Inox là gì | Thép không gỉ là gì
Hầu như những người trưởng thành đều đã nghe đâu đó, hoặc từng thấy, hoặc biết đến loại vật liệu inox, vậy inox là gì và thép không gỉ là gì. Chi tiết cụ thể vật liệu inox gồm những chủng loại nào, mác inox nào, khả năng chịu nhiệt, tính kháng hóa chất…như thế nào. Thông qua bài viết, các kỹ sư ngành ống và phụ kiện của Vimi sẽ chia sẻ để quý độc giả hiểu sâu hơn về loại kim loại này
Nội dung chính
1 Vật liệu inox là gì
Trong cuộc sống đời thường, hàng ngày chúng ta vẫn sử dụng từ ngữ ” Thép không gỉ “, hoặc ” inox ” để miêu tả về 1 kim loại. Vậy thép không gỉ là gì, inox là gì; Thực chất đó là một hợp kim có tên Tiếng Anh là ” Stainless steel ” và nhiều ký hiệu khác nhau như: SS 304 – trong đó ” SS là viết tắt của Stainless Steel ” hoặc SUS304 – đối với tiêu chuẩn công nghiệp nhật bản JIS.
Vật liệu này có đặc điểm và tính chất gì, tại sao được sử dụng nhiều thì chúng ta cần tìm hiểu chi tiết
2 Thành phần chính trong inox là gì
Trong ngành công nghiệp luyện kim, thuật ngữ thép không gỉ (inox) được dùng để chỉ một dạng hợp kim sắt chứa tối thiểu 10,5% crôm. Hợp kim này được gọi là “Thép không gỉ“, nhưng thật chất đó là hợp kim của sắt không bị biến màu hoặc bị ăn mòn dễ dàng như là các loại thép thông thường khác. Vì thế hợp kim này cũng có thể gọi là “thép chống ăn mòn“, loại vật liệu được sử dụng nhiều trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.
Ngày nay, để tăng tuổi thọ của các vật dụng người ta có nhiều cách khác nhau để ứng dụng inox, cho việc tạo nên một bề mặt có khả năng chống ăn mòn, bền với điều kiện môi trường tự nhiên. Vậy thành phần chính của inox là gì, gồm những nguyên tố hóa học nào, phần trăm của chúng có trong inox ra sao, đây là câu hỏi mà đòi hỏi những người có chuyên môn trong ngành học, mới có thể trả lời được và thành phần của inox theo các mác thép không gỉ khác nhau là khác nhau
| Standard Specification | Type of Grades Available | Carbon (max)
C |
Manganese (max)
Mn |
Phosphorous (max)
P |
Sulfur (max)
S |
Silicon (max)
Si |
Nickel
Ni |
Chromium
Cr |
Molybdenum
Mo |
ASTM A312 |
TP 304 | 0.080 | 2.00 | 0.045 | 0.030 | 1.00 | 8.00-11.00 | 18.00-20.00 | • |
| TP304L | 0.035 | 2.00 | 0.045 | 0.030 | 1.00 | 8.00-13.00 | 18.00-20.00 | • | |
| TP 316 | 0.080 | 2.00 | 0.045 | 0.030 | 1.00 | 1000-1400 | 16 00-18 00 | 2.00-3.00 | |
| TP316L | 0.035 | 2.00 | 0.045 | 0.030 | 1.00 | 10.00-14.00 | 16.00-1800 | 2.00-3.00 | |
| ASTM A778 |
TP 304L | 0.030 | 2.00 | 0.045 | 0.030 | 1.00 | 8.00-13.00 | 18.00-20.00 | • |
| TP316L | 0.030 | 2.00 | 0.045 | 0.030 | 1.00 | 10.00-14.00 | 16.00-18.00 | 2.00-3.00 | |
ASTM A403 |
WP304 | 0.080 | 2.00 | 0.045 | 0.030 | 1.00 | 8.00-11.00 | 18.00-20.00 | • |
| WP304L | 0.030 | 2.00 | 0.045 | 0.030 | 1.00 | 8.00-12.00 | 18.00-20.00 | • | |
| WP316 | 0.080 | 2.00 | 0.045 | 0.030 | 1.00 | 10.00-14.00 | 16.00-18.00 | 2.00-3.00 | |
| WP316L | 0.030 | 2.00 | 0.045 | 0.030 | 1.00 | 10.00-14.00 | 16.00-18.00 | 2.00-3.00 | |
ASTM A554 |
MT-304 | 0.080 | 2.00 | 0 040 | 0.030 | 1.00 | 8.00-11.00 | 18.00-20.00 | • |
