Cách phân biệt Thép không gỉ, Inox 304 với các loại Inox thường

Thép không gỉ gắn liền với tên tuổi của một chuyên gia ngành thép người Anh là ông Harry Brearley. Khi vào năm 1913, ông đã sáng chế ra một loại thép đặc biệt có khả năng chịu mài mòn cao, bằng việc giảm hàm lượng carbon xuống và cho crôm vào trong thành phần thép (0.24% C và 12.8% Cr).

Sau đó hãng thép Krupp ở Đức tiếp tục cải tiến loại thép này bằng việc cho thêm nguyên tố niken vào thép để tăng khả năng chống ăn mòn axit và làm mềm hơn để dễ gia công.

Trên cơ sở hai phát minh này mà 2 loại mác thép 400 và 300 ra đời ngay trước Chiến tranh thế giới lần thứ nhất. Những năm 20 của thế kỷ 20, một chuyên gia ngành thép người Anh là ông W. H Hatfield tiếp tục nghiên cứu, phát triển các ý tưởng về thép không rỉ. Bằng việc kết hợp các tỉ lệ khác nhau giữa ni ken và crôm trong thành phần thép, ông đã cho ra đời một loại thép không rỉ mới 18/8 với tỉ lệ 8% Ni và 18% Cr, chính là mác thép 304 quen thuộc ngày nay. Ông cũng là người phát minh ra loại thép 321 bằng cách cho thêm thành phần titan vào thép có tỉ lệ 18/8 nói trên.

Trải qua gần một thiên niên kỷ ra đời và phát triển, ngày nay thép không rỉ đã được dùng rộng rãi trong mọi lĩnh vực dân dụng và công nghiệp với hơn 100 mác thép khác nhau.

Trong ngành luyện kim, thuật ngữ thép không gỉ (inox) được dùng để chỉ một dạng hợp kim sắt chứa tối thiểu 10,5% crôm. Tên gọi là “thép không gỉ” nhưng thật ra nó chỉ là hợp kim của sắt không bị biến màu hay bị ăn mòn dễ dàng như là các loại thép thông thường khác. Vật liệu này cũng có thể gọi là thép chống ăn mòn. Thông thường, có nhiều cách khác nhau để ứng dụng inox cho những bề mặt khác nhau để tăng tuổi thọ của vật dụng. Trong đời sống, chúng xuất hiện ở khắp nơi như những lưỡi dao cắt hoặc dây đeo đồng hồ…

Thép không gỉ có khả năng chống sự ôxy hoá và ăn mòn rất cao, tuy nhiên sự lựa chọn đúng chủng loại và các thông số kỹ thuật của chúng để phù hợp vào từng trường hợp cụ thể là rất quan trọng.

Khả năng chống lại sự oxy hoá từ không khí xung quanh ở nhiệt độ thông thường của thép không gỉ có được nhờ vào tỷ lệ crôm có trong hợp kim (nhỏ nhất là 13% và có thể lên đến 26% trong trường hợp làm việc trong môi trường làm việc khắc nghiệt). Trạng thái bị oxy hoá của crôm thường là crôm ôxit(III). Khi crôm trong hợp kim thép tiếp xúc với không khí thì một lớp chrom III oxit rất mỏng xuất hiện trên bề mặt vật liệu; lớp này mỏng đến mức không thể thấy bằng mắt thường, có nghĩa là bề mặt kim loại vẫn sáng bóng. Tuy nhiên, chúng lại hoàn toàn không tác dụng với nước và không khí nên bảo vệ được lớp thép bên dưới. Hiện tượng này gọi là sự oxi hoá chống gỉ bằng kỹ thuật vật liệu. Có thể thấy hiện tượng này đối với một số kim loại khác như ở nhôm và kẽm.

Khi những vật thể làm bằng inox được liên kết lại với nhau với lực tác dụng như bu lông và đinh tán thì lớp ôxit của chúng có thể bị bay mất ngay tại các vị trí mà chúng liên kết với nhau. Khi tháo rời chúng ra thì có thể thấy các vị trí đó bị ăn mòn.

Niken cũng như mô-lip-đen và vanađi cũng có tính năng oxy hoá chống gỉ tương tự nhưng không được sử dụng rộng rãi.

Bên cạnh crôm, niken cũng như mô-lip-đen và nitơ cũng có tính năng oxi hoá chống gỉ tương tự.

Niken (Ni) là thành phần thông dụng để tăng cường độ dẻo, dễ uốn, tính tạo hình của thép không gỉ.

Mô-lip-đen (Mo) làm cho thép không gỉ có khả năng chịu ăn mòn cao trong môi trường axit. Nitơ (N) tạo ra sự ổn định cho thép không gỉ ở nhiệt độ âm (môi trường lạnh).

Sự tham gia khác nhau của các thành phần crôm, niken, mô-lip-đen, nitơ dẫn đến các cấu trúc tinh thể khác nhau tạo ra tính chất cơ lý khác nhau của thép không gỉ.

