Trong nhóm thép không gỉ (Inox), thép Martensitic nổi bật với khả năng chịu lực cao, có thể gia công nhiệt để tăng độ cứng. Đây là một trong bốn loại thép không gỉ chính, bao gồm: Austenitic, Ferritic, Martensitic và Duplex (Austenitic-Ferritic). Vậy thép Martensitic là gì, có thành phần ra sao, đặc điểm nổi bật là gì, và được ứng dụng như thế nào trong thực tiễn? Hãy cùng Inox Đại Dương tìm hiểu qua bài viết sau.
Nội dung chính
1. Thép Martensitic là gì?
Thép Martensitic thuộc loại thép không gỉ, do thành phần hóa học của nó có thể được làm cứng và tăng cường sức mạnh thông qua các phương pháp xử lý nhiệt. Phương pháp này làm cho thép Martensitic bền hơn các loại khác, khiến nó trở thành lựa chọn tốt để chế tạo dụng cụ y tế, van cơ khí, bộ phận tuabin, dụng cụ cơ khí và các ứng dụng khác.
2. Thành phần của thép Martensitic là gì?
Thành phần chính của thép Martensitic là Crom (Cr) từ 11.5% đến 17%, kết hợp với hàm lượng Carbon (C) từ 0.05% đến 1.5%. Lượng Crom cao tạo nên khả năng chống ăn mòn ở mức tương đối, còn lượng Carbon quyết định khả năng tôi luyện và độ cứng của vật liệu.
Tuy nhiên, do hàm lượng Niken (Ni) thấp hoặc gần như không có, khả năng chống ăn mòn của thép Martensitic thường kém hơn so với thép Austenitic. Để cải thiện điều này, nhà sản xuất có thể bổ sung các nguyên tố như Bo, Cobalt, Niobi hoặc Titan.
BẢNG THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA THÉP KHÔNG GỈ MARTENSITIC
| Phân loại | C | Mn | P | S | Si | Cr | Ni | Mo | Khác |
| inox 403 (S40300) | 0.15 | 1.00 | 40 | 30 | 0.50 | 11.50/13.00 | |||
| inox 410 (S41000) | 0.15 | 1.00 | 40 | 30 | 1.00 | 11.50/13.50 | |||
| inox 414 (S41400) | 0.15 | 1.00 | 40 | 30 | 1.00 | 11.50/13.50 | |||
| inox 416 (S41600) | 0.15 | 1.25 | 60 | 0.15 (min) | 1.00 | 12.00/14.00 | 0.60* | ||
| inox 416Se (S41623) | 0.15 | 1.25 | 60 | 60 | 1.00 | 12.00/14.00 | 0.15 Se (tối thiểu) | ||
| inox 420 (S42000) | 0.15 (tối thiểu) | 1.0 | 40 | 30 | 1.00 | 12.00/14.00 | |||
| inox 420F (S42020) | 0.15 (tối thiểu) | 1.25 | 60 | 0.15 (min) | 1.00 | 12.00/14.00 | 0.60* | ||
| inox 422 (S42200) | 0.20/0.25 | 1.00 | 25 | 25 | 0.75 | 11.00/13.00 | 0.50/1.00 | 0.75/1.25 | 0.15/0.30V 0.75/1.25W |
| inox 431 (S43100) | 0.25 | 1.00 | 40 | 30 | 1.00 | 15.00/17.00 | 1.25/2.50 | ||
| inox 440A (S44002) | 0.60/0.75 | 1.00 | 40 | 30 | 1.00 | 16.00/18.00 | 0.75 | ||
| inox 440B (S44003) | 0.75/0.95 | 1.00 | 40 | 30 | 1.00 | 16.00/18.00 | 0.75 | ||
| inox 440C (S44004) | 0.95/1.20 | 1.00 | 40 | 30 | 1.00 | 16.00/18.00 | 0.75 |
3. Các loại thép Martensitic là gì?
Thép Martensitic có thể chia thành hai nhóm chính dựa vào hàm lượng Carbon:
3.1. Thép Martensitic Cacbon thấp (0,05% – 0.25%)
Loại thép Martensitic có hàm lượng Carbon thấp (khoảng 0.05% đến 0.25%) thường dễ hàn hơn, dễ gia công và định hình. Dù không đạt độ cứng quá cao, nhưng loại thép này vẫn có độ bền cơ học tốt và khả năng chống ăn mòn tương đối ổn định, phù hợp với các ứng dụng không yêu cầu độ cứng khắt khe.
