INOX 321 – THÉP KHÔNG GỈ AUSTENITIC ỔN ĐỊNH TITAN, CHỐNG ĂN MÒN KẼ HẠT VÀ CHỊU NHIỆT CAO

INOX 321

Khái niệm chung về thép không gỉ Inox 321

Inox 321 là thép không gỉ austenitic được ổn định bằng nguyên tố Titan (Ti), giúp ngăn chặn hiện tượng kết tủa cacbua crom (Cr₃C₂) ở vùng biên hạt trong quá trình hàn hoặc làm việc ở nhiệt độ cao. Nhờ đó, thép có khả năng chống ăn mòn kẽ hạt và chống oxi hóa tốt hơn nhiều so với các loại Inox 304 hoặc 316 trong điều kiện nhiệt độ cao (450–900°C).

Inox 321 được phát triển đặc biệt cho các ứng dụng chịu nhiệt độ cao, có chu kỳ nhiệt, và yêu cầu độ bền cấu trúc lâu dài như ống xả, buồng đốt, thiết bị trao đổi nhiệt, và chi tiết máy bay. Đây là vật liệu tiêu chuẩn trong các hệ thống động cơ, hóa chất, và nhà máy nhiệt luyện.

Đặc điểm của Inox 321

Inox 321 có cấu trúc austenitic ổn định, không nhiễm từ ở trạng thái ủ và có thể xuất hiện từ tính nhẹ sau gia công nguội.
Việc bổ sung Titan (tối thiểu 5 lần lượng Carbon) giúp “khóa” Carbon lại dưới dạng cacbua titan (TiC), ngăn sự hình thành cacbua crom – nguyên nhân chính gây ăn mòn kẽ hạt trong các mác thép như 304.
Ngoài ra, Titan còn giúp tăng cường độ bền ở nhiệt độ cao và duy trì tính dẻo tốt.

Đặc điểm nổi bật:

• Chống ăn mòn kẽ hạt rất tốt sau hàn.

• Ổn định ở nhiệt độ lên tới 870°C, làm việc gián đoạn đến 925°C.

• Cấu trúc austenitic bền vững, độ dẻo cao.

• Dễ hàn, dễ tạo hình, đánh bóng tốt.

• Cơ tính và khả năng chịu nhiệt cao hơn 304.

Thành phần hóa học của Inox 321

Nguyên tố	Hàm lượng (%)
C (Carbon)	≤ 0.08
Cr (Chromium)	17.0 – 19.0
Ni (Nickel)	9.0 – 12.0
Ti (Titanium)	≥ 5 × C (0.3 – 0.8)
Mn (Manganese)	≤ 2.00
Si (Silicon)	≤ 1.00
P (Phosphorus)	≤ 0.045
S (Sulfur)	≤ 0.030
Fe (Sắt)	Còn lại

Giải thích vai trò các nguyên tố:

• Ti: Ổn định carbon, ngăn ăn mòn kẽ hạt, tăng khả năng chịu nhiệt.

• Cr: Hình thành lớp oxit bảo vệ, chống ăn mòn.

• Ni: Duy trì pha austenitic, tăng dẻo dai.

• C: Ảnh hưởng đến độ cứng, nhưng cần kiểm soát để tránh kết tủa Cr₃C₂.

Tính chất cơ học của Inox 321 (ở trạng thái ủ)

Tính chất	Giá trị trung bình
Giới hạn bền kéo	515 – 620 MPa
Giới hạn chảy	205 – 240 MPa
Độ giãn dài	40 – 45%
Độ cứng Brinell (HB)	160 – 180
Mật độ	7.93 g/cm³
Nhiệt độ làm việc tối đa	~870°C

Đặc trưng nổi bật của Inox 321

• Chống ăn mòn kẽ hạt tốt: không bị suy giảm cơ tính sau hàn hoặc gia nhiệt.

• Chịu nhiệt cao: làm việc liên tục tới 870°C, gián đoạn 925°C.

• Dẻo dai và hàn tốt: có thể hàn bằng mọi phương pháp mà không cần nung sơ bộ.

