Tấm thép không gỉ: Giải thích về cán nóng và cán nguội, ngâm và ủ

Tấm thép không gỉthông số kỹ thuật thường xuyên liệt kê phương pháp cán và điều kiện hoàn thiện cạnh nhau - "cán nóng, ủ và ngâm" hoặc "cán nguội, 2B" - và những người mua không quen với thuật ngữ này thường coi hai nhãn này là có thể hoán đổi cho nhau. Họ mô tả hai giai đoạn sản xuất khác nhau. Phương pháp cán (nóng hoặc lạnh) xác định tấm được giảm độ dày như thế nào và tạo ra các đặc tính cơ học và kích thước như thế nào.

Ngâm và ủ mô tả bước-xử lý nhiệt và làm sạch bề mặt-có thể theo một trong hai lộ trình cán. Việc chỉ định kết hợp sai có thể đồng nghĩa với việc phải trả tiền cho dung sai hoặc chất lượng bề mặt mà dự án không cần hoặc-chỉ định kém một bộ phận mà sau này không đáp ứng được yêu cầu về độ phẳng, ăn mòn hoặc tạo hình. Hướng dẫn này tách biệt hai biến số, so sánh chúng cạnh nhau với các tiêu chí ASTM A240 và ASTM A480 và đưa ra một khuôn khổ đơn giản để lựa chọn giữa chúng.

Sự khác biệt giữa tấm thép không gỉ cán nóng và cán nguội là gì?

Cán nóng (HR) và cán nguội (CR) mô tả nhiệt độ mà thép được giảm đến độ dày cuối cùng và biến duy nhất đó dẫn đến gần như mọi sự khác biệt về kết cấu bề mặt, dung sai, cường độ và giá cả.

Quá trình cán nóng

Một tấm-đúc liên tục được nung nóng đến nhiệt độ khoảng 1.100–1.250 độ - cao hơn nhiều so với nhiệt độ kết tinh lại của hợp kim - và được đưa qua một loạt giá lăn để giảm độ dày mục tiêu trong khi cấu trúc hạt liên tục kết tinh lại. Bởi vì kim loại mềm và dẻo ở nhiệt độ này, nên việc giảm độ dày lớn đạt được trong tương đối ít lượt, điều này giúp cho việc cán nóng tiết kiệm hơn đối với các phần dày hơn. Sự đánh đổi là một lớp ôxit đen, xám-trên bề mặt và khả năng kiểm soát độ dày và độ phẳng cuối cùng lỏng lẻo hơn.

Quá trình cán nguội

Cán nguội bắt đầu từ cuộn dây-cán nóng, ủ và ngâm chua và giảm nhiệt độ hơn nữa ở nhiệt độ bằng hoặc gần nhiệt độ phòng, dưới nhiệt độ kết tinh lại. Bởi vì kim loại nguội-cứng lại khi biến dạng nên quá trình khử nguội đòi hỏi nhiều lần di chuyển nhẹ thay vì một số lần gia công nặng, với quá trình ủ trung gian để khôi phục độ dẻo giữa các lần gia công ở lịch trình khử-cao hơn. Quá trình này chậm hơn và tốn nhiều năng lượng- cũng như vốn-mỗi tấn hơn, nhưng nó tạo ra bề mặt mịn hơn, dung sai độ dày và độ phẳng chặt chẽ hơn, đồng thời cường độ tăng lên ở mức khiêm tốn nhờ gia công nguội giữ lại.

