58 HRC |
| 440B | Cứng & nóng tính | 1,100–1.500 | 1,600–1,950 | 4Tiết10 | Khoảng. 56–59 HRC |
| 440C | Cứng & nóng tính | 1,200–1.600 | 1,800–2,000+ | 2–8 | Khoảng. 56–60 HRC |
| CA-15 | Dàn diễn viên, nhiệt được xử lý | ≥450 | ≥620 | ≥18 | Tiêu biểu ~180–230 HB |
6. Đặc điểm của thép Martensitic
Kháng ăn mòn
Giống như tất cả các thép không gỉ, lớp martensitic có được khả năng chống ăn mòn từ một lớp mỏng, màng thụ động crom oxit tự phục hồi.
Tuy nhiên, hiệu suất của chúng thấp hơn so với các loại austenit:
- Chúng cung cấp khả năng chống chịu tốt với bầu không khí đô thị nhẹ nhàng và nông thôn, nước ngọt trung tính, axit hữu cơ nhẹ và hầu hết các môi trường thực phẩm.
- Hàm lượng crom thấp hơn của chúng (12–14% cho điểm tiêu chuẩn) và kết tủa cacbua crom dẫn đến khả năng chống rỗ kém hơn và khả năng chống ăn mòn nói chung so với 18/8 thép austenit.
- Chúng không thích hợp để tiếp xúc lâu với nước biển, axit khoáng mạnh, dung dịch có hàm lượng clorua cao hoặc môi trường công nghiệp nặng.
- Các loại crôm cao hơn như 440C mang lại hiệu suất ăn mòn tốt hơn so với các loại crôm thấp hơn 410 Và 420, mặc dù hàm lượng carbon cao hơn.
Tính chất từ tính
Thép không gỉ Martensitic có từ tính mạnh trong mọi điều kiện xử lý nhiệt.
Đây là hệ quả trực tiếp của cấu trúc tinh thể tứ giác lấy cơ thể làm trung tâm, hỗ trợ trật tự từ tính tự phát từ các spin electron chưa ghép cặp.
Một quan niệm sai lầm phổ biến là phản ứng từ tính cho thấy thép không gỉ chất lượng thấp.
Trong thực tế, từ tính là một tính chất cấu trúc, không phải là một chỉ số chất lượng: tất cả các loại thép không gỉ martensitic và ferritic đều có từ tính tự nhiên, bao gồm các loại hiệu suất cao như 440C.
Chống mài mòn và độ cứng
Khả năng chống mài mòn tuyệt vời là ưu điểm hàng đầu của các loại martensitic có hàm lượng carbon cao.
Khi đã cứng lại 55+ HRC, chúng hoạt động tốt hơn thép không gỉ austenit và ferritic với hệ số 5–10 trong cả ứng dụng mài mòn và mài mòn dính.
Sự kết hợp giữa ma trận martensitic cứng và các hạt cacbua crom phân tán tạo ra vật liệu giữ được hình dạng và bề mặt hoàn thiện dưới sự tiếp xúc trượt lặp đi lặp lại.
Điều này làm cho thép không gỉ martensitic trở thành lựa chọn thép không gỉ khả thi duy nhất để cắt các cạnh, bề mặt ổ trục và các bộ phận tiếp xúc trượt.
Khả năng hàn của thép không gỉ Martensitic
Khả năng hàn thường được coi là hạn chế xử lý đáng kể nhất của thép không gỉ martensitic:
- Độ cứng cao của hợp kim có nghĩa là kim loại mối hàn và các vùng chịu ảnh hưởng nhiệt sẽ cứng lại nhanh chóng khi nguội., tạo ra ứng suất kéo dư cao và nguy cơ nứt nguội cao.
- Quy trình hàn tiêu chuẩn yêu cầu gia nhiệt trước ở nhiệt độ 200–300°C, kiểm soát nhiệt độ giữa các đường hàn và ủ sau hàn bắt buộc ngay sau khi hàn để tránh hỏng hóc.
- Loại carbon thấp 410 có khả năng hàn tốt nhất trong gia đình; 440C carbon cao thường không được khuyến khích cho hàn nhiệt hạch.
- Cho các ứng dụng quan trọng, phù hợp với kim loại phụ martensitic hoặc austenit 309/310 chất độn được sử dụng để giảm nguy cơ nứt.
