Thép không gỉ là gì?

Bạn đã từng nghe đến “thép không gỉ” bao giờ chưa? Nếu bạn tò mò về thép không gỉ là gì? Lịch sử hình thành, quy trình sản xuất, tính ứng dụng và các loại thép không gỉ thì hãy đồng hành cùng Vimitech.vn bọn mình để tìm hiểu nhé!

1. Thép không gỉ là gì?

Thép không gỉ là gì?

Thép không gỉ (Stainless Steel) là hợp kim của Sắt (Fe) với nhiều nguyên tố khác nhau, bao gồm 10,5 % Crom (Cr- là kim loại có độ cứng cao nhất thế giới) cùng với các nguyên tố khác như Carbon, Niken, Mangan,… Mỗi nguyên tố sẽ có vai trò riêng của mình, được phối trộn theo nhiều tỷ lệ khác nhau để tạo ra nhiều loại thép không gỉ, nhằm ứng dụng đa lĩnh vực trong cuộc sống.

Tại sao lại gọi là “thép không gỉ”?

Thực ra “thép không gỉ” là một thuật ngữ chuyên ngành trong giới luyện kim nhằm gọi tên các loại hợp chất kim loại không bị hoặc ít bị bi ăn mòn, mất màu như các loại thép phổ biến khác.

Thép không gỉ và inox khác nhau như thế nào?

Đây là thắc mắc của rất nhiều người hiện nay, tuy nhiên bản chất thép không gì và inox là một hay nói cách khác inox chỉ là cách gọi khác của thép không gỉ. Từ inox này bắt nguồn từ tiếng Pháp (Inoxydable), là hợp kim thép với 10,5% hàm lượng Crom và 1,2% Carbon theo khối lượng. Ngoài cái tên này, thép không gỉ còn được gọi với các tên khác như thép chống ăn mòn, thép inox, thép không gỉ inox,…

2. Lịch sử hình thành thép không gỉ

Ai là người phát minh ra thép không gỉ?

Đây là một câu hỏi nhiều người thắc mắc, trước khi trả lời câu hỏi, hãy quay ngược về thời kì thuộc địa, đây là khoảng thời gian mà các đấng mày râu đắm mình trong cuộc chiến “danh vọng”, ai cũng muốn bản thân được ghi tên vào “bảng vàng” một phát minh nào đó, từ đó kéo theo hệ lụy về việc khẳng định bản thân mình là tiên phong và dẫn đến những cuộc tranh giành không hồi kết.

Trong khoảng thời gian này, nhiều người cũng đã “nhen nhóm” ý tưởng về việc nghiên cứu thép không gỉ (hay inox), có thể kể đến những cái tên đáng chú ý như:

Năm 1821: Piere Berthier đưa ra chú ý về khả năng chống ăn mòn từ axit của hợp kim sắt- crom.

Năm 1872: Cặp người anh Woods và Clark  đã đệ đơn cấp bằng sáng chế về hơp kim sát có khả năng chống axit và thời tiết.

Năm 1875: người Pháp tên Brustlein đã phát hiện ra điểm cốt lõi để tạo ra thép không gỉ là lượng carbon thấp.

Năm 1895: nhà hóa học người Đức Hans Goldschmidt đã tìm ra phương pháp sản xuất carbon thấp, đánh dấu bước ngoặt trong phát triển thép không gỉ.

Năm 1904: nhà khoa học người Pháp Leon Guillet tiến hành nghiên cứu sâu rộng về hợp kim sắt- crop và nghiên cứu sâu về hợp kim sắt- niken- crom

Ngoài ra còn những cái tên khác như Giesen, portevin, P.Monnartz và Borchers. 

Mãi cho đến năm 1913, Harry Brearly đã tạo ra một loại thép chứa 12,8% crom và 0,24% cacbon trong quá trình nhận nhiệm vụ kéo dài tuổi thọ của nóng súng và nhận định đây là loại thép không gỉ (inox) đầu tiên.

Vậy nên, câu trả lời đúng nhất cho câu hỏi này là rất nhiều nhà khoa học đã đặt nền móng cho sự hình thành thép không gỉ và Harry Brearly là người hoàn thiện nó.

Một vài cột mốc lịch sử với ngành thép không gỉ là gì?

Một số cột mốc đáng lưu ý có thể kể đến như:

1912: Nhà luyện kim người Anh Harry Brearley sang chế ra thép không gỉ khi tìm một hợp kim bảo vệ lổ khoan súng chịu mài mòn. Thép không gỉ được sản xuất thương mại vào tháng 08 năm 1913.

1915: Trong thế chiến thứ I, thép không gỉ dùng để sản xuất xú-pắp động cơ máy bay.

