Inox 304 là thép không gỉ austenitic Cr-Ni phổ biến nhất, thường gọi là inox 18/8 vì chứa khoảng 18% crom và 8% niken (UNS S30400, EN 1.4301, JIS SUS304). Mác này là nền của họ 300 trong nhóm vật liệu inox: hợp kim sắt có tối thiểu 10,5% crom để tạo màng thụ động chống gỉ. Với nước sạch, không khí, hơi bão hòa và nhiều hóa chất loãng, mác này bền đủ dùng. Với clorua nồng độ cao, nó vẫn bị gỉ; ranh giới cụ thể nêu ở mục về ăn mòn bên dưới.
Mục lục
Inox 304 là gì?
Inox 304 thuộc họ austenitic: cấu trúc tinh thể lập phương tâm mặt, được giữ ổn định ở nhiệt độ phòng nhờ niken. Cấu trúc này làm thép dẻo, dai kể cả ở nhiệt độ thấp, hàn tốt và không có từ tính khi ở trạng thái ủ. Crom (khoảng 18%) tạo màng thụ động Cr₂O₃ chống ăn mòn, còn niken (khoảng 8%) giữ pha austenit.
Các tên gọi khác của cùng mác thép: AISI 304, SUS 304, thép không gỉ 304, 06Cr19Ni10 (tiêu chuẩn Trung Quốc). Thép đúc tương đương là CF8 theo ASTM A351. Thông tin chung về mác này cũng có ở trang Wikipedia về thép 304.
Các tiêu chuẩn và dạng sản phẩm thường gặp của cùng mác này:
| Hệ tiêu chuẩn / dạng sản phẩm | Ký hiệu 304 |
|---|---|
| AISI / SAE | 304 |
| UNS | S30400 |
| EN 10088 | 1.4301 (X5CrNi18-10) |
| JIS | SUS304 |
| Tấm, lá (ASTM A240) | Type 304 |
| Ống hàn, ống đúc (ASTM A312) | TP304 |
| Phụ kiện hàn (ASTM A403) | WP304 |
| Rèn (ASTM A182) | F304 |
| Đúc (ASTM A351) | CF8 |
Khi đặt hàng, ghi rõ cả mác thép lẫn tiêu chuẩn sản phẩm. Cùng là 304 nhưng thanh rèn A182 và tấm A240 có dải thành phần khác nhau đôi chút, và chứng chỉ vật liệu cần ghi đúng tiêu chuẩn mà dự án yêu cầu.
Thành phần hóa học của inox 304
Bảng thành phần theo ASTM A240 (tấm, lá), tính theo % khối lượng, phần còn lại là sắt.
| Nguyên tố | C | Mn | P | S | Si | Cr | Ni | N |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Mác 304 | ≤0,07 | ≤2,00 | ≤0,045 | ≤0,030 | ≤0,75 | 17,5-19,5 | 8,0-10,5 | ≤0,10 |
Mỗi nguyên tố có vai trò riêng. Crom tạo màng thụ động nên là yếu tố quyết định khả năng chống gỉ. Niken ổn định pha austenit, nhờ đó mác 304 dẻo và không bị nam châm hút ở trạng thái ủ. Mangan và silic hỗ trợ khử oxy khi luyện. Lưu huỳnh và photpho là tạp chất, bị giới hạn vì lưu huỳnh tạo MnS, điểm khởi đầu của ăn mòn rỗ.
Biến thể 304L giảm cacbon xuống tối đa 0,030% để hàn không bị ăn mòn liên hạt. Khi so sánh inox 304 và 304L, 304L chỉ khác chủ yếu ở cacbon (Ni cho phép 8,0-12,0%) và có giới hạn bền thấp hơn một chút.
Tính chất cơ học và vật lý
Theo ASTM A240, tấm 304 ở trạng thái ủ dung dịch đạt các giá trị tối thiểu sau.