Khả năng gia công và định dạng
- Khả năng gia công thay đổi mạnh mẽ theo độ cứng. Trong điều kiện ủ hoàn toàn, thép không gỉ martensitic có khả năng gia công tốt, nói chung là tốt hơn austenit 304 do tốc độ làm việc cứng hơn.
Ở trạng thái cứng, khả năng gia công rất kém; gần như tất cả gia công hoàn thiện phải được hoàn thành ở trạng thái ủ mềm trước khi đông cứng.
Lớp gia công tự do 416 mang lại cải thiện đáng kể khả năng bẻ phoi và tuổi thọ dụng cụ để sản xuất máy trục vít khối lượng lớn. - Tính định dạng vừa phải ở trạng thái ủ, thích hợp để uốn, hoạt động tạo hình cuộn và kéo nông.
Các loại Martensitic không thể phù hợp với khả năng kéo sâu của thép austenit, và tạo hình nguội phải luôn được thực hiện trước khi đông cứng.
7. Quy trình sản xuất linh kiện thép không gỉ Martensitic
Thép không gỉ Martensitic có thể được xử lý thông qua một loạt các tuyến sản xuất, bao gồm Gia công CNC, Đúc đầu tư, Đúc cát, rèn, và luyện kim bột.
Quá trình thích hợp phụ thuộc vào hình dạng thành phần, yêu cầu kích thước, Khối lượng sản xuất, yêu cầu về tính chất cơ học, sử dụng vật liệu, và liệu thành phần đó có trải qua quá trình làm cứng và ủ tiếp theo hay không.
Gia công CNC
Gia công CNC là một quá trình sản xuất trừ trong đó thép không gỉ martensitic được loại bỏ khỏi thanh, đĩa, rèn, hoặc các sản phẩm bán thành phẩm khác sử dụng công cụ cắt được điều khiển bằng máy tính.
Các hoạt động chung bao gồm quay, xay xát, khoan, luồng, nhạt nhẽo, mài, và gia công nhiều trục.
Thép không gỉ Martensitic thường được gia công ở trạng thái ủ hoặc làm mềm trước khi đông cứng lần cuối.
Gia công thô sau đó có thể được thực hiện bằng cách làm nguội và ủ, với gia công hoàn thiện hoặc mài được sử dụng để đạt được các yêu cầu về kích thước và bề mặt cuối cùng.
Đúc đầu tư
Đúc đầu tư, còn được gọi là đúc wax, sản xuất các thành phần thép không gỉ martensitic bằng cách tạo ra mẫu sáp chi tiết, tạo thành một lớp vỏ gốm xung quanh hoa văn, loại bỏ sáp, và đổ thép không gỉ nóng chảy vào khoang tạo thành.
Quá trình này đặc biệt hữu ích cho các thành phần có Hình học phức tạp, các phần mỏng, đoạn văn nội bộ, ông chủ tích hợp, và các biên dạng khó gia công.
Đúc cát
Đúc cát sử dụng khuôn cát để tạo thành khoang chứa thép không gỉ martensitic nóng chảy được đổ vào.
So với đúc đầu tư, đúc cát cung cấp tính linh hoạt cao hơn cho các thành phần lớn hơn và hình học tương đối đơn giản hoặc phức tạp vừa phải.
Nó được sử dụng rộng rãi cho các thành phần công nghiệp nơi tính toàn vẹn của cấu trúc, kích thước thành phần, và kinh tế sản xuất quan trọng hơn chi tiết bề mặt cực kỳ tốt.
Rèn
Rèn tạo thành thép không gỉ martensitic thông qua biến dạng dẻo được kiểm soát, thường ở nhiệt độ cao.
Vật liệu được nén giữa các khuôn hoặc dụng cụ khác để tạo ra hình dạng cần thiết.
Việc rèn có thể tạo ra cấu trúc vi mô tinh tế và định hướng đồng thời giảm độ xốp bên trong và cải thiện tính toàn vẹn của cấu trúc.
Do đó nó thường được lựa chọn cho các thành phần tiếp xúc với tải cơ học cao, sự va chạm, áp lực , hoặc ứng suất tuần hoàn.
Các bộ phận rèn điển hình bao gồm trục, Van thân, Trục bơm, buộc chặt, phụ kiện, và các bộ phận cơ khí có độ bền cao.
