Inox 304 và inox 304L khác nhau chủ yếu ở hàm lượng cacbon: 304 tối đa 0,07% (nhiều tài liệu AISI ghi 0,08%), còn 304L tối đa 0,030%. Chữ L là low carbon. Cacbon thấp giúp mối hàn và vùng nóng lên 425-815°C không bị ăn mòn dọc biên hạt. Các tính chất còn lại của vật liệu inox 304 gần như giữ nguyên ở 304L. Thép bán trên thị trường thường được cấp chứng chỉ kép 304/304L, đạt cả hai giới hạn thành phần.
Mục lục
Inox 304 và inox 304L khác nhau ở đâu?
Giữa inox 304 và inox 304L, khác biệt đáng kể duy nhất là cacbon. Với 304L, Ni cho phép rộng hơn (8,0-12,0%) và giới hạn bền, giới hạn chảy thấp hơn một chút. Ngoài ra, khả năng chống ăn mòn của kim loại nền là như nhau, vì cùng Cr 17,5-19,5% và không có Mo.
Về chống ăn mòn chung, inox 304 và inox 304L như nhau: 304L không kém hơn vì cacbon thấp, và cũng không chống axit tốt hơn. Lợi thế của 304L chỉ xuất hiện ở vùng đã qua nhiệt, tức mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt.
Thành phần hóa học và cơ tính
Bảng thành phần của inox 304 và inox 304L theo ASTM A240 (tấm, lá), tính theo % khối lượng, phần còn lại là sắt.
| Chỉ tiêu | Inox 304 | Inox 304L |
|---|---|---|
| C | ≤0,07 | ≤0,030 |
| Mn | ≤2,00 | ≤2,00 |
| Si | ≤0,75 | ≤0,75 |
| P / S | ≤0,045 / ≤0,030 | ≤0,045 / ≤0,030 |
| Cr | 17,5-19,5 | 17,5-19,5 |
| Ni | 8,0-10,5 | 8,0-12,0 |
| N | ≤0,10 | ≤0,10 |
| Giới hạn bền kéo Rm | ≥515 MPa | ≥485 MPa |
| Giới hạn chảy Rp0,2 | ≥205 MPa | ≥170 MPa |
| Độ giãn dài A | ≥40% | ≥40% |
| Độ cứng | ≤201 HBW (≤92 HRB) | ≤201 HBW (≤92 HRB) |
Giới hạn chảy của 304L thấp hơn vì cacbon hòa tan xen kẽ trong mạng tinh thể làm bền thép. Bớt cacbon thì thép mềm đi một ít, từ 205 xuống 170 MPa. Độ cứng tối đa 201 HBW quy đổi khoảng 210 HV, nên con số 70-90 HV hay xuất hiện trong tài liệu cũ là không đúng với thép tấm.
Ăn mòn liên hạt và nhạy hóa: lý do có 304L
Inox chống gỉ nhờ màng Cr₂O₃ hình thành khi crom trong thép tiếp xúc oxy, xem thêm vật liệu inox là gì. Màng chỉ liên tục khi Cr cục bộ từ 10,5% trở lên. Cơ chế làm mất crom ở mối hàn diễn ra theo bốn bước:
- Hàn hoặc nung làm vùng thép nằm trong khoảng 425-815°C một thời gian.
- Cacbon khuếch tán nhanh ra biên hạt và kết hợp với crom thành cacbit Cr₂₃C₆.
- Crom khuếch tán chậm hơn cacbon nên vùng sát biên hạt không được bù lại, Cr cục bộ giảm dưới 10,5%.
- Vùng nghèo crom mất khả năng thụ động và bị ăn mòn dọc biên hạt khi gặp môi chất ăn mòn, hạt rời nhau. Hiện tượng này gọi là weld decay, mô tả thêm trong mục về ăn mòn liên hạt trên Wikipedia.
Với 304L, C tối đa 0,030% nên lượng cacbit tạo thành không đáng kể trong thời gian hàn thông thường. Giữ rất lâu trong vùng nhạy hóa vẫn có thể gây nhạy hóa, nhưng chậm hơn nhiều. Mức độ nhạy hóa của inox 304 và inox 304L được đánh giá bằng các phương pháp thử trong ASTM A262.
Khi nào chọn 304L, khi nào 304 là đủ
Quyết định giữa inox 304 và inox 304L dựa vào việc chi tiết có hàn, có được ủ lại và làm việc ở nhiệt độ nào. Chọn 304L trong các trường hợp:
- Kết cấu hàn dày, không thể ủ dung dịch sau hàn.
- Bồn, đường ống hàn, bộ trao đổi nhiệt làm việc với môi chất ăn mòn.
- Hệ thống vi sinh, mối hàn quỹ đạo (orbital).
- Cần chứng chỉ kép 304/304L để dùng chung kho.