1919-1923: Sheffield bắt đầu sản xuất thường xuyên dao, kéo thép không gỉ; các dụng cụ và dao, kéo thép không gỉ dùng cho phẫu thuật.

1924: Mái thép không gỉ đầu tiên xuất hiện tại Hoa kỳ.

1928: Công nghiệp bia lắp bồn lên men thép không gỉ đầu tiên.

1929: Xe chở sữa bằng thép không gỉ đầu tiên dùng vận chuyển 3.000 galông sữa.

1929- 1930: Bảy mái vòm đỉnh của Tòa cao ốc The Chrysler làm bằng thép không rỉ. Thắng cảnh này của thành phố Nữu ước được công nhận là một trong những tòa nhà chọc trời cao nhất thế giới.

1931: Toa tàu lửa làm bằng thép không gỉ xuất hiện ở Hoa kỳ. Cũng như xe Rolls Royce có lưới tản nhiệt và phù điêu làm bằng thép không gỉ.

1933: Giới thiệu chậu rửa trong bếp và đồ dùng trong nhà bằng thép không gỉ.

1950: Phụ tùng xe ô tô bằng thép không gỉ được sử dụng nhiều.

1954: Sản xuất máy quay phim dưới nước bằng thép không gỉ.

1963: Sản xuất lưỡi lam đầu tiên bằng thép không gỉ .

1969: Người đầu tiên lên mặt trăng bằng phi thuyền Apollo 11 được đẩy bằng tên lửa Saturn V làm bằng thép không gỉ.

3. Tổng quan thị trường thép không gỉ

Trên thế giới 

Năm 2022 có thể nói là một năm không mấy vui vẻ với thị trường thép nói chung và thị trường thép không gỉ nói riêng trên thế giới, cụ thể là do chính sách “Zero Covid” ở Trung Quốc và cuộc xung đột giữa Nga- Urkraine đã gây ảnh hưởng lớn đến chuỗi cung ứng toàn cầu, trong đó có thị trường thép, theo số liệu công bố từ Hiệp hội Thép Thế giới (World Steel), tổng sản lượng thép thô toàn cầu đạt 456,6 triệu tấn, giảm 6,8% so với cùng kỳ năm 2021.

Ở Việt Nam

Ở Việt Nam, do cũng chịu ảnh hưởng từ cuộc xung đột và chính sách “Zero Covid” của người bạn láng giềng. Cụ thể, giá cả của các sản phẩm thép được điều chỉnh để bù lại một phần giá thành sản xuất. Mặt khác, với việc trung Quốc hạn chế sản xuất thép tạo điều kiện cho các doanh nghiệp thép Việt Nam phát triển, đặc biệt là ở mạn xuất khẩu.

4. Đặc tính của thép không gỉ là gì?

Đặc tính của thép không gỉ chia ra làm 2 loại: tính chất vật lý và tính chất hóa học.

Tính chất vật lý

Tính chất vật lý của thép không gỉ bao gồm:

• Cường độ rèn cao
• Độ dẻo, độ cứng và độ bền cao.
• Dễ dàng định dạng và chế tạo
• Thân thiện với môi trường (có thể tái chế).

Tính chất hóa học

• Khả năng chống ăn mòn cực cao nhờ 10.5% hàm lượng crom trong thép giúp nó chống ăn mòn cao hơn 200 lần so với thép không có crom
• Khả năng chịu nhiệt tốt

5. Quy trình sản xuất thép không gỉ là gì?

Để sản xuất ra thép không gỉ cần trải qua quy trình đầy đủ 6 bước:

Bước 1: nóng chảy và đúc khuôn

Thép và kim loại sẽ được đưa vào lò hồ quang điện nơi chúng sẽ được nung chảy với ngưỡng nhiệt độ trên 2800°F, do yêu cầu cao về độ chính sáng cũng như khối lượng, giai đoạn này cần 8-12 giờ và được kiểm tra nhiệt độ và thành phần hóa học thường xuyên từ các kỹ thuật viên thép.

Sau khi hợp kim được nấu chảy hoàn toàn, hỗn hợp được tinh chế. Khí argon và oxy được bơm vào lò nhằm biến đổi các tạp chất thành khí và xỉ được loại bỏ 1 cách dễ dàng và tiến hành đúc thành các dạng bán thành phẩm, đối với phần lớn ứng dụng, thép dược đúc thành các dạng như phôi, tấm, thanh và ống tròn.

Bước 2: Hình thành

Sau đó, các loại bán thành phẩm này được đưa qua các con lăn lớn nhằm kéo thành dạng dài và mỏng hơn. Dạng nở và phôi được tạo thành dây và thanh trong khi tấm được hình thành vào tấm, dải.

