SUS304, SUS316, SUS430: mác inox JIS và mác tương đương AISI/ASTM
Trên bản vẽ, báo giá hay mill sheet (ミルシート, chứng chỉ vật liệu của nhà máy thép) gửi từ phía Nhật, inox thường được ghi là SUS304, SUS316L hoặc SUS430. Trên bản vẽ, ký hiệu này thường nằm ở mục 材質 (zaishitsu, "vật liệu") trong khung tên. Đây là ký hiệu mác thép theo JIS (Tiêu chuẩn Công nghiệp Nhật Bản), và mỗi mác đều có mác gần tương đương bên hệ AISI/ASTM: SUS304 tương ứng 304, SUS316 tương ứng 316, SUS430 tương ứng 430.
Tuy vậy, "tương đương" không có nghĩa là "giống hệt". Giới hạn của cùng một mác trong JIS và ASTM có thể lệch nhau đôi chút, còn tên mác JIS thì không cho biết dạng sản phẩm hay tiêu chuẩn sản xuất của vật liệu.
Bài viết này gồm bảng tra nhanh các mác tương đương, so sánh ba mác inox phổ biến nhất, ghi chú về TCVN và QCVN cho người làm ở Việt Nam, và danh sách những điểm cần xác nhận với phía Nhật trước khi thay bằng vật liệu mua tại chỗ.
Mục lục
- Cách đọc ký hiệu mác inox JIS
- Năm nhóm thép không gỉ
- Bảng tra nhanh: mác inox JIS và mác tương đương gần nhất
- So sánh nhanh SUS304, SUS316 và SUS430
- Vai trò của từng nguyên tố hợp kim
- Chống ăn mòn: chú ý clorua và mối hàn
- Từ tính, tính chất nhiệt và độ bền
- Cắt gọt, tạo hình, hàn và chi phí
- Chọn mác inox: kiểm tra theo 6 bước
- Những điểm cần xác nhận trước khi thay vật liệu
- Giới hạn của bài viết
- Tóm tắt
- Câu hỏi thường gặp
- Nguồn tham khảo
Cách đọc ký hiệu mác inox JIS
"SUS" là viết tắt của Steel Use Stainless, tiền tố mà JIS dùng cho thép không gỉ. Ba chữ số phía sau dựa theo cách đánh số của AISI, nên chữ số đầu tiên cho biết nhóm hợp kim, giống như mác AISI.
Chữ cái ở cuối cho biết điểm khác so với mác gốc. Chẳng hạn chữ "L" trong SUS316L nghĩa là cacbon cực thấp, và bản vẽ Nhật hay chỉ định mác này cho chi tiết có hàn. Các hậu tố như J1, J2 là mác do Nhật phát triển, có thể không có mác AISI tương ứng trực tiếp.
Tách ký hiệu thành tiền tố, chữ số và hậu tố để biết đây là loại thép gì.
Hậu tố: L = cacbon cực thấp / F = dễ cắt gọt / N1, N2 = có thêm nitơ / J1, J2 = mác riêng của Nhật / Se = có thêm selen
Dựa trên phần hỏi đáp của Hiệp hội Thép không gỉ Nhật Bản (JSSA) về số hiệu mác JIS và chữ cái hậu tố.
Năm nhóm thép không gỉ
Thép không gỉ được chia thành năm nhóm theo tổ chức kim loại (cấu trúc tinh thể) ở nhiệt độ phòng. Nhóm tổ chức quyết định thép có nhiễm từ hay không, có tôi cứng được hay không, và dễ tạo hình đến mức nào.
Nhóm austenit như SUS304 phổ biến hơn hẳn. Theo JSSA, nhóm này chiếm hơn 60% tổng sản lượng thép không gỉ. Đứng thứ hai là nhóm ferit với SUS430 gần như không chứa niken, và hai nhóm này chiếm phần lớn inox mà chúng ta gặp hằng ngày.
Khác nhau về tổ chức kim loại dẫn đến khác nhau về từ tính, độ cứng và khả năng tạo hình.
Dựa trên cách phân loại của JSSA. Bài này so sánh SUS304, SUS316 và SUS430, ba mác thông dụng được lưu thông rộng rãi.
Bảng tra nhanh: mác inox JIS và mác tương đương gần nhất
Bảng dưới đây liệt kê các mác hay gặp trên bản vẽ Nhật, kèm mác AISI/ASTM, số UNS và số hiệu thép EN (châu Âu) mà các bảng tra chéo thường ghép cặp. Hãy coi đây là mác tương đương gần nhất, không phải quy cách giống hệt, vì mỗi tiêu chuẩn có giới hạn thành phần và cơ tính riêng.
