Nhiệt độ nóng chảy của inox hay còn gọi là điểm nóng chảy là nhiệt độ mà khi đạt tới ngưỡng đó thì quá trình tan chảy xảy ra. Inox chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng.

Inox còn được biết đến với tên gọi khác là thép không gỉ. Nó được biết đến với độ bền tuyệt vời giúp chống lại các yếu tố căng thẳng khác nhau. Khả năng chống va đập, độ bền kéo và khả năng chịu nhiệt của thép không gỉ vượt trội so với nhựa polyme. Các hợp kim thép không gỉ còn có khả năng chống lại các hóa chất và môi trường ăn mòn khác nhau.

Tuy nhiên, độ bền bỉ của thép không gỉ như thế nào? Đây là một câu hỏi phổ biến từ các công ty muốn đặt hàng thép không gỉ hoặc cho các ứng dụng cường độ cao. Cụ thể, nhiều công ty với quy trình xử lý nhiệt cần biết nhiệt độ nóng chảy của inox là bao nhiêu? Nào cùng INOXTPHCM tìm hiểu nhé.

Inox chịu được sức nóng bao nhiêu trước khi tan chảy?

Đây là một câu hỏi đúng – nhưng khó có thể trả lời mà không hỏi câu này trước tiên: chúng ta đang nói về hợp kim bằng thép không gỉ nào?

Có vô số công thức khác nhau của thép không gỉ, từ thép không gỉ austenit (như inox 304, inox 316, và inox 317) cho tới thép không gỉ ferritic (như inox 430 và inox 434), cũng như các thép không gỉ martensitic (inox 410 và inox 420 ). Ngoài ra, nhiều loại thép không gỉ có biến thể cacbon thấp.

Dưới đây là danh sách các hợp kim thép không gỉ khác nhau và điểm nóng chảy của chúng (dữ liệu dựa trên số liệu từ BSSA ):

Nhiệt độ nóng chảy của inox 201: 1400-1450 ° C (2552-2642 ° F)

Nhiệt độ nóng chảy của inox 304: 1400-1450 ° C (2552-2642 ° F)

Nhiệt độ nóng chảy của inox 316: 1375-1400 ° C (2507-2552 ° F)

Nhiệt độ nóng chảy của inox 430: 1425-1510 ° C (2597-2750 ° F)

Nhiệt độ nóng chảy của inox 434: 1426-1510 ° C (2600-2750 ° F)

Nhiệt độ nóng chảy của inox 420: 1450-1510 ° C (2642-2750 ° F)

Nhiệt độ nóng chảy của inox 410: 1480-1530 ° C (2696-2786 ° F)

 

Bạn có thể nhận thấy rằng nhiệt độ nóng chảy này được tính trong một khoảng, chứ không phải là một số tuyệt đối. Ví dụ nhiệt độ nóng chảy của inox 304 là 1400-1450 ° C.  Điều này là do trong một hợp kim đặc biệt của thép không gỉ, vẫn có khả năng các biến thể nhỏ trong công thức có thể ảnh hưởng đến điểm nóng chảy.

Đây chỉ là một vài trong số các hợp kim phổ biến của thép không gỉ trên thị trường. Có rất nhiều biến thể của thép không gỉ có thể được sử dụng trong một loạt các ứng dụng – quá nhiều để kể ra tất cả ở đây.

Trong khi đây là những điểm nóng chảy của các hợp kim thép không gỉ, nhiệt độ sử dụng tối đa được đề nghị của các hợp kim này có xu hướng thấp hơn nhiều.

Tại sao nhiệt độ nóng chảy của inox không phải là mối quan tâm duy nhất của bạn?

Ở nhiệt độ cực cao, nhiều vật liệu bắt đầu giảm độ bền kéo. Thép không gỉ không phải là ngoại lệ. Ngay cả trước khi đạt đến điểm nóng chảy, nó sẽ không giữ được độ cứng và dễ bị uốn cong khi đun nóng.

Ví dụ, giả sử một hợp kim bằng inox giữ lại 100% tính toàn vẹn của cấu trúc ở 870 ° C (1679 ° F), nhưng tại 1000 ° C (1832 ° F) nó sẽ mất 50% độ bền kéo. Nếu tải trọng lớn nhất của một ứng dụng nào đó được làm bằng hợp kim này là 100kg, nó sẽ chỉ có thể giữ được 50kg sau khi tiếp xúc với nhiệt độ cao hơn.

Ngoài ra, tiếp xúc với nhiệt độ cao có thể có các hiệu ứng khác hơn là làm cho inox dễ uốn cong hoặc phá vỡ. Nhiệt độ cao có thể ảnh hưởng đến lớp oxit bảo vệ giữ cho thép không gỉ khỏi bị rỉ – làm cho nó dễ bị ăn mòn hơn trong tương lai.

