Tính Hàn của Thép Không Gỉ Crom

Tính hàn của thép crom phân loại hiện tượng giòn trong thép

Dựa trên thành phần hóa học và ảnh hưởng của chế độ nhiệt, hiện tượng giòn ở thép không gỉ crom có thể được phân loại thành các dạng sau:

1. Giòn ở 475°C:

Hiện tượng này xảy ra khi thép không gỉ crom hoặc hợp kim crom bị nung nóng trong khoảng nhiệt độ 400 - 540°C (đỉnh điểm thường ở 475°C) trong thời gian dài. Đặc biệt, các mác thép có hàm lượng crom từ 15% đến 70% rất dễ bị ảnh hưởng. Sự hiện diện của các nguyên tố Titan (Ti) và Niobi (Nb) cũng có thể làm tăng tốc quá trình này.

2. Giòn do pha sigma (σ):

Pha sigma là một dung dịch rắn intermetallic của sắt và crom với tỷ lệ gần như 1:1. Ở các mác thép có hàm lượng crom không quá cao, pha giòn sigma thường không hình thành sau khi thép trải qua vùng nhiệt độ 600 - 880°C và nguội đi. Tuy nhiên, nếu hàm lượng crom vượt quá 20-25%, pha sigma có xu hướng hình thành mạnh mẽ hơn. Các nguyên tố như Mangan (Mn) và Molypden (Mo) có khả năng mở rộng vùng nhiệt độ tồn tại của pha này.

3. Giòn do nung ferit ở nhiệt độ cao:

Khi thép không gỉ crom bị nung đến nhiệt độ trên 1150°C, kích thước hạt của pha ferit có thể tăng lên đáng kể. Do thép không gỉ crom thường chứa carbide, quá trình nung và làm nguội nhanh (như trong quá trình hàn) có thể dẫn đến tình trạng các carbide hòa tan không hoàn toàn. Điều này tạo ra các vùng nhỏ quanh hạt carbide giàu carbon, tạo điều kiện cho sự chuyển biến pha alpha (ferrit) sang gamma (austenite) khi nung và ngược lại khi nguội. Các quá trình chuyển biến pha này thường diễn ra dễ dàng nhất ở vùng biên giới hạt. Kết quả là, do sự xuất hiện của ứng suất cục bộ và sự thô hóa hạt, kim loại sau khi nguội nhanh có thể bị giảm độ dẻo ở nhiệt độ thường.

Biện pháp khắc phục khi hàn thép không gỉ crom bị giòn:

• Ủ hoặc ram: Thực hiện ủ hoặc ram ở nhiệt độ 730 - 790°C (tùy thuộc vào thành phần cụ thể của mác thép) có thể giúp cải thiện độ dẻo và giảm hiện tượng giòn.
• Kiểm soát độ hạt: Để giảm sự tăng trưởng hạt ở nhiệt độ cao, có thể áp dụng hai biện pháp:
  • Bổ sung Nitơ (N) vào thép ferit: Hàm lượng nitơ được khuyến nghị là khoảng 1% giá trị hàm lượng crom.
  • Tăng hàm lượng Carbon (C).

Ảnh hưởng của cấu trúc kim loại đến tính hàn:

Tính hàn của thép không gỉ crom phụ thuộc đáng kể vào nhóm cấu trúc kim loại của nó:

• Thép không gỉ crom thuộc nhóm mactenzit và nhóm mactenzit + ferit: Hai nhóm này có tính hàn tương tự nhau. Cần kiểm soát chặt chẽ quá trình nhiệt để tránh nứt nguội do mactenzit cứng và giòn hình thành.
• Thép không gỉ crom thuộc nhóm ferit: Nhóm này có tính hàn khác biệt so với hai nhóm trên và thường khó hàn hơn do xu hướng tăng trưởng hạt ở nhiệt độ cao, dẫn đến độ dẻo kém.

Kết luận về tính hàn của thép không gỉ Crom

Việc hiểu rõ về các cơ chế gây giòn ở thép không gỉ crom và các biện pháp khắc phục là vô cùng quan trọng để đảm bảo chất lượng mối hàn và độ bền của sản phẩm. Lựa chọn quy trình hàn phù hợp, kiểm soát nhiệt độ và có thể áp dụng các biện pháp xử lý nhiệt sau hàn là những yếu tố then chốt khi làm việc với loại vật liệu này. Tính hàn của thép không gỉ crom còn phụ thuộc vào cấu trúc kim loại cụ thể, do đó, việc lựa chọn mác thép và phương pháp hàn cần được cân nhắc kỹ lưỡng dựa trên yêu cầu của ứng dụng.