Tính chịu nhiệt của inox ra sao?

Ngày đăng : 01:40:06 10-01-2018

TÍNH CHỊU NHIỆT CỦA INOX – BẢNG CHỊU NHIỆT TỐI ĐA CỦA INOX

Thép không gỉ – kháng Nhiệt độ cao

Giới thiệu

Thép không rỉ (Inox) trước hết được sử dụng bới khả năng chống ăn mòn của nó. Lý do phổ biến thứ hai thép không gỉ được sử dụng là do tính chịu nhiệt của inox cao; thép không gỉ có thể được tìm thấy trong các ứng dụng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao, và trong các ứng dụng khác, nơi mà sức mạnh nhiệt độ cao là cần thiết. Các hàm lượng Crom cao có lợi cho sức kháng ăn mòn của thép không gỉ không chỉ ở nhiệt độ thấp mà còn ở cả nhiệt độ cao. Sau đây chúng tôi xin trình bày về tính chịu nhiệt của inox (thép không gỉ) và gửi tới bạn đọc bảng chịu nhiệt độ tối đa của inox.

Khả năng chống oxy hóa, hoặc mở rộng quy mô, là phụ thuộc vào hàm lượng Crom bên trong, như thể hiện trong đồ thị dưới đây. thép Austenit ít nhất, với hàm lượng Crôm ít nhất là 18%, có thể được sử dụng ở nhiệt độ lên tới 870 ° C và các lớp 309, 310 và 2111 HTR (UNS S30815) thậm chí còn cao hơn. Hầu hết các loại thép Mactenxit và Ferit có sức đề kháng với quá trình oxy hóa và tính chịu nhiệt của inox cao. Một ngoại lệ là các lớp Ferit 446 – điều này có khoảng 24% Cr, và có thể được sử dụng để chống lại nhân rộng ở nhiệt độ lên tới 1100 ° C.

Tính chịu nhiệt của inox dùng trong môi trường không khí khô, dựa trên tỉ lệ kháng nhiệt

Grade	Intermittent (°C)	Continuous (°C)
304	870	925
309	980	1095
310	1035	1150
316	870	925
321	870	925
410	815	705
416	760	675
420	735	620
430	870	815
2111HTR	1150	1150

Cường độ chịu nhiệt

Sức mạnh nhiệt độ cao của vật liệu thường được biểu diễn theo “độ dão” của nó – tính chịu nhiệt của inox để chống lại biến dạng qua tiếp xúc lâu dài với nhiệt độ cao. Về vấn đề này, thép không gỉ austenit đặc biệt tốt. mã thiết kế là Standard AS1210 “Tàu thuyền áp” và AS4041 “Áp lực đường ống” Úc (và mã số từ ASME và các cơ quan khác tương ứng) cũng quy định ứng suất làm việc cho phép của mỗi lớp ở một khoảng nhiệt độ. Các phiên bản carbon thấp của các lớp austenit tiêu chuẩn (các lớp 304L và 316L) đã làm giảm sức mạnh ở nhiệt độ cao như vậy là không thường được sử dụng cho các ứng dụng cơ cấu ở nhiệt độ cao. “H” phiên bản của mỗi lớp (ví dụ 304H) có hàm lượng cacbon cao hơn cho các ứng dụng này, mà kết quả trong những điểm mạnh leo cao hơn đáng kể. “H” lớp được chỉ định cho một số ứng dụng nhiệt độ cao.

Mặc dù các loại thép không gỉ song khả năng kháng oxy hóa tốt do hàm lượng crôm cao của chúng, chúng phải chịu đựng từ tính dồn nếu tiếp xúc với nhiệt độ trên 350 ° C, do đó chúng bị giới hạn các ứng dụng trong đời sống.

Cả hai gia đình làm cứng Mactenxit và lượng mưa của thép không gỉ có ưu điểm cao đạt được bằng phương pháp điều trị nhiệt; tiếp xúc của các lớp ở nhiệt độ vượt quá nhiệt độ xử lý nhiệt của họ sẽ cho kết quả trong việc làm mềm vĩnh viễn, vì vậy một lần nữa những lớp ít khi được sử dụng ở nhiệt độ cao.

Tính ổn định cấu trúc

Các vấn đề của cacbua mưa ranh giới hạt đã được thảo luận dưới sự ăn mòn giữa các hạt. Hiện tượng này cũng xảy ra khi một số loại thép không gỉ được tiếp xúc trong dịch vụ với nhiệt độ 425-815 ° C, kết quả là giảm sức đề kháng ăn mòn có thể là đáng kể. Nếu vấn đề này là để tránh được việc sử dụng các lớp ổn định như Grade 321 hoặc carbon thấp “L” lớp nên được xem xét.

