Nghiên Cứu Các Thông Số Ảnh Hưởng Đến Năng Suất Hàn Khi Hàn Thép Không Gỉ Với Thép Cacbon

HÀ ANH HUY - LU

ẬN

V

ĂN T

HẠC

SỸ

K

H

O

A

H

ỌC KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

HÀ ANH HUY

NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN

NĂNG SUẤT HÀN KHI HÀN THÉP KHÔNG GỈ

VỚI THÉP CACBON

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Đồng Nai, 2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

HÀ ANH HUY

NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN

NĂNG SUẤT HÀN KHI HÀN THÉP KHÔNG GỈ

VỚI THÉP CACBON

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

MÃ SỐ: 6052013

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS. ĐẶNG THIỆN NGÔN

1

MỤC LỤC

Trang

Trang phụ bìa

Lời cảm ơn...................................................................................... I

Mục lục........................................................................................... II

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt............................................. VIII

Danh mục bảng biểu....................................................................... XI

Danh mục hình vẽ và đồ thị............................................................ XII

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu............................................. 2

2 Phạm vi nghiên cứu....................................................................... 3

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn................................... 3

Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 5

1.1 Giới thiệu về kim loại hàn.............................................................. 5

1.1.1. Thép không gỉ...................................................................... 5

1.1.1.1. Phân loại............................................................................ 5

a. Thép không gỉ austenit......................................................... 6

b. Thép không gỉ ferit..................................................................... 6

c. Thép không gỉ mactenzit............................................................. 6

d. Thép không gỉ duplex.................................................................. 6

e.Thép không gỉ biến cứng kết tủa.................................................. 7

1.1.1.2. Thành phần hóa học và cơ tính vật liệu cơ bản thép

không gỉ..........................................................................................

7

1.1.1.3.Tính hàn của thép không gỉ austenit................................... 7

a.Nứt nóng kim loai mối hàn và vùng ảnh hƣởng

nhiệt......................................................................................

7

2

b. Giòn kim loại mối hàn thép chịu nhiệt và thép bền nhiệt ở nhiệt

độ cao...........................................................................

10

c. Suy giảm cơ tính thép không gỉ austenit do hệ số giãn nở nhiệt

lớn.............................................................................................

11

d.Hiện tƣợng phá hủy liên kết hàn thép austenit do ăn mòn tinh

giới..........................................................................................

12

e. Hiện tƣợng phá hủy liên kết hàn thép không gỉ austenit do ăn

mòn dƣới ứng suất........................................................................

13

1.1.1.4. Công nghệ hàn thép không gỉ 316L bằng phƣơng pháp

hàn TIG...........................................................................................

13

1.2 Thép cacbon................................................................................ 15

1.2.1.1. Phân loại............................................................................ 15

a. Thép cacbon thấp...................................................................... 15

b. Thép cacbon trung bình.............................................................. 15

c. Thép cacbon cao......................................................................... 15

1.2.1.2. Thành phần hóa học và cơ tính vật liệu cơ bản thép

cacbon.............................................................................................

16

1.2.1.3. Tính hàn của thép A516 Grade 65..................................... 16

a. Chu trình nhiệt hàn và tính chất vùng ảnh hƣởng

nhiệt.............................................................................................

17

b. Nhiệt độ giữa các đƣờng hàn TIG.............................................. 18

1.2.1.4. Công nghệ hàn thép A516 Grade 65 bằng phƣơng pháp

hàn TIG...........................................................................................

18

1.3 Công nghệ hàn vật liệu khác chủng loại bằng phƣơng pháp hàn

TIG............................................................................................

18

1.3.1. Khái niệm và nguyên lý hoạt động phƣơng pháp hàn

TIG..................................................................................................

18

1.3.2. Đặc điểm của quá trình hàn................................................. 19

1.3.3. Điện cực hàn TIG................................................................. 20

1.3.4. Cƣờng độ dòng điện khi hàn TIG......................................... 21

3

1.3.5. Điện áp hồ quang................................................................. 22

1.3.6. Khí bảo vệ.......................................................................... 23

1.3.7. Kim loại đắp (dây hàn phụ).................................................. 24

1.4 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc.................................... 25

1.4.1. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc......................................... 25

1.4.2 Tình hình nghiên cứu ở nƣớc ngoài....................................... 25

1.6 Định hƣớng nghiên cứu của đề tài................................................. 27

Chƣơng 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG, ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