| Mác JIS | Nhóm | Mác AISI / ASTM | UNS | Số hiệu EN (tên) |
|---|---|---|---|---|
| SUS303 | Austenit (dễ cắt gọt) | 303 | S30300 | 1.4305 (X8CrNiS18-9) |
| SUS304 | Austenit | 304 | S30400 | 1.4301 (X5CrNi18-10) |
| SUS304L | Austenit, cacbon thấp | 304L | S30403 | 1.4307 (X2CrNi18-9) hoặc 1.4306 (X2CrNi19-11) |
| SUS316 | Austenit, có Mo | 316 | S31600 | 1.4401 (X5CrNiMo17-12-2) |
| SUS316L | Austenit, có Mo, cacbon thấp | 316L | S31603 | 1.4404 (X2CrNiMo17-12-2) |
| SUS430 | Ferit | 430 | S43000 | 1.4016 (X6Cr17) |
Tiêu chuẩn sản phẩm: JIS nào ứng với ASTM nào
Chỉ tên mác thì chưa đủ để xác định vật liệu bạn sẽ nhận. Mill sheet của Nhật còn ghi tiêu chuẩn sản phẩm JIS, còn phía ASTM thì dùng tiêu chuẩn khác nhau cho từng dạng sản phẩm. Bảng dưới đây giúp định hướng nên đối chiếu với tiêu chuẩn ASTM nào theo dạng sản phẩm, chứ không phải bảng xác nhận có thể thay thế trực tiếp.
| Dạng sản phẩm | Tiêu chuẩn JIS | Tiêu chuẩn ASTM gần nhất |
|---|---|---|
| Thanh (láp, thanh tròn, thanh vuông...) | JIS G 4303 (thanh thép không gỉ) | ASTM A276/A276M (thanh và thép hình không gỉ). Mác dễ cắt gọt như 303 thuộc tiêu chuẩn riêng ASTM A582/A582M |
| Tấm, lá, dải cán nóng | JIS G 4304 (tấm, lá, dải thép không gỉ cán nóng) | ASTM A240/A240M (tấm, lá, dải thép không gỉ crom và crom-niken dùng cho bình chịu áp lực và mục đích chung) |
| Tấm, lá, dải cán nguội | JIS G 4305 (tấm, lá, dải thép không gỉ cán nguội) | ASTM A240/A240M |
SUS304 và 304, SUS430 và 430: gần giống, không giống hệt
Cơ tính tối thiểu cho thấy vì sao chữ "tương đương" cần dùng cẩn thận. Với tấm cán nguội ở trạng thái ủ, JIS G 4305 và ASTM A240 quy định giống nhau về giới hạn chảy và độ giãn dài, nhưng khác nhau về giới hạn bền kéo.
| Chỉ tiêu (tối thiểu) | SUS304 (JIS G 4305) | 304 (ASTM A240) | SUS430 (JIS G 4305) | 430 (ASTM A240) |
|---|---|---|---|---|
| Giới hạn bền kéo | 520 MPa | 515 MPa | 420 MPa | 450 MPa |
| Giới hạn chảy quy ước 0,2% (Rp0,2) | 205 MPa | 205 MPa | 205 MPa | 205 MPa |
| Độ giãn dài | 40% | 40% | 22% | 22% |
Vì vậy, tấm 304 đạt A240 vẫn có thể thấp hơn mức tối thiểu 520 MPa của JIS, còn 430 sản xuất theo JIS có thể thấp hơn mức 450 MPa của A240. Nếu cần vật liệu đạt đồng thời JIS và ASTM, hãy đặt vật liệu được chứng nhận theo cả hai tiêu chuẩn sản phẩm (dual-certified), hoặc ít nhất kiểm tra giá trị thực tế trên mill sheet có đạt cả hai mức tối thiểu hay không. Chỉ nhìn giới hạn bền kéo thì chưa đủ để kết luận vật liệu đáp ứng toàn bộ một tiêu chuẩn. Nếu bản vẽ chỉ định tiêu chuẩn JIS, hãy hỏi khách hàng hoặc người thiết kế phía Nhật bằng văn bản xem có chấp nhận vật liệu tương đương theo ASTM hay EN không.
Ở Việt Nam: TCVN 10356 và QCVN 20
TCVN 10356:2017 là tiêu chuẩn quốc gia chấp nhận ISO 15510:2014, liệt kê thành phần hóa học của các mác thép không gỉ. ISO 15510 được xây dựng phần lớn dựa trên các tiêu chuẩn ISO, ASTM, EN, JIS và GB hiện có, nên có thể dùng để tham khảo khi đối chiếu thành phần. Tuy vậy, thành phần giống nhau chưa có nghĩa là cơ tính, trạng thái cung cấp hay tiêu chuẩn sản phẩm cũng tương đương.
Bên cạnh đó, QCVN 20:2019/BKHCN (cùng Sửa đổi 1:2021) là quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về thép không gỉ, áp dụng cho hàng sản xuất trong nước, nhập khẩu và lưu thông thuộc các mã HS trong phụ lục. Quy chuẩn yêu cầu crom không thấp hơn 10,5% và cacbon không quá 1,2%, đồng thời thành phần phải phù hợp với mác trong tiêu chuẩn công bố áp dụng (TCVN, tiêu chuẩn quốc tế, khu vực, tiêu chuẩn nước ngoài, ASTM hoặc SAE). Trước khi mua hoặc nhập khẩu, hãy cùng bộ phận xuất nhập khẩu hoặc nhà cung cấp xác định sản phẩm có thuộc phạm vi của quy chuẩn hay không, và văn bản sửa đổi, thay thế nào đang có hiệu lực.