Trong một số trường hợp, nhiệt độ cực đoan có thể gây ra sự giãn nở trên bề mặt của kim loại. Vì vậy, ngay cả khi quy trình cụ thể của bạn không sử dụng thép không gỉ đến điểm nóng chảy của nó, nhiệt độ cao vẫn có thể gây tổn hại theo những cách khác.

 

KHẢ NĂNG CHỊU NHIỆT CỦA INOX LÀ BAO NHIÊU?

Thép không gỉ và Khả năng kháng Nhiệt độ cao

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 cho đặc tính nhiệt độ cao, thép không gỉ (Inox) 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 Cr 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.

Kháng giải nhiệt rộng

Khả năng chống oxy hóa, hoặc mở rộng quy mô, là phụ thuộc vào hàm lượng Cr bên trong, như thể hiện trong đồ thị dưới đây. thép Austenit nhất, với nội dung crôm của ít nhất 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 nhiệt độ hoạt động hữu ích do đó thấp hơn. 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.

Nhiệt độ tối đa sử dụng cho môi trường không khí khô, dựa trên tỉ lệ kháng nhiệt

BẢNG CHỊU NHIỆT TỐI ĐA CỦA THÉP KHÔNG GỈ

Mác thép	Nhiệt độ không liên tục (°C)	Nhiệt độ liên tục (°C)
SUS304	870	925
SUS309	980	1095
SUS310	1035	1150
SUS316	870	925
SUS321	870	925
SUS410	815	705
SUS416	760	675
SUS420	735	620
SUS430	870	815
Thép 2111HTR	1150	1150

(Tài liệu truy suất: ASM Metals Handbook)

Tham khảo thê: Những Thành Phần Cấu Tạo Của Inox

Cường độ chịu nhiệt

Sức mạnh nhiệt độ cao của vật liệu thường được biểu diễn theo “độ dão” của họ – khả năng của vật liệu 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 như Tiêu chuẩn AS1210 “Dùng Cho Đóng Tàu” và AS4041 “Áp lực đường ống” Tiêu chuẩn 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 SUS 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.

Phiên bản “H” của mỗi loại (ví dụ SUS 304H) có hàm lượng cacbon cao hơn cho các ứng dụng này, mà kết quả trong những điểm mạnh leo cao hơn đáng kể. Lớp “H” được chỉ định cho một số ứng dụng nhiệt độ cao.

Mặc dù các loại thép không gỉ song pha (Duplex) kháng oxy hóa tốt do nội dung crôm cao của họ, họ phải chịu đựng từ tính dòn nếu tiếp xúc với nhiệt độ trên 350 ° C, do đó chúng bị giới hạn các ứng dụng dưới đây này.

Cả hai Nhóm Mactenxit và Kết tủa Cứng 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 Inox 304 là thực tế miễn dịch để hình thành giai đoạn sigma, nhưng không phải vì thế những loại có chứa Cr cao (SUS 310) với molypden (SUS 316 và 317), hoặc có nội dung silicon cao (Inox 314).

Những loại này đều dễ bị hình thành giai đoạn sigma nếu tiếp xúc trong thời gian dài để nhiệt độ khoảng 590-870 ° C. 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 SUS314, 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).

Inox 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.

Tham khảo thêm: Inox Có Dẫn Điện Không? Điểm Danh Những Kim Loại Dẫn Điện Tốt Nhất

Yếu 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 nội dung niken cao. Trong một số trường hợp lớp 310 đã đưa ra dịch vụ hợp lý, trong lớp người khác S30815, với một nội dung 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 các ứng dụng nhiệt độ cao 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.

Bảng: Hệ số giãn nở vì nhiệt của Inox

Loại thép	Hệ số giãn nở vì nhiệt (x10-6/°C)
Carbon Steels	12
Austenitic Steels	17
Duplex Steels	14
Ferritic Steels	10
Martensitic Steels	10
* or micrometres/metre/°C

Tham hảo thêm: PHÂN LOẠI, ĐẶC ĐIỂM CÁC LOẠI THÉP KHÔNG GỈ

Hệ số mở rộng này không chỉ khác nhau giữa các loại thép, nó cũng làm tăng nhẹ với nhiệt độ. Inox 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 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.

căng thẳng của vùng, từ việc mở rộng trong hệ thống sưởi và làm mát có thể góp phần nhấn mạnh nứt ăn mòn trong môi trường đó sẽ không bình thường tấn công các kim loại. 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.