Các loại inox phổ biến – thông dụng nhất hiện nay
Để biết inox là kim loại gì? Chúng ta dựa vào thành phần các chất khi luyện kim, inox bao gồm 4 lớp (class) chính sau: austenitic, ferritic, duplex (kết hợp giữa austenitic – ferritic) và martensitic.
- Austenitic: Đây là lớp inox thông dụng nhất. Có chứa tối thiểu 7% niken (Ni), 16% crom (Cr), tối đa 0.08% carbon C. Các loại inox phổ biến hiện nay như: SUS 301, 304, 304L, 316, 316L, 321,… Đều là inox austenitic.
- Ferritic là lớp thép không gỉ có tính tính chất vật lý tương tự thép mềm, nhưng lại có tính chịu ăn mòn cao hơn. Inox ferritic thường có 12% – 17% crom. Các mác thép phổ biến như SUS 430, 410, 409,…
- Austenitic – Ferritic (duplex) là lớp làm vật liệu inox pha trộn giữa 2 loại trên. Loại này chứa ít Niken (Ni) hơn inox austenitic nên giá thành cũng rẻ hơn. Inox duplex có độ bền chịu lực cao và thích hợp trong các ngành sản xuất giấy, các công trình biển,… Trong tình hình giá inox (đặc biệt là austenitic) leo thang thì các doanh nghiệp có thể sử dụng lớp inox duplex như một giải pháp thay thế.
- Martensitic: Lớp này chứa 11% – 13% crom. Vì thế inox martensitic rất cứng, độ bền tốt, bù lại khả năng chịu ăn mòn ở mức tương đối. Loại này thường ứng dụng làm cánh tuabin, lưỡi dao,…
Khi các doanh nghiệp tìm mua các loại inox 304, 316,… thì ngầm hiểu đây là các loại thép không gỉ thuộc dòng thép austenitic.
Lớp thép không gỉ austenitic
Đây là lớp inox phổ biến nhất, chiếm đến 2/3 trong tổng sản lượng inox được sản xuất. Chúng có cấu trúc tinh thể đặc trưng. Cấu trúc này được luyện thành nhờ pha trộn niken (Ni) và/hoặc mangan (Mn) và ni-tơ (Ni).
Lớp inox austenitic có thể được chia thành hai nhóm nhỏ hơn, đó là các dòng inox 200 series và inox 300 series.
Các loại mác thép 200 series là hợp kim crom – mangan – niken. Hàm lượng mangan và ni-tơ được thêm vào tối đa để giảm thiểu hàm lượng niken.
- Inox 201 có thể tăng độ cứng sau quá trình gia công nguội.
- Inox 202 là mác inox thông dụng với hàm lượng niken ít hơn và hàm lượng mangan nhiều hơn. Giá thành sẽ rẻ hơn. Tuy nhiên việc dẫn đến việc chống ăn mòn yếu hơn.
Dòng mác thép 300 series là hợp kim của crom – niken. Dòng 300 series là các loại mác thép được sử dụng nhiều và được ứng dụng rộng rãi nhất. Trong đó có:
- Inox 304 là loại inox phổ biến và nổi tiếng nhất. Loại inox này được biết đến với cái tên 18/8 và 18/10 bởi thành phần hóa học của nó thường bao gồm 18% crom và 8% hoặc 10% niken.
- Inox 316 là loại inox phổ biến thứ hai, chỉ sau inox 304. Inox 316 có thêm 2% molypden (Mo) làm tăng khả năng chống ăn mòn bởi axit và môi trường có clo-rít (như nước biển).
- Inox 304L và 316L là các loại inox carbon thấp (low-carbon) được sử dụng trong các ống inox, linh kiện,…, vị trí cần phải hàn.
Lớp thép không gỉ Ferritic
Các mác thép lớp Ferritic có cấu trúc tinh thể ferrit. Lớp thép không gỉ Ferritic có chứa từ 10,5 % – 27 % crom với rất ít hoặc hầu như không có niken. Đặc biệt, lớp thép này có từ tính.
Với inox 430, việc thêm niobium (Nb), titanium (Ti), and zirconium (Zr) giúp mác thép này có khả năng hàn rất tốt.