Một điểm gây nhầm lẫn phổ biến cần được giải quyết trực tiếp: theo tiêu chuẩn ASTM A480/A480M, các thuật ngữ "tấm", "dải" và "tấm" được xác định chủ yếu theo độ dày và chiều rộng chứ không phải bằng phương pháp cán. Sản phẩm phẳng có độ dày dưới khoảng 3/16 inch (4,76 mm) được phân loại là tấm hoặc dải và thường được cán nguội; sản phẩm phẳng có độ dày bằng hoặc cao hơn được phân loại là tấm và thường được sản xuất bằng phương pháp cán nóng. Tuy nhiên, trong sử dụng thương mại, "tấm cán nguội" là thuật ngữ thương mại được sử dụng rộng rãi cho các loại phôi phẳng thu nhỏ nguội - thường là vật liệu hoàn thiện 2B, BA hoặc 2D - được cung cấp ở dạng đồng hồ đo lên tới khoảng 1/4 inch (6,35 mm) cho thùng chứa, bảng thiết bị và công trình kiến ​​trúc. Người mua nên xác nhận với nhà cung cấp của mình xem "tấm cán nguội" trong báo giá đề cập đến tấm thực sự được xác định theo tiêu chuẩn ASTM hay tấm cán nguội có kích thước -cạnh nặng hơn{20}}, vì bảng dung sai áp dụng giữa hai tấm là khác nhau.

Bảng 1. Đặc điểm chung của tấm không gỉ cán nóng-cán nguội-. Phạm vi là hoạt động điển hình của nhà máy; xác nhận số liệu chính xác so với phiên bản ASTM A480/A480M cụ thể và bảng thông số sản phẩm có hiệu lực cho đơn đặt hàng.

"Ngâm và ủ" có nghĩa là gì đối với tấm thép không gỉ?

"Được ngâm và ủ" (và các thuật ngữ cán nóng-có liên quan chặt chẽ HRAP và HRPO) mô tả bước làm sạch-xử lý nhiệt và hóa chất-được áp dụng sau khi cán - chứ không phải là một phương pháp cán - và đó là bước khôi phục khả năng chống ăn mòn của tấm và chuẩn bị bề mặt cho quá trình chế tạo.

Ủ

Vì-tấm không gỉ được cán, đặc biệt là tấm cán nóng-, khi rời khỏi máy nghiền có ứng suất bên trong và cấu trúc thớ không được tối ưu hóa để có độ dẻo hoặc khả năng chống ăn mòn. Quá trình ủ sẽ làm nóng tấm đến nhiệt độ xử lý-dung dịch (thường là 1.010–1.120 độ đối với các loại austenit thông thường như 304/304L và 316/316L) và giữ tấm này đủ lâu để hòa tan cacbua và đồng nhất cấu trúc vi mô, sau đó làm nguội đủ nhanh - thường bằng cách làm nguội bằng nước hoặc làm mát không khí nhanh trên dây chuyền liên tục - để giữ cacbua crom khỏi kết tủa ở ranh giới hạt. Tấm được ủ đúng cách phải mềm, dẻo và không bị mẫn cảm có thể dẫn đến ăn mòn giữa các hạt trong quá trình hàn hoặc sử dụng sau này.

Dưa chua

Cả cán nóng và ủ đều tạo thành lớp oxit trên bề mặt và lớp kim loại cơ bản ngay bên dưới lớp vảy đó bị cạn kiệt crom, làm suy yếu cục bộ khả năng chống ăn mòn. Ngâm hoặc phun tấm vào bể axit - thường là dung dịch axit nitric hỗn hợp-hydrofluoric - để hòa tan cặn và lớp crom-đã cạn kiệt bên dưới nó, làm lộ ra kim loại sạch có thể tái-tạo thành màng oxit crom-thụ động có độ bền đầy đủ{6}}khi tiếp xúc với không khí. Ngâm chua theo tiêu chuẩn ASTM A380 là phương pháp{10}tiêu chuẩn ngành để khôi phục tính thụ động sau khi gia công nóng; nó cũng làm bề mặt hơi nhám so với lớp hoàn thiện không được tẩy rửa hoặc được ủ sáng.

