Tối ưu hóa Bộ phận đúc thép không gỉ Để cải thiện khả năng chống ăn mòn và tính chất cơ học của chúng liên quan đến nhiều khía cạnh như lựa chọn vật liệu, tối ưu hóa quy trình đúc, công nghệ xử lý sau và phân tích kịch bản ứng dụng. Sau đây là các biện pháp tối ưu hóa và đường dẫn kỹ thuật cụ thể:
Chọn chất liệu inox phù hợp
Điều chỉnh tỷ lệ các yếu tố chính
Tăng hàm lượng crom (Cr) (18%-25%): Tăng cường khả năng chống oxy hóa và chống ăn mòn của vật đúc.
Tăng hàm lượng niken (Ni) (8% -12%): Cải thiện khả năng chống nứt ăn mòn do ứng suất của vật liệu và cải thiện độ dẻo dai.
Thêm các nguyên tố vi lượng quan trọng
Molypden (Mo): Cải thiện đáng kể khả năng chống rỗ và ăn mòn kẽ hở, đặc biệt thích hợp với môi trường có hàm lượng clorua cao.
Nitơ (N): Tăng cường độ bền cơ học và cải thiện khả năng chống ăn mòn cục bộ.
Titanium (Ti) hoặc niobi (Nb): Chống ăn mòn giữa các hạt, đặc biệt sau khi hàn.
Chọn loại thép theo kịch bản ứng dụng
Thép không gỉ Austenitic (như 304, 316): có đặc tính toàn diện tốt và phù hợp với hầu hết các môi trường.
Thép không gỉ Duplex (như 2205): vừa có độ bền cao vừa có khả năng chống ăn mòn cực tốt, phù hợp với môi trường hóa chất, biển.
Thép không gỉ cứng kết tủa (chẳng hạn như 17-4PH): Độ bền cao và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, có thể được sử dụng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và y tế.
Tối ưu hóa quá trình đúc
Cải thiện độ tinh khiết kim loại
Sử dụng quy trình nấu chảy chân không hoặc nấu chảy lại bằng điện xỉ để giảm khí và tạp chất trong vật liệu và cải thiện mật độ của vật đúc.
Tối ưu hóa hệ thống rót
Thiết kế các ống đổ và kênh xả phù hợp để giảm thiểu các khuyết tật như lỗ rỗ và các lỗ co ngót, đồng thời cải thiện chất lượng vật đúc.
Kiểm soát tốc độ làm mát
Bằng cách điều chỉnh vật liệu khuôn hoặc môi trường làm mát, chúng ta có thể tránh được các hạt thô hoặc không đều bên trong vật đúc và cải thiện tính đồng nhất của vật liệu.
Công nghệ mô phỏng số
Sử dụng phần mềm mô phỏng máy tính (như ProCAST) để dự đoán trường nhiệt độ và phân bố ứng suất trong quá trình hóa rắn và tối ưu hóa phương án thiết kế.
sàng lọc hạt
Các chất tinh chế ngũ cốc (chẳng hạn như các nguyên tố đất hiếm) được thêm vào trong quá trình đúc để cải thiện cấu trúc vi mô của vật đúc, từ đó cải thiện tính chất cơ học và khả năng chống ăn mòn.
Cải thiện quá trình xử lý nhiệt
Giải pháp xử lý
Những điểm chính của quá trình
Vật đúc được nung nóng đến nhiệt độ thích hợp (1050oC -1150oC), duy trì trong thời gian vừa đủ rồi làm nguội nhanh để hòa tan cacbua và khôi phục cấu trúc austenit.
Cải tiến hiệu suất
Loại bỏ sự ăn mòn giữa các hạt và cải thiện khả năng chống ăn mòn.
Đồng nhất cấu trúc vi mô, tăng cường độ dẻo dai và độ bền kéo.
điều trị lão hóa
Phạm vi ứng dụng
Đối với thép không gỉ được làm cứng bằng kết tủa, việc xử lý lão hóa được thực hiện để kết tủa các giai đoạn tăng cường, do đó làm tăng đáng kể độ bền và độ cứng.
Nhiệt độ điển hình
Quá trình lão hóa ở 450oC -550oC có thể cải thiện các tính chất cơ học trong khi vẫn duy trì độ dẻo dai nhất định.
