Lý giải cơ chế hóa học giúp thép không gỉ có thể “chống gỉ” trước tác động của môi trường?

Lý giải cơ chế hóa học giúp thép không gỉ có thể “chống gỉ” trước tác động của môi trường?
Theo: Thiên Long Theo Trí Thức Trẻ
Thể loại: Khoa Học Công Nghệ
Sự kết hợp tuyệt vời giữa các thành phần kim loại đã tạo nên một hợp kim chắc chắn và có thể chống gỉ tuyệt vời như thép không gỉ? Vậy đâu là bí mật đằng sau sự kết hợp đó?

Bài viết sẽ cung cấp cho bạn đọc những thông tin hữu ích về cách con người đã khéo léo kết hợp các kim loại với nhau ra sao để tạo nên sản phẩm thép không gỉ, phục vụ hàng ngày trong ăn uống, trưng bày hoặc thiết kế.

Lý giải cơ chế hóa học giúp thép không gỉ có thể “chống gỉ” trước tác động của môi trường? - Ảnh 1.

Thép không gỉ được sử dụng khá nhiều trong mọi mặt của đời sống, ví dụ như dây đeo đồng hồ

Thép không gỉ sở dĩ được đặt tên như vậy vì một lý do rất đơn giản, chúng không thể bị gỉ sét giống như các loại thép bình thường hoặc thép non (thép ít carbon). Nói cách khác, chúng có khả năng chống gỉ sét trước tác động của môi trường.

Tuy nhiên câu hỏi là làm thế nào những loại thép này không bị gỉ sét? Trước hết bạn cần hiểu khái niệm về gỉ sét.

Gỉ sét là gì?

Gỉ sét là hiện tượng sắt bị ăn mòn do tác động của điều kiện thời tiết hoặc các nguyên nhân khách quan. Gỉ sét thường sẽ tạo ra một lớp màu đỏ, gồ ghề bên ngoài lõi sắt. Gỉ sét đơn thuần được hiểu là quá trình oxy hóa của kim loại. Khi sắt tiếp xúc với O2 trong không khí, các lớp oxit kim loại và hydroxit bắt đầu hình thành. Đặc biệt trong điều kiện môi trường ẩm ướt, kim loại mà cụ thể là sắt dễ dàng bị ăn mòn. Kết quả sau khi sắt bị oxy hóa sẽ trở thành sắt oxit và lớp gỉ sét.

Lý giải cơ chế hóa học giúp thép không gỉ có thể “chống gỉ” trước tác động của môi trường? - Ảnh 2.

Sắt kết hợp với oxy sẽ tạo ra các lớp gỉ sét

Sự ăn mòn sắt là một phản ứng điện hóa, vì vậy các lớp gỉ đầu tiên thường chỉ là các lớp nguyên tử mỏng. Nhưng nếu quá trình này kéo dài, chúng sẽ tạo ra những lớp gỉ sét dày và dễ nhận thấy.

Gỉ sét khiến cho sắt mất đi độ cứng và độ bền vốn có. Do đó những đồ vật bị gỉ sét thường mất đi kha khá khối lượng và dễ bị hỏng khi rơi vỡ. Tổn thất hàng năm do gỉ sét có thể lên tới hàng tỷ đô la do đó nếu không ngăn chặn điều này, con người có thể lãng phí một lượng lớn tài nguyên và tốn thời gian, công sức.

Thép là gì?

Hai hoặc nhiều kim loại và phi kim loại có thể trộn lẫn hoặc kết hợp với nhau để tạo thành một hỗn hợp có đủ sức mạnh hoặc độ bền lớn hơn. Quá trình pha trộn để tăng cường tính chất cho kim loại sẽ tạo ra một thứ gọi là hợp kim.