Nhờ vào việc có chứa rất ít niken, lớp thép ferritic rẻ hơn lớp thép austenitic và thường được sử dụng trong nhiều sản phẩm như:
- Hệ thống ống xả khói trên ô tô, xe tải, xe máy.
- Các loại vật liệu xây dựng inox.
- Các loại vật dụng để xây nhà. Ví dụ: ống dẫn khí thải,…
Lớp thép không gỉ Martensitic
Thép không gỉ lớp martensitic có rất nhiều tính chất và thường được sử dụng như các loại thép dùng cho kỹ sư cơ khí, thép dùng để chế tạo công cụ,…. Inox lớp martensitic có từ tính, khả năng chống ăn mòn kém hơn lớp austenitic và ferritic do hàm lượng crom thấp hơn.
Thép martensitic có một số loại như sau:
- Nhóm Fe-Cr-C. Nhóm này được sử dụng rộng rãi trong xây dựng và thiết kế, vật liệu chống mòn.
- Nhóm Fe-Cr-Ni-C. Hàm lượng carbon giảm, xuất hiện niken. Nhóm này cứng hơn, chống ăn mòn tốt hơn.
- Và một số loại khác.
Lớp thép không gỉ duplex
Thép duplex là sự kết hợp giữa thép austenitic và thép ferritic theo tỷ lệ 50:50 hoặc 40:60.
Thành phần hóa học của lớp thép duplex có có hàm lượng crom (19 – 32%) và molybdenum (tối đa 5%) cao hơn và hàm lượng niken thấp hơn lớp thép austenitic.
Sự kết hợp cả hai loại làm tăng độ cứng và tăng khả năng chống lại gỉ sét nứt trong môi trường có clo-rít (ví dụ nước biển).
Lớp thép duplex được chia thành 3 lớp con sau (dựa trên khả năng chống ăn mòn): lean duplex, standard duplex, and super duplex.
Tính chất của lớp thép duplex khá tương tự lớp austenitic, nhưng giá thành lại thấp hơn. Do đó, nhiều ngành công nghiệp đã chuyển sang sử dụng lớp thép thay thế để tiết kiệm chi phí.
Giấy và bột giấy là những ngành đầu tiên sử dụng lớp thép này. Trong ngành dầu mỏ, khí đốt, vì yêu cầu cao về khả năng chống ăn mòn, người ta đã chế ra hai nhóm thép khác là super duplex và hyper duplex.
Một lớp con khác tiết kiệm chi phí hơn, là lean duplex được chế tạo để sử dụng trong xây dựng, trong ngành công nghiệp nước.
Tính chất hóa học của inox – thép không gỉ
Về việc chống ăn mòn: Không như thép cacbon (thép thông thường), inox không bị gỉ sét trong môi trường ẩm ướt.
Quá trình ăn mòn trên thép thông thường và inox diễn ra như thế nào?
Khi tiếp xúc với không khí, hơi ẩm, thép thông thường sẽ dễ bị gỉ sét. Ban đầu, một lớp gỉ sét sẽ được hình thành trên bề mặt. Sau đó, khối gỉ sét sẽ lan rộng ra, dần dần tiến rộng và sâu hơn. Khi đủ lớn, lớp gỉ sét sẽ bong tróc, rớt ra ngoài, gây hại cho các công trình sử dụng thép.
Đối với thép không gỉ, vì có chứa crom nên khi tiếp xúc với môi trường bên ngoài, một lớp crom oxit mỏng sẽ được hình thành. Lớp crom oxit mỏng này sẽ ngăn oxy bên ngoài tiếp xúc với phần thép bên trong, khiến cho quá trình oxy hóa chỉ dừng lại ở bên ngoài. Không những thế, lớp crom oxit này có thể tự tái tạo trong trường bị đánh mất vì vết xước hay va chạm mạnh.
Khả năng chống ăn mòn của mỗi loại thép phụ thuộc vào thành phần hóa học của mỗi loại inox, chủ yếu là hàm lượng crom chứa bên trong.
Sự ăn mòn đều, ăn mòn toàn bộ (Uniform corrosion)
Sự ăn mòn toàn bộ bề mặt thường diễn ra trong môi trường khắc nghiệt, thường là trong môi trường hóa chất, ví dụ như ngành công nghiệp giấy và bột giấy.