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều chủng loại inox như: SUS430, SUS202, SUS201, SUS304, SUS316. Các chủng loại inox này khác nhau về thành phần cấu tạo do đó về độ bền, độ sáng bóng cũng khác nhau. Dưới đây là một số đặc điểm của các loại inox phổ biến:

* SUS430: nhiễm từ, dễ bị tác động của môi trường làm hoen ố

* SUS202: nhiễm từ, dễ bị tác động của môi trường làm hoen ố

* SUS201: không nhiễm từ (99%), bền với thời gian, song tránh tiếp xúc trực tiếp với axit hoặc muối

* SUS304: không nhiễm từ, có thể dùng trong mọi môi trường, luôn sáng bóng, đảm bảo an toàn thực phẩm

* SUS316: không nhiễm từ, có thể dùng trong mọi môi trường, kể cả những môi trường đòi hỏi độ sạch rất khắt khe.

Nhận biết inox 2xx, 3xx, 4xx

Theo những trình bày ở trên, có thể thấy các mác thép 4xx thuộc họ thép không gỉ martensite và ferrite, các mác thép 2xx và 3xx thuộc họ thép không gỉ austenite. Theo lý thuyết, nhóm thép austenite nguyên bản hoàn toàn không nhiễm từ (không bị nam châm hút) nhưng, cũng theo những trình bày trên, nhóm thép austenite bị biến cứng mạnh khi biến dạng dẻo nguội do có sự chuyển pha từ austenite thành martensite biến dạng (mà pha martensite thì có từ tính). Vậy nên, trong thực tế, dùng nam châm để phân biệt các mác inox, nhất là để phân biệt các mác 2xx và 3xx, thì có thể nói là bất khả thi. Để phân biệt chính xác nhất thì chỉ có thể dùng phương pháp phân tích thành phần hóa học (nhưng giá thành cao) hoặc dựa vào phương pháp nhận biết theo tia lửa mài (phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm).

* Nhóm thép 4xx: do trong thành phần có chứa nhiều Cr và hầu như không có Ni nên khi mài sẽ tạo thành tia và hoa lửa có màu cam sẫm, phần cuối nở thành hình bông hoa. Có từ tính mạnh hơn các mác 2xx và 3xx

* Nhóm thép 2xx: do một phần Ni được thay thế bằng Mn nên nếu cùng độ dày với mác 3xx, khi bẻ hoặc uốn sẽ có cảm giác cứng hơn. Khi mài, chùm tia có màu vàng cam sáng, tia lửa dày, hoa lửa nhiều cánh hơn (so với 3xx)

* Nhóm thép 3xx: khi mài, chùm tia có màu vàng cam, số cánh hoa lửa ít, dọc theo các tia lửa có các đốm sáng nhấp nháy.

Trong tình hình giá của Niken tăng liên tục thì những dòng Inox chứa hàm lượng Niken thấp, giá cả thấp và ổn định mang lại sự hấp dẫn thực sự. Và Inox 201 là một lựa chọn phù hợp, mác Inox ngày càng được dần chiếm được nhiều thị trường, những nơi mà Inox 304 và Inox 301 là lựa chọn chủ yếu. Inox 201 có giá cả thấp và ổn định là do dùng Magan để thay thế cho Niken. Chính điều này làm cho Inox 201 có nhiều tính chất tương tự Inox 304 và có được bề ngoài giống như Inox 304.

Như đã biết, thì Inox là một loại thép có chứa hơn 11% Chrome, chính vì điều này đã tạo cho Inox một lớp màng tự bảo vệ chống lại sự ăn mòn. Còn Niken được biết đến như là yếu tố chính mang lại sự ổn định cho pha Austenitic và khả năng gia công tuyệt vời cho Inox.

Inox 304 có hàm lượng Niken tối thiểu là 8%. Trong các nguyên tố tạo thành Austenitc, thì có nhiều nguyên tố có thể thay thế được Niken để tạo ra khả năng chống ăn mòn. Ví dụ: Chrom (đây là nguyên tố chính tạo nên khả năng chống ăn mòn cho Inox), Mangan (cũng góp phần làm ổn định pha Austenitic), Nitơ cũng góp phần làm tăng độ cứng, Đồng (Cu) cũng góp phần làm ổn định pha Austenitic.

Trong Inox 201, thì người ta sử dụng Magan như là nguyên tố chính để thay thế Niken theo tỉ lệ 2:1. Chúng ta có thể thấy theo thành phần hóa học như sau:

+ Inox 201: 4.5% Niken và 7.1% Mangan

+ Inox 304: 8.1% Niken và 1% Mangan

Với thành phần như thế này đã góp phần làm cho chi phí nguyên liệu thô của Inox 201 xuống rất thấp. Đây là lợi thế đầu tiên của 201.

