Vật liệu STS310S
Vật liệu STS310S là gì?
Vật liệu STS310S là một loại thép không gỉ austenitic cao cấp có khả năng chịu nhiệt và chống oxi hóa vượt trội, được thiết kế đặc biệt để hoạt động trong môi trường nhiệt độ rất cao, thường lên tới 1100°C. Đây là phiên bản carbon thấp của STS310 (hay SUS310), giúp cải thiện khả năng chống ăn mòn liên tinh và đảm bảo độ bền ổn định hơn trong điều kiện nhiệt khắc nghiệt.
STS310S chứa hàm lượng crom và niken cao hơn đáng kể so với inox 304 hoặc 316, giúp duy trì cấu trúc austenitic ổn định ngay cả khi làm việc ở nhiệt độ cực cao. Nhờ vậy, vật liệu này thường được sử dụng trong chế tạo thiết bị chịu nhiệt, lò công nghiệp, bộ phận động cơ phản lực, và ống dẫn khí nóng.
Với khả năng chịu nhiệt, chống oxi hóa và cơ tính tốt, STS310S được coi là một trong những dòng thép không gỉ bền nhiệt tốt nhất hiện nay trong nhóm inox austenitic.
Thành phần hóa học của STS310S
Thành phần hóa học tiêu chuẩn của vật liệu STS310S (theo JIS G4304 hoặc ASTM A240) như sau:
| Nguyên tố | Hàm lượng (%) |
|---|---|
| C (Carbon) | ≤ 0.08 |
| Si (Silicon) | ≤ 1.50 |
| Mn (Manganese) | ≤ 2.00 |
| P (Phosphorus) | ≤ 0.045 |
| S (Sulfur) | ≤ 0.030 |
| Cr (Chromium) | 24.0 – 26.0 |
| Ni (Nickel) | 19.0 – 22.0 |
| Fe (Iron) | Còn lại |
So với inox 304 (Cr 18%, Ni 8%) hoặc inox 309S (Cr 23%, Ni 13%), STS310S có lượng crom và niken cao hơn đáng kể, giúp tăng cường khả năng chống oxi hóa ở nhiệt độ cao và duy trì độ bền kéo vượt trội. Hàm lượng carbon thấp trong STS310S giảm thiểu sự kết tủa cacbua crom trong vùng hàn, hạn chế ăn mòn liên tinh.
Tính chất cơ lý của STS310S
Các tính chất cơ học tiêu chuẩn của STS310S ở trạng thái ủ (annealed):
- Giới hạn bền kéo (Tensile Strength): ≥ 515 MPa
- Giới hạn chảy (Yield Strength, 0.2%): ≥ 205 MPa
- Độ giãn dài (Elongation): ≥ 40%
- Độ cứng (Brinell): ≤ 192 HB
Tính chất vật lý:
- Khối lượng riêng: 7.9 g/cm³
- Độ dẫn nhiệt: 14.2 W/m·K (ở 100°C)
- Hệ số giãn nở nhiệt: 15.9 × 10⁻⁶ /K (20–100°C)
- Điện trở suất: 0.78 µΩ·m
- Từ tính: Không từ tính ở trạng thái ủ
Nhờ cấu trúc austenitic ổn định, thép STS310S vẫn giữ được độ dẻo và khả năng chịu va đập cao ngay cả ở nhiệt độ cực thấp, đồng thời duy trì độ bền cơ học ở nhiệt độ cao — điều mà hầu hết các loại thép khác không thể đạt được.
Ưu điểm của STS310S
- Khả năng chịu nhiệt cực tốt:
STS310S có thể chịu được nhiệt độ lên tới 1100°C trong môi trường oxi hóa liên tục, và khoảng 1150°C trong điều kiện không oxi hóa. - Chống oxi hóa và ăn mòn cao:
Hàm lượng crom và niken cao giúp STS310S hình thành lớp màng oxit bảo vệ bền vững, ngăn kim loại bị oxi hóa khi tiếp xúc với không khí nóng hoặc khí cháy. - Giảm nguy cơ ăn mòn liên tinh:
Nhờ hàm lượng carbon thấp, STS310S ít bị kết tủa cacbua crom khi hàn hoặc gia nhiệt kéo dài, giữ cho vùng hàn không bị suy giảm khả năng chống ăn mòn. - Dễ hàn và gia công:
Có thể hàn bằng hầu hết các phương pháp: GTAW (TIG), GMAW (MIG), SMAW (que hàn). Không cần xử lý nhiệt sau hàn.