Tiêu chuẩn vật liệu (TCVN, JIS, ASTM), yêu cầu trên bản vẽ và hợp đồng, và quy chuẩn bắt buộc (QCVN) là ba lớp yêu cầu cần xem riêng. Vật liệu đạt QCVN chưa chắc đã đạt yêu cầu bản vẽ: nếu bản vẽ ghi SUS304 theo JIS G 4305, vẫn phải được phía Nhật đồng ý trước khi dùng vật liệu theo tiêu chuẩn khác. Ngược lại, việc khách hàng đồng ý cho thay vật liệu cũng không thay cho việc đáp ứng QCVN nếu sản phẩm thuộc phạm vi điều chỉnh.
So sánh nhanh SUS304, SUS316 và SUS430
Bảng so sánh dưới đây dùng giới hạn JIS cho thành phần và cơ tính, dữ liệu JSSA cho tính chất vật lý và xu hướng chống ăn mòn. Cách nhớ đơn giản là lấy 304 làm gốc: thêm molipđen để chịu muối thì thành 316, bỏ niken để giảm giá thì thành 430.
Lấy 304 làm chuẩn: 316 chịu muối tốt hơn, 430 bỏ niken để rẻ hơn.
Thành phần: khoảng giới hạn JIS, chỉ các nguyên tố chính. Bền kéo và giãn dài: giá trị tối thiểu theo JIS G 4305 (tấm cán nguội). Dẫn nhiệt và giãn nở nhiệt: giá trị điển hình của JSSA (giãn nở trong khoảng 0–100°C). Luôn kiểm tra giá trị thực tế trên mill sheet.
Nhìn ngang bảng sẽ thấy phần lớn khác biệt giữa ba mác nằm ở lượng niken và molipđen. Niken tạo tổ chức austenit, từ đó sinh ra khác biệt về khả năng tạo hình và từ tính. Molipđen thì bổ sung khả năng chịu muối.
Các số liệu trên là quy cách vật liệu và giá trị điển hình. Tính năng của một chi tiết thành phẩm còn phụ thuộc vào hình dạng, độ hoàn thiện bề mặt và môi trường sử dụng, nên các phần dưới đây sẽ xem lần lượt từng yếu tố.
Vai trò của từng nguyên tố hợp kim
Khi đã hiểu crom, niken, molipđen và cacbon mỗi thứ làm gì, bạn có thể đọc được vật liệu chỉ định trên bản vẽ mà không cần học thuộc từng mác.
Crom gần như giống nhau. Khác biệt nằm ở niken và molipđen.
Số càng lớn thì càng chống ăn mòn rỗ do clorua tốt. (Bảng của JSSA, theo thành phần điển hình: 304 = 19,0 / 316 = 25,0 / 430 = 17,0)
Các thanh thể hiện khoảng JIS của từng nguyên tố trên thang 0–30%. Dựa trên bảng thành phần JIS của JSSA.
Crom: nền tảng của khả năng chống gỉ
Crom tạo nên lớp màng bảo vệ trên bề mặt, thứ làm cho thép "không gỉ". Cả ba mác đều chứa 16–20% crom, nên ở điểm này chênh lệch không lớn. Tuy nhiên, lượng crom tương đương không có nghĩa là 430 chống gỉ tốt như 304, vì tính chất còn do các nguyên tố khác quyết định.
Niken: tổ chức kim loại và khả năng tạo hình
Niken giữ ổn định tổ chức austenit ở nhiệt độ phòng. Tổ chức austenit có độ dẻo và độ dai cao, nên uốn, dập vuốt sâu và hàn đều dễ hơn, và đây cũng là lý do 304 và 316 ở trạng thái ủ không hút nam châm. SUS316 chứa nhiều niken hơn 304 (10–14% so với 8–10,5%).
SUS430 là mác ferit với niken giới hạn ở 0,60%, và nhờ gần như không có niken nên thường rẻ hơn 304. Niken là kim loại đắt, nên người làm mua hàng cần biết rằng giá các mác austenit thường biến động theo giá niken trên thị trường.
Molipđen: tăng khả năng chịu clorua
Điểm đặc trưng nhất của SUS316 là 2–3% molipđen. Molipđen làm tăng khả năng chống ăn mòn rỗ (các lỗ nhỏ nhưng sâu) và ăn mòn kẽ hở do ion clorua gây ra. JSSA dùng chỉ số Cr + 3,3Mo làm thước đo tham khảo, và theo bảng của hiệp hội này, 304 là 19,0 còn 316 là 25,0.
Nếu tính bằng giá trị tối thiểu của JIS (do chúng tôi tự tính), 316 vẫn cao hơn: 22,6 so với 18,0 của 304. Khoảng chênh này là lý do kỹ sư chọn 316 cho môi trường nước biển và môi trường có clorua.