Ăn mòn bởi axit
Dung dịch axit có thể chia làm 2 loại: axit ăn mòn, ví dụ như axit hydroclorid (HCl) hoặc pha loãng axit sunfuric (H2SO4) và các loại axit oxy hóa, ví dụ như axit nitric (HNO3).
Việc tăng hàm lượng crom và molybden tăng khả năng chống lại axit ăn mòn (HCl), trong khi tăng hàm lượng crom và silicon tăng khả năng chống lại axit oxy hóa.
Sulfuric axit (H2SO4) là một trong những loại hóa chất được sản xuất nhiều nhất. Cả hai loại inox 304 và 316 chỉ có thể chống lại dung dịch có 3% axit này. Trong khi đó, hai loại inox 904L và Alloy 20 có khả năng chống axit tốt hơn.
Hầu như không có một loại inox có thể chống lại sự ăn mòn của axit hydroclorid (HCl). Do đó nên tránh loại axit này.
Tất các mác thép không gỉ đều có thể chống lại sự ăn mòn của axit photphoric (H3PO4) và axit nitric (HNO3) ở nhiệt độ bình thường. Ở nhiệt độ cao thì vẫn có sự ăn mòn xảy ra.
Axit fomic, axit axetic và các loại axit hữu cơ khá yếu, do đó các mác thép thông dụng như inox 304, 316 đều có thể chống chịu được.
Bạn có thể liên hệ Hotline 0366810678 để được tư vấn thêm về giải pháp ống inox, phụ kiện, mặt bích inox cho công trình của mình.
Khả năng chống chịu trong môi trường các chất base
Các loại inox 304 và 316 có thể chống chịu tốt trong các môi trường có ammonium hydroxide (ví dụ các nhà máy amoni nitrat,…) hoặc sodium hydroxide (ví dụ dung dịch có NaOH). Tăng hàm lượng crom và niken sẽ tăng khả năng chống chịu trong môi trường này.
Sự chống chịu đối với hữu cơ (Organics)
Tất cả các mác thép đều có khả năng chống chịu tốt đối với các chất aldehydes (ví dụ như rượu, cồn, chất diệt côn trùng, nước diệt khuẩn,…) và các chất amines (các chất có gốc nitơ). Trong các môi trường trên thì inox 316 chống chịu tốt hơn inox 314.
Môi trường cellulose acetate ăn mòn inox 304 (trừ môi trường nhiệt độ thấp).
Trong môi trường axit béo, ăn mòn chỉ xảy ra với inox 304 khi nhiệt độ trên 150 độ C, với inox 316 thì nhiệt độ trên 260 độ C.
Trong các nhà máy sản xuất urê thì inox 316L thường là loại thép phù hợp nhất.
Localized corrosion (Ăn mòn cục bộ)
Khác với ăn mòn toàn bộ (ăn mòn trên toàn bộ bề mặt kim loại), ăn mòn cục bộ chỉ diễn trong một khu vực nhất định. Thép bị ăn mòn sâu vào bên trong.
Ăn mòn cục bộ gồm một số kiểu phổ biến như ăn mòn lủng lỗ (pitting corrosion) hoặc ăn mòn theo khe nứt (crevice corrosion). Sự ăn mòn này diễn ra trong các môi trường có chloride (ví dụ như môi trường biển).
- Nồng độ các ion chloride.
- Nhiệt độ: Nhiệt độ càng cao sự ăn mòn càng dễ diễn ra.
- Tính axit: nồng độ axit càng cao thì làm tăng khả năng ăn mòn.
- Tình trạng ứ đọng: việc ứ đọng nước, hóa chất làm tăng khả năng ăn mòn.
- Các nhân tố oxy hóa: sự xuất hiện của các nhân tố oxy hóa như ion sắt và đồng (ferric and cupric ion) cũng làm tăng khả năng ăn mòn.
Dựa vào mỗi loại ăn mòn, các nhà luyện kim có những công thức để điều chỉnh hàm lượng các chất trong inox để chống lại sự ăn mòn trong từng trường hợp.