Và thép là một loại hợp kim như vậy. Đó là lý do bạn sẽ khó có thể tìm thấy thép trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

Sắt là một trong những kim loại dồi dào nhất trên Trái Đất nhưng chúng thường ở dạng tinh khiết và có cấu trúc rất yếu. Các nguyên tử sắt được sắp xếp theo các lớp và chúng có thể dễ bị trượt sang các lớp khác ngay cả với tác động rất nhỏ. Điều này khiến sắt trở nên cực kỳ mềm và nguy hiểm nếu sử dụng cho xây dựng.

Do đó, con người đã nghĩ ra cách kết hợp sắt với carbon để tạo ra hợp kim thép. Hợp kim nhờ có cấu trúc liên kết chặt chẽ giữa các nguyên tử carbon nên rất bền chắc. Kể từ đó tới nay, thép đã trở thành vật liệu xây dựng được phổ biến trên toàn cầu.

Lý giải cơ chế hóa học giúp thép không gỉ có thể “chống gỉ” trước tác động của môi trường? - Ảnh 3.

Thép được sử dụng chủ yếu trong xây dựng nhưng nếu không bảo quản tốt sẽ dễ bị gỉ sét do môi trường

Carbon có thể làm cho thép cứng và chắc hơn nhôm, khiến nó khó có thể bị rạn nứt. Tuy nhiên chúng vẫn có một nhược điểm không thể bàn cãi, đó là khả năng chống ăn mòn kém. Nói cách khác, thép có thể bị ăn mòn nhanh chóng nếu như phải tiếp xúc với môi trường có độ ẩm cao. Lúc này, chúng ta sẽ cần phải kết hợp giữa thép và một nguyên tố có khả năng ngăn phản ứng oxy hóa. Và crom là một sự lựa chọn tuyệt vời để ngăn sự ăn mòn vì nó giống như một "tấm giáp" ngăn oxy tiếp xúc với lớp sắt bên trong.

Vậy thép không gỉ là gì?

Thép không gỉ hay còn gọi là inox, không chỉ là là hợp kim sắt, carbon và crom. Nó còn chứa cả các kim loại khác như mangan (Mn), một ít nickel (Ni) và molypden (Mo) có khả năng chống gỉ. Mặc dù là kim loại nhưng ngay cả khi bị ăn mòn trước lớp sắt trong cùng, những kim loại trên cũng ít gây hại cho con người.

Lý giải cơ chế hóa học giúp thép không gỉ có thể “chống gỉ” trước tác động của môi trường? - Ảnh 4.

Các sản phẩm dùng thép không gỉ phổ biến của các bà nội trợ là các bộ đồ nấu ăn bằng inox

Khi được bao bọc bởi nhôm, các lớp oxit nhôm sẽ có tác dụng bảo vệ lớp sắt trong cùng, tránh để tiếp xúc với oxy, gây ra tình trạng oxy hóa. Điều này cũng đúng với cả lớp crom bảo vệ bên ngoài. Nhờ vậy, thép không gỉ ít bị biến màu và và ăn mòn.

Trong ngành luyện kim, thép không gỉ được hiểu là một dạng hợp kim sắt chứa tối thiểu 10,5% crom. Chúng sẽ phản ứng với oxy và tạo nên một lớp mỏng nhưng khá cứng (crom oxit), bảo vệ lớp thép bên trong. Lớp bảo vệ này mỏng tới nỗi không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Do đó bề mặt thép không gỉ vẫn sáng bóng dù đang hàng ngày phải chịu tác động của các phân tử oxy trong không khí.

Tuy thép không gỉ không có độ cứng tốt như các loại thép xây dựng nhưng nó có tính năng quan trọng mà nhiều loại thép khác không có.

Thép không gỉ đa số được ứng dụng để chế tạo các vật dụng, dụng cụ phải tiếp xúc với nước, ví dụ dao cạo, dây đeo đồng hồ,…Ngoài ra, đặc tính của của crom là khả năng đánh bóng và dễ làm sạch nên sẽ góp phần tăng tính thẩm mỹ cho đồ vật.