Gia công cơ khí (phay, tiện, mài) dễ dàng khi sử dụng dụng cụ cắt hợp kim cứng. - Độ bền cao ở nhiệt độ cao:
Ngay cả ở 1000°C, STS310S vẫn duy trì được độ bền kéo tốt hơn nhiều loại thép khác, giúp kéo dài tuổi thọ thiết bị chịu nhiệt.
Nhược điểm của STS310S
- Giá thành cao: Do hàm lượng Ni và Cr lớn, STS310S có giá cao hơn inox 304, 316 hoặc 309S.
- Độ gia công nguội thấp: Cấu trúc bền khiến việc cán hoặc uốn nguội trở nên khó khăn hơn.
- Không kháng được môi trường chứa clorua cao: Trong dung dịch muối hoặc nước biển, STS310S có thể bị ăn mòn điểm (pitting) nếu không được xử lý bề mặt đúng cách.
Ứng dụng của STS310S
STS310S được sử dụng trong những môi trường đòi hỏi khả năng chịu nhiệt và oxi hóa cao, bao gồm:
- Ngành luyện kim: Làm giá đỡ, giỏ nung, khay chứa, buồng đốt, và linh kiện lò công nghiệp.
- Công nghiệp hóa chất: Ống dẫn khí nóng, bộ phận trao đổi nhiệt, thiết bị phản ứng hóa học.
- Ngành năng lượng: Dùng trong nhà máy nhiệt điện, turbine khí, hệ thống ống dẫn khí thải, và buồng đốt nhiên liệu.
- Ngành cơ khí chế tạo: Làm ống xả, buồng đốt, vỏ lò sấy, và bộ phận chịu nhiệt của động cơ.
- Ngành thực phẩm và dược phẩm: Các thiết bị hấp, sấy, hoặc nung ở nhiệt độ cao, yêu cầu sạch và bền.
Quy trình nhiệt luyện STS310S
Quy trình xử lý nhiệt đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì cấu trúc austenitic và tính năng chống ăn mòn của STS310S.
- Ủ (Annealing):
- Nhiệt độ: 1040 – 1150°C
- Làm nguội: Làm nguội nhanh trong nước hoặc không khí để ngăn kết tủa cacbua.
→ Giúp giảm ứng suất nội, tăng độ dẻo và khôi phục tính chất cơ học sau gia công.
- Không tôi và ram:
STS310S không thể tôi cứng vì không chứa pha martensitic; chỉ có thể tăng độ cứng thông qua gia công nguội. - Gia công nguội:
Có thể uốn, cán, hoặc dập nguội, nhưng nên ủ lại để tránh ứng suất dư ảnh hưởng đến độ bền lâu dài.
Gia công và hàn STS310S
- Gia công cơ khí:
Sử dụng tốc độ cắt trung bình, dung dịch làm mát hợp lý. Dụng cụ cắt cần có độ cứng cao do vật liệu có độ bền lớn. - Gia công nguội:
Có thể cán, uốn hoặc dập, nhưng nên tránh làm việc quá mức gây nứt gãy. - Hàn:
Các que hàn được khuyến nghị:- E310, E310L, hoặc ER310 theo AWS A5.4 / A5.9.
Hàn TIG và MIG thường cho mối hàn sạch, ít biến dạng.
- E310, E310L, hoặc ER310 theo AWS A5.4 / A5.9.
- Sau khi hàn:
Không cần xử lý nhiệt, nhưng nên tẩy rửa cơ học hoặc hóa học để loại bỏ lớp oxit trên mối hàn, giúp duy trì khả năng chống ăn mòn.
