II. THÉP KHÔNG GỈ SONG PHA
2.4.2.Tính chống ăn mòn
Lý do cho việc chống ăn mòn tốt của thép không gỉ là chúng tạo ra một lớp màng trên bề mặt rất mỏng chống oxy hóa môi trường. Lớp màng này là một lớp oxit bảo vệ thép khỏi bị tấn công trong một môi trường ăn mòn. Như Cr được thêm
Gi ới h ạn c h ảy [M Pa] Nhiệt độ [oC]
26
vào thép, đã giảm nhanh tốc độ ăn mòn được khoảng 10% vì sự hình thành lớp ôxit bảo vệ hay lớp thụ động (hình 1.5) [10].
Để có được một lớp thụ động liên tục, thì hàm lượng crom chứa ít nhất 11%. Quá trình thụ động hóa tăng lên khá nhanh chóng với sự gia tăng hàm lượng Cr lên đến khoảng 17% Cr. Đây là lý do tại sao nhiều thép không gỉ chứa 17-18% Cr.
Các nguyên tố hợp kim quan trọng nhất tạo nên tính chống ăn mòn là Cr, nhưng một số nguyên tố tố khác như molypden, niken và nitơ cũng góp phần vào việc tăng khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ.
Hình 1.5. Ảnh hưởng của hàm lượng Cr đến tốc độ ăn mòn của thép
Tuy nhiên luôn luôn tồn tại khuyết tật nhỏ do các yếu tố bên ngoài làm hư hại lớp ôxit tại một vị trí nhất định. Trong các môi trường ăn mòn, nhìn chung lớp thụ động có thể được tái tạo nên thường không ảnh hưởng đến khả năng chống ăn mòn của thép. Tuy nhiên, trong môi trường có chứa ion của clo, việc tái tạo lại lớp ôxit tại các vị trí bị hư hại không thể thực hiện được. Do vậy, tại vị trí đó (lỗ rỗ, vị trí có pha tiết) thép sẽ bị ăn mòn. Cường độ dòng ăn mòn tại các vị trí này lớn do diện tích vùng khuyết tật nhỏ hơn rất nhiều lần so với diện tích toàn bộ bề mặt thép. Điều này dẫn đến tốc độ ăn mòn ở các vị trí này rất cao gây nênn ăn mòn cục bộ, ví dụ rỗ
27
hoặc vết nứt do ăn mòn. Loại ăn mòn này thường xảy ra trong dung dịch nước có chứa clo như nước biển, nhưng cũng có thể xảy ra trong môi trường có chứa ion halogen khác.
Khả năng chống ăn mòn lỗ của thép được đánh giá thông qua chỉ số PREN. Hệ số PREN càng cao thì khả năng chống ăn mòn lỗ càng cao.
PREN = %Cr + 3.3 x %Mo + 16 x %N
Công thức này được sử dụng cho thép duplex nhưng nó đôi khi cũng được áp dụng cho thép austenit. Tuy nhiên, đối với loại thép khác, giá trị của hệ số cho nitơ là có thể lên đến 30, trong khi các hệ số khác không thay đổi như công thức sau đây:
PREN =% Cr + 3,3 x% Mo + 30 x% N
Sự khác biệt giữa các công thức nói chung là nhỏ nhưng hệ số cao hơn của nitơ sẽ tạosự khác biệt trong chỉ số PREN. Như vậy để có so sánh được khả năng chống ăn mòn trong thép không gỉ sẽ dựa vào hệ số hàm lượng của nitơ. Như vậy nitơ đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao khả năng chống ăn mòn lỗ của thép không gỉ.
Hình 1.6. Chỉ số PREN của họ thép không gỉ song pha và họ thép không gỉ austenit [6]
28
Trên hình 1.6 thấy rằng khả năng chống ăn mòn lỗ của thép không gỉ 2205 cao hơn so với thép không gỉ 316 và 304 của họ thép không gỉ austenit