Thép không gỉ
Lịch sử ra đời thép không rỉ 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 các bon xuống và cho Crom 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 thành phần Nickel 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 Thế chiến lần thứ nhất. Sau chiến tranh, 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 Nikel và Crom 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 sắtcrôm. 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... chứa tối thiểu 10,5%
Thép không gỉ có khả năng chống sự ôxi 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 oxi 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 oxi hoá của chrom 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.
Nickel cũng như mô lip đen và vanađi cũng có tính năng oxi hoá chống gỉ tương tự nhưng không được sử dụng rộng rãi.
Bên cạnh Chrom, Nickel cũng như molybđen và nitrogen cũng có tính năng oxi hoá chống gỉ tương tự.
Nickel (Ni) là thành phần thông dụng để tăng cường độ mềm dẻo, dễ uốn, tính tạo hình của thép không gỉ. Molybđen (Mo) làm cho thép không gỉ có khả năng chịu ăn mòn cao trong môi trường acid. Nitrogen (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 Chrom, Nickel, Molypđen, Nitrogen dẫn đến các cấu trúc tinh thể khác nhau tạo ra tính chất cơ lý khác nhau của thép không gỉ.
Thép không gỉ có khả năng chống sự oxi 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.
Có bốn loại thép không gỉ chính:
Austenitic
Ferritic
Austenitic-Ferritic (Duplex)
Martensitic
- Austenitic là loại thép không gỉ thông dụng nhất. Thuộc dòng này có thể kể ra các mác thép SUS 301, 304, 304L, 316, 316L, 321, 310s… Loại này có chứa tối thiểu 7% nickel, 16% Chrom, C 0.08% max. Thành phần như vậy tạo ra cho loại thép này có khả năng chịu ăn mòn cao trong phạm vi nhiệt độ khá rộng, không bị nhiễm từ, mềm dẻo, dễ uốn, dễ hàn. Loai thép này được sử dụng nhiều để làm đồ gia dụng, bình chứa, ống công nghiệp, tàu thuyền công nghiệp, vỏ ngoài kiến trúc, các công trình xây dựng khác…
-Ferritic là loại thép không gỉ có tính chất cơ lý tương tự thép mềm, nhưng có khả năng chịu ăn mòn cao hơn thép mềm (thép đen). Thuộc dòng này có thể kể ra các mác thép SUS 430, 410, 409,… Loại này có chứa khoảng 12% - 17% Chrom. Loại có chứa khoảng 12% Chrom thường được ứng dụng nhiều trong kiến trúc. Loại có chứa khoảng 17% Chrom được sử dụng để làm đồ gia dụng, nồi hơi, máy giặt, các kiến trúc trong nhà …
- Austenitic-Ferritic (Duplex) Đây là loại thép có tính chất “ở giữa” loại Ferritic và Austenitic có tên gọi chung là DUPLEX. Thuộc dòng này có thể kể ra LDX 2101, SAF 2304, 2205, 253MA. Loại thép duplex có chứa thành phần Nickel ít hơn nhiều so với loại Austenitic. DUPLEX có đặc tính tiêu biểu là độ bền chịu lực cao và độ mềm dẻo.. được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp hoá dầu, sản xuất giấy, bột giấy, chế tạo tàu biển… Trong tình hình giá thép không gỉ leo thang do nickel khan hiếm thì dòng DUPLEX đang ngày càng được ứng dụng nhiều hơn để thay thế cho một số mác thép thuộc dòng thép Austenitic như SUS 304, 304L, 316, 316L, 310s…
- Martensitic Loại này chứa khoảng 11% đến 13% Chrom, có độ bền chịu lực và độ cứng tốt, chịu ăn mòn ở mức độ tương đối. Được sử dụng nhiều để chế tạo cánh tuabin, lưỡi dao.