Cacbon: càng thấp càng tốt cho chi tiết hàn
Khi hàn làm kim loại nóng lên, cacbon kết hợp với crom và làm nghèo crom ở vùng gần mối hàn. Đây là nguyên nhân gây ăn mòn giữa hạt (xem phần sau). "Mác L" như SUS304L, SUS316L giới hạn cacbon ở 0,030% để giảm rủi ro này.
Để so sánh, SUS304 cho phép tối đa 0,08% cacbon, còn SUS304L là 0,030%. JIS cũng quy định khoảng niken của SUS304L (9–13%) cao hơn một chút so với SUS304 (8–10,5%).
Chống ăn mòn: chú ý clorua và mối hàn
JIS G 0203 định nghĩa thép không gỉ là thép hợp kim chứa ít nhất 10,5% crom và không quá 1,2% cacbon, được chế tạo để tăng khả năng chống ăn mòn. Tên gọi bắt nguồn từ chữ "stainless" trong tiếng Anh: dù thành phần chính vẫn là sắt, loại thép này ít gỉ hơn nhiều so với thép cacbon thông thường.
Thép không gỉ chống gỉ được là nhờ crom phản ứng với oxy, tạo nên một lớp màng thụ động rất đặc, dày chỉ vài nanomet. Khác với sơn hay mạ, lớp màng này tự phục hồi sau khi bị trầy xước, miễn là có oxy. Ở những nơi màng không thể tự phục hồi, inox vẫn có thể bị gỉ, nên điểm xuất phát khi chọn mác là hiểu rằng inox "khó gỉ" chứ không phải "không bao giờ gỉ".
Một lớp màng mỏng giàu crom bảo vệ kim loại và tự tái tạo khi bị hư hại.
Khi phân vân giữa 304 và 316, câu hỏi đầu tiên là môi trường có clorua (muối) hay không.
Trong thử nghiệm phơi mẫu 8 năm ở vùng ven biển do JSSA giới thiệu, SUS304 mất 0,10 mg/cm² khối lượng, SUS430 mất 0,16 mg/cm², còn tôn mạ kẽm mất 39,0 mg/cm². Cả hai mác inox đều hao hụt ít hơn tôn mạ kẽm hàng trăm lần, nhưng 304 vẫn hao hụt ít hơn 430.
Ăn mòn ở inox thường không làm mỏng đều toàn bề mặt mà tập trung ở một số vị trí nhất định. Nắm được các dạng ăn mòn chính sẽ giúp bạn biết cần để ý ở đâu.
Cả bốn dạng đều bắt đầu ở nơi màng thụ động bị yếu đi cục bộ.
Dựa trên phần hỏi đáp của JSSA về khả năng chống ăn mòn và hiện tượng ăn mòn, cùng tài liệu của một hội đồng ngành nhà ở Nhật Bản (hia-net.gr.jp).
Ăn mòn rỗ và kẽ hở: có muối thì ưu tiên 316
Ăn mòn rỗ để lại những lỗ nhỏ trên bề mặt. Ăn mòn kẽ hở phát triển bên trong các khe, chẳng hạn dưới mặt tựa của đầu bu lông hay dưới gioăng. Cả hai dễ xảy ra khi có clorua hoặc các ion halogen khác, và vết gỉ bên ngoài có thể trông nhỏ dù bên trong đã ăn sâu.
Với thiết bị ngoài trời ở vùng ven biển, đường ống dẫn nước biển hoặc nước muối, và thiết bị được vệ sinh bằng chất tẩy rửa gốc clo, 316 có molipđen là lựa chọn hàng đầu. JSSA cũng khuyến nghị dùng vật liệu có nhiều crom hoặc molipđen hơn cho môi trường clorua.
Ăn mòn giữa hạt: chi tiết hàn thì cân nhắc mác L
Ở vùng chịu nhiệt hàn, crom và cacbon có thể kết hợp tại biên hạt (ranh giới giữa các hạt tinh thể), để lại những vùng thiếu crom. Hiện tượng này gọi là nhạy hóa, khiến ăn mòn lan dọc theo biên hạt.
Cách khắc phục là dùng 304L hoặc 316L có cacbon thấp. Các mác ổn định hóa bằng titan hoặc niobi để giữ cacbon lại cũng được dùng với cùng mục đích. Bồn và đường ống hàn thường được chỉ định SUS316L để vừa chịu muối, vừa giữ được khả năng chống ăn mòn ở mối hàn.
Nứt ăn mòn ứng suất: giảm ứng suất hoặc đổi mác
Dạng nứt này chủ yếu xảy ra ở nhóm austenit. Ứng suất kéo dư do hàn hoặc uốn có thể gây nứt khi có thêm clorua hay tác nhân ăn mòn khác, nên chỉ chọn 304 hay 316 thôi là chưa đủ an tâm.
Trong môi trường nóng và có clorua, hãy giảm ứng suất dư bằng thiết kế hoặc nhiệt luyện, hoặc cân nhắc mác song pha hay ferit vốn chống loại nứt này tốt hơn.
