Câu Chuyện Thú Vị Về Thép Không Gỉ: Từ Phát Minh Đến Ứng Dụng
Nhưng câu chuyện về sự ra đời và bí quyết giúp nó không bị gỉ lại là một hành trình khoa học đầy thú vị.
Gỉ sét từ lâu là “kẻ thù” của sắt và thép, vì cả hai đều dễ bị oxy hóa khi tiếp xúc với không khí hoặc nước. Thép, dù là hợp kim bền vững từ sắt và carbon, cũng không tránh khỏi sự ăn mòn này. Gỉ sét có thể làm suy yếu khung sắt của các công trình, gây hư hỏng cho phụ tùng ô tô, và làm mất mỹ quan lẫn độ an toàn của nhiều vật dụng hàng ngày.
Vậy điều gì đã khiến thép không gỉ trở nên đặc biệt?
Điều cốt lõi nằm ở cấu trúc hóa học độc đáo của nó, cho phép ngăn cản oxy từ môi trường thâm nhập và tạo nên phản ứng oxy hóa, vốn là nguyên nhân dẫn đến gỉ sét.
Trong hợp kim thép thông thường, thành phần chủ yếu là sắt (chiếm tới 99%) cùng với 0,2-1% carbon. Nhưng trong thép không gỉ, tỉ lệ này khác biệt: ngoài 62-75% là sắt và 1% carbon, nó còn chứa trên 10,5% chromium cùng một lượng nhỏ niken để tăng độ bền và dễ gia công.
Chromium là chìa khóa giúp thép không gỉ chống lại sự ăn mòn. Khi phản ứng với oxy trong không khí, chromium tạo ra một lớp mỏng oxide chromium (Cr2O3) bao phủ bề mặt kim loại. Lớp bảo vệ này, dày chỉ vài nanomet, gần như vô hình nhưng lại hiệu quả trong việc ngăn oxy thâm nhập vào bên trong, giữ cho thép không bị gỉ.
Đặc biệt hơn, lớp oxide này có khả năng tự phục hồi khi bị tổn hại và không phản ứng với các chất hóa học khác, vì thế thép không gỉ rất an toàn khi tiếp xúc với thực phẩm và các dụng cụ y tế.
Công thức hiện đại của thép không gỉ được phát minh vào năm 1912 bởi Harry Brearley, một nhà luyện kim người Anh. Trong quá trình tìm kiếm hợp kim chịu được ăn mòn cho nòng súng, ông đã thử nghiệm với các thành phần như sắt, carbon, chromium và niken. Khi phát hiện mảnh hợp kim thí nghiệm không bị gỉ dù bị bỏ quên ngoài trời, ông đã nhận ra tiềm năng to lớn của loại vật liệu này. Năm 1915, thép không gỉ chính thức được giới thiệu đến thế giới.
Ngày nay, thép không gỉ chiếm khoảng 4% lượng thép được sử dụng toàn cầu, tương đương gần 2 tỷ tấn mỗi năm. Dù chi phí sản xuất đắt gấp 3-5 lần so với thép thông thường, nhu cầu thép không gỉ vẫn ngày một tăng nhờ vào các đặc tính ưu việt như chống ăn mòn axit và hóa chất, bề mặt dễ lau chùi và độ bền vượt trội.