Trong cặp inox 304 và inox 304L, dùng 304 là đủ khi:
- Chi tiết không hàn hoặc hàn xong được ủ lại, ví dụ van đúc, van rèn, bu lông, trục.
- Môi chất không ăn mòn, ví dụ nước sạch, khí nén.
- Làm việc trên khoảng 500°C và cần bền rão tốt hơn: dùng 304H (C 0,04-0,10%), chứ không phải 304L.
Quy tắc tương tự áp dụng cho vật liệu inox 316: 316L là bản cacbon thấp của 316, còn 316H và 316Ti dành cho nhiệt độ cao và ổn định hóa.
Các cách khác để tránh nhạy hóa
Ngoài việc chọn giữa inox 304 và inox 304L, có hai hướng xử lý. Một là ủ dung dịch ở khoảng 1010-1120°C rồi làm nguội nhanh để cacbit Cr₂₃C₆ hòa tan lại vào nền. Cách này khó làm với kết cấu lớn đã lắp đặt, và nếu làm nguội chậm, cacbit lại hình thành. Hai là dùng mác ổn định hóa như 321 (thêm Ti) hoặc 347 (thêm Nb): Ti và Nb kết hợp với cacbon thành TiC hoặc NbC trước khi cacbon kịp tạo cacbit crom, nên crom ở nền được giữ nguyên. Các mác này thường dùng cho nhiệt độ làm việc cao, khi 304L không đủ bền rão.
Khi nhận hàng inox 304 và inox 304L, đối chiếu chứng chỉ vật liệu MTC theo EN 10204 loại 3.1: dòng C phải thể hiện ≤0,030% thì mới ghi nhận là 304L. Nếu hợp đồng yêu cầu, thép được thử ăn mòn liên hạt theo ASTM A262 và kết quả ghi trong chứng chỉ.
Ứng dụng 304L trong van, ống, phụ kiện
Trong van, ống và phụ kiện, inox 304 và inox 304L được đặt theo tiêu chuẩn sản phẩm. Phụ kiện hàn theo ASME B16.9 (ASTM A403) thường cấp chứng chỉ WP304/WP304L, ống hàn theo ASTM A312 là TP304/TP304L. Ống vi sinh theo ASTM A270 dùng 304L hoặc 316L, và với hệ này mối hàn quỹ đạo thường yêu cầu cacbon thấp. Phần tiêu chuẩn và độ nhám xem ở bài inox vi sinh là gì.
Thân van đúc tương đương 304L là CF3 (ASTM A351), cùng nhóm với WCB, CF8, CF8M dùng để đặt tên vật liệu thân van. Về phụ kiện hàn, cút thép không gỉ và tê, côn hàn 304L đi cùng que hàn ER308L để mối hàn cũng có cacbon thấp. Ngược lại, van bi inox nối ren có thân đúc CF8 hoặc gia công từ thanh 304 và không hàn tại hiện trường, nên mác 304 thường là đủ.
Viva cung cấp van và phụ kiện bằng inox 304, 304L, 316 tại Số 20, Ngõ 102 Hoàng Đạo Thành, P. Khương Đình, TP. Hà Nội; giao hàng toàn quốc. Liên hệ kỹ thuật để chọn đúng vật liệu theo môi chất:
Địa chỉ: Số 20 ngõ 102 Hoàng Đạo Thành, P. Khương Đình, TP. Hà Nội
Phụ trách kinh doanh: Miss Hoa
Câu hỏi thường gặp
304L có đắt hơn 304 không?
Giá hai mác thường gần nhau vì phần lớn thép tấm trên thị trường đạt chứng chỉ kép 304/304L. Khác biệt chủ yếu nằm ở yêu cầu kiểm soát cacbon khi luyện. Giá cụ thể thay đổi theo thời điểm, dạng sản phẩm và nhà cung cấp nên cần lấy báo giá theo từng đơn hàng.
304L có hút nam châm không?
Giống 304, thép 304L ở trạng thái ủ không bị nam châm hút. Sau khi dập, uốn hoặc kéo nguội, một phần austenit chuyển thành martensit nên chi tiết có thể hút nhẹ. Không dùng nam châm để phân biệt 304 với 304L, vì khác biệt của chúng là cacbon, chỉ phân tích thành phần mới đo được.
Dùng que hàn nào cho 304L?
Thông dụng nhất là que hoặc dây hàn ER308L cho mối hàn 304L, giữ cacbon thấp ở kim loại mối hàn. Khi hàn 304L với thép cacbon, người ta thường dùng ER309L. Mác que hàn cần chọn theo quy trình hàn WPS và yêu cầu của dự án, đối chiếu catalogue của nhà sản xuất que hàn.
Xem thêm: phụ kiện inox 304 cút, tê, măng sông nối ren tại Viva.