• Không bị giòn ở nhiệt độ thấp: thích hợp cho thiết bị làm việc chu kỳ nhiệt.

• Khả năng chống oxi hóa khí tốt: nhờ hàm lượng Cr cao và lớp oxit ổn định.

Quy trình nhiệt luyện của Inox 321

• Ủ (Annealing): Gia nhiệt đến 950 – 1.125°C, làm nguội nhanh bằng nước hoặc không khí.
  → Giúp phục hồi cấu trúc austenitic, loại bỏ ứng suất dư.

• Tôi: Không thể tôi cứng bằng nhiệt luyện, chỉ tăng cứng qua biến dạng nguội.

• Ram: Không áp dụng.

Lưu ý khi hàn:
Sử dụng que hàn hoặc dây hàn loại 347 hoặc 321, dòng điện thấp, tránh vùng quá nhiệt để duy trì tính ổn định titan. Sau hàn có thể ủ lại ở 900°C để phục hồi tính chất cơ học.

Ứng dụng thực tế của Inox 321

Nhờ khả năng chịu nhiệt và chống ăn mòn tinh thể tốt, Inox 321 được ứng dụng trong các ngành nhiệt luyện, hàng không, hóa dầu, và năng lượng.

Ứng dụng điển hình:

• Ống xả động cơ phản lực, ống xả turbine.

• Buồng đốt, buồng sấy, thiết bị trao đổi nhiệt.

• Lò công nghiệp, hệ thống dẫn khí nóng.

• Ống dẫn và bồn chứa trong nhà máy hóa chất, hóa dầu.

• Bộ phận của động cơ, kết cấu chịu nhiệt và dao cụ nhiệt luyện.

So sánh Inox 321 với các loại thép không gỉ khác

Mác thép	Độ cứng (HB)	Chống ăn mòn	Chịu nhiệt	Ứng dụng chính
Inox 304	150	Tốt	Khá	Dân dụng, thực phẩm
Inox 316	155	Rất tốt	Tốt	Hóa chất, y tế, hàng hải
Inox 321	170	Rất tốt	Rất cao	Lò công nghiệp, hàng không, ống xả
Inox 310S	165	Tốt	Rất cao	Thiết bị chịu nhiệt, lò nung
Inox 347	170	Rất tốt	Rất cao	Công nghiệp hóa dầu, turbine khí

Nhận xét:
Inox 321 là lựa chọn tối ưu cho môi trường nhiệt cao và chu kỳ nhiệt nhiều, nơi Inox 304 dễ bị ăn mòn kẽ hạt. Tuy không chịu nhiệt tốt bằng 310S, nhưng 321 có khả năng ổn định cấu trúc và chống ăn mòn sau hàn vượt trội.

Quy cách và dạng sản phẩm cung cấp

• Dạng: thanh tròn, tấm, ống, cuộn, dây hàn.

• Đường kính thanh: Ø5 – Ø250 mm.

• Độ dày tấm: 0.5 – 60 mm.

• Bề mặt: đen, mài sáng, BA, 2B, HL.

• Tiêu chuẩn tương đương:
  • ASTM A240 / A312 / A276

  • JIS SUS321

  • DIN X6CrNiTi18-10 (1.4541)

Kết luận tổng quan

Inox 321 là thép không gỉ austenitic ổn định Titan, được thiết kế để làm việc trong môi trường nhiệt độ cao và có chu kỳ nhiệt lặp lại, nơi các loại Inox thông thường dễ bị ăn mòn kẽ hạt.
Với sự kết hợp giữa độ bền, khả năng chống oxi hóa và ổn định cấu trúc tuyệt vời, Inox 321 được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không, công nghiệp nhiệt luyện, hóa dầu và năng lượng.

So với 304 và 316, 321 vượt trội trong khả năng chịu nhiệt, chống ăn mòn tinh thể, và duy trì cơ tính sau hàn, trở thành vật liệu tiêu chuẩn trong môi trường nhiệt khắc nghiệt và kết cấu chịu tải cao.