Tại sao thép cần ~ 12% crom để được gọi là ‘thép không gỉ’
Thép cần khoảng 12% crom để được gọi là “thép không gỉ” vì crom là nguyên tố hợp kim thiết yếu cung cấp cho thép không gỉ khả năng chống ăn mòn và đặc tính “không gỉ”.
Tại sao Crom lại cần thiết trong thép không gỉ
-
Sự hình thành lớp oxit crom bảo vệ: Khi hàm lượng crom trong thép đạt khoảng 10,5% hoặc cao hơn, crom phản ứng với oxy trong không khí để tạo thành một lớp oxit crom (Cr₂O₃) rất mỏng, bám chặt trên bề mặt thép. Lớp này hoạt động như một lớp màng thụ động bảo vệ thép khỏi quá trình oxy hóa và ăn mòn thêm. Nó cực kỳ mỏng (1 đến 5 nanomet) nhưng hiệu quả cao và trong suốt, cho phép độ bóng tự nhiên của thép thể hiện qua1245.
-
Đặc tính tự phục hồi: Nếu lớp oxit crom này bị hư hỏng về mặt cơ học hoặc do nhiệt, crom tiếp xúc trong thép sẽ nhanh chóng phản ứng với oxy để cải tạo lớp bảo vệ, duy trì khả năng chống ăn mòn theo thời gian. “Màng thụ động” tự sửa chữa này là điều làm cho thép không gỉ trở nên “không gỉ”245.
-
Ngưỡng hàm lượng crom tối thiểu: Hàm lượng crom tối thiểu cần thiết để tạo thành lớp oxit bảo vệ này và đạt được khả năng chống ăn mòn là khoảng 10,5%. Tuy nhiên, trên thực tế, thép không gỉ thường chứa khoảng 12% crom trở lên để đảm bảo khả năng chống ăn mòn đáng tin cậy và nhất quán trong các môi trường khác nhau1234.
-
Tăng cường khả năng chống ăn mòn với crom cao hơn: Tăng hàm lượng crom vượt quá mức tối thiểu giúp cải thiện khả năng chống ăn mòn hơn nữa, đặc biệt là trong môi trường khắc nghiệt như các ứng dụng xử lý hàng hải hoặc hóa chất, nhưng ngưỡng quan trọng nhất là khoảng 10,5% đến 12%24.
Tác dụng bổ sung của Crom
-
Ổn định Ferrite: Crom cũng hoạt động như một chất ổn định ferit trong thép, ảnh hưởng đến cấu trúc vi mô và tính chất cơ học của hợp kim thép không gỉ24.
-
Tính chất cơ học: Hàm lượng crom cao hơn có thể cải thiện độ bền và độ cứng nhưng có thể ảnh hưởng đến độ dẻo tùy thuộc vào loại thép không gỉ4.
Tóm tắt
| Lý do cho crom trong thép không gỉ | Lời giải thích |
|---|---|
| Hàm lượng crom tối thiểu (~ 10,5-12%) | Cần thiết để tạo thành một lớp oxit crom ổn định, bảo vệ ngăn ngừa rỉ sét và ăn mòn |
| Sự hình thành màng oxit thụ động | Màng oxit crom mỏng, bám dính và tự phục hồi, cung cấp khả năng chống ăn mòn liên tục |
| Chống ăn mòn | Lớp oxit giàu crom ngăn chặn quá trình oxy hóa và rỉ sét, mang lại tên cho thép không gỉ |
| Hiệu ứng cơ học và cấu trúc | Crom ổn định pha ferit và tăng cường tính chất cơ học |
Về bản chất, thép phải chứa khoảng 12% crom để hình thành và duy trì lớp oxit crom bảo vệ chống rỉ sét một cách đáng tin cậy, đó là lý do tại sao ngưỡng này xác định thép không gỉ12345.
𝐖𝐡𝐲 𝐒𝐭𝐞𝐞𝐥 𝐍𝐞𝐞𝐝𝐬 ~𝟏𝟐% 𝐂𝐡𝐫𝐨𝐦𝐢𝐮𝐦 𝐭𝐨 𝐁𝐞 𝐂𝐚𝐥𝐥𝐞𝐝 ‘𝐒𝐭𝐚𝐢𝐧𝐥𝐞𝐬𝐬 𝐒𝐭𝐞𝐞𝐥’
Thép thông thường bị ăn mòn dễ dàng—đặc biệt là trong môi trường ẩm ướt, mặn hoặc có tính axit. Nhưng vào năm 1912, một khám phá mang tính cách mạng đã thay đổi điều đó: việc bổ sung crom có thể làm cho thép có khả năng chống ăn mòn cao.
Đây là lý do tại sao:
Khi thép chứa ~12% hoặc nhiều hơn crom, nó sẽ tạo thành một lớp màng oxit cực mỏng, vô hình (~2 nm dày) trên bề mặt của nó.
Lớp giàu crom này bảo vệ thép bên dưới bằng cách ngăn chặn các phản ứng tiếp theo với môi trường—một quá trình được gọi là thụ động hóa.
Trong môi trường oxy hóa như axit nitric, tốc độ ăn mòn của hợp kim crom-sắt giảm đáng kể ở mức khoảng 11–12% crom.
Đó là ngưỡng quan trọng mà thép thực sự trở thành “không gỉ”.
Ngay cả ngày nay, thép không gỉ vẫn được định nghĩa theo nguyên tắc này:
𝘼 𝙢𝙞𝙣𝙞𝙢𝙪𝙢 𝙤𝙛 𝙟𝙪𝙨𝙩 𝙪𝙣𝙙𝙚𝙧 12% 𝙘𝙝𝙧𝙤𝙢𝙞𝙪𝙢 𝙞𝙨 𝙧𝙚𝙦𝙪𝙞𝙧𝙚𝙙 𝙛𝙤𝙧 𝙖 𝙨𝙩𝙚𝙚𝙡 𝙩𝙤 𝙗𝙚 𝙘𝙖𝙡𝙡𝙚𝙙 “𝙨𝙩𝙖𝙞𝙣𝙡𝙚𝙨𝙨.”
Hai loại chính được phát hiện vào năm 1912:
1. Thép không gỉ Austenitic (do E. Maurer, Đức phát hiện)
2. Thép không gỉ Ferritic (do H. Brearley, Anh phát minh — người đã đặt ra thuật ngữ “thép không gỉ”)
Khám phá này tiếp tục tác động đến các ngành công nghiệp từ xây dựng đến y tế, ô tô và chế biến hóa chất.
#StainlessSteel #MaterialsScience #Metallurgy #Engineering #Innovation #CorrosionResistance #Manufacturing #EngineeringFacts
Thép không gỉ, Khoa học vật liệu, Luyện kim, Kỹ thuật, Đổi mới, Chống ăn mòn, Sản xuất, Sự thật về kỹ thuật
Ý kiến bạn đọc (0)