Vật liệu X20Cr13

Vật liệu X20Cr13 là gì?

Vật liệu X20Cr13 là một loại thép không gỉ martensitic theo tiêu chuẩn EN 10088, được phát triển với thành phần chính là sắt (Fe) kết hợp cùng hàm lượng crom (Cr) khoảng 12–14% và carbon (C) ở mức cao hơn so với các mác thép cùng họ như X12Cr13 hay X15Cr13. Sự kết hợp này mang lại cho X20Cr13 khả năng chịu mài mòn vượt trội, độ cứng cao sau khi qua tôi và ram, đồng thời vẫn duy trì được mức độ chống ăn mòn nhất định trong môi trường không quá khắc nghiệt.

Vật liệu X20Cr13 thường được ứng dụng trong các chi tiết cơ khí, dao kéo công nghiệp, linh kiện turbine, bu lông cường độ cao, trục máy bơm và các thiết bị yêu cầu khả năng chống mài mòn kết hợp với độ bền cơ học cao. Đây là một trong những loại thép martensitic được sử dụng phổ biến tại Việt Nam cũng như nhiều nước công nghiệp trên thế giới.

---

Thành phần hóa học của vật liệu X20Cr13

Thành phần hóa học điển hình của thép không gỉ X20Cr13 theo tiêu chuẩn DIN EN 10088-1:

• Carbon (C): 0,16 – 0,25%
• Silic (Si): ≤ 1,00%
• Mangan (Mn): ≤ 1,50%
• Phốt pho (P): ≤ 0,040%
• Lưu huỳnh (S): ≤ 0,015%
• Crom (Cr): 12,0 – 14,0%
• Sắt (Fe): Còn lại

Hàm lượng carbon cao (so với các mác X12Cr13, X15Cr13) là yếu tố quyết định giúp X20Cr13 đạt được độ cứng và khả năng chống mài mòn vượt trội sau xử lý nhiệt. Tuy nhiên, nhược điểm là khả năng hàn kém hơn và tính dẻo giảm xuống.

---

Tính chất cơ lý của vật liệu X20Cr13

Tính chất cơ học

Ở các trạng thái nhiệt luyện khác nhau, X20Cr13 có các thông số cơ học như sau:

• Trạng thái ủ:
  • Độ bền kéo (Rm): 600 – 750 MPa
  • Giới hạn chảy (Rp0,2): ≥ 400 MPa
  • Độ cứng: 200 – 240 HB
  • Độ giãn dài: 15 – 18%
• Trạng thái tôi và ram:
  • Độ bền kéo: 750 – 1000 MPa
  • Độ cứng: 45 – 55 HRC
  • Khả năng chịu mài mòn: rất cao
  • Độ dai va đập: trung bình

Tính chất vật lý

• Khối lượng riêng: 7,75 g/cm³
• Điện trở suất: 0,60 µΩ·m
• Độ dẫn nhiệt: 25 W/m·K (ở 20°C)
• Nhiệt độ nóng chảy: ~1500°C
• Mô-đun đàn hồi: 210 GPa

---

Khả năng chịu ăn mòn của vật liệu X20Cr13

Thép X20Cr13 có khả năng chống ăn mòn tốt hơn thép carbon và hợp kim thấp thông thường nhờ hàm lượng crom đạt 12–14%. Lớp màng thụ động oxit crom trên bề mặt giúp bảo vệ vật liệu khỏi tác động oxy hóa trong điều kiện:

• Môi trường khí quyển khô, ít ẩm.
• Môi trường nước ngọt, dầu mỡ.
• Một số dung dịch axit yếu và kiềm loãng.

Tuy nhiên, khi tiếp xúc với môi trường clorua (nước biển, muối) hoặc axit mạnh, X20Cr13 dễ bị ăn mòn điểm và ăn mòn kẽ nứt. Chính vì vậy, thép này thường được dùng trong các điều kiện khô ráo hoặc được phủ lớp bảo vệ bổ sung.

---

Quy trình nhiệt luyện vật liệu X20Cr13

Để đạt được các tính chất cơ học tối ưu, X20Cr13 thường trải qua quy trình nhiệt luyện bao gồm:

1. Ủ mềm (Annealing):
   • Nhiệt độ: 740 – 800°C
   • Làm nguội trong lò hoặc không khí tĩnh
   • Mục đích: giảm ứng suất dư, tăng khả năng gia công cơ khí
2. Tôi (Quenching):
   • Nhiệt độ: 980 – 1050°C
   • Làm nguội trong dầu hoặc không khí
   • Giúp tạo cấu trúc martensitic, tăng độ cứng
3. Ram (Tempering):
   • Nhiệt độ: 200 – 600°C
   • Thời gian giữ nhiệt: 1 – 2 giờ
   • Mục đích: điều chỉnh độ cứng và tăng độ dai va đập

Tùy vào yêu cầu sử dụng, thép có thể được ram ở nhiệt độ thấp (200–300°C) để giữ độ cứng cao hoặc ram ở nhiệt độ cao (500–600°C) để cân bằng độ cứng và độ dai.

