Inox có mấy loại? Phân loại austenitic, ferritic, martensitic và duplex
Thép không gỉ (inox) có 5 nhóm phân loại chính theo cấu trúc tinh thể và thành phần hợp kim: austenitic, ferritic, martensitic, duplex và precipitation hardening (PH). Phân loại này không phải theo hình dạng sản phẩm (tấm, ống, thanh) mà theo đặc tính luyện kim — quyết định toàn bộ tính chất cơ lý, kháng ăn mòn, hàn và gia công.
1. Tổng quan 5 nhóm inox
| Nhóm | Cấu trúc | Từ tính | Mác điển hình | Ứng dụng chính | Tỷ lệ thị phần |
|---|---|---|---|---|---|
| Austenitic | FCC | Không | 304, 316, 316L, 201, 310 | Bếp, y tế, xây dựng, thực phẩm | ~70% |
| Ferritic | BCC | Có | 430, 409, 439, 444 | Gia dụng, ô tô, trang trí nội thất | ~20% |
| Martensitic | BCT | Có | 410, 420, 440A/B/C | Dao cụ, van, cơ khí chịu mài mòn | ~5% |
| Duplex | FCC+BCC | Nhẹ | 2205, 2507, LDX 2101 | Dầu khí, hóa chất, cầu, bồn áp lực | ~3–4% |
| Precipitation Hardening | Martensitic/Semi-aust. | Có | 17-4PH, 15-5PH, 13-8Mo | Hàng không, vũ khí, khuôn mẫu | ~1–2% |
2. Nhóm Austenitic — Phổ biến nhất
Austenitic chiếm ~70% sản lượng toàn cầu nhờ kết hợp: kháng ăn mòn tốt, độ dẻo cao (A ≥ 40%), không từ tính, hàn dễ và gia công linh hoạt. Thành phần điển hình: Cr 16–25%, Ni 6–22% (hoặc Mn thay một phần Ni trong series 200).
- Series 200 (Cr-Mn-Ni): 201, 202 — tiết kiệm Ni, kháng ăn mòn trung bình, giá thấp hơn 300 series.
- Series 300 (Cr-Ni): 304 (phổ biến nhất), 316 (kháng clo), 310 (chịu nhiệt cao), 321 (ổn định titan), 347 (ổn định niobi).
Nhóm austenitic không thể tôi cứng bằng nhiệt luyện — chỉ tăng bền bằng biến dạng nguội (cold work). Độ bền sau cán cứng (1/4H, 1/2H, H) có thể tăng gấp đôi so với trạng thái ủ.
3. Nhóm Ferritic — Giá thấp, không Ni
Ferritic không chứa niken (hoặc rất ít), chi phí thấp. Cấu trúc BCC tạo từ tính. Độ dẻo thấp hơn austenitic, không phù hợp dập sâu. Chịu nhiệt và ổn định kích thước theo nhiệt tốt (giãn nở nhiệt thấp).
- 409: Cr 10,5–11,75%, dùng ống xả xe, chi phí thấp nhất trong ferritic.
- 430: Cr 16–18%, phổ biến nhất trong ferritic, đồ gia dụng và trang trí.
- 439: Cr 17–19% + Ti ổn định, hàn tốt hơn 430, không bị sensitization.
- 444: Cr 17–20% + Mo 1–2%, kháng clo tốt hơn 430, gần với 316 về kháng ăn mòn.
4. Nhóm Martensitic — Cứng cao, tôi được
Martensitic có hàm lượng cacbon cao hơn các nhóm khác (C 0,1–1,1%), cho phép tôi cứng bằng nhiệt luyện đạt độ cứng rất cao (lên đến 58–60 HRC với mác 440C). Cấu trúc BCT sau tôi có từ tính và giòn nếu không ram.
- 410: Cr 11,5–13,5%, C ≤ 0,15%; van, bơm, thiết bị cơ khí chịu mài mòn nhẹ.
- 420: Cr 12–14%, C 0,15–0,40%; lưỡi dao, kéo, dụng cụ cầm tay.
- 440A/B/C: Cr 16–18%, C 0,60–1,10%; dao cao cấp, vòng bi, 440C đạt độ cứng cao nhất (58–60 HRC sau tôi).
5. Nhóm Duplex — Bền cao nhất, chống SCC
Duplex có cấu trúc hỗn hợp ~50% austenite + 50% ferrite. Đây là nhóm có:
- Giới hạn chảy cao nhất: Re ≥ 450 MPa (2205) — gấp đôi austenitic 304
- PREN cao: ≥ 35 (2205), ≥ 40 (super duplex 2507)
- Kháng stress corrosion cracking (SCC) tốt hơn austenitic
- Chi phí cao và gia công, hàn đòi hỏi kiểm soát nhiệt độ chặt chẽ
Ứng dụng: bình chịu áp, đường ống dầu khí ngoài khơi, bồn hóa chất, cầu ven biển, tua bin gió biển.