| Chỉ tiêu cơ học | Giá trị tối thiểu |
|---|---|
| Giới hạn bền kéo Rm | 515 MPa |
| Giới hạn chảy Rp0,2 | 205 MPa |
| Độ giãn dài A | 40% |
| Độ cứng | ≤201 HBW hoặc ≤92 HRB |
Giá trị vật lý điển hình, dùng khi tính giãn nở đường ống hoặc truyền nhiệt:
| Tính chất vật lý | Giá trị tham khảo |
|---|---|
| Khối lượng riêng | khoảng 7,93 g/cm³ (7.930 kg/m³) |
| Mô đun đàn hồi | khoảng 193 GPa |
| Nhiệt dung riêng | khoảng 500 J/kg·K |
| Hệ số dẫn nhiệt | 16,2 W/m·K (ở 100°C); 21,5 W/m·K (ở 500°C) |
| Hệ số giãn nở nhiệt | 17,2 µm/m·°C (0-100°C); 18,4 µm/m·°C (0-538°C) |
Khối lượng riêng 7,93 g/cm³ cao hơn thép cacbon (7,85 g/cm³) một chút, chủ yếu do niken (8,9 g/cm³) nặng hơn sắt (7,87 g/cm³). Cách tính khối lượng tấm, ống, thanh tròn có trong bài khối lượng riêng của thép. Hệ số giãn nở của 304 lớn hơn thép cacbon khoảng 1,4 lần, nên đường ống inox dài cần bù giãn nở.
Inox 304 có bị gỉ không?
Mác 304 không gỉ trong không khí, nước sạch, hơi bão hòa và nhiều hóa chất loãng, vì màng Cr₂O₃ tự tái tạo khi có oxy. Màng này vẫn bị phá trong năm trường hợp dưới đây.
Ăn mòn rỗ do clorua
Ion Cl⁻ xuyên qua màng thụ động tại các điểm yếu như tạp chất MnS, rồi hòa tan kim loại bên dưới. Trong lỗ rỗ, muối clorua của sắt và crom thủy phân tạo môi trường axit, nên lỗ tự lan rộng. Các nguồn Cl⁻ gặp nhiều: nước biển, nước lợ, muối khử băng, nước hồ bơi, hypoclorit. Ngưỡng thực hành của 304 trong nước ở nhiệt độ thường khoảng 200 mg/L Cl⁻ (tham khảo, phụ thuộc nhiệt độ, pH và khe hở). Vượt ngưỡng này nên xét mác 316 hoặc cao hơn, xem inox 304 và inox 316.
Ăn mòn kẽ hở
Dưới gioăng, trong ren hoặc mối ghép chồng, dung dịch đọng lại và hết oxy. Màng thụ động không tái tạo được, còn Cl⁻ vẫn khuếch tán vào, nên khe bị ăn mòn trước khi bề mặt ngoài có dấu hiệu. Giải pháp là thiết kế tránh khe hở và vệ sinh định kỳ.
Ăn mòn liên hạt sau hàn
Khi mối hàn hoặc vùng nung giữ trong khoảng 425-815°C, cacbon kết hợp crom thành Cr₂₃C₆ ở biên hạt. Vùng sát biên hạt mất crom, hàm lượng Cr cục bộ xuống dưới 10,5% nên không còn khả năng thụ động và bị ăn mòn dọc biên hạt. Dải 425-815°C là vùng nhạy hóa, cần tránh giữ lâu, chứ không phải dải nhiệt gia công thuận lợi như một số tài liệu cũ ghi. Dùng 304L (C ≤0,030%) hoặc ủ dung dịch sau hàn để tránh hiện tượng này. Phương pháp thử theo ASTM A262.
Nứt ăn mòn ứng suất clorua
Khi có đồng thời ứng suất kéo, Cl⁻ và nhiệt độ thường trên khoảng 60°C, inox austenitic như 304 có thể nứt giòn dù tải thấp. Vết nứt thường phân nhánh và không báo trước. Ferritic và duplex chịu hiện tượng này tốt hơn.
Gỉ bề mặt do nhiễm sắt
Mạt sắt từ dụng cụ thép cacbon, đá mài hoặc bàn chải thép bám trên bề mặt gỉ rất nhanh, tạo chấm nâu dễ nhầm với inox gỉ. Xử lý bằng tẩy rửa và thụ động hóa (pickling, passivation) theo ASTM A967, rồi tráng nước sạch. Khi gia công, nên dùng dụng cụ riêng cho inox.
