Thép không gỉ có thành phần gì đặc biệt?

Thép không gỉ hầu như không han gỉ nhờ thành phần hóa học tạo ra lớp bảo vệ trên bề mặt của nó, ngăn oxy tiếp xúc với sắt.

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

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

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 đóng vai trò chủ chốt giúp chống han gỉ ở thép không gỉ.

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, ngăn oxy tiếp xúc với sắt trong thép và tạo ra gỉ sắt.

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

Thép không gỉ được phát triển bởi chuyên gia luyện kim người Anh Harry Brearle vào năm  1912 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 ông đã vứt ra sau nhà vì nó không phù hợp với nòng súng. Sau vài tuần, khi thấy hợp kim trong sân không bị han gỉ nên ông đã sử dụng nó để phát triển vật liệu và giới thiệu sản phẩm vào năm 1915.

Sản xuất thép không gỉ rất phức tạp và bao gồm thành phần kim loại đặc biệt trong hợp kim (như molybdenum để ứng dụng dưới nước) nên có chi phí sản xuất cao gấp 3 - 5 lần so với thép thường. Vì vậy, hiện nay phần lớn ứng dụng cần thép sử dụng thép thường hoặc thép carbon.