Gỉ lây từ sắt: đừng để sắt bám lên bề mặt
Nhiều trường hợp trong xưởng báo "inox bị gỉ" thực ra là gỉ của bụi sắt bám trên bề mặt, không phải bản thân inox bị ăn mòn. Người Nhật gọi hiện tượng này là moraisabi (もらいさび, "gỉ lây"). Nguyên nhân điển hình là bụi mài từ thép cacbon bắn vào, hoặc vết xước do dụng cụ bằng thép, và chất tẩy rửa gốc clo còn sót lại trên bề mặt cũng có thể gây gỉ.
Gỉ ở giai đoạn đầu thường lau sạch được bằng chất tẩy chuyên dùng cho inox, trả lại bề mặt gần như ban đầu. Để giữ được khả năng chống ăn mòn, hãy dùng dụng cụ và bàn chải riêng cho inox, đồng thời làm sạch bề mặt sau khi gia công.
Từ tính, tính chất nhiệt và độ bền
Sau khả năng chống ăn mòn, khác biệt lớn tiếp theo là từ tính và tính chất nhiệt. Hai điểm này dễ bị bỏ qua, nhưng với chi tiết đặt gần cảm biến, thiết bị điện từ hoặc chịu nhiệt, chúng có thể quyết định việc chọn mác.
430 dẫn nhiệt tốt hơn và ít giãn nở hơn khi nhiệt độ thay đổi.
Từ tính: SUS304 và SUS316 gần như không nhiễm từ ở trạng thái ủ / SUS430 sắt từ
Dựa trên bảng tính chất vật lý của JSSA (độ dẫn, độ từ thẩm, giãn nở nhiệt).
Từ tính
304 và 316 ở trạng thái ủ hầu như không hút nam châm, còn 430 thì hút. Vì vậy trong xưởng, người ta hay dùng nam châm như một cách kiểm tra nhanh để phân biệt 304 và 430.
Gia công nguội như uốn hay dập có thể làm một phần austenit trong 304 biến đổi và khiến nó nhiễm từ. JSSA cho biết từ tính phát sinh do gia công không ảnh hưởng đến khả năng chống ăn mòn. Nam châm hút chưa chứng minh được chi tiết là 430, nên hãy xác nhận mác thép qua mill sheet hoặc ký hiệu đóng trên vật liệu.
Ngược lại, từ tính cũng có thể gây rắc rối. Nếu chi tiết bắt buộc không nhiễm từ, chẳng hạn đặt gần cảm biến hay nằm trong thiết bị điện từ, hãy chọn vật liệu và phương pháp gia công cùng lúc, tính cả khả năng nhiễm từ do tạo hình.
Dẫn nhiệt và giãn nở nhiệt
Với 26,4 W/(m·K), 430 dẫn nhiệt tốt hơn nhiều so với 304 và 316 (16,3). Hệ số giãn nở nhiệt của 430 là 10,4 × 10⁻⁶/K, so với 17,3 của 304, nên kích thước ít thay đổi theo nhiệt độ. Cùng với giá rẻ, các tính chất nhiệt này là lý do 430 hay được dùng cho dụng cụ nấu nướng và linh kiện đồ gia dụng.
Ngược lại, nhóm austenit dẫn nhiệt kém nên nhiệt khó thoát ra, đồng thời giãn nở nhiều hơn khi nóng lên. Khi hàn và gia công có nhiệt, nhiệt dễ dồn cục bộ và chi tiết dễ bị biến dạng, nên cần đồ gá giữ chắc và trình tự hàn được tính toán trước.
Độ bền và độ giãn dài
Theo JIS G 4305 (tấm cán nguội), cả ba mác có cùng giới hạn chảy tối thiểu 205 MPa. Giới hạn bền kéo tối thiểu là 520 MPa với 304 và 316, và 420 MPa với 430.
Khác biệt rõ nhất là độ giãn dài: tối thiểu 40% với 304 và 316, trong khi 430 chỉ 22%. Với hộp, cốc dập vuốt sâu hay chi tiết kim loại tấm có góc uốn gắt, 304 và 316 với độ giãn dài cao sẽ an toàn hơn.
Cắt gọt, tạo hình, hàn và chi phí
Một mác đáp ứng mọi yêu cầu về tính chất vẫn có thể làm tăng thời gian giao hàng và chi phí nếu khó gia công. Hãy tính đến phương pháp gia công ngay từ giai đoạn thiết kế khi chọn mác để tránh phải làm lại.
Cắt gọt: 304 dai và dễ "dính dao"
304 dai và dễ biến cứng khi gia công, nên bề mặt vừa cắt sẽ cứng dần lên. Hệ số dẫn nhiệt thấp còn làm nhiệt cắt dồn ở mũi dao, dẫn đến dao mòn nhanh và phoi dài quấn rối.
Với chi tiết chủ yếu gia công cắt gọt, có thể chọn SUS303, mác có ít nhất 0,15% lưu huỳnh để dễ cắt gọt hơn. Tuy nhiên thành phần của 303 khác 304, nên ở chi tiết mà khả năng chống ăn mòn hoặc mối hàn quan trọng, hãy xác nhận 303 có được chấp nhận thay 304 không trước khi chỉ định.