28

2.1 Mục tiêu nghiên cứu....................................................................... 28

2.2 Nội dung nghiên cứu đề tài............................................................. 28

2.2.1.Nghiên cứu lý thuyết.............................................................. 28

2.2.2.Nghiên cứu thực nghiệm........................................................ 29

2.3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài................................. 29

2.3.1. Đối tƣợng nghiên cứu........................................................... 29

2.3.2. Phạm vi nghiên cứu.............................................................. 30

2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu................................................................ 30

Chƣơng 3 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 32

3.1 Các phƣơng pháp hàn thép cacbon và thép không gỉ...................... 32

3.1.1.Hàn thép cacbon với thép không gỉ bằng phƣơng pháp hàn

nổ (Explosive Welding Process).....................................................

32

3.1.2. Hàn thép cacbon với thép không gỉ bằng phƣơng pháp hàn

ma sát.......................................................................................

33

a. Hàn thép cacbon với thép không gỉ bằng phƣơng pháp hàn ma

sát ngoáy (Friction Stir Welding Process).....................................

33

b. Hàn thép cacbon với thép không gỉ bằng phƣơng pháp hàn ma

sát quay.....................................................................................

35

3.1.3. Hàn thép cacbon với thép không gỉ bằng phƣơng pháp điện

tiếp xúc điểm điện trở (Resistance Spot Welding Process)..............

35

4

3.1.4. Hàn thép cacbon – thép không gỉ bằng phƣơng pháp hàn

hồ quang.........................................................................................

37

3.1.4.1. Hàn thép cacbon – thép không gỉ bằng phƣơng pháp hàn

MIG.................................................................................................

37

3.1.4.2. Hàn thép cacbon – thép không gỉ bằng phƣơng pháp hàn

TIG..................................................................................................

37

3.2 Khuyết tật mối hàn.......................................................................... 38

3.2.1. Ngậm xỉ (Solid inclusions).................................................... 38

3.2.2. Thiếu ngấu (Lack of fusion).................................................. 40

a. Thiếu ngấu cạnh........................................................................ 40

b.Thiếu ngấu giữa các lớp.............................................................. 41

c.Thiếu ngấu chân........................................................................ 42

3.2.3. Không thấu (Lack of penetration)........................................ 43

a.Không thấu hoàn toàn................................................................. 43

b.Thiếu thấu chân.................................................................... 44

3.2.4.Khuyết tật rỗ khí/hốc khí (Cavities)................................. 44

3.2.5.Nứt (Cracks)......................................................................... 47

a. Nứt dọc................................................................................... 48

b. Nứt ngang................................................................................... 48

c. Nứt tia......................................................................................... 49

d. Nứt rãnh hồ quang hàn............................................................... 49

e.Nứt theo bản chất......................................................................... 50

3.3 Các phƣơng pháp kiểm tra khuyết tật mối hàn............................... 51

3.3.1. Kiểm tra mối hàn bằng phƣơng pháp siêu âm (UT￾Ultrasonic Test)..............................................................................

52

3.3.1.1.Qui trình chung................................................................... 52

3.3.1.2.Kiểm tra mối hàn giáp mối................................................. 53

3.3.2. Kiểm tra mối hàn bằng phƣơng pháp chụp ảnh phóng

xạ....................................................................................................

58

5

3.3.3. Kiểm tra vật liệu bằng thử kéo............................................. 61

3.3.3.1.Các phƣơng pháp kiểm tra độ bền..................................... 63

a. Thử kéo ngang........................................................................... 63

b. Thử kéo kim loại đắp toàn mối hàn (kéo dọc).............................. 64

3.3.4. Thử uốn tĩnh (uốn công nghệ)................................................ 66

b. Thử b gãy mối hàn giáp mối (nick- break tests)......................... 71

c. Thử b gãy mối hàn góc.............................................................. 72

Chƣơng 4 THỰC NGHIỆM – ĐÁNH GIÁ 73

4.1 Quá trình thực hiện mẫu hàn giáp mối .......................................... 73

4.1.1. Chuẩn bị mẫu hàn................................................................. 73

4.1.1.1.Kích thƣớc chi tiết mẫu....................................................... 73

4.1.1.2.Thiết kế mối ghép............................................................... 73

4.1.1.3.Lựa chọn vật liệu hàn......................................................... 74

4.1.2.Hàn đính................................................................................ 76

4.1.2.1.Trình tự và kích thƣớc mối hàn đính.................................. 77

4.1.2.2.Xử lý biến dạng hàn............................................................ 78

4.1.3.Hàn........................................................................................ 80

4.1.3.1.Năng lƣợng đƣờng (Heat input)......................................... 80

4.1.3.2.Nhiệt độ giữa các đƣờng hàn (Tip- interpass

temperature)...................................................................................