| MT-304L | 0.035 | 2.00 | 0.040 | 0.030 | 1.00 | 8.00-13.00 | 18.00-20.00 | • | |
| MT-316 | 0.080 | 2.00 | 0.040 | 0.030 | 1.00 | 10.00-14.00 | 16.00-18.00 | 2.00-3.00 | |
| MT-316L | 0.035 | 2.00 | 0.040 | 0.030 | 1.00 | 10.00-15.00 | 16.00-18.00 | 2.00-3.00 | |
ASTM A276 |
AISI 304 | 0.080 | 2.00 | 0.045 | 0.030 | 1.00 | 8.00-11.00 | 18.00-20.00 | • |
| AISI 3O4L | 0.030 | 2.00 | 0.045 | 0.030 | 1.00 | 8.00-12.00 | 18.00-20.00 | • | |
| AISI 316 | 0.080 | 2.00 | 0.045 | 0.030 | 1.00 | 10.00-14.00 | 16.00-18.00 | 2.00-3.00 | |
| AISI 316L | 0.030 | 2.00 | 0.045 | 0.030 | 1.00 | 10.00-14.00 | 16.00-18.00 | 2.00-3.00 | |
JIS G3459 |
SUS 304 TP | 0.080 | 2.00 | 0.040 | 0.030 | 1.00 | 8.00-11.00 | 18.00-20.00 | • |
| SUS 304L TP | 0.030 | 2.00 | 0.040 | 0.030 | 1.00 | 9.00-13.00 | 18.00-20.00 | • | |
| SUS 316 TP | 0.080 | 2.00 | 0.040 | 0.030 | 1.00 | 10.00-14.00 | 16.00-18.00 | 2 00-3.00 | |
| SUS316L TP | 0.030 | 200 | 0.040 | 0.030 | 1.00 | 12.00-16.00 | 16.00-18.00 | 200-3.00 | |
| Exhaust Pipe |
409 | 0.080 | 1.00 | 0.045 | 0.045 | 1.00 | 0.50 (max) | 10.50-11.75 | • |
| 436 | 0.120 | 1.00 | 0.040 | 0.030 | 1.00 | • | 16.00-18.00 | 0.75-1.25 | |
JIS B2312 |
SUS 304 | 0.080 | 2.00 | 0040 | 0.030 | 1.00 | 8.00-11.00 | 18.00-20.00 | • |
| SUS 304L | 0.030 | 2.00 | 0.040 | 0.030 | 1.00 | 9.00-13.00 | 18.00-20.00 | • | |
| SUS 316 | 0.080 | 2.00 | 0.040 | 0.030 | 1.00 | 10.00-14.00 | 1600-18.00 | 2.00-3.00 | |
| SUS316L | 0.030 | 2.00 | 0.040 | 0.030 | 1.00 | 12.00-16.00 | 16.00-18.00 | 2.00-3.00 | |
JIS B2313 |
SUS 304 W | 0.080 | 2.00 | 0.040 | 0.030 | 1.00 | 8.00-11.00 | 18.00-20.00 | * |
| SUS 304L W | 0.030 | 2.00 | 0.040 | 0.030 | 1.00 | 9.00-13.00 | 18.00-20.00 | • | |
| SUS 316 W | 0.080 | 200 | 0.040 | 0.030 | 1.00 | 10.00-14.00 | 16 00-18 00 | 2.00-3.00 | |
| SUS316L W | 0.030 | 2.00 | 0.040 | 0.030 | 1.00 | 1200-16.00 | 16.00-18.00 | 2.00-3.00 | |
DIN 2463 |
W.Nr. 1.4301 | 0.070 | 2.00 | 0 045 | 0030 | 1.00 | 8.50-10.50 | 17.00-19.00 | 9 |
| W.Nr. 1.4306 | 0.030 | 2.00 | 0.045 | 0.030 | 1.00 | 10 00-12.50 | 18.00-20 00 | * | |
| W.Nr. 1.4401 | 0.070 | 2.00 | 0045 | 0.030 | 1.00 | 10 50-13.50 | 16 50-18 50 | 2.00-2 50 | |
| W.Nr. 1.4404 | 0.030 | 2.00 | 0.045 | 0.030 | 1.00 | 11.00-14.00 | 16.50-18.50 | 2.00-2.50 | |
| DIN 2463 |
TS Z 6 CN 18-09 | 0.070 | 2.04 | 0.045 | 0.035 | 1.05 | 8.00-11.10 | 17.00-20.20 | • |
| TSZ2CN 18-10 | 0.030 | 2.04 | 0 045 | 0.035 | 1.05 | 9.00-12.50 | 17.00-20 20 | – | |
| TSZ6CND 17-1 1 | 0.070 | 2.04 | 0.045 | 0.035 | 1.05 | 10.00-12.65 | 16.00-18.20 | 1.90-2.50 | |
| TSZ2CND17-12 | 0.030 | 2.04 | 0.045 | 0.035 | 1.05 | 10.50-13.15 | 16.00-18.20 | 1.90-2.50 |
Theo từng quốc gia – tương ứng với từng tiêu chuẩn công nghiệp khác nhau mà chúng ta có các ký hiệu khác nhau của mác inox, loại inox
3 Lịch sử hình thành và mác inox là gì
Bề dày lịch sử hình bất kỳ một loại vật liệu nào cũng thường dài và gắn liền với nhiều tên tuổi khoa học hoặc các công ty chuyên sản xuất và nghiên cứu vật liệu. Trong bài viết này, chúng tôi xin giới thiệu sơ lược về lịch sử hình thành inox