Tham khảo Scienceabc và Wikipedia

Nghiên cứu: Uống bia, rượu dù ít hay nhiều vẫn có tác hại rất xấu đến sức khỏe

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Nghiên cứu: Uống bia, rượu dù ít hay nhiều vẫn có tác hại rất xấu đến sức khỏe
Nghiên cứu cho thấy chỉ riêng năm 2016 đã có xấp xỉ 3 triệu cái chết liên quan đến đồ uống có cồn. Ngoài ra, 12% tổng số nam giới tử vong trong độ tuổi từ 15 đến 49 có "dính lứu" đến bia rượu.

Đây là luật sư cứng nhất 2018: chi 14 tỷ mua xe tăng về đặt cạnh nhà ngắm chơi, bị dọa kiện bắt dời đi cũng không sợ

tinybook tinybook 3 tuần 4 ngày
Đây là luật sư cứng nhất 2018: chi 14 tỷ mua xe tăng về đặt cạnh nhà ngắm chơi, bị dọa kiện bắt dời đi cũng không sợ
Các phóng viên đã hỏi phản ứng của những người hàng xóm để xem liệu có bao nhiêu người cảm thấy phiền hà vì một chiếc xe tăng xuất hiện trên đường phố. Tuy vậy, tất cả những người được hỏi đều hài lòng và thích thú chụp ảnh cùng chiếc xe tăng.

Nhỏ giọt nước sạch nhất thế giới lên bề mặt hợp chất sạch nhất thế giới để xem nó có bị bẩn hay không

tinybook tinybook 3 tuần 4 ngày
Nhỏ giọt nước sạch nhất thế giới lên bề mặt hợp chất sạch nhất thế giới để xem nó có bị bẩn hay không
Và kết quả làm bất ngờ giới khoa học.

Tìm thấy xác ngựa non tuổi đời 40.000 năm vẫn còn gần như nguyên vẹn tại Siberia

tinybook tinybook 3 tuần 4 ngày
Tìm thấy xác ngựa non tuổi đời 40.000 năm vẫn còn gần như nguyên vẹn tại Siberia
Con ngựa con chỉ mới 2 - 3 tháng tuổi khi nó qua đời, chiều cao của nó là 98 cm tính từ chân đến vai. Bờm, đuôi và móng guốc ngựa có màu nâu đậm và đều còn nguyên. Thậm chí, các cơ quan nội tạng của nó cũng được bảo quản dưới lớp đất đóng băng vĩnh cửu.

Phố Wall phát hiện rất nhiều lỗi nghiêm trọng trên Tesla Model 3

tinybook tinybook 3 tuần 4 ngày
Phố Wall phát hiện rất nhiều lỗi nghiêm trọng trên Tesla Model 3
Các nhà phân tích của UBS đánh giá chất lượng của chiếc Tesla Model 3 "không xứng đáng với một chiếc ô tô giá 49.000 USD".

Không chỉ sản xuất súng, tập đoàn Kalashnikov còn làm cả xe máy điện quân sự "đẹp mê ly": đi 1 km chỉ tốn 172 đồng tiền điện

tinybook tinybook 3 tuần 5 ngày
Không chỉ sản xuất súng, tập đoàn Kalashnikov còn làm cả xe máy điện quân sự "đẹp mê ly": đi 1 km chỉ tốn 172 đồng tiền điện
Thử tính vui: 1 km đường chạy bằng xe máy điện SM-1 (không tính khấu hao xe) sẽ có giá 172 VND – quá rẻ so với xe máy chạy xăng thông thường chứ chưa nói tới các thiết bị quân sự - vốn nổi tiếng về khoản "ngốn nhiên liệu".

Tìm hiểu số phận của mẫu xe tăng Pháp siêu uy lực trong thế chiến 2 từng khiến xe tăng Đức phải khiếp sợ

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
Tìm hiểu số phận của mẫu xe tăng Pháp siêu uy lực trong thế chiến 2 từng khiến xe tăng Đức phải khiếp sợ
Ở thời điểm những năm 1940 thì pháo 47 mm SA 35 và súng máy 7,5 mm MAC mle 1931 của xe tăng Pháp là những loại hỏa khí đầy uy lực có thể bắn xuyên xe tăng Đức từ khoảng cách 1000 yard (khoảng 915 m).