Tại sao hai bước luôn được ghép nối

Ủ mà không tẩy rửa để lại cặn và lớp crom- bị suy giảm trên bề mặt, do đó tấm không đạt được hiệu suất ăn mòn định mức mặc dù các đặc tính cơ học của nó vẫn đúng. Ngâm mà không ủ không giải quyết được cấu trúc hạt hoặc ứng suất bên trong. Vì lý do đó, các chứng nhận của nhà máy về việc ủ và tẩy gỉ tấm hàng hóa tiêu chuẩn cũng được áp dụng cho tấm cán nóng-(sản xuất HRAP/HRPO, lớp hoàn thiện theo tiêu chuẩn ASTM No{4}}) và cho cuộn cán nguội-(tạo ra lớp hoàn thiện No{6}}D hoặc No. 2B khi lớp da cuối cùng đi qua quá trình ngâm chua) giống nhau.

Tấm cán nóng và tấm cán nguội so sánh về tính chất cơ học như thế nào?

Cả tấm austenit cán nóng-cán-phải đáp ứng cùng bảng đặc tính cơ học tối thiểu ASTM A240/A240M cho một loại nhất định khi được cung cấp ở điều kiện ủ tiêu chuẩn; Vật liệu 2B cán nguội-thường nằm ở gần đầu trên của phạm vi đó vì lớp da cuối cùng để lại một lượng nhỏ sản phẩm nguội được giữ lại nhưng nó không được bán trên một bảng thuộc tính riêng biệt, cao hơn.

Đặc tính cơ học tối thiểu của ASTM A240 - cấp phổ biến, điều kiện ủ

Bảng 2. Đặc tính cơ học tối thiểu theo tiêu chuẩn ASTM A240/A240M đối với các loại tấm austenit thông thường ở điều kiện ủ. Những mức tối thiểu này được áp dụng bất kể tấm được cán nóng hay cán nguội; luôn kiểm tra phiên bản hiện tại của A240/A240M và báo cáo thử nghiệm nhà máy (MTR) về nhiệt dung riêng.

Trong thực tế, tấm 2B cán nguội-thường xuyên kiểm tra trên mức tối thiểu này một chút về cường độ năng suất vì quá trình tôi luyện nhẹ (da) sau khi ủ tạo ra một lượng nhỏ độ cứng do biến dạng có kiểm soát, trong khi tấm -cán-và{4}}được ủ nóng hoàn toàn - không nhận được các thử nghiệm giảm nguội tiếp theo - gần với đường cơ sở đã ủ. Cả hai điều kiện đều không làm thay đổi khả năng chống ăn mòn của hợp kim, vốn bị chi phối bởi hóa học (crom, molypden, hàm lượng nitơ, được biểu thị bằng PREN) và bằng cách lớp thụ động được phục hồi hoàn toàn trong quá trình tẩy chứ không phải bằng con đường lăn.

Những loại hoàn thiện bề mặt nào có sẵn trên tấm HR và CR?

Tấm cán nóng-thường được cung cấp ở dạng hoàn thiện theo tiêu chuẩn ASTM A480 No. 1, trong khi sản phẩm cán nguội-có phạm vi từ No. 2D xỉn màu đến-mục đích chung No. 2B cho đến lớp hoàn thiện sáng như gương-như BA và mỗi sản phẩm được xác định theo lộ trình sản xuất thay vì bằng một mô tả trực quan duy nhất.

Bảng 3. Lớp hoàn thiện bề mặt máy nghiền thường được quy định trên tấm và tấm thép không gỉ theo tiêu chuẩn ASTM A480/A480M. Các lớp hoàn thiện được đánh bóng cơ học (Không. 3, Không. 4, Không. 8, HL) được tạo ra sau đó bằng cách mài hoặc đánh bóng và có thể được phủ trên đế HR hoặc CR.

So sánh phạm vi độ dày và dung sai kích thước như thế nào?

Vật liệu-cán nguội có dung sai độ dày, chiều rộng và độ phẳng chặt chẽ hơn so với tấm cán nóng-có kích thước tương đương. Đây là lý do thực tế chính khiến các nhà chế tạo phải trả giá cao hơn cho những bộ phận có yêu cầu-khớp chặt hoặc thẩm mỹ.

