Thép không gỉ có thành phần gì đặc biệt?

Han gỉ là mối đe dọa thường xuyên đối với sắt, vật liệu dễ dàng oxy hóa cả trong không khí và nước. Ngay cả thép - hợp kim cứng của sắt và carbon cũng có thể bị gỉ, có nghĩa quá trình oxy hóa phá hủy thép trong những tòa nhà, xe cộ và thiết bị gia dụng. Tuy nhiên, thép không gỉ hầu như không han gỉ nhờ thành phần hóa học, theo Live Science.

Thành phần hóa học của thép không gỉ ngăn oxy trong không khí và môi trường tiếp xúc với sắt trong thép, qua đó chặn phản ứng oxy hóa có hại. Thép thường han gỉ khi sắt phản ứng với oxy, hình thành oxit sắt. Dù gỉ sắt không gây hại cho con người, nó có thể ăn mòn sắt khiến vật liệu kém an toàn và xấu hơn.

Thép thường là hợp kim chứa 99% sắt và khoảng 0,2 - 1% carbon, trong khi thép không gỉ thường chứa khoảng 62 - 75% sắt, 1% carbon, và hơn 10,5% chrom. Thép không gỉ cũng chứa vài phần trăm nickel, giúp vật liệu bền và dễ xử lý hơn.

Chrom đóng vai trò chủ chốt giúp chống han gỉ ở thép không gỉ, theo nhà khoa học vật liệu Tim Collins, tổng thư ký của Worldstainless, tổ chức phi lợi nhuận ở Bỉ cộng tác với Hiệp hội thép thế giới. Chrom phản ứng với oxy trong môi trường, cả trong không khí và dưới nước, tạo ra lớp oxit chrom (Cr2O3) thụ động trên bề mặt kim loại. Lớp này ngăn oxy tiếp xúc với sắt trong thép và tạo ra gỉ sắt, Collins giải thích.

Lớp thụ động trên thép không gỉ chỉ dày vài nanomet và không thể nhìn thấy. Lớp oxit chrom cũng tự lành nếu bị phá hủy. Nó trơ, không phản ứng hóa học với hợp chất khác và không rò rỉ ra bên ngoài, do đó thép không gỉ rất phù hợp với sản xuất thực phẩm, phẫu thuật và nhiều ứng dụng khác.

Thép không gỉ được phát triển vào năm năm 1912 bởi chuyên gia luyện kim người Anh Harry Brearle khi nghiên cứu hợp kim thép để ngăn ăn mòn trong nòng súng. Brearley tạo ra một hợp kim từ sắt, carbon, chrom và nickel nhưng nó không phù hợp với nòng súng nên ông vứt ra sau nhà. Sau vài tuần, Brearley nhận thấy hợp kim trong sân không bị han gỉ nên phát triển vật liệu và giới thiệu sản phẩm vào năm 1915.

Theo Collins, thép không gỉ hiện nay chiếm khoảng 4% thép sử dụng trên khắp thế giới mỗi năm, gần 2 tỷ tấn. Nhưng sản xuất thép không gỉ rất phức tạp và tốn kém, gấp 3 - 5 lần chi phí sản xuất của thép thường và bao gồm thành phần kim loại đặc biệt trong hợp kim (như molybdenum để ứng dụng dưới nước) khiến nó càng đắt hơn. Kết quả là phần lớn ứng dụng cần thép sử dụng thép thường hoặc thép carbon.

An Khang (Theo Live Science)