Phân biệt Inox 304 với các loại Inox thường

Độ bền và khả năng gia công

Khối lượng riêng của Inox 201 thấp hơn nhưng độ bền của Inox 201 cao hơn 10% so với Inox 304

Do cùng khả năng dãn dài so với Inox 304, nên Inox thể hiện được tính chất tương tự như 304 trong quá trình uốn, tạo hình và dát mòng. Nhưng trong chừng mực nào đó thì Inox 304 vẫn dễ dát mỏng hơn và khi dát mỏng thì tiết kiệm năng lượng hơn Inox 201 (điều này là do sự ảnh hưởng của nguyên tố Mangan lên Inox 201, làm Inox 201 cứng hơn so với Inox 304)

Khả năng chống ăn mòn

Khi so sánh thành phần hóa học (TPHH) của inox 201 và Inox 304 thì ta thấy hàm lượng Chrom của Inox 201 thấp hơn Inox 304 khoảng 2%. Chính vì điều này mà Inox 201 có khả năng chống ăn mòn thấp hơn Inox 304.

Khả năng chống rỗ bề mặt được quyết định chủ yếu bởi hai nguyên tố Chrom và Lưu Huỳnh (S). Chrom giúp làm tăng khả năng chống ăn mòn, trong khi đó thì Lưu Huỳnh lại làm giảm khả năng chống ăn mòn. Trong TPHH thì 2 Inox này có cùng thành phần Lưu Huỳnh. Vì vậy khả năng chống rỗ bề mặt của Inox 201 là thấp hơn so với Inox 304.

304: Inox 304

4Ni: Inox 201 (Inox 201 chỉ chứa khoảng 4% Niken)

Kết quả như hình trên sau khi người ta thí nghiệm phun nước muối trong 575 giờ. Chính vì điều này mà ta thấy là Inox 201 không phù hợp với ngành hàng hải.

Ứng dụng của Inox 201

+ Thiết bị bếp như chảo, nồi => Phủ hợp

+ Máy giặt, máy rửa chén => Không phù hợp, do tồn tại khả năng có ăn mòn kẽ hở)

+ Thiết bị chế biến thực phẩm => Không dùng cho những nơi có độ PH < 3.

+ Ngành hóa chất, dầu khí, năng lượng hạt nhân => Không thể

+ Trang trí nội thất => phù hợp

+ Trong trí ngoại thất => Không phù hợp, nếu dùng thì phải bảo trì thường xuyên.

Làm thế nào nhận biết sản phẩm là Thép không gỉ inox 304 chuẩn?

Trên thị trường hiện có 3 loại chất liệu inox phổ biến: Inox 304 (18/10: trong thành phần chứa 18% Crom và 10% niken), inox 201 (18/8) và inox 430 (18/0). Loại inox 304 có độ sáng bóng cao, tương đối sạch, không bị hoen gỉ nên giá thành khá cao. Inox 201 tỷ lệ niken trong thành phần thấp hơn, inox 430 chứa nhiều sắt và tạp chất khác. Do vậy inox 201 và 430 dễ bị hoen gỉ, độ bền thấp, không an toàn, giá thành của chúng cũng thấp hơn nhiều so với inox 304.

Tuy nhiên do giá thành cao và phần nhiều chạy theo lợi nhuận, rất nhiều sản phẩm hiện nay xuất hiện tràn lan trên thị trường với chất liệu làm bằng inox 201 và inox 430. Vậy làm thế nào để phân biệt được đâu là sản phẩm sử dụng chất liệu inox 304 và đâu là sản phẩm sử dụng chất liệu khác? Quả thực rất khó để phân biệt bằng mắt thường. Nếu thử nghiệm bằng nam châm bạn có thể dễ dàng phân biệt được inox 430 với các inox còn lại do độ hút từ rất cao.

Tuy nhiên SUS304 hoặc SUS 301 nếu gia công với áp lực lớn ở nhiệt độ thường để định hình ( ví dụ như dập định hình làm bồn rửa chén chẳng hạn) thì một bộ phận tổ chức vật liệu biến đổi sang dạng Martensite , khi đó sẽ xuất hiện hiện tượng nhiễm từ (danh từ chuyên môn hán Việt gọi là Từ Hóa). Hiện tượng này không xuất hiện ở vật liệu SUS316. Trong một số sản phẩm như dụng cụ y tế đòi hỏi không được để xảy ra hiện tượng từ hóa trên dụng cụ thì sau khi gia công xong phải xử lý nhiệt ở nhiệt độ 770 độ C để làm mất từ tính.

với inox 201 và 304 cách thử tốt nhất là dùng axit hoặc thuốc thử chuyên dụng. Khi sử dụng axit, inox 304 gần như không có phản ứng gì, inox 201 sẽ bị sủi bọt và có phản ứng xảy ra. Cách dùng thuốc thử chuyên dụng giúp dễ dàng phân biệt bằng màu sắc: phản ứng đổi màu đỏ gạch là inox 201, màu xám là inox 304.

Nguồn: Internet