Stainless steel là gì? Đặc tính và phân loại thép không gỉ

Trong hầu hết các công trình cơ khí, từ kết cấu, bồn bể, đường ống, phụ kiện tàu sông – tàu biển, tời neo, móc kéo, cái tên stainless steel hay thép không gỉ  xuất hiện liên tục. Vậy stainless steel là gì, cùng Công ty TNHH TM DV SX Diệp Bảo Tuấn sẽ giúp bạn hệ thống lại những kn thức cơ bản, đủ sâu cho người làm kỹ thuật, nhưng vẫn dễ hiểu cho chủ đầu tư, chủ tàu, nhà thầu cơ khí.

Stainless steel là gì?

Stainless steel (thép không gỉ) hay còn gọi là inox (từ tiếng Pháp inoxydable – không oxy hóa). Là một nhóm thép hợp kim có thành phần chính là sắt (Fe), trong đó hàm lượng crom (Cr) tối thiểu khoảng 10,5% và carbon tối đa khoảng 1,2%. 

Ngoài crom, Stainless steel còn được hợp kim thêm niken (Ni), molypden (Mo), mangan (Mn), nitơ (N), titan (Ti)… Để cải thiện độ bền, khả năng chống ăn mòn trong môi trường đặc biệt (nước biển, hóa chất, nhiệt độ cao…).

Đặc tính nổi bật của thép không gỉ

Khả năng chống ăn mòn

• Crom trong thép không gỉ phản ứng với oxy để tạo thành một lớp màng oxit crom “thụ động” cực mỏng, gần như vô hình, bám chặt trên bề mặt kim loại.
• Khi bề mặt bị xước nhẹ, lớp màng này có thể “tự hồi phục” nếu tiếp tục được tiếp xúc với oxy, giúp hạn chế ăn mòn lan sâu vào bên trong.

Hàm lượng crom càng cao, khả năng chống gỉ, chống ăn mòn càng tốt, đặc biệt trong môi trường ẩm, nước biển, hóa chất, không khí công nghiệp.

Độ bền cơ học và chịu nhiệt

Tùy theo mác và nhóm inox, thép không gỉ có thể sở hữu:

• Độ bền kéo và độ bền chảy cao.
• Khả năng chịu nhiệt tốt, nhiều loại vẫn làm việc ổn định ở nhiệt độ vài trăm °C.

Nhờ đó, stainless steel được sử dụng rộng rãi cho chi tiết kết cấu, trục, chi tiết truyền động, bồn bể áp lực, thiết bị chịu nhiệt…

Tính thẩm mỹ và vệ sinh

• Bề mặt inox sáng, sạch, dễ đánh bóng, không bị bong tróc sơn như thép thường.
• Ít bám bẩn, dễ vệ sinh, phù hợp cho ngành thực phẩm, y tế, hóa chất, môi trường biển.

Khả năng gia công & tái chế

• Nhiều nhóm inox có thể hàn, cán, dập, uốn, gia công cơ khí tương đối thuận lợi.
• Thép không gỉ cũng là vật liệu tái chế tốt, thân thiện hơn với môi trường so với nhiều vật liệu kim loại khác.

Phân loại thép không gỉ theo cấu trúc

Thép không gỉ Austenitic

• Là nhóm inox được sử dụng phổ biến nhất, chiếm phần lớn sản lượng thép không gỉ trên thị trường.
• Thành phần: chứa nhiều crom (Cr) và niken (Ni), đôi khi thêm mangan (Mn), nitơ (N) để ổn định pha austenit.
• Đặc điểm:
  • Chống ăn mòn rất tốt trong môi trường khí quyển, nước, nhiều dung dịch có tính ăn mòn.
  • Không nhiễm từ (hoặc rất ít) ở trạng thái ủ.
  • Dễ hàn, dễ gia công, độ dẻo cao.

Các mác tiêu biểu: Inox 304, 304L, 316, 316L…

Thép không gỉ Ferritic

• Thành phần: Cr 10,5–27%, rất ít hoặc không có Ni. Thường được dùng trong thiết bị gia dụng, trang trí nội – ngoại thất, một số chi tiết ô tô, thiết bị công nghiệp nhẹ.
• Đặc điểm:
  • Có từ tính, cứng, độ bền vừa.
  • Chống ăn mòn tốt hơn thép carbon, nhưng kém hơn nhóm austenitic.
  • Không hóa bền bằng nhiệt luyện, chủ yếu gia công nguội.

Mác phổ biến: Inox 430, 409…

Thép không gỉ Martensitic

• Thành phần: chứa C cao hơn, Cr ở mức trung bình.
• Đặc điểm:
  • Có từ tính, có thể nhiệtvà độ bền rất cao.
  • Chống ăn mòn ở mức  luyện để đạt độ cứng vừa phải, thấp hơn ferritic và austenitic.
• Ứng dụng: dao, kéo, dụng cụ cắt gọt, chi tiết chịu mài mòn, trục, lò xo…

Mác tiêu biểu: 410, 420, 440C…

Thép không gỉ Duplex (Austenitic – Ferritic)

• Có cấu trúc pha trộn giữa austenit và ferrit (thường ~50/50).
• Đặc điểm:
  • Độ bền chảy cao gấp đôi inox austenitic thông thường.
  • Chống ăn mòn kẽ, ăn mòn ứng suất clorua rất tốt, cực kỳ phù hợp môi trường nước biển, hóa chất.
• Ứng dụng: môi trường biển, dầu khí, công trình ngoài khơi, bồn – ống hóa chất, thiết bị xử lý nước biển.

Mác phổ biến: 2205, 2507…

Ứng dụng của stainless steel trong cơ khí – đóng tàu – thiết bị công nghiệp

Với ưu điểm chống ăn mòn, bền cơ học và dễ gia công, thép không gỉ được sử dụng rất rộng trong:

• Ngành đóng tàu, công trình đường thủy: Sử dụng làm chi tiết neo, xích neo, móc kéo, bu lông – ốc vít, tay vịn, kết cấu trên boong, bích nối ống, chi tiết trong hệ thống tời neo, tời kéo. Đặc biệt, các chi tiết làm việc thường xuyên trong môi trường nước biển, hơi muối thường ưu tiên dùng inox 316 hoặc duplex để tăng tuổi thọ.
• Công nghiệp hóa chất – dầu khí: Bồn bể, ống dẫn, van, mặt bích, thiết bị trao đổi nhiệt, chi tiết chịu áp lực.
• Ngành thực phẩm & y tế: Bồn trộn, bồn chứa, đường ống thực phẩm, bàn thao tác, thiết bị y tế, phòng sạch…
• Cơ khí chế tạo & dân dụng: Lan can, tay vịn, khung cửa, thang, chi tiết máy, dụng cụ gia dụng, thiết bị nhà bếp…

Đối với những đơn vị thi công tời kéo, tời neo, neo tàu, phụ kiện hàng hải, việc hiểu rõ đặc tính từng loại inox giúp chọn đúng vật liệu cho trục tời, tang cuốn, móc kéo, bulông, chi tiết tiếp xúc nước biển, tránh tình trạng hoen gỉ sớm, hư hỏng, phải dừng tàu để sửa chữa.

Khi thiết kế, thi công hệ thống tời neo, neo tàu, móc kéo, phụ kiện cơ khí cho công trình đường sông, đường biển, lựa chọn đúng loại thép không gỉ là một trong những yếu tố quyết định độ bền thiết bị và an toàn vận hành.