Sự thật đằng sau những bài viết khẳng định "ánh sáng xanh gây mù lòa"

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
Sự thật đằng sau những bài viết khẳng định "ánh sáng xanh gây mù lòa"
Đeo kính lên để nhìn thẳng vào vấn đề mà nhìn nhận, ta mới thấy rõ chân tướng sự việc.

Chú mèo con tội nghiệp đã được giải cứu tại Thành phố kỹ thuật số của Samsung như thế nào

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
Chú mèo con tội nghiệp đã được giải cứu tại Thành phố kỹ thuật số của Samsung như thế nào
Tất cả bắt đầu bằng một mảnh giấy ghi chú được đính lên bức tường gần Samsung Digital City. Mảnh giấy viết có một chú mèo con ở gần đó đang bị bệnh và cần ai đó đến giúp đỡ.

Lịch sử dài của "Đó không phải là lỗi, đó là tính năng": chính con người cũng vậy, đừng đổ tại các lập trình viên

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
Lịch sử dài của "Đó không phải là lỗi, đó là tính năng": chính con người cũng vậy, đừng đổ tại các lập trình viên
"It's not a bug, it's a feature".

Xuất hiện loại kính chống say xe cực chất, đeo 10 phút là dùng smartphone trên ô tô vô tư luôn

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
Xuất hiện loại kính chống say xe cực chất, đeo 10 phút là dùng smartphone trên ô tô vô tư luôn
Chiếc kính này sẽ là vị cứu tinh cho các "thánh say xe" và mang lại một kì du lịch trọn vẹn, an toàn nhất.

Giải ngố HDR, HDR10+ trên TV là gì và tại sao bạn nên quan tâm đến nó

tinybook tinybook 4 tuần 8 giờ
Giải ngố HDR, HDR10+ trên TV là gì và tại sao bạn nên quan tâm đến nó
Một lưu ý quan trọng khi bạn đi sắm cho gia đình một chiếc TV mới, nhận thấy mác "Có HDR" và thắc mắc chúng là gì.

Robot sát thủ Nga giống như thoát ra từ một bộ phim khoa học giả tưởng

tinybook tinybook 4 tuần 11 giờ
Robot sát thủ Nga giống như thoát ra từ một bộ phim khoa học giả tưởng
Kalashnikov – nhà sản xuất súng AK-47 – đã cho ra mắt một robot khổng lồ tại sự kiện Diễn đàn Kỹ thuật Quân sự Quốc tế 2018 ở ngoại ô Moscow.

Bạn biết không: Dân Châu Âu thẳng tay vứt bỏ 50 triệu tấn rau củ quả mỗi năm chỉ vì trông chúng xấu mã

tinybook tinybook 4 tuần 19 giờ
Bạn biết không: Dân Châu Âu thẳng tay vứt bỏ 50 triệu tấn rau củ quả mỗi năm chỉ vì trông chúng xấu mã
Có tới 50 tiệu tấn rau củ quả bị lãng phí chỉ riêng tại Châu Âu chỉ vì hình thức xấu xí. Trong khi đó, 1/10 dân số thế giới vẫn đang thiếu đói. Sự tương phản này quả thực khiến chúng ta phải suy nghĩ lại về cách sử dụng tài nguyên.

Phát hiện ra băng trên Mặt Trăng, thêm yếu tố vững chắc mới để xây dựng căn cứ tại nhà của Chị Hằng

tinybook tinybook 4 tuần 1 ngày
Phát hiện ra băng trên Mặt Trăng, thêm yếu tố vững chắc mới để xây dựng căn cứ tại nhà của Chị Hằng
Phân tích dữ liệu thu về từ 10 năm trước, ta tìm ra yếu tố mới trên Mặt Trăng.