Công nghệ xử lý bề mặt
Điều trị thụ động
nguyên tắc
Một màng thụ động oxit crom ổn định được hình thành trên bề mặt vật đúc để cải thiện khả năng chống ăn mòn.
Tối ưu hóa quy trình
Sử dụng axit nitric, axit xitric hoặc các dung dịch thụ động thân thiện với môi trường khác trong điều kiện nhiệt độ và thời gian được kiểm soát chặt chẽ.
Lớp mạ hoặc lớp phủ bảo vệ
Các kỹ thuật thường được sử dụng
Mạ điện niken hoặc crom trên bề mặt vật đúc để tăng cường khả năng chống ăn mòn của bề mặt.
Sử dụng lớp phủ fluoride hoặc lớp phủ gốm để xử lý môi trường ăn mòn khắc nghiệt.
Những điều cần lưu ý
Độ dày lớp phủ phải đồng đều để tránh ăn mòn do điểm yếu cục bộ.
tăng cường cơ khí
bắn peening
Bằng cách phun các hạt có độ cứng cao, trạng thái ứng suất dư bề mặt được cải thiện, độ bền mỏi và khả năng chống ăn mòn rỗ được cải thiện.
đánh bóng bằng điện
Cải thiện độ hoàn thiện bề mặt và giảm các vết nứt bề mặt cũng như các khuyết tật vi mô, giúp giảm khả năng ăn mòn cục bộ.
Kiểm tra và kiểm soát chất lượng
thử nghiệm không phá hủy
Kiểm tra siêu âm: xác định các khuyết tật bên trong vật đúc như lỗ rỗng, vết nứt để đảm bảo độ kín bên trong.
Kiểm tra bằng tia X: Kiểm tra các khuyết tật tiềm ẩn trong vật đúc có kết cấu phức tạp, đặc biệt phù hợp với các bộ phận có độ chính xác cao.
Kiểm tra hiệu suất ăn mòn
Thử nghiệm phun muối: mô phỏng khả năng chống ăn mòn trong môi trường có tính ăn mòn cao.
Thí nghiệm ăn mòn điện hóa: Xác định các thông số hiệu suất điện hóa của vật đúc (chẳng hạn như khả năng chống ăn mòn rỗ) để đánh giá khả năng chống ăn mòn của vật liệu.
Kiểm tra tính chất cơ học
Kiểm tra độ bền kéo: Kiểm tra độ bền kéo và độ dẻo của vật đúc.
Kiểm tra va đập: Đặc biệt đối với môi trường nhiệt độ thấp, để đánh giá độ bền của vật đúc.
Thiết kế ứng dụng và tối ưu hóa
Tối ưu hóa cho môi trường sử dụng
Công nghiệp hóa chất: Sử dụng thép không gỉ austenit có hàm lượng molypden cao (như 316L) để đối phó với môi trường axit và kiềm cao.
Lĩnh vực hàng hải: Sử dụng thép không gỉ song công để chống rỗ và ăn mòn kẽ hở.
Công nghiệp thực phẩm: Sử dụng thép không gỉ có hàm lượng carbon thấp (như 304L) để giảm sự ăn mòn giữa các hạt trong khu vực hàn.
Cải tiến thiết kế kết cấu
Giảm sự tập trung ứng suất: Tối ưu hóa hình dạng của vật đúc để tránh ăn mòn cục bộ hoặc nứt ở các góc nhọn và khu vực chuyển tiếp.
Giảm chênh lệch độ dày thành: Duy trì độ dày thành đồng đều và giảm tác động của ứng suất nhiệt đến khả năng chống ăn mòn.
Bằng cách lựa chọn vật liệu một cách khoa học, cải tiến quy trình đúc và tăng cường xử lý nhiệt và xử lý bề mặt, khả năng chống ăn mòn và tính chất cơ học của vật đúc bằng thép không gỉ có thể được cải thiện đáng kể. Đồng thời, các giải pháp tối ưu hóa phải được điều chỉnh dựa trên các tình huống sử dụng cụ thể và yêu cầu về hiệu suất để đạt được sự cân bằng tốt nhất giữa hiệu quả chi phí và hiệu suất.