3.2. Thép Martensitic Cacbon cao (0.61% đến 1.50%)
Ngược lại, thép Martensitic có hàm lượng Carbon cao (từ 0.61% đến 1.50%) lại nổi bật với khả năng tôi luyện để đạt được độ cứng và độ bền vượt trội. Tuy nhiên, loại thép này khó hàn hơn và dễ bị giòn nếu không được xử lý nhiệt đúng cách. Nhờ đặc tính cứng và sắc bén, thép Martensitic Carbon cao thường được sử dụng trong sản xuất các dụng cụ cắt gọt, lưỡi dao, hoặc các chi tiết chịu lực lớn trong công nghiệp.
4. Các mác thép Martensitic phổ biến
Dưới đây là bảng tổng hợp các mác thép không gỉ dòng Martensitic phổ biến:
Các loại inox thuộc nhóm Martensitic (Nguồn: https://www.hobartbrothers.com)
| Mác thép (Tiêu chuẩn) | Mô tả | Ứng dụng |
| Inox 403 (EN 1.4003 / UNS S40300) | Thép không gỉ martensitic với thành phần được kiểm soát và 12% Crom (Cr), được thiết kế cho môi trường chịu ứng suất cao, nhiệt độ cao như các bộ phận của tuabin và máy nén. | Ốc vít, lò xo, chốt, dao kéo, phần cứng, kẹp súng, bộ phận micromet, cánh tuabin, lưới chắn than, thanh bơm, đai ốc, bu lông, phụ kiện, ổ bi, trục, cánh quạt, pít-tông và van. |
| Inox 410 (EN 1.4006 / UNS S41000) |
Thép không gỉ loại 420 có phạm vi hàm lượng Carbon từ 0,15% đến 0,45%, do đó có phạm vi độ cứng tương đối rộng phù hợp với điều kiện tôi luyện. Hợp kim thép này cũng có thể được làm cứng trong khoảng từ RC40-50. Độ cứng linh hoạt có thể đạt được thông qua các chu trình xử lý nhiệt khiến 420 trở nên lý tưởng cho các sản phẩm cần tôi luyện. |
Chi tiết gá lắp, cánh tuabin, dao cắt, ốc vít, dao kéo, bộ phận máy, ống lót, dụng cụ phẫu thuật, súng cầm tay và trang trí van. |
| Inox 416 (EN 1.4005 / UNS S41600) | Thép không gỉ martensitic dễ gia công có thêm Lưu huỳnh (S) để cải thiện khả năng gia công, nhưng khả năng chống ăn mòn và độ bền giảm nhẹ. | Bánh răng, trục, trục bánh xe, vít. |
| Inox 416Se (AISI 416Se) | Thép không gỉ martensitic dễ gia công với Selen (Se) giúp tăng khả năng gia công, tạo ra bề mặt hoàn thiện mịn hơn so với thép không gỉ chứa lưu huỳnh. | Vít, bu lông, đai ốc, vòng đệm van. |
| Inox 420 (EN 1.4021 / UNS S42000) | Thép không gỉ martensitic có hàm lượng Carbon (C) cao, cải thiện độ bền, độ cứng và khả năng chống mài mòn sau khi xử lý nhiệt. | Dụng cụ phẫu thuật, dao, bánh răng, bộ phận van. |
| Inox 420F (EN 1.4028 + S / UNS S42020) | Thép không gỉ martensitic có thêm Phốt pho (P) và Lưu huỳnh (S) để tăng khả năng gia công, thường được sử dụng trong các ứng dụng gia công tốc độ cao. | Các chi tiết máy, bơm, bộ phận van, vít. |
| Inox 431 (EN 1.4057 / UNS S43100) | Thép không gỉ martensitic có Niken (Ni) giúp tăng khả năng chống ăn mòn, độ bền và độ dẻo dai cao, đặc biệt trong môi trường biển. | Bộ phận máy bay, bu lông dùng trong môi trường biển, trục chân vịt, trục bơm. |
| Inox 431F (ISO9001:2008 certified) | Các phiên bản dễ gia công của mác thép 431 có thêm lưu huỳnh hoặc selen để tăng khả năng gia công. | Bộ phận van, trục bơm, các chi tiết đòi hỏi khả năng chống ăn mòn và dễ gia công. |
| Inox 440A (EN 1.4109 / UNS S44002) | Thép không gỉ martensitic có hàm lượng Carbon (C) thậm chí còn thấp hơn mác thép 440B, mang lại độ dẻo dai được cải thiện và khả năng chống ăn mòn tốt hơn, mặc dù độ cứng giảm đi. | Dao săn, dao mổ, vòng bi, dụng cụ cắt. |
