Phân biệt inox qua tia lửa mài: nhận biết 304, 201, 430, 410

Trong kiểm định vật liệu tại xưởng, phân biệt các loại inox qua tia lửa mài là kỹ năng nhanh, rẻ, và hữu ích khi cần sàng lọc ban đầu. Bài viết này cung cấp hướng dẫn thực hành dành cho thợ cơ khí, giúp nhận diện phổ biến các nhóm inox (austenitic 304/201/316, ferritic 430, martensitic 410/420, duplex 2205, 17-4PH) bằng tia lửa mài, kèm lưu ý an toàn, nguồn sai số, và cách kiểm chứng. Đây cũng là một phần quan trọng trong tổng thể các phương pháp phân biệt và kiểm định chất lượng inox ngoài hiện trường.

Nguyên lý: Vì sao tia lửa mài “nói thật” về vật liệu?

– Tia lửa mài là các hạt kim loại nung nóng bắn ra khi ma sát với đá mài; màu sắc, mật độ, độ dài và kiểu “nổ sao” phụ thuộc vào thành phần hóa học và hàm lượng carbon của thép/inox.
– Càng nhiều carbon và tạp hợp nguyên tố tạo cacbit/ôxit dễ cháy, tia càng sáng, dài, phân nhánh mạnh (điển hình ở thép carbon). Ngược lại, thép không gỉ có Cr cao, C thấp thường cho tia ngắn, ít nổ.
– Tuy vậy, tia lửa mài là phương pháp định tính/so sánh. Nó rất tốt để phân nhóm (austenitic vs ferritic vs martensitic vs thép carbon), nhưng khó phân biệt chính xác giữa các mác gần nhau như 304/201 hoặc 304/316.

Dụng cụ và an toàn

– Máy/đá mài: đá nhôm oxit 46–60 grit, độ cứng trung bình (K–N), tốc độ vòng quay ổn định (máy để bàn 3000–3600 rpm là phổ biến). Tránh dùng đá mòn, bị “láng”.
– Không gian: ánh sáng nền dịu, nền tối phía sau đường tia để quan sát màu và kiểu nổ rõ.
– Chuẩn bị mẫu: bỏ lớp sơn/xi, rỉ sét nặng, dầu mỡ. Cắt cạnh phẳng để tiếp xúc đều.
– Bảo hộ: kính che mặt, găng chống cắt, áo bảo hộ, che chắn tia bắn; tuyệt đối không thử gần vật dễ cháy.

Quy trình 5 bước quan sát tia lửa mài

1) Hiệu chuẩn bằng mẫu chuẩn: trước khi thử vật chưa rõ, hãy mài nhanh 2–3 mẫu đã biết (ví dụ: thép CT3, inox 304, inox 430) để “cân mắt” trong điều kiện đá/ánh sáng hiện tại.
2) Áp lực mài ổn định: tỳ nhẹ đến trung bình, giữ góc 30–45°, tránh ép mạnh làm biến dạng kết quả.
3) Quan sát 4 yếu tố chính:
– Độ dài tia (so tương đối).
– Mật độ tia (nhiều/ít).
– Màu sắc (đỏ sậm–cam–vàng–trắng).
– Kiểu nổ (không nổ/ít nổ/nổ sao dày, phân nhánh).
4) Lặp lại 2–3 lần ở các vị trí khác nhau của mẫu để tránh điểm cục bộ bất thường.
5) Ghi chú, so sánh với mô tả mẫu điển hình dưới đây.

Nhận diện mẫu tia lửa theo nhóm inox và vật liệu liên quan

Lưu ý: mô tả mang tính điển hình; thực tế có thể dao động do trạng thái nhiệt luyện, độ cứng, bề mặt, loại đá mài.

1) Thép carbon thường (để làm đối chứng)

– Tia rất nhiều, dài, sáng vàng-trắng; nổ sao dày, phân nhánh mạnh ngay từ giữa đến cuối đuôi tia.
– Tác dụng: Nếu vật cho tia kiểu này, gần như chắc chắn không phải inox.

2) Inox austenitic: 304/316 và 201 (phi từ tính hoặc từ tính rất nhẹ)

– Đặc trưng chung: tia ít, ngắn hơn thép carbon rõ rệt; màu đỏ-cam đến vàng nhạt; hầu như không nổ hoặc nổ rất ít ở cuối đuôi.
– 304/316 (C rất thấp): tia ít, ngắn, đỏ-cam trầm; gần như không phân nhánh. 316 thường không thể phân biệt với 304 chỉ bằng tia lửa.
– 201 (Mn cao, Ni thấp): đôi khi cho số tia nhỉnh hơn 304, màu cam sáng hơn chút và có thể có lấm tấm nổ nhỏ gần đá mài; nhưng sự khác biệt rất nhẹ, không ổn định.
– Kết luận thực hành: Spark test không đáng tin để tách 201 với 304/316; cần kiểm chứng thêm (PMI, thử Mo/Ni).