Các nhà khoa học tại MIT chế tạo thành công máy bẻ mì spaghetti làm đôi

tinybook tinybook 4 tuần 2 ngày
Các nhà khoa học tại MIT chế tạo thành công máy bẻ mì spaghetti làm đôi
Ta có thể ứng dụng kết quả nghiên cứu vào rất nhiều thứ, có điều chưa tìm ra được thứ gì cụ thể thôi.

Cô gái mất suất thực tập tại NASA vì dám bảo một ông là "im mồm", ai ngờ ông ấy là sếp NASA

tinybook tinybook 1 tháng 7 giờ
Cô gái mất suất thực tập tại NASA vì dám bảo một ông là "im mồm", ai ngờ ông ấy là sếp NASA
Dù Homer Hickham đã có những lời lẽ nhẹ nhàng và giúp cô gái có lại suất thực tập, chưa rõ mọi chuyện ra sao.

Bạn có nhận ra con đường VinGroup đang đi cũng chính là con đường của Samsung ngày nào

tinybook tinybook 1 tháng 1 ngày
Bạn có nhận ra con đường VinGroup đang đi cũng chính là con đường của Samsung ngày nào
Một khởi đầu khiêm tốn trong lĩnh vực thực phẩm, và một giấc mơ vô cùng lớn, trong một lĩnh vực sẽ thay đổi tương lai loài người.

Thông điệp ngầm của VinGroup: smartphone Vsmart sẽ chỉ là một dấu chấm nhỏ cho khát vọng tương lai

tinybook tinybook 1 tháng 1 ngày
Thông điệp ngầm của VinGroup: smartphone Vsmart sẽ chỉ là một dấu chấm nhỏ cho khát vọng tương lai
Chỉ bằng một chiếc smartphone thôi, VinGroup sẽ có thể thu hút được toàn bộ sự chú ý của người hâm mộ công nghệ trong nước. Nhưng tham vọng của tập đoàn số 1 Việt Nam không dừng tại đây.

Tìm hiểu về công nghệ Ray Tracing trên RTX 20x series - bước đột phá cho khả năng dựng hình chân thực nhất từ trước đến nay

tinybook tinybook 1 tháng 1 ngày
Tìm hiểu về công nghệ Ray Tracing trên RTX 20x series - bước đột phá cho khả năng dựng hình chân thực nhất từ trước đến nay
Cho dù đã được sử dụng từ lâu trong ngành công nghiệp, nhưng nhờ NVIDIA, đây là lần đầu tiên công nghệ này có thể hiện diện trên các desktop dành cho người dùng phổ thông.

Giảm thời gian chế tạo từ cả nghìn năm xuống còn 72 ngày, magnesite đã trở thành ứng cử viên số 1 trong việc giảm thiểu CO2 trong bầu không khí

tinybook tinybook 1 tháng 1 ngày
Giảm thời gian chế tạo từ cả nghìn năm xuống còn 72 ngày, magnesite đã trở thành ứng cử viên số 1 trong việc giảm thiểu CO2 trong bầu không khí
Các nhà khoa học mới tìm ra được cách tăng tốc độ tổng hợp magnesite, từ cả trăm năm xuống còn 72 ngày.

Cận cảnh robot chiến đấu tự hành "Made in Việt Nam": không sợ thời tiết khắc nghiệt, tự động sử dụng vũ khí tiêu diệt mục tiêu

tinybook tinybook 1 tháng 1 ngày
Cận cảnh robot chiến đấu tự hành "Made in Việt Nam": không sợ thời tiết khắc nghiệt, tự động sử dụng vũ khí tiêu diệt mục tiêu
Robot có các module quan sát quang học giúp tăng khả năng quan sát và truyền dữ liệu bảo mật về trung tâm chỉ huy, đồng thời có thể tự động sử dụng vũ khí tiêu diệt mục tiêu khi được lệnh từ trung tâm.