Ăn mòn lỗ (pitting corrosion)
Ăn mòn lỗ là dạng thường thấy nhất của ăn mòn cục bộ (localized corrosion). Để xác định kim loại có thể chống lại được ăn mòn lỗ hay không, chúng ta dựa vào thành phần hóa học (hàm lượng Crom, niken, molybden,…).
Mối tương quan giữa hàm lượng các chất được tính qua chỉ số PREN như sau:
- PREN = % CR + 3.3 * %Mo + 16 & % Ni
Chỉ số PREN càng cao, hợp kim chống chịu ăn mòn càng tốt.
Tóm lại, việc tăng hàm lượng crom, molypden và niken sẽ tăng khả năng chống chịu của ăn mòn lỗ của thép không gỉ.
Ăn mòn khe nứt (crevice corrosion)
Chỉ số PREN đủ sẽ ngăn chặn hợp kim khỏi ăn mòn lỗ, nhưng hợp kim vẫn có thể bị ăn mòn khe nứt nếu như có thiết kế không tốt. Để chống lại ăn mòn khe nứt, hợp kim cần có thiết kế tốt, kỹ thuật gia công hợp lý, nồng độ các chất ăn mòn,…, cùng những điều kiện khác đều có thể ảnh hưởng đến khả năng ăn mòn khe nứt của hợp kim.
Ăn mòn ở nhiệt độ cao
Khi nhiệt độ tăng cao, hầu như mọi loại kim loại đều phản ứng với các loại khí xung quanh. Quá trình oxy hóa gây gỉ sét diễn ra nhanh hơn.
Để chống lại sự ăn mòn, các nhà luyện kim đã pha thêm crom, silicon và nhôm vào các hợp kim thép. Một lượng nhỏ cerium (Ce) và yttrium (Y) cũng làm tăng khả năng bám chắc của lớp oxit bảo vệ trên bề mặt thép không gỉ.
Thêm crom vào hợp kim là phương pháp phổ biến. Chỉ với 10.5% crom, thép đã biến thành thép không gỉ và có thể chống ăn mòn ở nhiệt độ cao lên tới 700 độ C. Với 16% crom, nhiệt độ chống ăn mòn lên tới 1200 độ C. Inox 304, với 18% crom có thể chống ăn mòn ở nhiệt độ lên tới 870 độ C.
Tính chất vật lý của inox
Khả năng dẫn điện
Thép không gỉ có khả năng dẫn điện kém, kém hơn đồng. Khả năng dẫn điện giảm dần bởi lớp chống oxide bên ngoài, điều này giới hạn chức năng của các thiết bị điện bằng inox.
Để dẫn điện, hợp kim của đồng hoặc thiết bị phủ niken thường được lựa chọn. Còn thép không gỉ chỉ được sử dụng trong trường hợp đòi hỏi phải có sự chống ăn mòn.
Khả năng từ tính
Inox 304, 316 thuộc lớp austenitic, không có từ tính mạnh, không bị nam châm hút. Ta có thể sử dụng đặc tính này để kiểm tra xem inox 304, 316.
Trong 5 lớp inox, 2 lớp martensitic và ferritic có từ tình, có thể bị nam châm hút. Inox lớp ferritic có chứa cấu trúc cubic crystalline, mỗi cấu trúc có chứa một nguyên tử sắt. Đây là nguyên nhân khiến thép ferritic có từ tính.
Thép austenitic thường không có từ tính. Một số loại thép austenitic đã được làm cứng nhờ gia công nguội có thể có từ tính nhẹ. Nếu thép bị uốn cong hoặc cắt đứt, từ tính có thể xuất hiện tại điểm bị uốn cong và cắt đứt đó.
CÔNG TY TNHH ĐẦU TƯ PHÁT TRIỂN THƯƠNG MẠI GIA KHANG
chuyên sản xuất các sản phẩm inox y tế - Nhận đặt hàng gia công inox theo yêu cầu
Địa chỉ : 45/30 Đường TX 33, P. Thạnh Xuân, Quận 12, TP. HCM.
SĐT : 0366 810 678
Email : congtyinoxgiakhang@gmail.com
Website : www.inoxgiakhang.vn