ASTM A480/A480M xuất bản các bảng dung sai riêng cho tấm cán nóng-và tấm cán nguội-. Thang đo dung sai của tấm cán nóng-có cả độ dày và chiều rộng và thường được biểu thị ở dải rộng hơn vì máy nghiền nóng có khả năng kiểm soát kém chính xác hơn đối với thước đo cuối cùng và do sự co nhiệt trong quá trình làm mát gây ra sự thay đổi bổ sung.

Dung sai cán nguội-thắt chặt hơn trên các phạm vi độ dày có thể so sánh được và cuộn-cán nguội thường được điều chỉnh độ căng- như là bước cuối cùng cụ thể để đáp ứng các chú thích về độ phẳng mà tấm cán nóng-không thể đạt được về mặt kinh tế nếu không có thao tác san lấp mặt bằng hoặc mài riêng biệt. Đối với các dự án có yêu cầu lắp ráp, tạo hình hoặc gia công có dung sai gần, tạo hình hoặc hàn-, việc chỉ định tấm-cán nguội - hoặc tấm cán nóng-đã được san phẳng và gia công theo kích thước - thường tiết kiệm chi phí- hơn so với việc cố gắng giữ dung sai chặt chẽ trực tiếp trên máy nghiền nóng.

Tấm cán nguội có đắt hơn tấm cán nóng không?

Đúng. Thép không gỉ cán nguội-thường có giá cao hơn trên mỗi tấn so với thép không gỉ cán nóng cùng loại, thường nằm trong khoảng chênh lệch tỷ lệ phần trăm hai chữ số đáng chú ý tùy thuộc vào thước đo, độ hoàn thiện và điều kiện thị trường, bởi vì lộ trình giảm-lạnh yêu cầu nhiều bước xử lý hơn và kiểm soát quy trình chặt chẽ hơn.

Khoảng cách chi phí xuất phát từ một số yếu tố phức hợp: cán nguội yêu cầu nhiều đường chuyền nhẹ thay vì một vài đường chuyền nặng, tiêu tốn nhiều thời gian máy hơn trên mỗi tấn; lịch trình giảm-cao hơn cần có thời gian ủ trung gian giữa các lần chuyển; quá trình ủ sáng và-cân bằng sức căng đa dạng bổ sung thêm các bước quy trình chuyên sâu về vốn-; và dung sai chất lượng-bề mặt và kích thước chặt chẽ hơn liên quan đến sản phẩm cán nguội-yêu cầu kiểm tra chặt chẽ hơn trong-quy trình và tỷ lệ phế liệu/làm lại cao hơn khi thiếu dung sai.

Người mua nên cân nhắc mức phí bảo hiểm này với yêu cầu chức năng thực tế - chỉ định lớp hoàn thiện CR hoặc BA cho một bộ phận sẽ được sơn, cách điện hoặc bị che khuất khỏi tầm nhìn và không có-bề mặt tiếp xúc có dung sai chặt chẽ là nguồn chi phí phổ biến có thể tránh được trong hóa đơn vật liệu.

Bạn nên chọn - HR, CR hoặc Ngâm & ủ - nào cho ứng dụng của mình?

Điều chỉnh điều kiện tấm phù hợp với yêu cầu quản lý của phần kết cấu và độ dày bộ phận -, dung sai kích thước, hình thức bề mặt hoặc dịch vụ ăn mòn - thay vì đặt mặc định ở tùy chọn hoàn thiện-cao nhất, vì mỗi bước xử lý được thêm vào sẽ tăng thêm chi phí mà không nhất thiết phải cải thiện hiệu suất cho yêu cầu đó.

Bảng 4. Hướng dẫn lựa chọn khớp các trình điều khiển ứng dụng phổ biến với tình trạng tấm. Luôn xác nhận chú thích về độ hoàn thiện và dung sai cụ thể theo tiêu chuẩn ASTM A240/A480 trên đơn đặt hàng và báo cáo kiểm tra nhà máy.