81

4.1.3.3.Trình tự bố trí các lớp hàn và đƣờng hàn.......................... 81

4.1.4.Kiểm tra............................................................................... 82

4.1.5Trang thiết bị hàn................................................................... 82

4.2 Thực nghiệm chế tạo mẫu hàn ứng với đƣờng kính que hàn bù

1,6 mm.........................................................................................

83

4.2.1.Quy trình thực nghiệm mẫu hàn............................................ 83

4.2.1.1.Chuẩn bị mẫu hàn .............................................................. 83

4.2.1.2.Hàn đính............................................................................. 86

4.2.1.3.Hàn..................................................................................... 88

6

4.2.2. Kiểm tra............................................................................... 96

4.3 Thực nghiệm chế tạo mẫu hàn ứng với đƣờng kính que hàn bù 

2,4 mm........................................................................................

4.3.1.Quy trình thực nghiệm mẫu hàn...........................................

97

4.3.1.1.Chuẩn bị mẫu hàn............................................................... 97

4.3.1.2.Hàn đính.......................................................................... 97

4.3.1.3.Hàn.................................................................................... 97

4.3.2. Kiểm tra................................................................................ 101

4.4 Thực nghiệm chế tạo mẫu hàn ứng với đƣờng kính que hàn bù

3.2 mm.........................................................................................

105

4.4.1.Chuẩn bị mẫu hàn.................................................................. 105

4.4.1.1.Hàn đính............................................................................. 106

4.4.1.2.Hàn..................................................................................... 106

4.4.2.Kiểm tra................................................................................ 109

4.4.3.Quy trình xác định các thông số hàn đạt năng suất cao

nhất...............................................................................................

110

4.4.4.Xác định cƣờng độ dòng điện............................................... 110

4.4.5.Quy trình hàn với cƣờng độ dòng điện hàn I= 160

(A)...................................................................................................

110

4.4.5.1.Chuẩn bị mẫu hàn............................................................... 110

4.4.5.2.Hàn đính............................................................................. 110

4.4.5.3.Hàn..................................................................................... 111

4.4.5.4.Kiểm tra.............................................................................. 114

a. Kiểm tra ngoại dạng................................................................... 114

b. Kiểm tra chụp X-quang............................................................... 114

c. Kiểm tra siêu âm......................................................................... 115

d.Kiểm tra độ bền kéo, uốn............................................................. 116

4.4.6.Thực nghiệm quy trình chế tạo mẫu hàn I= 180(A).............. 118

4.4.6.1.Chuẩn bị mẫu hàn............................................................... 118

7

4.4.6.2.Hàn đính............................................................................ 118

4.4.6.3.Hàn.................................................................................... 119

4.4.6.4.Kiểm tra.............................................................................. 122

a. Kiểm tra ngoại dạng.................................................................. 122

b. Kiểm tra chụp X-quang.............................................................. 122

c. Kiểm tra siêu âm....................................................................... 123

d.Kiểm tra độ bền kéo, uốn........................................................... 124

4.4.7.Thực nghiệm quy trình chế tạo mẫu hàn I= 200(A)............. 126

4.4.7.1.Chuẩn bị mẫu hàn............................................................... 126

4.4.7.2.Hàn đính............................................................................. 126

4.4.7.3.Hàn..................................................................................... 127

4.4.7.4.Kiểm tra.............................................................................. 129

a. Kiểm tra ngoại dạng................................................................... 129

Nhận xét.......................................................................................... 130

Chƣơng 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 132

5.1. Kết luận......................................................................................... 132

5.2. Kiến nghị......................................................................................... 133

TÀI LIỆU THAM KHẢO 134

PHỤC LỤC 137

8

MỞ ĐẦU

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong công nghiệp hóa chất các dây chuyền sản xuất hoạt động liên tục

trong các điều kiện công nghệ khắc nghiệt đƣợc khống chế rất nghiêm ngặt và

một môi trƣờng hóa chất gây nên han gỉ, hƣ hỏng cho các thiết bị, máy móc.