Dập và uốn: độ giãn dài tạo ra khác biệt
Nhờ độ giãn dài cao, 304 và 316 phù hợp với tạo hình nguội như dập vuốt sâu và uốn. Các sản phẩm dập vuốt sâu như bồn rửa và hộp đựng thường làm từ 304 và các mác austenit tương tự.
Do 430 giãn dài kém hơn, rủi ro nứt khi dập vuốt sâu cao hơn. Với chi tiết tạo hình nông hoặc gần như phẳng, dùng 430 để giảm chi phí là lựa chọn hợp lý.
Hàn: 304 dễ hàn nhưng cần chú ý biến dạng
Nhóm austenit có tính hàn tốt và được dùng rộng rãi trong kết cấu hàn. Điểm cần chú ý là ăn mòn giữa hạt đã nói ở trên và biến dạng do giãn nở nhiệt lớn. Với chi tiết sẽ làm việc trong môi trường ăn mòn sau khi hàn, hãy cân nhắc chỉ định mác L.
430 nhìn chung được xem là khó hàn hơn 304. Nếu định dùng 430 cho kết cấu hàn, hãy thử nghiệm mối hàn trước khi quyết định.
Chi phí: niken và molipđen quyết định giá
Nhìn chung, 430 rẻ nhất, 304 ở giữa và 316 đắt nhất. Các nhà cung cấp vật liệu và nhà sản xuất thiết bị ở Nhật đều mô tả 430 rẻ hơn 304, còn 316 (và 316L) đắt hơn. Chênh lệch này đến từ lượng niken và molipđen, hai nguyên tố hợp kim đắt tiền.
Khi so sánh chi phí, đừng chỉ nhìn đơn giá vật liệu theo kg mà hãy xét thêm các điểm sau.
- Mác đó có dễ gia công không
- Có cần xử lý bề mặt không
- Dùng được bao lâu trước khi phải thay
Có trường hợp 316 dùng bền nhiều năm lại rẻ hơn về tổng chi phí so với 430 giá thấp nhưng bị gỉ và phải thay sớm.
Chọn mác inox: kiểm tra theo 6 bước
Áp dụng các tiêu chí trên theo thứ tự thì việc chọn sẽ đơn giản hơn: bắt đầu từ 304, rồi chuyển sang 316 hoặc 430 tùy điều kiện.
Kiểm tra môi trường và điều kiện trước, cuối cùng mới điều chỉnh theo chi phí.
Khi nào dùng SUS304
304 cân bằng giữa khả năng chống ăn mòn, khả năng tạo hình và tính hàn, nên được dùng trong rất nhiều ứng dụng, ví dụ như sau.
- Thiết bị chế biến thực phẩm
- Phụ kiện kiến trúc
- Thiết bị hóa chất thông thường
- Bu lông và đai ốc
Nếu không có lý do đặc biệt để chọn mác khác, kỹ sư thường bắt đầu từ 304. Ứng dụng điển hình là bồn chứa, đường ống và băng tải trong nhà máy thực phẩm.
Khi nào dùng SUS316
316 chủ yếu được dùng cho các trường hợp sau.
- Thiết bị tiếp xúc nước biển hoặc bị nước biển bắn, tạt vào
- Thiết bị ngoài trời ở vùng ven biển
- Thiết bị hóa chất và dược phẩm xử lý nguyên liệu hay dung dịch có tính ăn mòn
Một số nhà sản xuất thiết bị dùng 316L cho bộ phận tiếp xúc chất lỏng và tiếp xúc bột của thiết bị dược phẩm. Một cách khác là chỉ thay 304 bằng 316 ở những vị trí đã xảy ra ăn mòn rỗ hoặc ăn mòn kẽ hở.
Với kết cấu hàn, 316L là mác thường được chỉ định, và bạn sẽ hay thấy "SUS316L" trên bản vẽ đường ống, bồn bể của Nhật. Vì 316 đắt hơn 304, một cách làm thực tế là chỉ dùng 316 ở những chỗ thật sự cần.
Khi nào dùng SUS430
430 được dùng trong môi trường tương đối ít ăn mòn, với các ứng dụng điển hình như sau.
- Thiết bị bếp
- Linh kiện đồ gia dụng
- Vật liệu nội thất kiến trúc
- Linh kiện ô tô
Với chi tiết trong nhà, ít nguy cơ ngưng tụ hơi nước hay nhiễm muối, ít dập vuốt sâu và ít hàn, chuyển từ 304 sang 430 có thể giúp giảm chi phí. Vì 430 nhiễm từ, nó cũng được dùng cho chi tiết cố định bằng nam châm.
Nếu chuyển từ 304 sang 430 cho chi tiết ngoài trời hoặc khu vực ẩm ướt, hãy giả định rằng 430 sẽ chống gỉ kém hơn 304 và thử nghiệm trước khi chuyển.