6. Nhóm Precipitation Hardening (PH)
Nhóm PH kết hợp tính chất của austenitic và martensitic: độ bền rất cao (Rm lên đến 1.500 MPa) đạt được bằng cách kết tủa pha Cu, Ti, Al trong nền kim loại qua xử lý nhiệt già hóa. Không phổ biến trong xây dựng dân dụng.
- 17-4PH (630): 17%Cr-4%Ni-4%Cu; Rm ≥ 1.030 MPa (điều kiện H900). Hàng không, van cao áp, khuôn đúc nhựa.
- 15-5PH: Rm cao hơn 17-4PH một chút; thiết bị hàng không vũ trụ.
7. Cách chọn nhóm inox theo ứng dụng xây dựng
| Ứng dụng | Nhóm khuyến nghị | Mác cụ thể |
|---|---|---|
| Lan can ngoài trời, nội địa | Austenitic | 304 |
| Lan can vùng biển, bể bơi | Austenitic | 316 / 316L |
| Ốp trang trí nội thất khô | Ferritic | 430 |
| Thiết bị bếp, thực phẩm | Austenitic | 304 / 316L |
| Dao, kéo, dụng cụ cầm tay | Martensitic | 420, 440C |
| Bồn áp lực, đường ống hóa chất | Duplex | 2205 |
| Đáy nồi từ | Ferritic | 430 |
| Thiết bị y tế, cấy ghép | Austenitic | 316L |
Câu hỏi thường gặp (FAQ)
- Inox có mấy loại cơ bản?
- Có 5 nhóm cơ bản: austenitic, ferritic, martensitic, duplex và precipitation hardening. Trong xây dựng dân dụng tại Việt Nam, austenitic (304, 316) và ferritic (430) chiếm phần lớn.
- Tại sao austenitic chiếm 70% thị phần?
- Vì austenitic cân bằng tốt nhất giữa kháng ăn mòn, độ dẻo, khả năng hàn và gia công. 304 là mác “mặc định” cho phần lớn ứng dụng thông thường.
- Duplex có thể thay thế 316 không?
- Về kháng ăn mòn, duplex 2205 vượt trội 316. Nhưng duplex đắt hơn, khó hàn hơn và đòi hỏi kiểm soát nhiệt độ nghiêm ngặt. Chỉ dùng duplex khi 316 không đáp ứng được về cơ học hoặc kháng SCC.
- Martensitic có chống ăn mòn tốt không?
- Kém hơn austenitic và ferritic vì hàm lượng Cr thấp hơn (11–18%) và cấu trúc sau tôi có ứng suất dư. Martensitic dùng khi cần độ cứng cao — không phải khi cần kháng ăn mòn cao.
- Inox series 200, 300, 400 khác nhau thế nào?
- Series 200: Cr-Mn-Ni austenitic, tiết kiệm Ni. Series 300: Cr-Ni austenitic (chuẩn nhất). Series 400: Cr ferritic hoặc martensitic, không Ni, giá thấp nhất.
- Làm sao xác định nhóm inox tại hiện trường?
- Bước 1: Thử nam châm — austenitic không bị hút; ferritic và martensitic bị hút. Bước 2: Nếu bị hút, dùng XRF đo %Ni và %C để phân biệt ferritic (Ni thấp, C thấp) và martensitic (C cao hơn). Bước 3: Kiểm tra MTR để xác nhận chính xác mác.
- Precipitation hardening có dùng trong xây dựng không?
- Rất hiếm trong xây dựng dân dụng. Nhóm PH dùng chủ yếu trong hàng không, quốc phòng và khuôn mẫu công nghiệp — nơi cần Re và Rm rất cao nhưng trọng lượng giới hạn.
- Duplex 2205 và super duplex 2507 khác nhau thế nào?
- 2205 (22%Cr-5%Ni-3%Mo): PREN ~35, phổ biến nhất trong duplex. 2507 (25%Cr-7%Ni-4%Mo): PREN ≥40, “super duplex”, dùng cho môi trường cực khắc nghiệt. 2507 đắt hơn và ít nguồn hàng hơn.
- Inox ferritic có dùng cho đường ống không?
- Được, nhưng giới hạn. Ferritic 444 (Cr-Mo) dùng cho ống nước nóng gia dụng nhờ chống pitting tốt hơn 430. Không dùng ferritic cho ứng dụng đòi hỏi độ dẻo cao hoặc tải uốn động.
- Loại inox nào chịu nhiệt cao nhất?
- Austenitic 310S (25%Cr-20%Ni) chịu nhiệt đến ~1.100°C liên tục. Trong ferritic, 446 (26–27%Cr) chịu đến ~1.175°C về oxy hóa nhưng giòn ở nhiệt độ thấp. Trong thực tế kết cấu, 309 và 310 là lựa chọn phổ biến cho lò và kết cấu nhiệt độ cao.
Tỷ lệ thị phần là ước tính toàn cầu từ dữ liệu ISSF (International Stainless Steel Forum). Đặc tính kỹ thuật tóm tắt — tra cứu tiêu chuẩn cụ thể của từng mác để có số liệu chính xác.