I. Thuộc tính tạo hình
1. Thuộc tính tạo hình của thép không gỉ
– Thép không gỉ Austenitic
Thép không gỉ Austenitic nói chung có giới hạn đàn hồi thấp, một số loại tiêu biểu như là AISI 302, 304… có vùng Austennitic mở rộng nên có cơ tính rất tốt, chính vì vậy mà khả năng tạo hình nổi trội hơn hẳn. Tuy nhiên với dòng Ferrite hay Autnite dễ bị biến cứng trong quá trình gia công cán nguội, làm cho độ cứng tăng độ bền tăng nhưng độ dẻo và độ dai giảm cho nên trong quá trình gia công cần chú ý hơn.
So sánh tốc độ biến cứng trong quá trình gia công của hai loại thép không gỉ: AISI430 và AIS1410.
Biến cứng là do nguyên liệu bị thay đổi cấu trúc mạng tinh thể. Chính vì vậy mà một số mạng tinh thể được gọi là mạng siêu bền như một số loại trong dòng Austenite hay dòng Martensite.
Ngoài ra, khả năng tạo hình của nguyên liệu còn phụ thuộc và thành phần hóa học nữa. Ảnh hưởng lớn nhất là hàm lượng C, Cr, Ni… Một số loại thép được thêm vào các nguyên tố có tác dụng ổn định cấu trúc như Ti, Mo, Nb… cũng làm giảm đi khả năng tạo hình của vật liệu.
Chính vì vậy mà, khi tính toán gia công tạo hình sản phẩm để đạt được kết quả như mong muốn thì cần phải lựa chọn nguyên liệu hợp lý, và loại bỏ các yếu tố gây biến cứng trong quá trình xử lý nhiệt hay gia công sau đó.
– Từ tính và biến cứng của thép không gỉ
Loại thép không gỉ STS304 có ưu điểm vượt trội là dễ gia công và chống ăn mong tốt. Cấu trúc mạng tinh thể Austenite mở rộng và ổn định, chuỗi liên kết 18Cr – 8Ni – Fe bền, được sử dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực vì loại này rất bền khi thay đổi nhiệt độ, không bị biến cứng khi xử lý nhiệt và rất dẻo. Do đó so với những dòng khác thì STS 304 tạo hình ưu việt hơn.Ở trạng thái bình thường thì dòng Austenite không phát sinh từ tính nhưng sau khi cán nguội thì lớp bề mặt bị biến dạng chuyển sang pha Martenite nên xuất hiện từ tính nhẹ. Dòng Austenits siêu bền nên cũng có khả năng bị nhiễm từ nhẹ.
Trong gia công dập (Press) và dập khuôn (Drawing) sau khi dập độ dày của sản phẩm không đồng đều, khác nhau theo từng vị trí của sản phẩm. Có nghĩa là đã làm biến dạng nhẹ vật liệu, thực tế thì nếu gia công liên tục thì 100% sản phẩm sẽ bị biến dạng cục bộ. Tại vị trí này sẽ xuất hiện hiện tượng biến cứng là do có sự chuyển đổi pha từ Austensite sang Martensite ở chủng loại STS304. Nhưng lớp Martensite này khác với dòng Martensite bình thường như chủng loại 420J2 được dùng làm kéo hoặc dao, nên được gọi là pha strain-induced Martensite. Pha Martensite strain-induced của STS 304 không ổn định, dễ bị chuyển đổi khi xuất hiện ngoại lực tác động vào làm biến dạng (tham khảo hình 1).
Đối với thép không gỉ dòng Austenite để giảm đi sự biến đổi trong quá luyện kim, hay bị biến đổi chỉ số trong sản phẩm thì sử gia công nguội là chính, cũng có không ít trường hợp gia công nhiệt đối với nguyên liệu có độ dày và khó hơn trong tạo hình và cơ tính.
Vì nó thể hiện đặc tính ở nhiệt độ cao trong 3 chủng loại tiêu biểu ở hình D nên Elongation giảm ở trong khu vực nhiệt độ 593°C ~ 816°C hoặc ở các vùng nhiệt khác nên phải chú ý trong lúc gia công ở các khu vực này.
Thêm nữa, để chặn sự suy thoái của tính ăn mòn dựa vào sự kết tủa của carbon thì nhiệt độ gia công phải đạt trong phạm vi trên 800°C và nếu trong trường hợp cần tạo hình chính xác cao thì sẽ phải gia công ở trong khu vực nhiệt độ khoảng trên 950°C.
Tuy nhiên nếu nhiệt độ trên 1.200°C thì dễ bị nứt trong gia công và phải tránh gia nhiệt quá nhiệt vì sẽ dễ bị cháy bề mặt (Scale).
– Thép không gỉ dòng Ferrite
Trong dòng này có các chủng loại tiêu biểu là thép 430 hoặc 405, nếu loại bỏ đi chủng loại 430F(Se), 430F vì mục đích thẩm mỹ thì tính tạo hình sẽ đẹp hơn và có thể áp dụng cho mọi phương pháp gia công.
Mức độ hóa bền dựa vào gia công nguội của thép không gỉ dòng Ferrite, không cần chú ý nhiều như thép không gỉ dòng Austenite ở hình dưới, mặc dù khuynh hướng tạo Cacbit giống nhau nhưng có điểm nóng chảy cho độ bền chắc bình thường là cao hơn trong gia công tạo hình, và ngoài ra cần có một lực mạnh hơn so với trường hợp của thép Carbon. Thêm nữa, hàm lượng Cr có nhiều trong chủng loại 444, 445 nên độ bền của nguyên liệu giảm hơn và phải chú ý khi gia công, nhưng trong nhiệt độ khoảng chừng 100°C – 200°C thì độ bền cao hơn và có thể loại bỏ các yếu tố ảnh hưởng bất lợi.
Tuy nhiên, để ngăn chặn cứng hóa của nguyên liệu do gia công nguội hoặc trong trường hợp yêu cầu có tính tạo hình tốt hơn thì phải gia công nhiệt. Đặc tính này được thấy trong chủng loại 446 – 430 ở hình dưới đây.
Độ cứng sẽ giảm đi ở nhiệt độ trên 1.300°F (705°C) hoặc ở khoảng điều kiện nào đó và Elongation trở nên cao hơn.
Tuy nhiên, nếu gia nhiệt trên 900°C thì độ hạt bị sẽ thô, vì vậy độ bền sẽ bị giảm một cách mạnh mẽ, cho nên nhiệt độ gia công nhiệt trong phạm vi mong muốn là khoảng 750°C~900°C.
– Thép không gỉ dòng Martensite
Thép không gỉ dòng Martensite hóa cứng do xử lý nhiệt thế nên ở dòng này mặc dù sẽ có tính tạo hình khác nhau theo mức độ của độ cứng nhưng vì tỷ lệ Carbon trong nguyên liệu nên tính tạo hình đẹp sẽ giảm đi.
Trong nhiệt độ đặc biệt của chủng loại 410 là chủng loại tiêu biểu sánh ngang với chủng loại 446 và 430 thép không gỉ, gia công tốt nhất là ở trong khu vực nhiệt độ dưới điểm biến đổi.
Khi này độ cứng của nguyên liệu dựa vào sự làm mát từ quá trình gia công nên phải xử lý nhiệt một cách thích hợp theo mục đích ứng dụng sau gia công.