Lớp luyện kim bột
Lớp luyện kim bột sản xuất các loại martensitic có hàm lượng carbon cao như 440C với sự phân bố cacbua cực kỳ đồng đều và cấu trúc hạt mịn, vượt trội hơn vật liệu rèn về khả năng chống mài mòn và ổn định kích thước.
Quá trình này là lý tưởng cho nhỏ, các bộ phận phức tạp có độ mài mòn cao mà việc gia công thông thường sẽ cực kỳ tốn kém.
8. Hoàn thiện bề mặt và Kỹ thuật bề mặt
Thép không gỉ Martensitic tương thích với đầy đủ các phương pháp xử lý kỹ thuật và hoàn thiện bề mặt để nâng cao vẻ ngoài, khả năng chống ăn mòn và hiệu suất mài mòn:
- hoàn thiện nhà máy: Bề mặt được cán hoặc rèn tiêu chuẩn cho các bộ phận kết cấu công nghiệp
- Đánh bóng cơ học / Kết thúc gương: Các loại có hàm lượng carbon cao có thể được đánh bóng thành bề mặt gương có chất lượng quang học, biến chúng thành tiêu chuẩn cho dụng cụ phẫu thuật và dao kéo cao cấp
- Chải / Satin kết thúc: Kết cấu hoàn thiện định hướng cho dụng cụ cầm tay và phần cứng trang trí
- Thụ động: Xử lý hóa học để loại bỏ sắt tự do và tăng cường lớp oxit thụ động, cải thiện khả năng chống ăn mòn
- Điện tử: Siêu mịn, bề mặt hoàn thiện chống ăn mòn cho các bộ phận tiếp xúc với thực phẩm và y tế
- Lớp phủ cứng: DLC, Lớp phủ TiN và crom cacbua tăng thêm độ cứng bề mặt và giảm ma sát cho các ứng dụng cắt và ổ trục chịu mài mòn nghiêm trọng
9. Ứng dụng của thép không gỉ Martensitic
Thép không gỉ Martensitic được sử dụng rộng rãi khi một bộ phận đòi hỏi sự kết hợp giữa cường độ cao, độ cứng, Đang đeo điện trở, Kháng ăn mòn vừa phải, và sự ổn định kích thước.
Van và thiết bị kiểm soát chất lỏng
Thép không gỉ Martensitic được sử dụng rộng rãi cho Van thân, trang trí van, chỗ ngồi, trục, và các thành phần bên trong khác.
Độ cứng cao giúp chống xói mòn, mài mòn, và tiếp xúc cơ học lặp đi lặp lại, trong khi khả năng chống ăn mòn của nó mang lại sự bảo vệ trong nhiều môi trường nước, hơi nước, và môi trường chất lỏng công nghiệp.
Các thành phần điển hình bao gồm:
- Van thân
- Bóng van và trang trí
- Chỗ ngồi
- Trục bơm
- Người thúc đẩy
- Ống lót
- Đeo nhẫn
Dụng cụ dao kéo và cắt
Các loại martensitic có hàm lượng carbon cao đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng dao và cắt.
420 được sử dụng rộng rãi cho các lưỡi đa năng, trong khi 440MỘT, 440B, và 440C có thể cung cấp độ cứng cao hơn và khả năng chống mài mòn.
Những ưu điểm chính là:
- Khả năng giữ cạnh cao
- Độ cứng cao
- Khả năng chống biến dạng
- Kháng mặc tốt
- Khả năng chống ăn mòn hợp lý so với thép công cụ carbon thông thường
Vòng bi và các bộ phận mài mòn chính xác
Thép không gỉ martensitic carbon cao, đặc biệt là 440C, được sử dụng cho các bộ phận ổ trục chống ăn mòn.
Các ứng dụng điển hình bao gồm:
- Bóng mang
- Cuộc đua vòng bi
- Con lăn chính xác
- Ống lót
- Đeo nhẫn
- Vòng bi dụng cụ
Dụng cụ y tế và phẫu thuật
Thép không gỉ Martensitic được sử dụng rộng rãi trong các dụng cụ phẫu thuật vì chúng có thể kết hợp độ cứng, giữ cạnh, sức mạnh, kháng ăn mòn, và khả năng khử trùng.