Vào năm 1913, Harry Brearley – Người Anh đã phát hiện và 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 hợp kim này đã được hãng thép Krupp ở Đức, nghiên cứu và cải tiến bằng cách thêm Niken vào để tăng khả năng chống ăn mòn axit và làm cho hợp kim mềm hơn, cải thiện tính gia công của và đó chính là thép không gỉ hay inox ngày nay
Ngay trước chiến tranh thế giới thứ nhất, trên cơ sở của 2 phát minh này, hai loại mác thép là 400 và 300 đã ra đời, sau chiến tranh, vào những năm 20 của thế kỷ 20, W. H Hatfield – Chuyên gia người Anh tiếp tục nghiên cứu và phát triển loại hợp kim thép không gỉ này.
Bằng cách sử dụng các tỷ lệ khác nhau giữa Ni và Cr, ông đã phát minh ra loại thép không gỉ mới được gọi là inox 18/8 (tức là 8% Ni và 18% Cr, và đó chính là inox 304 ngày nay và chúng ta đã hiểu hơn về thành phẩn của thép không gỉ là gì
Trong nhiều chủng loại inox thì inox 304 và inox 316 nói chung được sử dụng phổ biến trong công nghiệp và dân dụng với nhiều mác riêng bao gồm cả SS và SUS hoặc CF8 và CF8M
Sau hàng trăm năm ra đời và phát triển, đến nay thép không gỉ đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực, cả dân dụng và công nghiệp với hơn 100 mác thép không gỉ khác nhau. Trong số đó inox 304 và inox 316 vẫn là chủng loại được quan tâm nhiều nhất bởi đặc tính cơ học vượt trội
4 Các ứng dụng phổ biến của inox
Thép không gỉ là gì, thép không gỉ được ứng dụng như thế nào trong công nghiệp nào, trong dân dụng,… là điều mà độc giả đã biết ít nhiều, dưới đây chúng tôi chi tiết về ứng dụng đa dạng của inox
4.1 Sử dụng thép không gỉ trong chế tạo dụng cụ đồ bếp
Dao, kép, dĩa ăn trái cây, giá đựng bát đũa… là những dụng cụ được sử dụng inox làm tăng tính sạch, đẹp cho dụng cụ đồ ăn và luôn cho người dùng cảm giác thấy vệ sinh an toàn khi sử dụng các dụng cụ nhà bếp làm bằng thép không gỉ
Thép không gỉ rất phù hợp với các môi trường như trong không gian bếp, nơi có nhiều dầu mỡ bám
4.2 Ứng dụng inox để chế tạo các thiết bị y tế
Trong y tế, người ta sử dụng nhiều dụng cụ y tết được chế tạo từ vật liệu inox, đặc biệt là inox 304 như khay đựng thuốc, ống tiêm, khay đựng thức ăn cho bệnh nhân và các dụng cụ thiết bị khác
4.3 Inox dùng trong xây dựng, trang trí nội thất
Trong trang trí nội thất người ta sử dụng thép không gỉ ở các vị trí: Lan can lô gia, tay vịn cầu thang, tay nắm cửa ra phòng… Ngoài ra inox còn được làm các trụ đèn ngoài trời cho các dự án chung cư cao cấp, hoặc làm chân hoặc tay vịn của các bộ bàn ghế sang trọng
4.4 Inox được dùng trong công nghiệp đường ống
Thép không gỉ được sử phụ rất phổ biến trong công nghiệp đường ống và phụ kiện inox, cũng như các loại van công nghiệp nói chung sử dụng vật liệu inox vào những vị trí quan trong hoặc sử dụng toàn thân như van bướm inox, van bi inox… chính là minh chứng trả lời rõ nét cho ứng dụng của inox là gì
4.5 Inox được dùng làm chi tiết của những dụng cụ đo
