Nội dung
1-5-3 Trạng thái thụ động của thép không gỉ
Vai trò của Cr trong thành phần hợp kim
Thí nghiệm cho thép thường vào dung dịch axit nitric, nếu tăng nồng độ của axit nitric thì tốc độ ăn mòn sẽ diễn ra nhanh nhưng khi đạt đến 65% thì tốc độ ăn mòn đột nhiên bị giảm xuống và sẽ thấy không bị tan chảy. Đây chính là nhờ axit Nitric hình thành tính trơ trên bề mặt của sắt làm xảy ra hiện tượng này và lớp màng này được gọi là “lớp màng thụ động”.
Cho thêm một ít Crôm vào trong thành phần của thép thường và quan sát hiện tượng tương tự, ta sẽ thấy nếu lượng Crôm đạt trên 12% (như biểu đồ) thì rõ ràng độ ăn mòn bị giảm xuống. Đó chính là nhờ vào hiệu quả lớp màng thụ động được hình thành nhờ Crôm và sản phẩm được tạo ra nhờ ứng dụng này đó chính là “thép không gỉ”.
Biểu đồ 1-5-3. Mối quan hệ hàm lượng Cr và tốc độ ăn mòn
Lớp màng thụ động của thép không gỉ
Vì sao bề mặt thép không gỉ đẹp và cái gì duy trì khả năng chống ăn mòn? Bằng mắt thì không thể nhìn thấy nhưng trên bề mặt thép không gỉ hình thành lớp màng bảo vệ rất tinh xảo được gọi là lớp màng thụ động, vô cùng mỏng ở mức độ hàng chục Ả và được hình thành từ Crom Oxit. Lớp màng này như lớp kính và có khả năng duy trì cấu trúc linh động chính xác nên được gắn chắc vào kim loại gốc và tồn tại ổn định. Đồng thời, lớp màng này là sản phẩm của phản ứng Với kim loại gốc nên dù có bị phá hủy một phần như do trầy xước… thì được tái hình thành ngay.
Lớp màng thụ động bị phá hủy do ion Clorua
Thép không gỉ hầu như không bị ăn mòn trong môi trường nước trung tính, nhưng nếu dung dịch chứa ion clorua (CIC) thì sẽ bị phá hủy cục bộ và bộ phận này sẽ bị rỗ (pitting) hoặc trong môi trường xuất hiện ứng suất thì cũng làm xuất hiện hiện tượng ăn mòn vết nứt hay còn gọi là ăn mòn ứng suất (Stress Corrosion Crack).
lon CT hoán đổi vị trí với nhóm Hydroxyl (OH) hoặc oxy tại vị trí có chiều dày hoặc cấu trúc không đồng đều, hình thành quá trình Clorua hóa tạo muối, do đó ăn mòn được bắt đầu từ vị trí lớp màng bị hòa tan cục bộ này.
1-5-4. Loại hình ăn mòn của thép không gỉ
Nhờ lớp màng thụ động trên bề mặt mà thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn tốt trong nhiều môi trường. Tuy nhiên tùy theo môi trường nhất định và khả năng bảo vệ của lớp màng thụ động bị suy giảm và cần phải chú ý do có một số loại hình ăn mòn.
Hình thái ăn mòn của thép không gỉ
Hình thái ăn mòn thép không gỉ chủ yếu chia thành ăn mòn ẩm trong môi trường bình thường và ăn mòn khô phát sinh chủ yếu ở nhiệt độ cao như Nitơ hóa, Oxy hóa, Sulfua. Đối với ăn mòn ẩm thì được chia thành ăn mòn bề mặt và ăn mòn cục bộ. Thông thường thì thuộc nhóm ăn mòn biên giới hạt, ăn mòn rễ bề mặt, ăn mòn khe như chúng ta thường gọi…
Ăn mòn toàn diện
Biểu đồ 1-5-4. Tổng hợp hình thái phát sinh sự cố.
Ăn mòn toàn diện xảy ra khi đặt vào môi trường bất thường không thể thực hiện thụ động hóa bề mặt thép không gỉ và phát sinh trong dung dịch như axit Sunfuric, axit muối… Trong trường hợp này, do bề mặt bị ăn mòn đều nên có thể đo lường bằng sự suy giảm theo thời gian. Thông thường, việc dự đoán sẽ dễ dàng hơn so với ăn mòn cục bộ và việc xử lý cũng dễ dàng do đó sẽ biết trước được môi trường sử dụng chính xác. Vậy nên có thể ngăn ngừa trước vấn đề nếu chọn được vật liệu hoặc độ dày phù hợp.
Ăn mòn Galvanic (Galvanic Corrosion)
Khi hai kim loại tiếp xúc với nhau hay trên cùng một kim loại đều có sự chênh lệch mang tính cục bộ, làm xuất hiện sự chênh lệch điện thế giữa hai vị trí, hình thành phản ứng oxy hóa khử do sự di chuyển của điện từ gây ra hiện tượng ăn mòn kim loại. Sự chênh lệch điện thế Có thể xem là nguyên lý phát sinh ăn mòn của thép không gỉ. Theo đó, nếu quan sát chi tiết sự ăn mòn của tất cả thép không gỉ thì sẽ thấy nguyên lý cơ bản dựa theo lý thuyết ăn mòn Galvanic và nếu biết được điện thế điện cực chuẩn các kim loại thông qua qua luật Galvanic thì có thể dự đoán được hiện tượng phát sinh ăn mòn.
Theo sổ tay thép không gỉ- Hiệp hội thép Việt Nam