Các ứng dụng bao gồm:
- Kéo phẫu thuật
- Lưỡi dao phẫu thuật
- Kẹp
- Kẹp
- Dụng cụ nha khoa
- Dụng cụ cắt
Thành phần ô tô
Thép không gỉ Martensitic có thể được sử dụng trong các bộ phận ô tô chịu tải cơ học, nhiệt, mặc, và môi trường ăn mòn.
Các ứng dụng bao gồm:
- Trục
- Thành phần van
- Các thành phần bơm
- Buộc chặt
- Các thành phần liên quan đến khí thải
- Thiết bị truyền động cơ khí
- Các thành phần chống hao mòn
Linh kiện hàng không vũ trụ và tuabin
Thép không gỉ martensitic chọn lọc được sử dụng trong các thiết bị năng lượng và hàng không vũ trụ, nơi cần có độ bền cao và độ ổn định kích thước.
Ứng dụng có thể bao gồm:
- Thành phần tuabin
- Trục
- Buộc chặt
- Các thành phần bơm
- Thành phần truyền động
- Bộ phận cơ khí có độ bền cao
Năng lượng, Bơm, và thiết bị thủy điện
Thép không gỉ Martensitic cũng rất quan trọng trong thiết bị sản xuất năng lượng và xử lý nước.
Lớp diễn viên CA-6NM, Ví dụ, là một loại thép không gỉ martensitic có hàm lượng carbon thấp chứa niken và molypden và được liên kết rộng rãi với máy chạy tuabin thủy lực, Các thành phần bơm, và thiết bị xử lý nước.
10. Ưu điểm và hạn chế của thép không gỉ Martensitic
Thép không gỉ Martensitic khác biệt với các họ thép không gỉ khác bởi khả năng phát triển độ bền và độ cứng cao thông qua quá trình làm nguội và ủ.
Điều này làm cho nó đặc biệt thích hợp cho các bộ phận tiếp xúc với sự mài mòn, tải cơ khí, cắt, sự va chạm, và liên lạc nhiều lần.
Tuy nhiên, các đặc tính luyện kim tương tự mang lại độ cứng cao có thể làm giảm độ dẻo, độ dẻo dai, kháng ăn mòn, và khả năng hàn.
Lợi thế chính
- Dòng thép không gỉ duy nhất có thể được làm cứng bằng cách xử lý nhiệt, với độ cứng có thể điều chỉnh từ 20 HRC đến 62 HRC
- Khả năng chống mài mòn và độ cứng bề mặt tuyệt vời, 5– Vượt trội gấp 10 lần so với thép không gỉ austenit
- 2– Độ bền cao gấp 3 lần so với các loại austenit tiêu chuẩn ở trạng thái cứng
- Kháng ăn mòn vừa phải, tốt hơn đáng kể so với thép carbon trơn
- Từ tính tự nhiên, thích hợp cho các ứng dụng thành phần từ tính
- Khả năng đánh bóng tuyệt vời để hoàn thiện gương có độ bóng cao
- Chi phí thấp hơn thép không gỉ austenit và song công hợp kim cao cho mức độ bền tương đương
Hạn chế cố hữu
- Khả năng chống ăn mòn chung và rỗ thấp hơn so với 304/316 lớp Austenitic; không phù hợp với môi trường có hàm lượng clorua cao và axit mạnh
- Khả năng hàn kém đòi hỏi phải gia nhiệt trước và ủ sau hàn để tránh nứt
- Yêu cầu xử lý nhiệt để đạt được đặc tính tối ưu, thêm chi phí xử lý và thời gian thực hiện
- Độ dẻo và độ bền thấp hơn thép không gỉ austenit ở điều kiện cứng
- Dễ bị nóng giòn trong phạm vi nhiệt độ cụ thể
- Khả năng kéo sâu và tạo hình nguội hạn chế
11. Martensitic vs. Austenit vs. Thép không gỉ ferritic
Ba họ thép không gỉ chính khác nhau chủ yếu về cấu trúc vi mô, phản ứng xử lý nhiệt, sức mạnh, kháng ăn mòn, độ dẻo, Hành vi từ tính, và khả năng hàn.