| Inox 440B (EN 1.4112 / UNS S44003) | Thép không gỉ martensitic có hàm lượng Carbon (C) thấp hơn một chút so với mác thép 440C, mang lại sự cân bằng giữa độ cứng và độ dẻo dai được cải thiện. | Lưỡi dao, đục, van công nghiệp, dụng cụ cắt. |
| Inox 440C (EN 1.4125 / UNS S44004) | Thép không gỉ martensitic có hàm lượng Carbon (C) cao nhất, mang lại độ cứng và khả năng chống mài mòn tối đa, cùng với Crom (Cr) giúp chống ăn mòn ở mức vừa phải. | Vòng bi, dao, khuôn mẫu, dụng cụ phẫu thuật. |
| Inox 440F (EN 1.4104 / AISI 440F) | Phiên bản dễ gia công của mác thép 440A có thêm lưu huỳnh để cải thiện khả năng gia công. | Dao kéo, dụng cụ phẫu thuật, dao, các ứng dụng đòi hỏi khả năng chống mài mòn và dễ gia công. |
| Inox 422 (EN 1.4935 / UNS S42200) | Thép không gỉ martensitic có thêm Molybdenum (Mo), Vanadium (V) và Wolfram (W), mang lại độ bền cao và khả năng chịu nhiệt tuyệt vời ở nhiệt độ cao. | Cánh tuabin, bộ phận hàng không vũ trụ, bu lông chịu nhiệt độ cao, vít. |
| Inox 17-4 PH (EN 1.4542 / UNS S17400) | Thép không gỉ hóa bền kết tủa với nền martensitic có độ bền cao và khả năng chống ăn mòn vừa phải. | Các bộ phận hàng không vũ trụ, cánh tuabin, thiết bị hiệu suất cao đòi hỏi độ bền và khả năng chống ăn mòn. |
Nhận xét tổng quan:
-
Ưu điểm nổi bật của thép không gỉ martensitic là khả năng tôi luyện để đạt độ cứng cao, thích hợp cho các chi tiết chịu mài mòn, chịu lực hoặc cần độ sắc bén.
-
Tuy nhiên, khả năng chống ăn mòn của nhóm này kém hơn so với dòng Austenitic, do đó cần phân tích kỹ môi trường sử dụng để lựa chọn mác thép phù hợp.
-
Các phiên bản có thêm Lưu huỳnh (S) hoặc Selen (Se) phù hợp với gia công cơ khí chính xác nhưng phải chấp nhận hy sinh một phần độ bền hoặc khả năng kháng hóa chất.
5. Ưu điểm của thép Martensitic là gì?
Bên cạnh sức mạnh của nó, thép Martensitic có nhiều đặc tính khác biệt với các loại thép không gỉ khác. Thép không gỉ Martensitic bao gồm nhiều ứng dụng, từ việc chống lại các điều kiện ăn mòn tương đối nhẹ để tạo ra độ bền và độ cứng tối đa cho các bộ phận được tạo hình nguội. Các loại thép Martensitic được nhóm lại với nhau vì chúng có nhiều đặc điểm giống nhau mà các nhà sản xuất xem xét khi chỉ định hợp kim thép.
5.1. Khả năng hàn
Thông thường, thép Martensitic không được đánh giá cao về khả năng hàn do xu hướng trở nên giòn và dễ nứt khi làm nguội nhanh sau quá trình hàn. Tuy nhiên, việc áp dụng các kỹ thuật hàn tiên tiến và quy trình xử lý nhiệt phù hợp có thể cải thiện đáng kể khả năng hàn của một số mác thép này.
Ví dụ, thép không gỉ 410 là một trong số ít mác thép Martensitic có thể hàn tương đối dễ dàng nếu tuân thủ đúng quy trình gia nhiệt sơ bộ (preheating), hàn với que hàn phù hợp và xử lý sau hàn (post-weld heat treatment). Ngược lại, các mác thép Martensitic có hàm lượng Carbon cao thường không được khuyến nghị cho các ứng dụng hàn do nguy cơ nứt và biến dạng cao.
5.2. Tính từ tính
Một ưu điểm độc đáo khác của hầu hết các mác thép Martensitic là tính từ tính mạnh mẽ. Do cấu trúc tinh thể chứa sắt (Fe), thép Martensitic dễ dàng bị nam châm hút. Tính chất này mang lại một số lợi ích thiết thực:
- Dễ dàng phân loại và tách biệt trong các hệ thống tái chế vật liệu kim loại, giúp tối ưu hóa quy trình thu gom và tái chế thép phế liệu.