So sánh STS310S với các loại inox khác
| Đặc tính | STS304 | STS309S | STS310S |
|---|---|---|---|
| Cr (%) | 18–20 | 22–24 | 24–26 |
| Ni (%) | 8–10 | 12–15 | 19–22 |
| Khả năng chịu nhiệt | Trung bình | Cao | Rất cao |
| Khả năng chống oxi hóa | Tốt | Rất tốt | Xuất sắc |
| Chống ăn mòn clorua | Trung bình | Tốt | Trung bình |
| Ứng dụng | Gia dụng, bồn chứa | Lò công nghiệp, trao đổi nhiệt | Buồng đốt, turbine, động cơ chịu nhiệt |
STS310S là lựa chọn lý tưởng cho các hệ thống yêu cầu khả năng chịu nhiệt cực cao, trong khi STS309S phù hợp hơn cho môi trường chịu nhiệt trung bình.
Thị trường và xu hướng sử dụng STS310S
Tại Việt Nam, STS310S đang được sử dụng nhiều trong các nhà máy nhiệt luyện, sản xuất lò sấy, và công nghiệp hóa chất. Các doanh nghiệp cơ khí chế tạo thường chọn STS310S nhờ khả năng làm việc bền bỉ ở nhiệt độ cao, giúp kéo dài tuổi thọ thiết bị và giảm chi phí bảo trì.
Trên thế giới, nhu cầu sử dụng STS310S tăng mạnh trong ngành năng lượng tái tạo, đặc biệt ở các hệ thống đốt sinh khối và turbine khí. Các tập đoàn sản xuất thiết bị công nghiệp lớn tại Nhật Bản, Hàn Quốc, Đức, và Mỹ đều có dòng sản phẩm sử dụng vật liệu STS310S cho các bộ phận chịu nhiệt khắc nghiệt.
Xu hướng toàn cầu hiện nay đang hướng đến việc thay thế các vật liệu thép carbon hoặc thép hợp kim chịu nhiệt thấp bằng STS310S để tăng tuổi thọ, giảm chi phí vận hành và bảo trì.
Bảo quản và xử lý bề mặt STS310S
Để duy trì chất lượng và khả năng chống oxi hóa:
- Lưu trữ trong môi trường khô ráo, tránh tiếp xúc trực tiếp với nước hoặc bụi kim loại khác.
- Khi gia công xong, nên tẩy rửa axit nhẹ hoặc đánh bóng cơ học để loại bỏ lớp oxit và khôi phục bề mặt sáng bóng.
- Tránh nhiễm bẩn từ thép carbon trong quá trình cắt, mài hoặc hàn (nên dùng dụng cụ riêng biệt).
- Khi lưu kho lâu, nên bọc kín bằng nilon chống ẩm hoặc giấy dầu để tránh ăn mòn bề mặt.
Kết luận
Vật liệu STS310S là thép không gỉ austenitic cao cấp, có khả năng chịu nhiệt và chống oxi hóa cực tốt, vượt trội so với các dòng inox phổ thông như 304 hoặc 316. Với thành phần hợp kim chứa tới 26% Cr và 22% Ni, STS310S có thể hoạt động ổn định ở nhiệt độ lên đến 1100°C mà vẫn duy trì độ bền kéo và cấu trúc ổn định.
Nhờ ưu điểm về khả năng chịu nhiệt, chống oxi hóa, dễ hàn và độ bền cao, STS310S được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp nặng, năng lượng, hóa chất và cơ khí chính xác. Đây là lựa chọn tối ưu cho các thiết bị lò, buồng đốt, hệ thống ống xả, hoặc các chi tiết máy làm việc trong môi trường nhiệt độ cực cao.
Nếu bạn đang tìm kiếm vật liệu chịu nhiệt bền bỉ, ổn định và đáng tin cậy, STS310S chính là lựa chọn hàng đầu.
CÔNG TY TNHH MTV VẬT LIỆU TITAN
Chuyên cung cấp thép hợp kim chế tạo: 2322, 34CrNiMo6, 42CrMo4, 40Cr, SKD11, P20…
Cắt lẻ theo yêu cầu, hỗ trợ gia công CNC và có đầy đủ chứng chỉ CO-CQ.
Địa chỉ: 133/14/5 Bình Thành, P. Bình Hưng Hòa B, Q. Bình Tân, TP.HCM
Hotline: 0909 246 316
Website: www.vatlieucokhi.net
THÔNG TIN LIÊN HỆ
| Họ và Tên | Nguyễn Đức Bốn |
| Số điện thoại - Zalo | 0909.246.316 |
| vatlieucokhi.net@gmail.com | |
| Website: | vatlieucokhi.net |