---

Gia công cơ khí và hàn vật liệu X20Cr13

Gia công cơ khí

• Có thể tiện, phay, khoan ở trạng thái ủ.
• Sau khi tôi luyện, vật liệu rất cứng, khó gia công nên thường phải xử lý trước khi đưa vào chế tạo chi tiết.
• Gia công bằng mài hoặc EDM thường được áp dụng cho thép đã tôi cứng.

Hàn

• Khả năng hàn của X20Cr13 bị hạn chế do hàm lượng carbon cao.
• Dễ bị nứt nóng và nứt nguội khi hàn.
• Cần sử dụng que hàn hoặc dây hàn có thành phần crom thấp hoặc Austenitic để tăng tính dẻo.
• Hàn nên đi kèm với gia nhiệt trước (200–300°C) và ram sau hàn để giảm ứng suất.

---

Ưu điểm của vật liệu X20Cr13

• Độ cứng và khả năng chịu mài mòn cao sau khi tôi và ram.
• Chống ăn mòn tốt hơn thép carbon và hợp kim thấp.
• Có thể điều chỉnh tính chất cơ học bằng quy trình nhiệt luyện phù hợp.
• Giá thành thấp hơn so với thép không gỉ austenitic (như 304, 316).

---

Nhược điểm của vật liệu X20Cr13

• Chống ăn mòn kém trong môi trường chứa clorua hoặc axit mạnh.
• Độ dẻo và độ dai thấp hơn thép austenitic.
• Khó hàn, dễ nứt khi hàn nếu không tuân thủ quy trình.
• Yêu cầu quy trình nhiệt luyện phức tạp để đạt được tính chất mong muốn.

---

Ứng dụng của vật liệu X20Cr13

Với các đặc tính nổi bật, X20Cr13 được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp:

• Dao kéo và dụng cụ cắt: dao công nghiệp, kéo, dao phẫu thuật, dao nhà bếp.
• Ngành năng lượng: cánh turbine hơi, chi tiết chịu nhiệt và mài mòn.
• Cơ khí chế tạo: trục, bánh răng, bu lông, đinh tán, trục bơm, vòng bi.
• Ngành công nghiệp dầu khí: các chi tiết máy trong giàn khoan, thiết bị khai thác.
• Ô tô và hàng không: chi tiết chịu mài mòn, chi tiết truyền động.
• Ngành thực phẩm: chi tiết trong máy chế biến, dao cắt, lưỡi nghiền.

---

Phân tích thị trường tiêu thụ vật liệu X20Cr13

Tại thị trường Việt Nam và quốc tế, nhu cầu thép X20Cr13 ngày càng tăng nhờ sự phát triển của các ngành cơ khí, năng lượng, thực phẩm và sản xuất dao kéo. Một số xu hướng chính:

1. Tại Việt Nam:
   • Các doanh nghiệp cơ khí chế tạo, sản xuất dao kéo, chi tiết turbine thường xuyên nhập khẩu X20Cr13 từ Trung Quốc, Đức, Nhật Bản.
   • Giá thành thấp hơn so với thép austenitic giúp X20Cr13 cạnh tranh mạnh mẽ.
2. Trên thế giới:
   • Nhu cầu cao trong ngành năng lượng (turbine, trục, cánh quạt).
   • Các tập đoàn sản xuất dao kéo cao cấp (Solingen – Đức, Nhật Bản) vẫn sử dụng X20Cr13 cho nhiều sản phẩm.
   • Xu hướng phủ thêm lớp chống ăn mòn (PVD, phủ titan nitride) để mở rộng ứng dụng trong môi trường khắc nghiệt.

---

Kết luận

Vật liệu X20Cr13 là một loại thép không gỉ martensitic quan trọng, mang lại sự cân bằng giữa độ cứng, khả năng chịu mài mòn và tính chống ăn mòn vừa phải. Với quy trình nhiệt luyện thích hợp, thép này có thể đạt được độ cứng cao tới 55 HRC, phù hợp cho nhiều ứng dụng cơ khí, dao kéo, năng lượng và chế tạo công nghiệp.

Mặc dù khả năng chống ăn mòn không bằng thép austenitic, X20Cr13 vẫn được ưa chuộng rộng rãi nhờ giá thành hợp lý, khả năng gia công linh hoạt và độ bền cơ học cao. Đây là lựa chọn tối ưu cho những ứng dụng yêu cầu sự kết hợp giữa độ cứng và chống gỉ trong điều kiện môi trường vừa phải.

---

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
Mail	vatlieucokhi.net@gmail.com
Website:	vatlieucokhi.net

NHẬP SỐ ZALO ID

-Chọn bảng giá-INOXNHÔMĐỒNGTHÉPNIKENTITANKHÁC