Những điểm cần xác nhận trước khi thay vật liệu
Khi bản vẽ, báo giá hay mill sheet của Nhật chỉ định một mác SUS mà bạn muốn mua vật liệu tại Việt Nam hoặc dùng mác tương đương, hãy thống nhất bằng văn bản các điểm dưới đây với khách hàng, người thiết kế hoặc nhà cung cấp phía Nhật trước khi đặt hàng.
- Áp dụng tiêu chuẩn sản phẩm JIS nào? G 4303 (thanh), G 4304 (tấm cán nóng), G 4305 (tấm cán nguội), hay tiêu chuẩn ống, vật rèn? Điều này cho biết cần so với tiêu chuẩn ASTM nào.
- Có chấp nhận mác tương đương theo ASTM hoặc EN không? Nếu có, vật liệu phải đạt cả giá trị tối thiểu của JIS (ví dụ giới hạn bền kéo 520 MPa của SUS304) hay chỉ cần đạt tiêu chuẩn thay thế?
- Có chấp nhận mác L hoặc vật liệu chứng nhận kép không? Ví dụ, vật liệu chứng nhận kép 304/304L có dùng được ở chỗ ghi SUS304 không?
- SUS303 có thay được SUS304 cho chi tiết cắt gọt không, hoặc ngược lại? Hai mác này khác nhau về khả năng chống ăn mòn và tính hàn.
- Chi tiết có bắt buộc không nhiễm từ không? Nếu có, yêu cầu đó có tính cả từ tính phát sinh do tạo hình không?
- Yêu cầu độ hoàn thiện bề mặt như thế nào? Bản vẽ nên ghi kèm cùng với mác thép.
- Cần nộp những tài liệu gì? Thông thường là mill sheet thể hiện thành phần hóa học và cơ tính thực tế, có ghi tên tiêu chuẩn.
Giới hạn của bài viết
- Các mác tương đương ở trên là cách ghép cặp mà phần lớn bảng tra chéo sử dụng. Chúng không được đảm bảo thay thế được cho mọi ứng dụng, và một số tài liệu ghép cặp khác.
- Các giá trị là mức tối thiểu theo tiêu chuẩn hoặc giá trị điển hình từ các nguồn bên dưới. Tiêu chuẩn có thể được sửa đổi, nên hãy kiểm tra phiên bản hiện hành của JIS, ASTM, EN và TCVN/QCVN trước khi dựa vào bất kỳ con số nào.
- Thiết bị thuộc diện quản lý, như bình chịu áp lực, đường ống theo quy phạm thiết kế, chi tiết tiếp xúc thực phẩm hay thiết bị y tế, có thể bắt buộc một tiêu chuẩn cụ thể. Việc có chấp nhận vật liệu thay thế hay không do chủ đầu tư, người thiết kế chịu trách nhiệm hoặc cơ quan quản lý quyết định.
- Ống, phụ kiện đường ống, vật đúc và vật rèn thuộc các tiêu chuẩn khác và không được đối chiếu trong bài này.
Tóm tắt
- SUS304, SUS316 và SUS430 là các mác JIS tương ứng với 304, 316 và 430 (UNS S30400, S31600, S43000). Đây là mác tương đương gần nhất, không phải quy cách giống hệt.
- Thép không gỉ chứa ít nhất 10,5% crom và chống gỉ nhờ màng thụ động tự phục hồi. Inox "khó gỉ", không phải "không bao giờ gỉ".
- Lấy 304 làm gốc: thêm molipđen thành 316 chịu clorua, bỏ niken thành 430 giá rẻ.
- Có clorua thì ưu tiên xem xét 316 (vẫn cần tính đến nhiệt độ, nồng độ và kẽ hở), lo ăn mòn mối hàn thì cân nhắc mác L.
- 304 và 316 không nhiễm từ ở trạng thái ủ, 430 thì nhiễm từ. 430 dẫn nhiệt tốt hơn và ít giãn nở hơn.
- So sánh cả khả năng gia công và tuổi thọ chứ không chỉ giá, đồng thời xác nhận tiêu chuẩn sản phẩm JIS và điều kiện thay thế với phía Nhật.
Câu hỏi thường gặp
SUS304 và inox 304 có giống nhau không?
SUS304 là ký hiệu JIS tương ứng với mác AISI/ASTM 304 (UNS S30400) và EN 1.4301. Thành phần rất gần nhau, nhưng giới hạn không hoàn toàn giống. Ví dụ, JIS G 4305 quy định giới hạn bền kéo tối thiểu 520 MPa cho tấm SUS304, còn ASTM A240 quy định 515 MPa cho 304.
SUS316 và SUS316L tương đương mác nào?
SUS316 tương ứng với 316 (UNS S31600, EN 1.4401), còn SUS316L tương ứng với 316L (UNS S31603, EN 1.4404). Trong JIS, mác "L" giới hạn cacbon ở 0,030% để giảm nguy cơ ăn mòn giữa hạt tại mối hàn.
SUS430 có hút nam châm không?