Bảng sau tập trung vào các đặc tính kỹ thuật phù hợp nhất với việc lựa chọn vật liệu.
| Tài sản | Thép không gỉ Martensitic | Thép không gỉ Austenitic | Thép không gỉ ferritic |
| Lớp tiêu biểu | 410, 420, 431, 440A/440C | 304, 304L, 316, 316L, 321 | 409, 430, 439, 441, 444 |
| Cấu trúc tinh thể | BCT martensite sau khi đông cứng | FCC Austenite | BCC Ferrite |
| Nội dung Cr điển hình | ~11,5–18% trọng lượng | ~16–26% trọng lượng | ~10,5–30% trọng lượng |
| Làm cứng xử lý nhiệt | Xuất sắc; dập tắt và nóng nảy | Không cứng được bằng cách làm nguội thông thường | Không cứng được bằng cách làm nguội thông thường |
| Sức mạnh | Cao đến rất cao | Vừa phải; cường độ cao hơn có thể đạt được bằng cách gia công nguội | Vừa phải |
| Độ cứng | Cao, thường là ~20–60+ HRC tùy theo cấp độ và tình trạng | Nói chung thấp hơn trong điều kiện ủ | Nói chung là vừa phải |
| Độ dẻo & Độ dẻo dai | Trung bình đến thấp khi có độ cứng cao | Xuất sắc | Vừa phải |
| Kháng ăn mòn | Vừa phải đến tốt | Tuyệt vời đến rất tốt | Tốt cho nhiều môi trường khí quyển |
| Đang đeo điện trở | Tuyệt vời khi cứng lại | Vừa phải | Vừa phải |
| Tính chất từ tính | Từ tính | Nói chung không có từ tính khi ủ | Từ tính |
| Khả năng hàn | Từ trung bình đến nghèo; kiểm soát xử lý nhiệt có thể được yêu cầu | Xuất sắc, đặc biệt là các loại có hàm lượng carbon thấp | Tốt đến trung bình |
| Tính định dạng | Vừa phải; hạn chế hình thành nghiêm trọng | Xuất sắc, bao gồm cả vẽ sâu | Tốt đến trung bình |
Khả năng gia công |
Tốt khi ủ; khó khăn sau khi cứng lại | Vừa phải; làm cứng có thể làm phức tạp việc gia công | Nói chung là tốt đến trung bình |
| Hiệu suất nhiệt độ thấp | Phụ thuộc vào lớp; các loại có hàm lượng carbon cao có thể có độ dẻo dai hạn chế | Xuất sắc | Hạn chế hơn do quá trình chuyển đổi từ dẻo sang giòn |
| Các ứng dụng điển hình | Những con dao, trục, Van, bơm, Vòng bi, dụng cụ phẫu thuật, mặc các bộ phận | Thiết bị hóa học, Thiết bị chế biến thực phẩm, Tàu áp lực, đường ống, Thành phần kiến trúc | Hệ thống ống xả ô tô, thiết bị, bảng kiến trúc, Trao đổi nhiệt |
| Ưu điểm chính | Sức mạnh cao, độ cứng, và đeo điện trở | Kháng ăn mòn vượt trội, độ dẻo, độ dẻo dai, và khả năng hàn | Kháng ăn mòn tốt, giãn nở nhiệt thấp, tính chất từ tính, và hiệu quả chi phí |
| Hạn chế chính | Khả năng chống ăn mòn và khả năng hàn thấp hơn | Độ cứng thấp hơn trong điều kiện ủ; Các loại chứa Ni có thể đắt hơn | Độ dẻo dai và khả năng định hình thấp hơn so với các loại austenit |
12. Các bộ phận bằng thép không gỉ Martensitic tùy chỉnh từ LangHe
Langhe cung cấp các giải pháp sản xuất tùy chỉnh cho thành phần thép không gỉ martensitic, kết hợp lựa chọn vật liệu, đúc chính xác, Gia công CNC, Điều trị nhiệt, và hoàn thiện bề mặt để sản xuất các bộ phận phù hợp với yêu cầu cơ học và kích thước cụ thể.
