Trong lĩnh vực luyện kim, thép không rỉ[1][2] còn gọi là thép inox hay inox (phát âm tiếng Việt như là i-nốc) bắt nguồn trong tiếng Pháp inoxydable (inoxidizable) là một hợp kim thép, có hàm lượng crom tối thiểu 10,5% theo khối lượng và tối đa 1,2% carbon theo khối lượng.[3][4]
Thép không gỉ điển hình nổi bật nhất là năng lực chống ăn mòn, tăng lên khi tăng hàm lượng crôm. Bổ sung molypden làm tăng năng lực chống ăn mòn trong việc giảm acid và chống lại sự tiến công rỗ trong dung dịch chloride. Do đó, có rất nhiều loại thép không gỉ với hàm lượng crôm và molypden khác nhau để tương thích với môi trường tự nhiên mà kim loại tổng hợp phải chịu đựng. Khả năng chống ăn mòn và nhuộm màu của thép không gỉ, bảo dưỡng thấp và độ bóng quen thuộc làm cho nó trở thành vật tư lý tưởng cho nhiều ứng dụng yên cầu cả cường độ của thép và chống ăn mòn .Thép không gỉ được cuộn thành tấm, tấm, thanh, dây và ống được sử dụng trong : dụng cụ nấu ăn, dao kéo, dụng cụ phẫu thuật, dụng cụ chính ; vật tư thiết kế xây dựng trong những tòa nhà lớn, như Tòa nhà Chrysler ; thiết bị công nghiệp ( ví dụ, trong những xí nghiệp sản xuất giấy, nhà máy sản xuất hóa chất, giải quyết và xử lý nước ) ; và bể chứa và tàu chở dầu cho hóa chất và thực phẩm ( ví dụ, tàu chở hóa chất và tàu chở dầu ). Khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ, thuận tiện làm sạch và khử trùng bằng hơi nước và không cần lớp phủ mặt phẳng cũng có ảnh hương đến mức độ thông dụng trong ứng dụng nó trong phòng bếp thương mại và nhà máy sản xuất chế biến thực phẩm .
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 Thys senKrupp ở Đức liên tục nâng cấp cải tiến loại thép này bằng việc cho thêm nguyên tố niken vào thép để tăng năng lực chống ăn mòn acid và làm mềm hơn để dễ gia công. Trên cơ sở hai ý tưởng này mà hai loại mác thép 400 và 300 sinh ra ngay trước Chiến tranh quốc tế lần thứ nhất. Sau cuộc chiến tranh, những năm 20 của thế kỷ 20, một chuyên viên ngành thép người Anh là ông W. H Hatfield liên tục điều tra và nghiên cứu, tăng trưởng những sáng tạo độc đáo về thép không gỉ. Bằng việc phối hợp những tỉ lệ khác nhau giữa ni ken và crôm trong thành phần thép, ông đã cho sinh ra một loại thép không gỉ mới 18/8 với tỉ lệ 8 % Ni và 18 % Cr, chính là mác thép 304 quen thuộc thời nay. Ông cũng là người ý tưởng ra loại thép 321 bằng cách cho thêm thành phần titan vào thép có tỉ lệ 18/8 nói trên .Trải qua gần một thế kỷ sinh ra và tăng trưởng, ngày này thép không gỉ đã được dùng thoáng đãng trong mọi nghành nghề dịch vụ gia 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 năng lực chống sự oxy hóa và ăn mòn rất cao, tuy nhiên sự lựa chọn đúng chủng loại và những thông số kỹ thuật kỹ thuật của chúng để tương thích vào từng trường hợp đơn cử là rất quan trọng .Khả năng chống lại sự oxy hóa từ không khí xung quanh ở nhiệt độ thường thì của thép không gỉ có được nhờ vào tỷ suất crôm có trong kim loại tổng hợp ( nhỏ nhất là 13 % và hoàn toàn có thể lên đến 26 % trong trường hợp thao tác trong môi trường tự nhiên thao tác khắc nghiệt ). Trạng thái bị oxy hóa của crôm thường là crôm oxide ( III ). Khi crôm trong kim loại tổng hợp thép tiếp xúc với không khí thì một lớp chrom III oxide rất mỏng mảnh Open trên mặt phẳng vật tư ; lớp này mỏng dính đến mức không hề thấy bằng mắt thường, có nghĩa là mặt phẳng sắt kẽm kim loại vẫn sáng bóng. Tuy nhiên, chúng lại trọn vẹn không tính năng với nước và không khí nên bảo vệ được lớp thép bên dưới. Hiện tượng này gọi là sự oxi hoá chống ghỉ sét bằng kỹ thuật vật tư. Có thể thấy hiện tượng kỳ lạ này so với một số ít sắt kẽm kim loại khác như ở nhôm và kẽm .Khi những vật thể làm bằng inox được link lại với nhau với lực công dụng như bu lông và đinh tán thì lớp oxide của chúng hoàn toàn có thể bị bay mất ngay tại những vị trí mà chúng link với nhau. Khi tháo rời chúng ra thì hoàn toàn có thể thấy những vị trí đó bị ăn mòn .Niken cũng như mô-lip-đen và vanadi cũng có tính năng oxy hóa chống gỉ tương tự như nhưng không được sử dụng thoáng rộng .Bên cạnh crôm, niken cũng như mô-lip-đen và ni tơ cũng có tính năng oxi hoá chống ghỉ sét tương tự như .