Theo số liệu thống kê mới nhất, trong các nhà máy hóa chất chi phí dành cho

bảo vệ chống ăn mòn chiếm 70 - 80% chi phí sửa chữa và dịch vụ sửa chữa

trong năm. Do vậy, ngƣời ta ngày càng chú ý hơn đến việc bảo vệ chống ăn

mòn thiết bị công nghệ để đảm bảo hoạt động sản xuất liên tục, không bị gián

đoạn. Một trong các kỹ thuật bảo vệ chống ăn mòn là lựa chọn loại vật liệu

chế tạo nên kết cấu, máy móc có khả năng làm chậm quá trình ăn mòn.

Thép không gỉ, thép hợp kim cao chịu ăn mòn trên cơ sở thép crôm – niken

có giá thành cao, là một trong những vật liệu đƣợc sử dụng phổ biến trong các

ngành công nghiệp hóa chất để chế tạo các thiết bị, máy móc sản xuất hóa chất. Tuy

vậy, ngƣời ta không thể sử dụng thép hợp kim để chế tạo hoàn toàn một kết cấu

máy vì lý do kinh tế, mà chỉ sử dụng chúng cho từng vị trí công nghệ có yêu cầu

cao về nhiệt và chống mòn.

Từ đây, vấn đề sử dụng các kết cấu đƣợc hình thành từ hai loại vật liệu là thép

cacbon và thép không gỉ đã đƣợc đặt ra. Để đáp ứng điều này, các nhà chế tạo máy đã

đƣa ra giải pháp là sử dụng đồng thời thép hợp kim (thép không gỉ) và thép cacbon

trong một kết cấu bằng kỹ thuật hàn. Đây là một vấn đề khó khăn vì trong thực tế, để

xây dựng một qui trình hàn thép không gỉ - thép cacbon là không đơn giản vì chúng

không chỉ phụ thuộc vào các yếu tố kỹ thuật mà còn phụ thuộc vào tay nghề của ngƣời

thợ. Ngoài ra, việc cải thiện năng suất hàn mà vẫn đảm bảo chất lƣợng mối hàn cũng

nhƣ không có khuyết tật hàn là một vấn đề đặt ra trong thực tế. Tring thực tế sản xuất,

năng suất hàn phụ thuộc vào rất nhiều thông số nhƣ chế độ hàn, vật liệu hàn, tốc độ

hàn, trang bị gá kẹp và tay nghề thợ hàn. Đây là các nội dung chính đƣợc quan tâm đề

9

cập đến trong quá trình thực hiện nghiên cứu đề đề xuất đƣợc một qui trình công nghệ

chế tạo hàn đạt năng suất hàn là cao nhất.

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

Việc tham gia của các kim loại khác nhau trong cùng một kết cấu nói chung

là một thách thức lớn về công nghệ vì sự khác biệt trong các tính chất lý tính, cơ

tính và phƣơng pháp luyện kim của các kim loại cơ bản. Đây chính là vấn đề khó

khăn khi sử dụng hai kim loại khác nhau (ở đây là thép cacbon và thép không gỉ) để

chế tạo các kết cấu cơ khí bằng phƣơng pháp hàn.

Hình 1: Sản xuất hệ vỏ & ống trao đổi nhiệt sử dụng hai vật liệu

Sự tham gia của kim loại khác nhau đã mang đến một tiềm năng sử dụng những

lợi thế của vật liệu khác nhau để chế tạo ra các kết cấu cơ khí ứng dụng trong các

ngành công nghiệp hoá chất, nhà máy nhiệt điện. Mục đích chính của việc sử dụng kim

loại thứ hai tham gia trong kết cấu là để đạt đƣợc tính chất cơ học tốt hoặc là khối

lƣợng riêng thấp hay có tính chống ăn mòn tốt. Và kỹ thuật thƣờng đƣợc áp dụng cho

phép sử dụng hai kim loại khác nhau trong những năm gần đây là kỹ thuật hàn.

