Tính chất và ứng dụng của thép không gỉ 422

Thép không gỉ loại 422 (UNS S42200) là thép không gỉ martensitic có thể làm cứng được thiết kế để có hiệu suất đáng tin cậy khi cần độ bền và độ dẻo dai, đặc biệt là ở nhiệt độ cao. So với loại thép 420, nó cung cấp khả năng chịu nhiệt độ cao được cải tiến, khiến nó trở thành lựa chọn vững chắc cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe. Tại Aobo Steel, chúng tôi hiểu các đặc tính quan trọng của vật liệu như Type 422, tận dụng hơn 20 năm kinh nghiệm rèn của chúng tôi.

1. Thành phần hóa học

Yếu tố	Cacbon (C)	Mangan (Mn)	Phốt pho (P)	Lưu huỳnh (S)	Silic (Si)	Crom (Cr)	Niken (Ni)	Molipđen (Mo)	Vanadi (V)
Tối thiểu						11		0.75	0.2
Tối đa	0.2	1	0.025	0.025	1	12.5	0.5	1.25	0.3

2. Các tính chất chính và hiệu suất

Thép loại 422 thể hiện sự kết hợp giữa các tính chất vật lý và cơ học, khiến nó phù hợp với các môi trường đầy thách thức. Lưu ý rằng các tính chất cơ học phụ thuộc rất nhiều vào phương pháp xử lý nhiệt cụ thể được áp dụng.

2.1 Tính chất vật lý (Điều kiện ủ điển hình)

• Tỉ trọng:28 lb/in³ (7,75 g/cm³)
• Mô đun đàn hồi: 8 x 10⁶ psi (205 GPa)
• Độ dẫn nhiệt: Tăng vừa phải theo nhiệt độ (ví dụ, khoảng 13,8 Btu/h·ft·°F ở 212°F / 23,9 W/m·K ở 100°C).
• Nhiệt dung riêng: Tương đối ổn định trong phạm vi hoạt động thông thường (khoảng 0,11 Btu/lb·°F / 0,46 kJ/kg·K).

2.2 Tính chất cơ học (Phụ thuộc vào điều kiện)

Độ bền, độ cứng và độ dẻo của Loại 422 có thể được điều chỉnh thông qua xử lý nhiệt. Các ví dụ phổ biến bao gồm:

• Điều kiện ủ: Nói chung cung cấp độ bền kéo trong khoảng 88-140 ksi (607-965 MPa) với độ dẻo tốt (độ giãn dài thường là 13% hoặc cao hơn). Độ cứng thường dưới HRC 22 (khoảng B98 hoặc 248 HB).
• Tình trạng cứng và tôi luyện: Có thể đạt được độ bền cao hơn đáng kể (ví dụ: Độ bền kéo ~180 ksi / 1241 MPa, Độ bền chảy ~140 ksi / 965 MPa) và độ cứng (ví dụ: ~HRC 38) sau khi tôi luyện và ram thích hợp (ví dụ: ram ở khoảng 1000°F/593°C). Độ giãn dài thấp hơn trong điều kiện này (ví dụ: ~5%). Có thể đạt được mức độ bền cao hơn bằng cách xử lý nhiệt cụ thể.

3. Xử lý nhiệt

Các tính chất cuối cùng của thép loại 422 được phát triển thông qua quá trình xử lý nhiệt có kiểm soát:

• Rèn: Thông thường bắt đầu ở nhiệt độ từ 1900-2100°F (1040-1150°C). Kỹ thuật rèn thích hợp là rất quan trọng, dựa trên kinh nghiệm như Aobo Steel.
• Ủ: Được thực hiện ở nhiệt độ khoảng 1350-1450°F (735-790°C), sau đó làm mát bằng không khí. Quá trình này làm mềm thép để gia công hoặc tạo hình tiếp theo.
• Làm cứng: Bao gồm quá trình nung nóng đến phạm vi austenit hóa, thường là 1900-1950°F (khoảng 1038°C), sau đó là quá trình tôi bằng không khí hoặc dầu để đạt được độ cứng cao thông qua quá trình hình thành martensit.
• Làm nguội: Được thực hiện sau khi làm cứng ở nhiều nhiệt độ khác nhau (tùy thuộc vào tính chất cuối cùng mong muốn) để giảm độ giòn và đạt được sự cân bằng mục tiêu về độ cứng, độ bền và độ dẻo dai.

4. Ứng dụng

Sự kết hợp giữa độ bền nhiệt độ cao, độ cứng và khả năng chống ăn mòn hợp lý làm cho Loại 422 phù hợp với các thành phần đòi hỏi khắt khe, bao gồm:

• Cánh tua bin hơi và khí
• Bu lông và ốc vít nhiệt độ cao
• Van và các thành phần cắt van
• Các bộ phận chịu ứng suất cao khác hoạt động ở nhiệt độ cao lên tới khoảng 1200°F (650°C).

5. Cân nhắc về khả năng hàn

Hàn loại 422 đòi hỏi các quy trình cẩn thận, tương tự như các loại thép không gỉ martensitic có thể làm cứng khác như loại 410. Nhìn chung, nó được coi là thách thức. Việc nung nóng trước và xử lý nhiệt sau khi hàn (PWHT) thường là cần thiết để đạt được các đặc tính cơ học đầy đủ trong mối hàn và vùng chịu ảnh hưởng của nhiệt (HAZ) và giảm thiểu nguy cơ nứt.

6. 442 tương đương với

• Liên Hiệp Quốc: S42200
• Tiêu chuẩn ASTM: A565 (Tiêu chuẩn kỹ thuật cho thanh thép không gỉ Martensitic dùng cho dịch vụ nhiệt độ cao)