- Thuận lợi cho các ứng dụng trong cảm biến từ trường (magnetic sensors), thiết bị đo đạc dựa trên nguyên lý từ tính, và các hệ thống kẹp từ tính.
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng tính từ tính cũng có thể gây ra một số thách thức trong quá trình hàn hoặc gia công cơ khí chính xác, do từ trường có thể ảnh hưởng đến hồ quang hàn hoặc độ chính xác của máy móc CNC.
5.3. Khả năng tạo hình linh hoạt trong sản xuất
Mặc dù không nổi tiếng về độ dẻo dai như thép Austenitic, một số mác thép Martensitic vẫn có khả năng định hình tương đối tốt khi được xử lý ở trạng thái ủ. Khả năng này cho phép sản xuất các chi tiết phức tạp thông qua các phương pháp như dập, uốn. Tuy nhiên, cần lưu ý:
- Khả năng tạo hình giảm đáng kể khi hàm lượng Carbon trong thành phần thép tăng lên.
- Các mác thép Martensitic có hàm lượng Carbon thấp thường dễ gia công định hình hơn, nhưng lại có độ cứng và độ bền thấp hơn.
Do đó, việc lựa chọn mác thép phù hợp với yêu cầu về tính công nghệ và kiểm soát chặt chẽ quy trình xử lý nhiệt là yếu tố then chốt để đạt được hiệu quả định hình mong muốn, đáp ứng các yêu cầu thiết kế sản phẩm đa dạng.
5.4. Cường độ cơ học cao và độ cứng vượt trội
Ưu điểm cốt lõi và dễ nhận thấy nhất của thép Martensitic chính là cường độ cơ học cao và độ cứng vượt trội sau quá trình tôi luyện. Nhờ vào hàm lượng Carbon tương đối cao và quy trình xử lý nhiệt đặc trưng (ủ, tôi, ram), thép không gỉ Martensitic có thể đạt được độ cứng rất cao, mang lại khả năng chống mài mòn và chống trầy xước tuyệt vời. Đặc tính này làm cho thép Martensitic trở thành vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng chịu tải trọng và ma sát lớn.
5.5. Khả năng chống ăn mòn
So với các loại thép Austenitic (như thép không gỉ 304, inox 316), thép Martensitic có khả năng chống ăn mòn thấp hơn do hàm lượng Crom (Cr) thường thấp hơn. Tuy nhiên, chúng vẫn hoạt động hiệu quả trong các môi trường có mức độ ăn mòn nhẹ đến trung bình, đặc biệt khi được xử lý ở trạng thái cứng hoặc tôi luyện.
Ở trạng thái ủ, bề mặt thép Martensitic có thể xuất hiện một số vết gỉ sét nhẹ, nhưng khi đạt được độ cứng tối ưu, chúng có thể được ứng dụng hiệu quả trong các môi trường như:
- Môi trường biển (đối với các mác thép có thêm Niken (Ni) như inox 431) cho các chi tiết không chịu tải trọng quá lớn.
- Các bộ phận của hệ thống bơm, van công nghiệp trong các ứng dụng không yêu cầu khả năng chống ăn mòn cực cao.
- Lưỡi cắt và thiết bị y tế dùng một lần trong môi trường khô ráo hoặc tiếp xúc với hóa chất nhẹ.
6. Lời kết
Hiểu rõ thép không gỉ Martensitic là gì chính là bước quan trọng để đưa ra lựa chọn vật liệu tối ưu cho các ứng dụng đòi hỏi độ cứng, khả năng chịu lực và tính gia công đặc biệt. Dù nhu cầu của bạn là gì, việc cân nhắc kỹ lưỡng các đặc tính và ứng dụng của từng loại thép không gỉ sẽ mang lại hiệu quả và độ bền lâu dài cho sản phẩm.
Nếu bạn đang tìm kiếm nguồn cung cấp inox chất lượng cao, đa dạng chủng loại, đáp ứng mọi tiêu chuẩn kỹ thuật, hãy liên hệ ngay với công ty inox Đại Dương. Chúng tôi tự hào là đối tác tin cậy, mang đến các sản phẩm inox toàn diện, từ tư vấn lựa chọn mác thép phù hợp đến cung cấp sản phẩm với mức giá cạnh tranh và dịch vụ chuyên nghiệp.
Liên hệ Inox Đại Dương ngay hôm nay để được tư vấn và báo giá tốt nhất!
- Hotline: 1800 6968 – (Bấm phím 106 đến 115 để kết nối trực tiếp với nhân viên bán hàng)
- Fanpage: Inox Đại Dương