Bước 3: Xử lý nhiệt 

Xử lí nhiệt thép không gỉ bằng cách kết tinh lại vi cấu trúc bị biến dạng. Hầu hết thép không gỉ được xử lý nhiệt bằng cách ủ. Thép không gỉ được nung nóng ở nhiệt độ cao (cao hơn nhiệt độ kết tinh của nó) và được làm lạnh từ từ trong các điều kiện được kiểm soát. Quá trình này nhằm giảm ứng suất nội và làm mềm thép. Tính chất của thép không gỉ phụ thuộc vào nhiệt độ ủ, thời gian và tốc độ làm mát.

Bước 4: Tẩy cặn  

Khi miếng thép không gỉ được cán sẽ thu lại một lớp cặn, Lớp cặn này cần được rửa sạch nhằm khôi phục lại bề mặt, trong quá trình tẩy, thép không gỉ được ngâm trong dịch axit nitric hydrofluoric và được làm sạch bằng điện sử dụng cực âm kèm theo axit photphoric (H3PO4) để truyền điện lên bề mặt thép. Sau đó được rửa bằng áp suất cao.

Bước 5: Cắt

Thép được cắt theo hình dạng và kích thước quy định từ trước, nó có thể được cắt bằng dao tròn, cưa bằng lưỡi tốc độ cao hoặc bằng máy đục lỗ. Hơn nữa, có thể sử dụng các phương pháp thay thế như cắt ngọn lửa, plasma và tia nước đôi.

Giai đoạn này nhằm mục đích làm sạch các đường nối, đưa các phép đo về đúng dung sai hoặc hoàn thiện bề mặt.

Bước 6: Hoàn thiện

Thép không gỉ được chế tạo với nhiều mặt hoàn thiện khác nhau, bên cạnh tính thẩm mỹ, một số lớp hoàn thiện giúp thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn cao hơn, dễ làm sạch trong quá trình sử dụng.

Hoàn thiện bề mặt là quá trình tổng hợp các phương pháp như: cán nóng, ủ và khử cặn. Cán nóng tiếp theo và cán nguội trên trục đánh bóng để làm bóng bề mặt và cuối cùng là gửi đến các xưởng hoặc người dùng cuối.

6. Các loại thép không gỉ phổ biến và tính ứng dụng

Các loại thép không gỉ phổ biến hiện nay có thể kể đến như:

• Austenitic

Là loại thép không gỉ mà trong thành tố có rất nhiều crom được đưa vào trong quá trình sản xuất, vì thế loại thép này có khả năng chống ăn mòn cao. Ngoài ra, loại thép này có xu hướng không có từ tính, mềm dẻo, dễ hàn, dễ uốn. Vì tính ưu việt này, dòng thép này đã có hơn 100 loại thép khác nhau, trong đó các loại thép không gỉ thông dụng nhất là SUS 304, 314, 321, 204, 403,..

Trong thực tế, thép Austenitic được ứng dụng để làm các đồ dùng gia dụng như dụng cụ nấu nướng, đồ ăn, dụng cụ phẫu thuật và làm nguyên liệu xây dựng chính cho các tòa nhà, tàu thuyền hay các nhà máy công nghiệp

• Ferritic

Là loại hợp kim phổ biến thứ 2 và cũng có từ tính, các sản phẩm được sản xuất bằng hợp kim này có thể được làm cứng thông qua quá trình tạo hình nguội, sản phẩm này thường rẻ hơn so với các loại khác do hàm lượng Niken thấp hơn.

Trong thực tế, tùy từng loại thép ferritic mà ứng dụng cũng khác nhau, các ứng dụng này có thể kể đến: hệ thống xả khói của ô tô, khung xe buýt, máy giặt, đồ dùng nội trợ, hệ thống xả thải, vách ngăn, pin mặt trời,..

• Duplex ( Austenitic & Ferritic)

Là loại thép có tính chất của Austenitic & Ferritic, thường gọi là Duplex Trong thực tế, loại thép này dùng để chế tạo tàu biển, sản xuất giấy,…

• Martensitic

Là loại hợp kim ít phổ biến nhất, được sử dụng trong các ứng dụng cấp độ bền kéo cao hoặc chịu va đập nhiều, trong nhiều trường hợp còn được kết hợp với lớp phủ polyme bảo vệ để cải thiện khả năng chống ăn mòn

Trong thực tế, vật liệu này được ứng dụng để chế tạo cánh tuabin, lưỡi dao,…

7. Kết luận

Hi vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn cái nhìn tổng quan về thép không gỉ là gì? Lịch sử hình thành, quy trình sản xuất, tính ứng dụng và các loại thép không gỉ. Hãy cùng đón chờ những bài viết chia sẻ tiếp theo từ phía Vimitech.vn bọn mình nhé!