Công thức tính trọng lượng thép và inox
|
Dưới đây là bảng công thức để tính trọng lượng của thép và thép không gỉ.
|
CÔNG THỨC TÍNH TRỌNG LƯỢNG THÉP VÀ THÉP KHÔNG GỈ
|
|
Viết tắt
|
T: Dày; W: Rộng; L: Dài; I.D: Đường kính trong; O.D: Đường kính ngoài; A: Cạnh; A1: Cạnh 1; A2: Cạnh 2;
|
|
Tấm
|
Trọng lương(kg) = T(mm) x W(m) x L(m) x Tỷ trọng(g/cm3)
|
|
Ống tròn
|
Trọng lượng(kg) = 0.003141 x T(mm) x {O.D(mm) – T(mm)} x Tỷ trọng(g/cm3) x L(m)
|
|
Ống vuông
|
Trọng lượng(kg) = [4 x T(mm) x A(mm) – 4 x T(mm) x T(mm)] x Tỷ trọng(g/cm3) x 0.001 x L(m)
|
|
Ống chữ nhật
|
Trọng lượng(kg) = [2 x T(mm) x {A1(mm) + A2(mm)} – 4 x T(mm) x T(mm)] x Tỷ trọng(g/cm3) x 0.001 x L(m)
|
|
Lập là (La)
|
Trọng lượng(kg) = W(m) x T(mm) x Tỷ trọng(g/cm3) x L(m)
|
|
Cây đặc tròn/Dây
|
Trọng lượng(kg) = 0.0007854 x O.D(mm) x O.D(mm) x Tỷ trọng(g/cm3) x L(m)
|
|
Cây đặc vuông
|
Trọng lượng(kg) = W(mm) x W(m) x Tỷ trọng(g/cm3) x L(m)
|
|
Cây đặc lục giác
|
Trọng lượng(kg) = 0.0866 x I.D(mm) x Tỷ trọng(g/cm3) x L(m)
|
|
Đặc trưng của thép không gỉ
Các đặc trưng của nhóm thép không gỉ có thể được nhìn dưới góc độ so sánh với họ thép C “mềm” thường.
Về mặt chung nhất, thép không gỉ có:
· Tốc độ hóa bền rèn cao (hgher work hardening rate)
· Độ dẻo cao hơn (hgher ductility)
· Độ cứng và độ bền cao hơn (higher strength and hardness)
· Độ bền nóng cao hơn (higher hot strength)
· Chống chịu ăn mòn cao hơn (higher corrosion resistance)
· Độ dẻo dai ở nhiệt độ thấp tốt hơn (higher cryogenic toughness)
· Phản ứng từ kém hơn (chỉ với thép austenit) (lower magnetic response (austenitic only))
· Must retain corrosion resistant surface in the finished product.
Các tính chất đó thực ra đúng cho họ thép austenit và có thể thay đổi khá nhiều đối với các mác thép và họ thép khác.
Các tính chất đó liên quan đến các lĩnh vực ứng dụng thép không gỉ, nhưng cũng chịu ảnh hưởng của thiết bị và phương pháp chế tạo.
Bảng 1 (Phần A). Tính chất so sánh của họ thép không gỉ.
|
Nhóm hợp kim
|
Từ tính1
|
Tốc độ hóa bền rèn
|
Chịu ăn mòn 2
|
Khả năng hóa bền
|
|
Austenit
|
Không
|
Rất cao
|
Cao
|
Rèn nguội
|
|
Duplex
|
Có
|
Trung bình
|
Rất cao
|
Không
|
|
Ferrit
|
Có
|
Trung bình
|
Trung bình
|
Không
|
|
Martensit
|
Có
|
Trung bình
|
Trung bình
|
Tôi & Ram
|
|
Hóa bền tiết pha
|
Có
|
Trung bình
|
Trung bình
|
Hóa già
|
1 =Sức hút của nam châm đối với thép. Chú ý, một số mác thép bị nam châm hút khi đã qua rèn nguội.
2= Biến động đáng kể giữa các mác thép trong mỗi nhóm, ví dụ, các mác không gia được có tính chịu ăn mòn thấp hơn, và khi có Mo cao hơn sẽ có tính kháng cao hơn.
Bảng 1 (Phàn B). Tính chất so sánh của họ thép không gỉ.
|
Nhóm hợp kim
|
Tính dẻo
|
Làm việc ở nhiệt độ cao
|
Làm việc ở nhiệt độ thấp 3
|
Tính hàn
|
|
Austenit
|
Rất cao
|
Rất cao
|
Rất tốt
|
Rất cao
|
|
Duplex
|
Trung bình
|
Thấp
|
Trung bình
|
Cao
|
|
Ferrit
|
Trung bình
|
Cao
|
Thấp
|
Thấp
|
|
Martensit
|
Thấp
|
Thấp
|
Thấp
|
Thấp
|
|
Hóa bền tiết pha
|
Trung bình
|
Thấp
|
Thấp
|
Cáo
|
3= Đo bằng độ dẻo dai hoặc độ dẻo ở gần 0C. Thép không gỉ Austenit giữ được độ dẻo ở nhiệt độ thấp.