Có. SUS430 là mác ferit và nhiễm từ. SUS304 và SUS316 gần như không nhiễm từ ở trạng thái ủ nhưng có thể nhiễm từ sau gia công nguội, nên chỉ thử bằng nam châm thì không xác nhận được mác.
JIS G 4305 tương ứng với tiêu chuẩn ASTM nào?
JIS G 4305 áp dụng cho tấm, lá và dải thép không gỉ cán nguội. Tiêu chuẩn ASTM gần nhất là ASTM A240/A240M, tiêu chuẩn này cũng bao gồm sản phẩm dẹt cán nóng (tương ứng JIS G 4304). Với thép thanh, JIS G 4303 gần nhất với ASTM A276/A276M.
Có thể dùng inox 304 mua tại Việt Nam thay cho SUS304 trên bản vẽ Nhật không?
Không thể kết luận chỉ từ cái tên "inox 304". Cần đối chiếu tiêu chuẩn sản phẩm, thành phần, cơ tính với yêu cầu bản vẽ, và chỉ thay khi có sự đồng ý bằng văn bản của khách hàng hoặc người thiết kế phía Nhật. Hãy xác nhận vật liệu phải đạt tiêu chuẩn nào, có còn phải đạt giá trị tối thiểu của JIS không, và cần nộp chứng chỉ gì.
Nguồn tham khảo
- Các nhóm thép không gỉ và đặc điểm: Hiệp hội Thép không gỉ Nhật Bản (JSSA), "Các loại" (tiếng Nhật)
- Màng thụ động và kết quả thử nghiệm phơi mẫu: JSSA, "Đặc điểm" (tiếng Nhật)
- Từ tính và chỉ số chống ăn mòn rỗ: JSSA, "Tính chất" (tiếng Nhật)
- Ý nghĩa hậu tố của ký hiệu mác: JSSA, hỏi đáp về số hiệu mác JIS và chữ cái hậu tố (tiếng Nhật)
- Tính chất vật lý: JSSA, hỏi đáp về độ dẫn, độ từ thẩm và giãn nở nhiệt (tiếng Nhật)
- Các dạng ăn mòn và cách phòng ngừa: JSSA, hỏi đáp về khả năng chống ăn mòn và hiện tượng ăn mòn (tiếng Nhật)
- Thành phần hóa học: JSSA, mác JIS nhóm austenit (tiếng Nhật), mác JIS nhóm ferit (tiếng Nhật)
- Tra chéo mác EN/Mỹ: TWI, "What are the equivalent European and American standards for common stainless steels?" (tiếng Anh)
- Mác 430 / EN 1.4016: Aperam, 430 – 1.4016; mác 304L / EN 1.4307: Teamedelstahl, 1.4307 (tiếng Anh)
- Cơ tính tối thiểu theo ASTM A240: ATI 304, ATI 430 (tiếng Anh)
- Tên các tiêu chuẩn sản phẩm JIS: JIS G 4303:2021, JIS G 4304:2021, JIS G 4305:2021 (bản xem trước của Hiệp hội Tiêu chuẩn Nhật Bản)
- Cơ tính theo JIS G 4305: Sekidou Kouhan, SUS304 (tiếng Nhật), SUS316 (tiếng Nhật), SUS430 (tiếng Nhật)
- Gỉ lây từ sắt và cách bảo dưỡng: hia-net.gr.jp, "Thép không gỉ" (tiếng Nhật)
- Phạm vi ASTM A276: ASTM A276/A276M-17, Standard Specification for Stainless Steel Bars and Shapes
- TCVN 10356:2017 (chấp nhận ISO 15510:2014): LuatVietnam, TCVN 10356:2017 Thành phần hóa học của sản phẩm thép không gỉ; phạm vi ISO 15510: Standard Norge, ISO 15510:2014
- QCVN 20:2019/BKHCN: LuatVietnam, QCVN 20:2019/BKHCN Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về thép không gỉ; Sửa đổi 1:2021 (Thư viện Pháp luật)
Bài gốc tiếng NhậtHướng dẫn này được biên soạn từ một bài viết của MONOSCOPE dành cho độc giả tại Nhật: ステンレスの種類と違い｜SUS304・SUS316・SUS430の選び方
Về biên tập viên
Biên tập viên MONOSCOPEFOUNDER & EDITORKhoảng mười năm làm việc tại một nhà sản xuất thiết bị nhà máy và một công ty kỹ thuật nhà máy, phụ trách đề xuất, thiết kế và chạy thử thiết bị, sau đó chuyển sang tiếp thị trực tuyến. Hiện là tư vấn web cho các nhà sản xuất B2B, giúp họ trình bày rõ sản phẩm và công nghệ. Có chứng chỉ quốc gia Nhật Bản về Quản lý năng lượng (Energy Manager) và Kỹ sư điện trưởng hạng ba.
Viết blog kỹ thuật từ năm 2017 (hơn 500 bài) và có kênh YouTube tiếng Nhật với khoảng 20.000 người đăng ký. Mỗi hướng dẫn được viết từ góc nhìn hiện trường Nhật Bản và đối chiếu với các tiêu chuẩn được trích dẫn.