Mặc dù những vấn đề liên quan đến hàn các vật liệu khác nhau là rất hạn chế,

xuất phát từ các vấn đề nhƣ độ bền mỏi, khả năng chống ăn mòn nhƣ hàn thép không

gỉ austenit với thép cacbon. Thép không gỉ austenit là thép hợp kim cao làm tăng khả

năng chịu nhiệt, khả năng chống ăn mòn và tăng độ bền của kết cấu. Thép cacbon

10

thấp và trung bình là thép dễ dàng gia công bằng các quá trình cơ khí và quá trình

hàn. Nhu cầu sử dụng kết hợp hai loại vật liệu này trong một số ngành công nghiệp

bằng kỹ thuật hàn đã đƣa đến các tiến bộ nhƣ hàn bằng điện cực nóng chảy trong môi

trƣờng khí trơ (GTAW/TIG). Trong các tiêu chuẩn AWS D1.1, AWS D1.6 và ASME

IX việc hàn hai kim loại khác nhau đƣợc đề cập đến với các thông số khá tổng quát

và phạm vi giá trị khá rộng. Do vậy, việc xác định các qui trình hàn phù hợp cho hai

vật liệu với mác cụ thể là một khó khăn do cần phải thực hiện một số lƣợng lớn thí

nghiệm cùng với chi phí đo kiểm cao. Ngày nay, cùng với sự phát triển bùng nổ về

số nhà máy lọc hoá dầu ở Việt Nam dẫn đến nhu cầu lớn về xây dựng các bồn chứa

xăng dầu, bồn chứa khí gas nên việc cần phải có các qui trình hàn phù hợp có năng

suất cao để hàn hai loại vật liệu khác nhau nhƣ thép cacbon thấp và thép không gỉ là

rất cấp thiết. Xuất phát từ thực tiễn đó, đề tài “Nghiên cứu các thông số ảnh

hưởng đến năng suất hàn khi hàn thép không gỉ với thép các-bon ” đã đƣợc triển

khai nghiên cứu tại trƣờng đại học Lâm nghiệp Hà Nội và các công việc thí nghiệm,

đánh giá đƣợc thực hiện tại phòng thí nghiệm RemeLab (trƣờng đại học Sƣ phạm

Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh).

2. PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đề tài tập trung nghiên cứu:

- Qui trình hàn chế tạo chi tiết mẫu cho cặp vật liệu là thép cacbon với thép

không gỉ austenit A240.

- Nghiên cứu các thông số ảnh hƣởng đến chế độ hàn, năng suất hàn.

- Đề xuất qui trình hàn trên cơ sở các thông số hàn đã đƣợc xác định nhằm đạt

đƣợc năng suất hàn cao.

Trong khuôn khổ phạm vi đề tài, năng suất hàn ở đây đƣợc hiểu là năng suất

hàn cao nhất có thể đạt đƣợc trên cơ sở qui trình hàn đã đề xuất mà vẫn đảm bảo

đƣợc các yêu cầu về chất lƣợng mối hàn (độ bền, thẩm mỹ,…) cũng nhƣ không có

chứa các khuyết tật hàn.

11

3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN

a. Ý nghĩa khoa học của đề tài

- Nghiên cứu, bổ sung cơ sở lý thuyết về công nghệ hàn các vật liệu khác

chủng loại, từ đó làm cơ sở khoa học cho việc chế tạo mẫu hàn từ thép cacbon –

thép không gỉ austenit đạt yêu cầu chất lƣợng bằng phƣơng pháp hàn TIG.

- Xác định đƣợc thành phần hóa học và cơ tính phù hợp của loại dây hàn

phụ để hàn cặp vật liệu thép cacbon với thép không gỉ austenit.

- Xác định đƣợc các thông số hàn (cƣờng độ dòng điện hàn, vận tốc hàn,

đƣờng kính que hàn) phù hợp và qua đó tìm đƣợc chế độ hàn đạt năng suất cao.

b. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

- Ứng dụng phƣơng pháp hàn TIG để hàn thép cacbon với thép không gỉ

austenit mối hàn liên kết tấm giáp mối đƣợc vát cạnh chữ V.

- Đề xuất đƣợc chế độ hàn đạt năng suất cao có thể ứng dụng vào thực tế

sản xuất.

- Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần vào quá trình đào tạo, kiểm tra

chất lƣợng mối hàn bằng phƣơng pháp kiểm không phá hủy (NDT) và phƣơng pháp

phá hủy (DT). Qui trình hàn đề xuất có thể chuyển giao cho các doanh nghiệp ứng

dụng công nghệ hàn hàn hai vật liệu thép cacbon – thép không gỉ nói riêng và công

nghệ hàn hai vật liệu nói chung để đạt đƣợc năng suất cao, cho phép giảm chi phí

sản xuất trong các ngành công nghiệp đặc thù nhƣ đóng tàu, dầu khí, hóa chất,…

12

Chƣơng 1

TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Giới thiệu về kim loại hàn

1.1.1 Thép không gỉ

Thép không gỉ là một nhóm thép hợp kim cao, chứa ít nhất 12% crôm [1,

20]. Nói chung, chúng đƣợc tạo thành từ các nguyên tố hợp kim với một nguyên tố

khác làm cho chúng có thể chống ăn mòn trong nhiều môi trƣờng khác nhau. Những

nguyên tố này cũng làm thay đổi cấu trúc tế vi của thép hợp kim, do đó có ảnh

hƣởng rõ rệt về tính chất cơ học và tính hàn của chúng.