Một vấn đề nữa mà một số loại thép không gỉ có trong các ứng dụng nhiệt độ cao là sự hình thành của giai đoạn sigma. Sự hình thành của giai đoạn sigma trong thép Austenit là phụ thuộc vào thời gian và nhiệt độ và là khác nhau đối với từng loại thép. Ở lớp chung 304 thép không gỉ là thực tế miễn dịch để hình thành giai đoạn sigma, nhưng không phải vì thế những lớp có hàm lượng Crom cao (Lớp 310) với molypden (lớp 316 và 317), hoặc có hàm lượng silicon cao (Lớp 314). Những lớp đều dễ bị hình thành giai đoạn sigma nếu tiếp xúc trong thời gian dài để nhiệt độ khoảng 590-870 ° C. Trong giai đọng này, tính chịu nhiệt của inox giảm xuống đáng kể. Sigma giai đoạn tạo ra tính dòn đề cập đến sự hình thành kết tủa trong vi cấu thép trong một thời gian dài của thời gian trong phạm vi nhiệt độ đặc biệt này. Hiệu quả của sự hình thành của giai đoạn này là làm cho thép rất giòn và thất bại có thể xảy ra do gãy giòn. Một khi thép đã trở thành embrittled với sigma có thể đòi lại nó bằng cách nung nóng thép đến nhiệt độ trên phạm vi nhiệt độ hình sigma, tuy nhiên điều này không phải luôn luôn thực tế. Bởi vì sigma giai đoạn tạo ra tính dòn là một vấn đề nghiêm trọng với lớp silicon cao 314, đây bây giờ là không phổ biến và thay thế phần lớn bằng hợp kim niken cao hoặc bằng thép không gỉ kháng với giai đoạn tạo ra tính dòn sigma, đặc biệt 2111HTR (UNS S30815). Lớp 310 cũng khá nhạy cảm với sự hình thành pha sigma trong khoảng nhiệt độ 590-870 ° C, vì thế này “chịu nhiệt” lớp có thể không phù hợp cho tiếp xúc ở khoảng nhiệt độ tương đối thấp và hạng 321 thường là một lựa chọn tốt hơn.

Nhân tố môi trường
Các yếu tố khác có thể là quan trọng trong việc sử dụng các loại thép cho các ứng dụng nhiệt độ cao là carburisation và kháng sulfidation. Sulphur mang khí dưới điều kiện giảm đáng kể đẩy nhanh cuộc tấn công vào các hợp kim không gỉ với hàm lượng niken cao. Trong một số trường hợp lớp 310 đã đưa ra dịch vụ hợp lý, trong lớp người khác S30815, với một hàm lượng niken thấp hơn là tốt hơn, nhưng những người khác một hợp kim hoàn toàn chứa niken là cấp trên. Nếu lưu huỳnh mang khí có mặt dưới làm giảm điều kiện, nó được cho rằng mẫu thử thí điểm được chạy đầu tiên trong điều kiện tương tự để xác định các hợp kim tốt nhất.

Giãn nở vì nhiệt
Một tài sản thêm rằng có thể có liên quan trong tính chịu nhiệt của inox là việc mở rộng nhiệt của vật liệu đặc biệt. Các hệ số giãn nở nhiệt được thể hiện trong các đơn vị của sự thay đổi tỷ lệ thuận với độ dài cho mỗi tăng độ trong nhiệt độ, thường x10-6 / ° C, mm / m / ° C, hoặc x10-6 cm / cm / ° C, tất cả đều là đơn vị giống hệt nhau. Sự gia tăng về chiều dài (hoặc đường kính, độ dày, vv) có thể dễ dàng tính toán bằng cách nhân kích thước ban đầu của sự thay đổi nhiệt độ với hệ số giãn nở nhiệt. Ví dụ, nếu một 304 thanh ba mét Lớp dài (hệ số mở rộng 17,2 mm / m / ° C) được làm nóng từ 20 ° C đến 200 ° C, chiều dài tăng lên:
3,00 x 180 x 17,2 = 9288 mm = 9,3 mm
Các hệ số giãn nở nhiệt của thép không gỉ austenit là cao hơn so với hầu hết các lớp khác của thép, như thể hiện trong bảng dưới đây.

Table 2. Coefficient of thermal expansion – average values over 1-100°C

	Coefficient of Thermal Expansion (x10^-6/°C)
Carbon Steels	12
Austenitic Steels	17
Duplex Steels	14
Ferritic Steels	10
Martensitic Steels	10
* or micrometres/metre/°C

hệ số mở rộng này không chỉ khác nhau giữa các loại thép, nó cũng làm tăng nhẹ với nhiệt độ. 304 có hệ số 17,2 x 10-6 / ° C trong phạm vi nhiệt độ 0 đến 100 ° C, nhưng lại tăng cao hơn nhiệt độ này

Hiệu quả của việc mở rộng nhiệt là đáng chú ý nhất mà các thành phần được hạn chế, như là kết quả mở rộng trong oằn và uốn. Một vấn đề cũng có thể xảy ra nếu hai kim loại khác nhau được chế tạo với nhau và sau đó làm nóng; hệ số khác nhau một lần nữa sẽ dẫn đến mất ổn định hoặc uốn. Nhìn chung tỷ lệ giãn nở nhiệt (tính chịu nhiệt của inox) khá cao của thép không gỉ Austenit có nghĩa là bịa đặt trong các hợp kim có thể có vấn đề về chiều hơn bịa đặt tương tự trong carbon hay hợp kim thép hợp kim thấp, trong thép không gỉ ferit, martensitic hoặc song công.

Thép không gỉ austenitic không cũng có độ dẫn nhiệt cao hơn một chút so với các lớp Austenit, trong đó có thể là một lợi thế trong các ứng dụng nhất định. Việc mở rộng trong hệ thống sưởi và làm mát có thể góp phần tăng mạnh mức ăn mòn trong môi trường đó sẽ tấn công các kim loại, giảm tính chịu nhiệt của inox. Các ứng dụng này đòi hỏi phải thiết kế để giảm thiểu các tác động tiêu cực của sự chênh lệch nhiệt độ như việc sử dụng các khe co giãn cho phép chuyển động mà không bị biến dạng và tránh các bậc và những thay đổi đột ngột của phần.

Tags: ,