Phân biệt inox 304 với 201
Inox 201 là gì: mác austenitic thay một phần niken bằng mangan và nitơ để giảm giá, nên Ni chỉ 3,5-5,5% so với 8,0-10,5% của 304. Hai mác nhìn giống nhau nhưng khác về chống gỉ khi dùng ngoài trời ẩm hoặc gần biển.
| Tiêu chí | Mác 304 | Mác 201 |
|---|---|---|
| Ni (% khối lượng) | 8,0-10,5 | 3,5-5,5 |
| Mn (% khối lượng) | ≤2,00 | 5,5-7,5 |
| Cr (% khối lượng) | 17,5-19,5 | 16,0-18,0 |
| PREN (Cr + 3,3Mo, chưa cộng N) | khoảng 17,5-19,5 | khoảng 16-18 |
| Giới hạn chảy Rp0,2 | ≥205 MPa | ≥260 MPa (201-1) |
| Từ tính sau gia công nguội | hút nhẹ | hút rõ hơn |
| Chống gỉ ngoài trời, môi trường có Cl⁻ | tốt hơn | kém hơn |
| Giá | cao hơn | thấp hơn |
Cách phân biệt đáng tin duy nhất là phân tích thành phần bằng máy XRF hoặc OES, và yêu cầu chứng chỉ vật liệu MTC theo EN 10204 loại 3.1 kèm số heat. Nam châm không xác định được vì cả hai mác đều có thể hút nhẹ sau gia công. Thuốc thử hóa học chỉ để sàng lọc nhanh tại hiện trường, kết quả phụ thuộc loại thuốc và bề mặt thử. Thử tia lửa khi mài không đủ cơ sở để tách 304 khỏi 201.
Inox 304 trong van và phụ kiện
Mác 304 phù hợp với nước sạch, nước nóng, khí nén, hơi bão hòa, dầu, và thực phẩm không mặn, không chua. Không nên dùng cho nước biển, dung dịch chứa clorua cao hoặc HCl.
Thân van đúc tương đương là CF8 (ASTM A351), khác với thép đúc WCB là thép cacbon. Các dạng van thân 304 thường dùng:
- Van bi inox 304: cho nước, khí nén, dầu; kiểu tay gạt hoặc điều khiển điện, khí nén.
- Van bướm inox 304: thân và đĩa 304, gioăng EPDM hoặc PTFE chọn theo môi chất.
- Phụ kiện ren, hàn (cút, tê, côn, măng sông): cùng mác 304 hoặc 304L với ống để tránh ăn mòn điện hóa giữa hai kim loại khác nhau.
Áp suất làm việc và nhiệt độ cho phép là thông số của từng sản phẩm, xem catalogue của hãng sản xuất.
Viva cung cấp van và phụ kiện bằng inox 304 tại Số 20, Ngõ 102 Hoàng Đạo Thành, P. Khương Đình, TP. Hà Nội; giao hàng toàn quốc. Liên hệ kỹ thuật để chọn đúng vật liệu theo môi chất:
Địa chỉ: Số 20 ngõ 102 Hoàng Đạo Thành, P. Khương Đình, TP. Hà Nội
Phụ trách kinh doanh: Miss Hoa
Câu hỏi thường gặp
Inox 304 có hút nam châm không?
Ở trạng thái ủ, thép 304 không bị nam châm hút. Sau khi dập, uốn hoặc kéo nguội, một phần austenit chuyển thành martensit nên chi tiết có thể hút nhẹ, nhất là phần gập cong. Thân van đúc CF8 còn chứa ít ferit nên cũng hút nhẹ. Vì vậy hút hay không hút nam châm không cho biết có phải 304 thật hay không.
Inox 304 có dùng cho nước biển được không?
Không nên. Nước biển chứa khoảng 19.000 mg/L ion clorua, vượt xa ngưỡng chịu được của mác 304 nên xuất hiện ăn mòn rỗ và kẽ hở trong thời gian ngắn. Môi trường này cần super duplex, đồng nhôm niken hoặc vật liệu phi kim; duplex 2205 chỉ dùng khi nước lạnh, có lưu thông. Giá trị chỉ để tham khảo, đối chiếu catalogue của hãng.
Khối lượng riêng inox 304 là bao nhiêu?
Khối lượng riêng của 304 khoảng 7,93 g/cm³, tương đương 7.930 kg/m³. Một số tài liệu làm tròn 8.000 kg/m³. Khi tính khối lượng, nhân thể tích (m³) với 7.930 kg/m³. Ví dụ tấm 2 m × 1 m × 0,003 m có thể tích 0,006 m³, nặng khoảng 47,6 kg.
Xem thêm: phụ kiện inox 304, 316 nối ren và hàn tại Viva.