Trong các dụng cụ đo nhiệt độ cho người và trong các thiết bị đo nói chung, đặc biệt thép không gỉ được sử dụng nhiều trong các thiết bị đo như chân đồng hồ đo áp suất, hay đồng hồ đo nhiệt độ để làm thân bảo vệ cho các chi tiết quan trọng bên trong, hoặc để làm chân của thiết bị nơi tiếp xúc trực tiếp với các loại lưu chất có tính ăn mòn
5 Các đặc tính cơ bản của thép không gỉ là gì
Inox là loại vật liệu được phát minh về sau, sau gần 1 thế kỷ ứng dụng và phát triển đến nay vật liệu đã đáp ứng được rất nhiều yêu cầu kỹ thuật khắt khe khác nhau. Vậy chi tiết về những đặc tính quý báu đó của inox là gì
5.1 Inox có khả năng chịu nhiệt tốt
Không có sự ăn thép không gỉ của oxy hóa trong không khí ở nhiệt độ cao là một trong những ưu điểm của inox, chính vì vậy người ta ứng dụng vật liệu này để sử dụng các loại khớp nối mềm inox có khả năng chịu nhiệt, là vật liệu chính của các khớp nối với các bình nóng lạnh chúng ta thường dùng
5.2 Độ cứng – Bền – Dẻo của thép không gỉ như thế nào
Thép không gỉ có khả năng chống lại biến dạng dẻo cục bộ khi có ngoại lực tác dụng lên vật liệu thép không gỉ thông qua vật nén, chịu được các giá trị lực nén lớn, mà ít bị vết lõm; Inox có thể chống lại các tác dụng của lực lớn từ bên ngoài mà không bị phá hỏng nên được ứng dụng trong công nghiệp hàng không và tàu thủy
5.3 Inox không nhiễm từ
Thép không gỉ có phản ứng từ kém, hoặc là không nhiễm từ đối với một số loại thép khác, đó là ưu điểm để sử dụng trong các thiết bị hoặc dụng cụ cần chống nhiễm từ
5.4 Inox chống ăn mòn kháng hóa chất
Vật liệu thép không gỉ có đặc điểm nổi bật nhất là khả năng chống ăn mòn, đặc biệt khả năng này càng tăng lên khi tăng hàm lượng Crôm. Việc bổ sung molypden còn làm tăng khả năng chống ăn mòn của inox, bằng cách làm giảm axit và chống lại sự tấn công rỗ trong dung dịch clorua. Vì lẽ đó, có rất nhiều mác inox với hàm lượng Crôm và Molypden khác nhau, để phù hợp với nồng độ hóa học của các môi trường
5.5 Tính công nghệ của inox là gì
Inox có độ dẻo dai ở nhiệt độ thấp tốt hơn, tức là có khả năng thay đổi hình dáng, kích thước ở nhiệt độ bình thường ( hoặc không cần tăng lên nhiệt độ cao) mà inox không bị phá hủy bởi chịu tác dụng của lực bên ngoài, bao gồm cả độ giãn dài và thắt tiết diện tương đối, ví dụ khi uốn ống, hoặc uốn hình inox. Ngoài ra thép không gỉ còn có vài đặc tính công nghệ nổi bật như dưới đây
- inox có tính đúc đốt, với độ chảy loãng và khả năng điền đầy cao
- Tính hàn của inox cao, với khả năng tạo thành sự liên kết giữa các phần tử khi nung nóng chỗ hàn đến trạng thái chảy
- Tính cắt gọt tuyệt vời, với khả năng gia công dễ, khi không cần tốc độ cắt gọt quá cao, và lực cắt gọt inox trung bình, đặc biệt có độ bóng bề mặt sau khi cắt gọt.
5.6 Tính chống bám dính của thép không gỉ là gì
Vật liệu inox có khả năng chống bám bụi với hầu hết các chất liệu, vì vậy rất dễ lau chùi và làm sạch nên được ứng dụng làm các tay cầm, vị trí thường xuyên cầm nắm nhưng cần lưu ý lựa chọn sản phẩm có thành phần inox 304
6 Các chủng loại, mác inox hiện nay
Hiện nay có 4 loại thép không gỉ chính, là Austenitic, Ferritic, Austenitic-Ferritic (Duplex) và Martensitic. Tùy từng dòng thép không gỉ khác nhau, chúng ta có các mác inox khác nhau.
