Thép chứa một hàm lượng lớn các nguyên tố Cr, Ni, Si (thép hợp kim cao) có độ bền chống ăn mòn cao vì các phụ gia trên dễ dàng tạo ra các màng thụ động. Hợp kim có thành phần Cr > 12% dễ dàng bị thụ động trong dung dịch nước do sự khử oxi.
Dưới đây là một số loại thép không gỉ thông dụng được kí hiệu theo quy ước thông dụng (xem bảng 7.1).
Loại thép không gỉ ferit
Loại thép này hàm lượng cacbon thấp, có 16 ÷ 30% Cr, đôi khi có Mo và các nguyên tố khác. Crom là nguyên tố ổn định trạng thái ferit và giữ được cấu trúc mạng lập phương tâm.
Thép không gỉ ferit là loại sắt từ. Sự kết tủa của cacbua crom làm giảm độ bền chống ăn mòn ở nhiệt độ cao, nó có khuynh hướng phát triển hạt gây khó khăn cho việc hàn.
Thép này được dùng trong công nghiệp hoá chất, thực phẩm và công nghiệp ô tô.
Bảng 7.1. Kí hiệu các loại thép không gỉ thông dụng
Thứ
tự Loại %Cmax %Cr %Ni
% nguyên tố khác 1 210 0,15 16 ÷ 18 3,5 ÷ 5,5 5 ÷ 7 Mn 2 304 0,08 18 ÷ 20 8 ÷ 12 (Max) 1 Si 3 304L 0,03 18 ÷ 20 8 ÷ 12 (Max) 1 Si 4 316 0,10 16 ÷ 18 10 ÷ 14 2 ÷ 3 Mo 5 316L 0,03 16 ÷ 18 10 ÷ 14 2 ÷ 3 Mo 6 322 0,07 17 7 0,07 Ti, 0,2 Al 7 410 0,15 11,5 ÷ 13,5 ÷ - 8 430 0,12 14 ÷ 18 (Max) 0,5 - 9 431 0,2 15 ÷ 17 1,25 ÷ 2,5 - Thép không gỉ Mactensit
Thép này chứa hàm lượng Cr khoảng 13% ÷ 17% và nhiều cacbon hơn thép ferit. Nhiều thép Mactensit có lượng Cr thấp hơn 11% (thực ra không phải là thép không gỉ). Loại thép Mactensit 11,5 ÷ 13,5% Cr có thể bền cứng, nó là loại sắt từ khó hàn, khả năng chống ăn mòn cao.
Thép này được sử dụng làm trục bơm, pittông, van của hệ thống thuỷ lực, các chi tiết của tuốc-bin hơi.
Thép không gỉ Ostenit
Khi thêm Ni vào thép không gỉ Cr sẽ mở rộng vùng Ostenit và cải thiện cơ tính của thép. Loại này có thành phần: 16 ÷ 25% Cr và 8 ÷ 20% Ni, C < 0,08%; nếu có mặt Mo thì khả năng thụ động của thép tăng lên.
Thép này có độ dẻo cao, dễ hàn, bền chống ăn mòn trong HNO3 thấp hơn 65% ở nhiệt độ thường và không bền trong HNO3 đặc ở nhiệt độ cao.
Thép này rất bền trong môi trường axit boric, axit limonic…
Thép này bị ăn mòn trong dung dịch HCl, H2SO4 loãng, trong H2S và trong các axit H2C2O4, HCOOH sôi và khuynh hướng ăn mòn tinh giới, ăn mòn điểm, ăn mòn khe.
Để tránh ăn mòn tinh giới người ta sử dụng các biện pháp sau:
+ Thêm vào hợp kim một số nguyên tố như Ti để tạo ra các hợp chất cacbua.
+ Giảm hàm lượng cacbon xuống dưới 0,015%, tôi ở nhiệt độ 1050 ÷
1100oC để Cr và C tồn tại dạng dung dịch rắn.
+ Nung lên 870oC sẽ phá mạng cacbua và san bằng hàm lượng Cr.
Để tránh ăn mòn thép không gỉ Ostenit Cr-Ni có thể dùng phương pháp bảo vệ catot bằng dòng ngoài.
Loại hợp kim này được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa chất, dược phẩm, thực phẩm, chế tạo các dụng cụ nhà bếp.