Suy Giảm Cơ Tính Thép Không Gỉ Austenit Do Hệ Số Dãn Nở Nhiệt Lớn

1. Ảnh Hưởng của Chu Trình Nhiệt Hàn:

Bản thân chu trình nhiệt của quá trình hàn có thể gây ra những thay đổi bất lợi trong cấu trúc kim loại. Nhiệt độ cao và tốc độ nguội không đồng đều có thể làm giảm tính dẻo và độ bền của vật liệu, tạo tiền đề cho sự hình thành các vết nứt trong liên kết hàn.

2. Sự Khuếch Tán và Tạp Chất:

Trong quá trình hàn, sự khuếch tán có thể làm tăng hàm lượng carbon và oxy trong vùng ảnh hưởng nhiệt. Cùng với các tạp chất có hại vốn có trong vật liệu, chúng có thể tạo thành các vùng cùng tinh có nhiệt độ nóng chảy thấp. Những vùng này thường là điểm yếu, dễ bị nứt vỡ dưới tác động của ứng suất.

3. Hóa Giòn Do Vận Hành Ở Nhiệt Độ Cao:

Khi kết cấu hàn làm việc ở nhiệt độ cao trong thời gian dài, vùng ảnh hưởng nhiệt có thể trải qua quá trình hóa giòn. Các pha mịn carbide và pha sigma có xu hướng bị cầu hóa (coalescence), làm giảm độ dẻo dai của vật liệu và tăng nguy cơ nứt vỡ.

4. Tác Động Của Pha Carbide và Sigma Cùng Ứng Suất Dư:

Sự tiết ra các pha carbide và sigma (σ) trong kim loại mối hàn, kết hợp với ứng suất dư còn lại sau quá trình hàn, có tác động tiêu cực đến tính dẻo của vật liệu. Chúng gây ra hiện tượng cục bộ hóa biến dạng trong vùng ảnh hưởng nhiệt, làm tăng nguy cơ hình thành và phát triển các vết nứt.

Ảnh Hưởng Của Độ Cứng Vững Liên Kết:

Ngoài ra, độ cứng vững của liên kết hàn cũng góp phần làm giảm cơ tính của vùng ảnh hưởng nhiệt. Khi liên kết quá cứng, nó có thể hạn chế sự biến dạng của vật liệu, dẫn đến sự tập trung ứng suất cao hơn ở các vùng lân cận mối hàn.

Biện Pháp Khắc Phục Suy Giảm Cơ Tính

Để giảm thiểu những ảnh hưởng tiêu cực này, có thể áp dụng các biện pháp xử lý nhiệt sau:

• Tôi Đồng Nhất Hóa (Solution Annealing): Thực hiện ở nhiệt độ cao 1050-1100°C. Mục đích của quá trình này là khử ứng suất dư sau hàn, loại bỏ hiện tượng hóa cứng cục bộ và tạo ra tính chất đồng nhất cho toàn bộ liên kết hàn bằng cách hòa tan các pha thứ cấp.
• Ủ Ổn Định Hóa (Stabilization Annealing): Tiến hành ở nhiệt độ 750-800°C sau quá trình tôi đồng nhất hóa. Quá trình ủ này giúp hòa tan các carbide có hại và pha sigma, đồng thời ổn định cấu trúc austenite, cải thiện tính dẻo và khả năng chống ăn mòn.

Kết Luận

Hệ số giãn nở nhiệt lớn của thép không gỉ austenit có thể dẫn đến suy giảm cơ tính trong quá trình hàn, đặc biệt là ở vùng ảnh hưởng nhiệt. Các yếu tố như chu trình nhiệt hàn, sự khuếch tán, hóa giòn ở nhiệt độ cao và ứng suất dư đều đóng vai trò quan trọng. Tuy nhiên, việc áp dụng các biện pháp xử lý nhiệt phù hợp như tôi đồng nhất hóa và ủ ổn định hóa có thể giúp cải thiện cơ tính và đảm bảo độ bền của liên kết hàn trong các ứng dụng khác nhau.