Phân loại theo tiêu chuẩn
Có nhiều biến thể về thép không gỉ và học viện gang thép Mỹ (AISI) trước đây quy định một số mác theo chuẩn thành phần, và vẫn tieps tục được sử dụng rộng rãi như ngày nay. Ngày nay, SAE và ASTM dựa theo chuẩn của AISI để quy định các mác thép của mình, được đánh chỉ số UNS là 1 kí tự + 5 chữ số đối với các mác thép mới. Phạm vi đánh chỉ đầy đủ nhất của những họ thép không gỉ được sử dụng trong Hiệp hội gang thép (ISS), và sổ tay SEA/ASTM về hệ chỉ số hợp nhất. Các mác thép nào đó khác không có chỉ số chuẩn, mà đang được sử dụng ở các quốc gia khác hoặc các quy định quốc tế, hoặc quy định đối với sản xuất chuyên biệt như các chuẩn về thép dây hàn.
Nguồn AZom.Com
Độ bóng inox
Dưới đây la bảng liệt kê thông tin về độ bóng của inox...
CÁC LOẠI ĐỘ BÓNG BỀ MẶT
· No1/ 2D/ BTP/ 2B/ BA
· No4/ HL/ Scotch Britgh PVC
· Mirror/ Titan/ Embossing/ Etching PVC
· INOX đen, chưa tẩy bề mặt ( độ chống gỉ không thay đổi)
|
Mã độ bóng
bề mặt
|
Phương pháp sử lý bề mặt và ứng dụng
(nguồn:Posco)
|
|
No.1
|
Đây là sản phẩm được làm sạch bề mặt bằng hoá chất và ủ sau giai đoạn cán nóng. Đây là vật liệu dùng để cán nguội hoặc bồn chứa công nghiệp, dụng cụ trong ngành công nghiệp hoá chất.
|
|
No.2D
|
Đây là sản phẩm không có bề mặt bóng loáng. Sản phẩm này là thép được ủ và sử lý hoá chất bề mặt sau khi cán nguội. Nguyên liệu này dùng để làm thiết bị trong nhà máy hoá dầu, chi tiết ôtô, vật liệu xây dựng và ống dẫn Inox.
|
|
No.2B
|
Đây là loại hàng được sử lý qua bề mặt trên cơ sở bề mặt No.2D. Bề mặt này bóng hơn và nhẵn hơn bề mặt No.2D. Đây là bề mặt tiêu chuẩn và có khả năng tăng cường cơ lý tính của sản phẩm. Vật liệu này được dùng rộng rãi trong mọi trường hợp.
|
|
No.3
|
Sản phẩm này được đánh bóng với phớt đánh bóng với mật độ 100-120 mesh. Nó được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực bao gồm: xây dựng và trang trí nội ngoại thất, dụng cụ gia đình và đồ làm bếp.
|
|
No.4
|
Sản phẩm này được đánh bóng với mật độ 150-180 mesh. So sánh với loại bề mặt No.3 thì nó có bề mặt bóng hơn. No.4 có bề mặt mầu trắng bạc rất hấp dẫn và thường được dùng để làm bồn tắm, trang trí bên ngoài và bên trong các toà nhà và trong công nghiệp chế biến thực phẩm.
|
|
BA
|
BA là bề mặt sáng bóng như gương. Nó được làm bóng bằng công đoạn ủ bóng sau khi được cán nguội. BA được dùng cho dụng cụ gia đình, gương nhỏ, đồ làm bếp, vật liệu xây dựng và nhiều vật dụng khác cần bề mặt sáng bóng.
|
|
HL
|
HL là loại bề mặt có đường vân kẻ dọc. Vân này được tạo ra bởi máy đánh bóng dùng phớt đánh bóng cho No.4. Loại sản phẩm có bề mặt HL thường được dùng cho trang trí nội và ngoại thất, cửa và khuôn cửa.
|
|
Dull
|
Bề mặt mờ sỉn là bề mặt được tạo ra bởi cách làm giảm độ bóng của No.2B và tạo nhám bề mặt. Loại vật liệu này dùng để trang trí nội ngoại thất; làm trần và vách của thang máy.
|