Có nhiều hệ thống khác nhau đang đƣợc sử dụng để ký hiệu thép không gỉ.

Ký hiệu đƣợc sử dụng phổ biến là hệ thống AISI (tiêu chuẩn Mỹ), trong hệ thống

này nhóm thép không gỉ austenit đƣợc ký hiệu trong dãy 200 và 300, thép không gỉ

mactenxit và ferrit đƣợc ký hiệu trong dãy 400 [1, 20].

Để nhận biết thép có tổ chức kim loại thuộc nhóm nào, có thể sử dụng giản

đồ Schaeffler hình 2.1. Giản đồ Schaeffler cho biết tổ chức pha gần đúng của thép

(trong điều kiện cân bằng về nhiệt động học) trên cơ sở đƣơng lƣợng crom (CrE) và

đƣơng lƣợng niken (NiE).

Hình 1.1. Giản đồ Schaeffler [28]

13

Một phƣơng pháp hữu ích để đánh giá các đặc tính chung của quá trình luyện

kim của vật liệu hàn thép không gỉ là bằng sơ đồ Schaelfler và Delong. Các nguyên tố

hợp kim khác nhau đƣợc thể hiện trong giới hạn của hàm lƣợng niken hoặc crôm

tƣơng đƣơng (tức là các nguyên tố nhƣ niken có xu hƣớng hình thành austenit và các

nguyên tố nhƣ crôm có xu hƣớng hình thành ferit). Bằng cách vẽ tổng giá trị cho

niken và crôm tƣơng đƣơng trên các sơ đồ này, một điểm có thể đƣợc tìm thấy chỉ ra

các pha chính có trong thép không gỉ và giới hạn về % ferit và giá trị ferit tƣơng ứng.

Điều này cung cấp một số thông tin nhƣ ứng xử của nó trong quá trình hàn.

1.1.1.1 Phân loại

a. Thép không gỉ austenit: là thép có chứa 17 – 20% Cr và 8 – 13% Ni, 2 -

3% Mo [16]. Đặc điểm chung của nhóm thép này là chịu đƣợc nhiệt độ cao, tính chống

ăn mòn cao, hoàn toàn ổn định trong nƣớc sông, nƣớc biển, quá nhiệt, dung dịch muối,

hoàn toàn ổn định trong HNO3 với mọi nồng độ. Công dụng của nhóm thép này là sử

dụng trong công nghiệp sản xuất axít, hóa dầu và thực phẩm. Trong lĩnh vực chế tạo thì

nhóm này có tính hàn rất tốt bao gồm các chủng loại 304, 310, 316.

b. Thép không gỉ ferit: là thép có chứa 13 – 18% Cr (một số mác thép

thành phần Cr có thể lên tới 29%) [16] và hàm lƣợng cacbon thấp < 0,1%. Đặc điểm

của nhóm này là có tình chống ăn mòn cao. Công dụng của nhóm này là sử dụng

trong môi trƣờng khí hậu biển, nƣớc biển, môi trƣờng axít, công nghiệp hóa dầu.

c. Thép không gỉ mactenxit: là nhóm thép có chứa 12 – 18% Cr và 0,15 –

0,3% C. Nhóm thép này có tính chống ăn mòn cao trong không khí, nƣớc máy,

nƣớc sông và axit HNO3. Công dụng phổ biến là làm đồ trang sức, ốc vít không gỉ,

chịu nhiệt (< 4500C), ổ bi chống ăn mòn.

d. Thép không gỉ duplex (còn gọi là thép hai pha ferit – austenit): là nhóm

thép có chứa 22 – 25% Cr, 5 – 7% Ni và tới 3 – 4% Mo [16]. Duplex là thép không

gỉ mới nhất, vật liệu này là sự kết hợp của các vật liệu austenit và ferit. Vật liệu này

có độ bền cao và khả năng chống ăn mòn vƣợt trội.

e. Thép không gỉ biến cứng kết tủa: Thép không gỉ biến cứng kết tủa là