6.1 Thép không gỉ Austenitic
Đây là dòng thép không gỉ thông dụng nhất, các mác thép SUS 301, SUS 304, 304L, 316, 316L, 321, 310s… thuộc dòng thép này, loại inox 304 này có chứa tối thiểu 7% ni ken, 16% crôm, carbon (C) 0.08% max.
Với thành phần các chất hóa học như trên và các cơ hóa tính, cũng như khả năng chịu ăn mòn cao trong phạm vi nhiệt độ khá rộng, không bị nhiễm từ, mềm dẻo, dễ uốn, dễ hàn. Chủng loại inox này được sử dụng nhiều trong việc làm đồ gia dụng, bình chứa, ống công nghiệp, tàu thuyền công nghiệp, vỏ ngoài kiến trúc, các công trình xây dựng khác nhau…
Cùng thuộc lớp thép không gỉ austenitic nhưng inox 316 nói chung hay SUS 316 nói riêng có thành phần Molybden ở mức 02 ~ 03% (còn với inox 304 thì không có) đã tạo nên khả năng chống ăn mòn hóa chất vượt bậc cho mác inox này
6.2 Thép không gỉ Ferritic
Ferritic là loại thép không gỉ có tính chất cơ lý tương tự thép mềm, nhưng loại inox này lại có khả năng chịu ăn mòn cao hơn thép mềm (thép carbon thấp). Dòng thép không gỉ 400 này, gồm các mác inox như inox 430 cũng chính là SUS 430, 410, 409… Inox ở nhóm này có chứa khoảng 12% – 17% Cr, ít hơn so với nhóm austenitic
Vật liệu inox chứa 12% Cr này được ứng dụng nhiều trong kiến trúc, còn loại có chứa khoảng 17% Cr được sử dụng để làm đồ gia dụng, nồi hơi, máy giặt, các kiến trúc trong nhà…
6.3 Thép không gỉ Austenitic-Ferritic (Duplex)
Đây là loại thép không gỉ có tính chất “nằm giữa” 2 loại Ferritic và Austenitic có tên gọi chung là DUPLEX. Dòng thép inox 200 mà phổ biến là inox 201 này, có các mác thép như LDX 2101, SAF 2304, 2205, 253MA. Duplex có chứa thành phần Ni ít hơn nhiều so với loại Austenitic, tuy nhiên dòng inox này có đặc tính về độ bền chịu lực cao và mềm dẻo
Thép inox được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp hoá dầu, sản xuất giấy, bột giấy, chế tạo tàu biển… Đặc biệt khi giá thép không gỉ tăng cao, do Ni đang trở nên khan hiếm hơn, DUPLEX ngày càng được ứng dụng nhiều hơn để thay thế cho các mác thép của dòng Austenitic như SUS 304, 304L, 316, 316L, 310s…
6.4 Thép không gỉ Martensitic
Với tỷ lệ Cr ít hơn, khoảng 11% đến 13% Cr, dòng thép này có độ bền chịu lực và độ cứng tốt, chịu ăn mòn tốt. Dòng thép inox này được sử dụng nhiều để chế tạo cánh tuabin, lưỡi dao…
7 Bảng xếp hạng thép không gỉ inox là gì, giá thành như thế nào
Theo cách sắp xếp mức độ chống gỉ theo hướng tăng dần, chúng ta thấy rằng với vật liệu inox thì inox 316 là loại cao cấp nhất trong than vật liệu inox nói chung, và inox thuộc nhóm vật liệu cao hơn sắt, thép, đồng, chì,…
Cũng với cách xắp xếp này giá thành của các sản phẩm hoặc vật liệu cũng tăng dần theo chiều mũi tên bởi các vật liệu ở nhóm trên cao có chứ các thành phần hóa học quý hiếm như Ni, Cr, Mo đặc biệt khi % của các thành phần này tăng lên trong inox
Mặc dù yếu tố chính quyết định nên giá của thép không gỉ được phân tích ở trên, tuy nhiên trên thực tế thì inox có giá thành cao thường được nhiều đơn vị sản xuất áp dụng để chế tạo ở phần bề mặt vật liệu trực tiếp làm việc với môi chất nên giá thành phụ thuộc thêm ở yếu tố nhãn hiệu, nơi các nhãn hiệu uy tín luôn được tin tưởng cao về chất lượng