"Tự sát" bằng cách ăn chính mình - bí ẩn kinh dị ở loài rắn đã có lời giải

tinybook tinybook 1 tháng 2 ngày
"Tự sát" bằng cách ăn chính mình - bí ẩn kinh dị ở loài rắn đã có lời giải
Không ít người cảm thấy cực choáng váng trước hình ảnh loài rắn - "sát thủ máu lạnh" này lại tự ăn chính cơ thể mình.

Câu chuyện kì bí về con tàu ma Octavius: thuyền trưởng chết cóng trên ghế ngồi, tay vẫn còn cầm bút viết

tinybook tinybook 1 tháng 2 ngày
Câu chuyện kì bí về con tàu ma Octavius: thuyền trưởng chết cóng trên ghế ngồi, tay vẫn còn cầm bút viết
Không rõ rằng nó vẫn còn lênh đênh trên biển, hay đã chìm vào lòng đại dương bao la?

Ở Nhật Bản có hẳn một quán cà phê không nhân viên phục vụ và nằm sâu trong rừng

tinybook tinybook 1 tháng 3 ngày
Ở Nhật Bản có hẳn một quán cà phê không nhân viên phục vụ và nằm sâu trong rừng
Quán cà phê đặc biệt này ẩn sâu trong một khu rừng trên đảo Okinawa, Nhật Bản và đặc biệt không hề có ai phục vụ mà chính các du khách sẽ phải tự phục vụ mình.

Kẻ trộm ngân hàng đầu tiên trong lịch sử nước Mỹ bị bắt vì lý do mà bạn có nằm mơ cũng không nghĩ được

tinybook tinybook 1 tháng 3 ngày
Kẻ trộm ngân hàng đầu tiên trong lịch sử nước Mỹ bị bắt vì lý do mà bạn có nằm mơ cũng không nghĩ được
Băng trộm gồm 2 tên đã có một kế hoạch lấy tiền hoàn hảo, có điều kế hoạch tiêu tiền thì hơi thiếu thông minh.

Giả thuyết rợn tóc gáy của vụ phun trào núi lửa Toba suýt chút nữa khiến nhân loại bị diệt vong

tinybook tinybook 1 tháng 3 ngày
Giả thuyết rợn tóc gáy của vụ phun trào núi lửa Toba suýt chút nữa khiến nhân loại bị diệt vong
Giả thuyết gây tranh cãi, thu hút rất nhiều ý kiến trái chiều về giai đoạn con người suýt thì tuyệt diệt.

Kỳ lạ ngành công nghiệp dược phẩm tại Haiti: Ai cũng có thể trở thành dược sỹ và đi bán thuốc ngoài chợ

tinybook tinybook 1 tháng 4 ngày
Kỳ lạ ngành công nghiệp dược phẩm tại Haiti: Ai cũng có thể trở thành dược sỹ và đi bán thuốc ngoài chợ
Ở Haiti, thuốc chữa bệnh được giao dịch dễ dàng giống như việc mua một mớ rau hoặc cân thịt ngoài chợ. Ngoài ra, người bán thuốc không phải ngồi một chỗ chờ người bệnh tới mà phải chủ động đi tìm bệnh nhân để bán thuốc.

Nghe có vẻ ngược đời, nhưng đây là tầm quan trọng của việc lãng phí thời gian

tinybook tinybook 1 tháng 4 ngày
Nghe có vẻ ngược đời, nhưng đây là tầm quan trọng của việc lãng phí thời gian
Ta đang không lãng phí thời gian đúng cách, ta đang bị tội lỗi của "không làm việc" kéo lại.

Toàn bộ nhân vật trong bộ truyện Dragon Ball đều gói gọn trong bức chân dung "bé" Son Goku, bạn nhìn ra được bao nhiêu người xuất hiện?

tinybook tinybook 1 tháng 4 ngày
Toàn bộ nhân vật trong bộ truyện Dragon Ball đều gói gọn trong bức chân dung "bé" Son Goku, bạn nhìn ra được bao nhiêu người xuất hiện?
Tuổi thơ của vài thế hệ trẻ nằm trọn trong một tác phẩm nghệ thuật.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat