Vật liệu 321S20

Vật liệu 321S20 là gì?

Vật liệu 321S20 là một loại thép không gỉ Austenitic ổn định với Titan (Ti), được phát triển nhằm khắc phục nhược điểm của inox 304 trong các ứng dụng nhiệt độ cao. Thành phần có Titan giúp 321S20 chống lại hiện tượng kết tủa cacbua crom (Cr23C6) tại ranh giới hạt khi nung ở 450 – 850°C, nhờ đó giảm nguy cơ ăn mòn liên kết (intergranular corrosion) sau hàn hoặc khi làm việc trong môi trường nhiệt cao.

Vật liệu 321S20 được sử dụng phổ biến trong các ngành hàng không, chế tạo thiết bị trao đổi nhiệt, lò công nghiệp, ống xả động cơ, và công nghiệp hóa chất, nơi yêu cầu vật liệu có khả năng chịu nhiệt, chống oxy hóa và ổn định cấu trúc tinh thể trong thời gian dài.

---

Thành phần hóa học của vật liệu 321S20

Nguyên tố	Ký hiệu	Hàm lượng (%)
Carbon	C	≤ 0.08
Silicon	Si	≤ 1.00
Manganese	Mn	≤ 2.00
Phosphorus	P	≤ 0.045
Sulfur	S	≤ 0.030
Chromium	Cr	17.00 – 19.00
Nickel	Ni	9.00 – 12.00
Titanium	Ti	5 × C min – 0.70
Nitrogen	N	≤ 0.10
Sắt	Fe	Còn lại

Sự bổ sung Titan (Ti) chính là điểm khác biệt lớn nhất của 321S20 so với inox 304 hoặc 316. Titan có tác dụng “khử cacbon”, liên kết với carbon để tạo thành TiC, ngăn chặn sự hình thành của Cr23C6, từ đó giúp Cr duy trì ở trạng thái tự do để bảo vệ bề mặt khỏi oxy hóa và ăn mòn.

---

Tính chất cơ lý của vật liệu 321S20

1. Tính chất cơ học

Thuộc tính	Giá trị trung bình
Giới hạn bền kéo (Tensile Strength)	515 – 750 MPa
Giới hạn chảy (Yield Strength)	205 – 240 MPa
Độ giãn dài sau đứt (Elongation)	≥ 40%
Độ cứng Brinell (HB)	150 – 190 HB
Mô đun đàn hồi (E)	193 GPa
Tỷ trọng	7.93 g/cm³

2. Tính chất vật lý

Thuộc tính	Giá trị
Nhiệt độ nóng chảy	1370 – 1395°C
Độ dẫn nhiệt	16.3 W/m·K
Hệ số giãn nở nhiệt	16.5 × 10⁻⁶ /°C
Nhiệt dung riêng	500 J/kg·K
Từ tính	Không từ tính (ở trạng thái ủ)

Thép không gỉ 321S20 có thể làm việc liên tục ở nhiệt độ 870°C, và ngắn hạn ở tới 925°C, mà không bị suy giảm cơ tính hoặc biến màu nghiêm trọng. Chính vì vậy, nó rất được ưa chuộng trong các chi tiết động cơ, ống xả và thiết bị chịu nhiệt.

---

Ưu điểm của vật liệu 321S20

1. Chống ăn mòn liên kết cực tốt:
   Nhờ có Titan, 321S20 duy trì cấu trúc ổn định và chống lại hiện tượng kết tủa Cr23C6 khi gia nhiệt.
2. Chịu nhiệt và chống oxy hóa cao:
   Hoạt động ổn định đến 870°C, phù hợp với lò công nghiệp, ống xả, hệ thống trao đổi nhiệt.
3. Dễ hàn và tạo hình:
   Có thể hàn bằng TIG, MIG hoặc hồ quang điện mà không cần gia nhiệt trước.
   Sau hàn, không cần ủ khử ứng suất như các mác thép khác.
4. Không bị giòn ở nhiệt độ thấp:
   Giữ được độ dẻo và bền khi làm việc ở môi trường -190°C.
5. Bề mặt thẩm mỹ cao:
   Dễ đánh bóng, có độ sáng gương, phù hợp cho cả ứng dụng trang trí kỹ thuật cao.

---

Nhược điểm của vật liệu 321S20

1. Giá thành cao hơn inox 304:
   Do có thêm nguyên tố Ti và yêu cầu quy trình tinh luyện cao.
2. Khả năng chống ăn mòn clo kém hơn inox 316:
   Không phù hợp trong môi trường nước biển hoặc có ion Cl⁻ cao.
3. Khó gia công hơn inox 304:
   Cần dụng cụ cắt chuyên dụng, tốc độ cắt chậm hơn do độ cứng cao hơn.

---

Ứng dụng của vật liệu 321S20

1. Ngành hàng không & ô tô

• Ống xả, cổ góp, chi tiết động cơ phản lực.
• Ống dẫn khí, tấm che nhiệt, van chịu nhiệt.

2. Ngành công nghiệp hóa chất

• Thiết bị trao đổi nhiệt, bình phản ứng, bồn chứa hóa chất.
• Đường ống dẫn axit yếu và dung môi hữu cơ.

3. Ngành năng lượng

• Bộ trao đổi nhiệt, lò hơi, đường ống dẫn khí nóng, thiết bị turbine.
• Kết cấu trong nhà máy điện, nơi yêu cầu vật liệu chịu nhiệt và chống oxy hóa.

4. Ngành thực phẩm và dược phẩm

• Dụng cụ sản xuất, khung máy, hệ thống ống dẫn trong điều kiện nhiệt độ cao.
• Thiết bị hấp, sấy và đóng gói sản phẩm.

5. Ngành cơ khí chế tạo

• Gia công chi tiết CNC chịu nhiệt, bạc trục, mặt bích, bulông – đai ốc đặc biệt.

---

Quy trình nhiệt luyện của vật liệu 321S20

1. Ủ (Annealing)

• Nhiệt độ: 950 – 1120°C, làm nguội nhanh bằng nước hoặc không khí.
• Mục đích: khôi phục độ dẻo, loại bỏ ứng suất dư, ổn định cấu trúc Austenitic.

2. Không thể tôi cứng bằng nhiệt luyện:

• 321S20 chỉ có thể tăng độ bền bằng biến dạng nguội (cold working).

3. Tẩy bề mặt (Pickling)

• Sử dụng dung dịch HNO₃ hoặc hỗn hợp HF + HNO₃ để loại bỏ lớp oxit và phục hồi khả năng chống ăn mòn.

---

Gia công cơ khí vật liệu 321S20

• Tiện/Phay: Sử dụng dao hợp kim phủ TiAlN, tốc độ cắt 25 – 50 m/phút.
• Khoan: Dùng mũi khoan HSS-Co8, tốc độ khoan 15 – 25 m/phút.
• Hàn: Dây hàn ER347 hoặc ER321 là phù hợp nhất để tránh nứt.
• Đánh bóng: Có thể đánh bóng cơ học hoặc điện hóa.

Trong gia công CNC, 321S20 thể hiện độ ổn định cao, không bị biến dạng nhiệt, thích hợp cho chi tiết có độ chính xác cao hoặc làm việc ở môi trường nhiệt độ biến đổi.

---

So sánh vật liệu 321S20 với các loại inox tương đương

Thuộc tính	Inox 304	Inox 316	Inox 321S20	Inox 347
Thành phần ổn định	Không	Có (Mo)	Có (Ti)	Có (Nb)
Chống ăn mòn liên kết	Trung bình	Tốt	Rất tốt	Rất tốt
Chịu nhiệt	Đến 870°C	Đến 870°C	Đến 925°C	Đến 925°C
Gia công	Dễ	Trung bình	Tốt	Tốt
Ứng dụng	Thực phẩm	Hóa chất	Nhiệt độ cao	Nhiệt độ cao
Giá thành	Thấp	Trung bình	Cao	Cao

Như vậy, 321S20 là vật liệu lý tưởng khi cần độ bền nhiệt và khả năng chống ăn mòn liên kết cao hơn inox 304 hoặc 316, nhưng chi phí vẫn thấp hơn inox 347.

---

Thị trường tiêu thụ vật liệu 321S20

Tại Việt Nam, vật liệu 321S20 được nhập khẩu từ các thương hiệu lớn như Outokumpu (Phần Lan), Nippon Steel (Nhật Bản), POSCO (Hàn Quốc), Acerinox (Tây Ban Nha).

Các dạng cung cấp phổ biến:

• Thanh tròn (Round Bar) – gia công cơ khí, trục, bulông, ốc vít chịu nhiệt.
• Tấm (Sheet/Plate) – chế tạo vỏ máy, kết cấu chịu nhiệt, bồn chứa.
• Ống (Pipe/Tube) – dùng trong hệ thống khí, khói, hóa chất, nhiệt năng.
• Dây (Wire/Rod) – ứng dụng trong lò nung, linh kiện điện trở, hàn.

Các khu công nghiệp Bình Dương, Hải Phòng, Bắc Ninh, Đồng Nai hiện đang có nhu cầu cao đối với inox 321S20 nhờ sự cân bằng giữa khả năng chống ăn mòn, chịu nhiệt và giá thành hợp lý.

---

Kết luận

Vật liệu 321S20 là một trong những mác thép không gỉ chịu nhiệt tốt nhất trong dòng Austenitic 18/8, được cải tiến nhờ nguyên tố Titanium giúp ổn định cấu trúc tinh thể, ngăn ăn mòn liên kết và tăng độ bền khi làm việc lâu dài ở nhiệt độ cao.

Với khả năng chống oxy hóa, chịu nhiệt, chống ăn mòn và hàn tốt, 321S20 được coi là giải pháp vật liệu tối ưu cho các ứng dụng trong ngành hàng không, hóa chất, năng lượng và cơ khí chính xác.

---

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