| Khả năng | Chi tiết |
| Các loại thép không gỉ Martensitic | 410, 420, 431, 440MỘT, 440B, 440C và các loại martensitic đúc được chọn |
| Quy trình sản xuất | Đúc đầu tư, Đúc cát, CNC quay, Phay CNC, khoan, mài và các hoạt động phụ liên quan |
| Điều trị nhiệt | Ủ, cứng, làm nguội và ủ theo cấp độ và tính chất cơ học cần thiết |
| Gia công | CNC quay, xay xát, khoan, luồng, nhạt nhẽo, mài và hoàn thiện chính xác |
Hoàn thiện bề mặt |
đánh bóng, mài, thụ động và xử lý bề mặt chức năng được lựa chọn |
| Các loại thành phần | Thành phần van, Bộ phận bơm, trục, ống lót, mặc thành phần, phụ kiện cơ khí, dụng cụ và bộ phận công nghiệp chính xác |
| Kiểm soát chất lượng | ISO 9001:2015 được chứng nhận; 100% NDT và kiểm tra kích thước. |
| Tùy chỉnh | Sản xuất theo bản vẽ của khách hàng, 3D Mô hình CAD, thông số kỹ thuật, mẫu hoặc yêu cầu ứng dụng |
13. Phần kết luận
Thép không gỉ Martensitic chiếm vị trí độc nhất và không thể thay thế trong gia đình thép không gỉ.
Là loại thép không gỉ duy nhất có thể được làm cứng bằng cách xử lý nhiệt để đạt được độ bền cao và khả năng chống mài mòn tuyệt vời, nó lấp đầy khoảng cách hiệu suất quan trọng giữa thép công cụ carbon trơn và thép không gỉ austenit chống ăn mòn.
Khả năng chống ăn mòn của nó thấp hơn so với 304 Và 316 lớp Austenitic, nhưng nó mang lại độ bền và hiệu suất mài mòn mà không loại austenit hoặc ferritic nào có thể sánh được.
Từ dao kéo hàng ngày đến dụng cụ phẫu thuật chính xác, từ van công nghiệp đến cánh tuabin phát điện, Thép không gỉ martensitic mang lại hiệu suất mục tiêu trong đó khả năng chống ăn mòn vừa phải phải được kết hợp với độ bền cao và độ bền mài mòn.
Khi thiết kế hợp kim và công nghệ xử lý nhiệt tiếp tục phát triển, mới được gia cố, Các loại martensitic có độ tinh khiết cao và cứng kết tủa sẽ tiếp tục mở rộng phạm vi ứng dụng của họ vật liệu, củng cố vị thế của mình như một nhánh thiết yếu của hệ sinh thái thép không gỉ toàn cầu.
Câu hỏi thường gặp
Sự khác biệt giữa thép không gỉ martensitic và austenit?
Thép không gỉ Martensitic có thể được làm cứng bằng cách xử lý nhiệt, Từ tính, và có khả năng chống ăn mòn vừa phải.
Thép không gỉ Austenitic không thể cứng lại bằng cách xử lý nhiệt, Không từ tính, và có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời.
Các loại Martensitic được sử dụng cho dao kéo, Van, và vòng bi; lớp austenit được sử dụng cho hóa chất, đồ ăn, và các ứng dụng hàng hải.
Thép không gỉ martensitic có thể hàn được không?
Đúng, nhưng cẩn thận. Cần phải gia nhiệt trước và xử lý nhiệt sau hàn để ngăn ngừa nứt và khôi phục các tính chất cơ học.
Thép không gỉ martensitic có từ tính không?
Đúng. Tất cả các loại thép không gỉ martensitic đều có tính sắt từ (bị nam châm hút mạnh).
Liệu thép không gỉ martensitic có bị rỉ sét không?
Thép không gỉ Martensitic có thể bị ố và ăn mòn trong điều kiện khắc nghiệt.
Nó chống gỉ trong môi trường nước ngọt và khí quyển bình thường, nhưng sẽ phát triển vết ố bề mặt và rỗ trong môi trường có nồng độ muối cao, môi trường công nghiệp nặng hoặc axit mạnh.
Nó không thích hợp để ngâm trong nước biển kéo dài hoặc tiếp xúc với clorua liên tục.
Thép không gỉ martensitic có thể được xử lý nhiệt?
Đúng. Xử lý nhiệt là một trong những đặc điểm nổi bật của dòng thép không gỉ này.
Tùy theo cấp bậc, làm cứng sau đó ủ có thể làm tăng đáng kể độ cứng, độ bền kéo, và đeo điện trở.
Thép không gỉ martensitic nào cứng nhất?
Trong số các loại thép không gỉ martensitic phổ biến, 440C là một trong những loại có hàm lượng carbon cao nhất và có thể đạt được độ cứng rất cao sau khi xử lý nhiệt thích hợp.
Độ cứng cao của nó làm cho nó đặc biệt thích hợp cho vòng bi, Công cụ cắt, mặc thành phần, và lưỡi dao cao cấp.