Câu hỏi thường gặp

Q: Tấm inox có luôn được cán nóng không?

A: Không. Vật liệu có kích thước bằng hoặc lớn hơn khoảng 3/16 inch (4,76 mm) được phân loại là "tấm" theo tiêu chuẩn ASTM A480 và thường được cán nóng, nhưng các dây chuyền nguội-cán nguội cũng cung cấp vật liệu cán nguội-cỡ khổ- nặng hơn - thường được tiếp thị là "tấm cán nguội" - lên đến khoảng 1/4 inch (6,35 mm) cho xe tăng, thiết bị và mục đích sử dụng trong kiến ​​trúc. Xác nhận lộ trình lăn thực tế và bảng dung sai áp dụng với nhà cung cấp thay vì giả định chỉ từ từ "tấm".

Q: Cán nguội có làm inox bền hơn cán nóng không?

A: Một chút, và chỉ khi một lớp da còn sót lại ở tình trạng cuối cùng. Quá trình tôi luyện nhẹ sau khi ủ (tạo ra lớp hoàn thiện No{1}}B) tạo ra một lượng nhỏ phôi nguội được giữ lại làm tăng cường độ năng suất cao hơn một chút so với đường cơ sở đã được ủ hoàn toàn, nhưng cả tấm cán nóng-cán và cán nguội-phải đáp ứng cùng một bảng đặc tính tối thiểu ASTM A240 đối với cán nguội cấp - không thể thay thế cho một tấm cán nguội-được chỉ định.

Q: Sự khác biệt giữa tẩy chua và thụ động là gì?

A: Pickling (ASTM A380) sử dụng axit để loại bỏ cặn máy nghiền và lớp kim loại nghèo crom-bên dưới nó, làm lộ ra kim loại cơ bản, sau đó tạo thành màng thụ động của chính nó khi tiếp xúc với không khí. Thụ động hóa (ASTM A967) thường là một phương pháp xử lý axit hoặc citric riêng biệt, nhẹ hơn được áp dụng sau khi chế tạo để loại bỏ tạp chất sắt tự do - khỏi quá trình cắt, mài hoặc xử lý - và để thúc đẩy quá trình hình thành màng thụ động trên bề mặt đã{6}}sạch. Mill{8}}đĩa được cung cấp là đồ muối chua; thụ động hóa thường là bước của người chế tạo hoặc người dùng cuối-được thực hiện sau khi gia công hoặc hàn.

Q: Sau đó, tấm-cán nóng có thể được cán nguội-được không?

A: Không tiết kiệm chi phí cho bản thân tấm đế nhưng có thể áp dụng lớp hoàn thiện được đánh bóng cơ học (Không. 3, Không. 4 hoặc Không. 8) cho bề mặt tấm-được cán nóng, ngâm và đây là cách làm phổ biến đối với các bộ phận tiếp xúc kiến ​​trúc và thực phẩm-được chế tạo từ vật liệu khổ nặng hơn mà chỉ có cuộn cán nguội-cán nguội mới có thể cung cấp.

Q: Tôi nên chỉ định điều kiện nào nếu tôi chưa chắc chắn?

A: Đối với độ dày bằng hoặc trên 3/16 inch mà không có độ phẳng chặt hoặc yêu cầu về mặt thẩm mỹ, hãy chỉ định cán nóng, ủ và ngâm theo tiêu chuẩn ASTM A240/A480, Không. 1 hoàn thiện. Đối với máy đo mỏng hơn, dung sai chặt chẽ hoặc các bề mặt có thể nhìn thấy được, hãy chỉ định cán nguội, ủ và ngâm, lớp hoàn thiện Không. 2B làm mặc định cho mục đích chung và chỉ nâng cấp lên 2D, BA hoặc lớp hoàn thiện được đánh bóng nếu ứng dụng yêu cầu cụ thể.