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 acid. Ni tơ (N) tạo ra sự ổn định cho thép không gỉ ở nhiệt độ âm (môi trường lạnh).
Sự tham gia khác nhau của những thành phần crôm, niken, mô-lip-đen, ni tơ dẫn đến những cấu trúc tinh thể khác nhau tạo ra đặc thù cơ lý khác nhau của thép không gỉ .
Có bốn loại thép không gỉ chính : Austenitic, Ferritic, Austenitic-Ferritic ( Duplex ) và 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% ni ken, 16% crôm, carbon (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. Loại 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 carbon thấp). Thuộc dòng này có thể kể ra các mác thép SUS 430, 410, 409… Loại này có chứa khoảng 12% – 17% crôm. Loại này, với 12%Cr thường được ứng dụng nhiều trong kiến trúc. Loại có chứa khoảng 17%Cr 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 Ni 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 ni ken 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% Cr, 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…
Đặc tính của thép không gỉ[sửa|sửa mã nguồn]
Các đặc tính của nhóm thép không gỉ hoàn toàn có thể được nhìn dưới góc nhìn so sánh với họ thép carbon thấp. Về mặt chung nhất, thép không gỉ có :
- Tốc độ hóa bền rèn cao
- Độ dẻo cao hơn
- Độ cứng và độ bền cao hơn
- Độ bền nóng cao hơn
- Chống chịu ăn mòn cao hơn
- Độ dẻo dai ở nhiệt độ thấp tốt hơn
- Phản ứng từ kém hơn (chỉ với thép austenit)
- Các cơ tính 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 cơ tính đó tương quan đến những nghành nghề dịch vụ ứng dụng thép không gỉ, nhưng cũng chịu ảnh hưởng tác động của thiết bị và chiêu thức sản xuất .Bảng 1 ( Phần A ). Tính chất so sánh của họ thép không gỉ .
nhóm hợp kim
Từ tính 1
Tốc độ hoá bền rèn
Chịu ăn mòn 2
Khả năng hoá 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 và Ram
Hoá bền tiết pha
Có
Trung bình
Trung bình
Hoá 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). Cơ tính so sánh của họ thép không gỉ.
Nhóm hợp kim
Tính dẻo
Làm việc ở nhiệt độ cao
Làm việc ở nhiệt độ thấp3
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
Hoá bền tiết pha
Trung bình
Thấp
Thấp
Cao
(3)- Đo bằng độ dẻo dai hoặc độ dẻo ở gần 0 °C. Thép không gỉ Austenit giữ được độ dẻo ở nhiệt độ thấp.
Phân loại theo tiêu chuẩn[sửa|sửa mã nguồn]
Có nhiều biến thể về thép không gỉ và học viện chuyên nghành gang thép Mỹ ( AISI ) trước đây pháp luật một số ít mác theo chuẩn thành phần, và vẫn liên tục được sử dụng thoáng rộng như ngày này. Ngày nay, SAE và ASTM dựa theo chuẩn của AISI để pháp luật những mác thép của mình, được đánh chỉ số UNS là 1 ký tự + 5 chữ số so với những mác thép mới. Phạm vi đánh chỉ rất đầy đủ nhất của những họ thép không gỉ được sử dụng trong Thương 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 những vương quốc khác hoặc những pháp luật quốc tế, hoặc pháp luật so với sản xuất chuyên biệt như những chuẩn về thép dây hàn .