3) Inox ferritic: 430 (từ tính)

– Tia ít đến trung bình, dài hơn austenitic một chút; màu cam-vàng nhạt; nổ sao rất ít hoặc không có.
– Cảm giác “khô”, đường tia tương đối thẳng, ít phân nhánh.
– Mẹo phân nhóm: nếu nam châm hút mạnh và tia ít-nổ, rất có thể là 430.

4) Inox martensitic: 410/420 (từ tính)

– Do hàm lượng C cao hơn, tia dài hơn và sáng hơn ferritic; màu vàng-cam, xuất hiện các “nổ sao” ở 1/3 cuối đuôi tia.
– 420 (C cao hơn 410): mật độ nổ sao dày hơn, tia “sống” hơn, đôi khi thấy phân nhánh nhẹ.
– Dấu hiệu điển hình: từ tính mạnh + tia có nổ sao rõ rệt → nghiêng về 410/420.

5) Inox duplex: 2205 (từ tính nhẹ đến trung bình)

– Tia ít đến trung bình, dài hơn austenitic một chút; màu cam; có thể có vài nổ nhỏ lẻ nhưng không dày như martensitic.
– Rất dễ bị nhầm với 430 qua tia lửa; cần dựa thêm từ tính (thường nhẹ hơn 430) và kiểm chứng PMI.

6) Inox kết tủa bền (PH): 17-4PH

– Ở trạng thái ủ dung dịch: tia khá ít, giống austenitic/ferritic.
– Ở trạng thái hóa bền (H900…H1150): có thể nhiều tia và nổ hơn đôi chút do thay đổi vi cấu trúc, nhưng khó xác quyết.
– Nhận định: spark test chỉ mang tính gợi ý, cần PMI để kết luận.

Sơ đồ quyết định nhanh khi nhìn tia lửa mài

– Tia rất nhiều, dài, nổ dày → loại khỏi inox (thép carbon/hợp kim carbon).
– Tia ít, ngắn, hầu như không nổ:
– Nam châm không hút/ hút rất nhẹ → austenitic (304/316/201).
– Nam châm hút mạnh → ferritic (430).
– Tia dài hơn, có nổ sao rõ + nam châm hút mạnh → martensitic (410/420).
– Tia ít-trung bình, một ít nổ lẻ + từ tính nhẹ-trung bình → cân nhắc duplex (2205).
– Trường hợp “lưng chừng” → bắt buộc kiểm chứng bằng phương pháp khác.

Nguồn sai số phổ biến và cách khắc phục

– Loại đá mài/áp lực không ổn định: dùng đá cùng chủng loại, áp lực ổn định; luôn hiệu chuẩn bằng mẫu chuẩn ngay trước khi thử.
– Bề mặt mẫu bẩn, sơn, mạ kẽm: làm sạch đến kim loại nền trước khi mài.
– Trạng thái nhiệt luyện: cùng một mác nhưng ủ/ tôi/ ram khác nhau có thể làm tia khác; so sánh với mẫu chuẩn cùng trạng thái nếu có.
– Lẫn tạp bề mặt (bám sắt sau gia công): có thể khiến inox “nổ” hơn; làm sạch cơ học/axit nhẹ trước khi thử.
– Ánh sáng môi trường quá mạnh: khó nhìn màu tia; thử ở nền tối hơn.

Khi nào KHÔNG nên chỉ dựa vào tia lửa mài?

– Phân biệt 304 với 201 hoặc 304 với 316: spark test thiếu độ tin cậy.
– Xác định chính xác mác duplex hoặc 17-4PH.
– Khi cần chứng nhận vật liệu cho dự án/khách hàng: phải có chứng thư hoặc kết quả PMI.

Phương pháp bổ sung để tăng độ chắc chắn

– Nam châm: tách nhanh austenitic (thường phi từ tính) với ferritic/martensitic (từ tính). Lưu ý: austenitic có thể nhiễm từ nhẹ sau gia công nguội.
– Thử hóa chất tại chỗ:
– Molybdenum (Moly-Drop) để phân biệt 316 (có Mo) với 304 (không Mo).
– Bộ thử Ni (dimethylglyoxime) cho biết có/không Ni; tuy nhiên 201 vẫn có Ni thấp, cần diễn giải cẩn trọng.
– PMI bằng XRF/OES: nhanh, định danh chính xác thành phần (khuyến nghị cho nghiệm thu).
– Kiểm chứng hồ sơ MTR/COA từ nhà cung cấp uy tín.

Một ví dụ thực tế tại xưởng

Một xưởng nhận lô tấm “304” dày 1.5 mm. Kiểm tra nhanh: nam châm hút khá rõ, tia lửa mài ít-nổ, màu cam nhạt, dài hơn 304 chuẩn; so với mẫu 430 chuẩn thấy khá trùng khớp. Kiểm chứng PMI XRF cho kết quả Cr ~16–17%, Ni ~0.2% → kết luận 430, tránh được rủi ro dùng nhầm vật liệu cho môi trường ăn mòn.

Checklist nhanh cho thợ cơ khí

– Chuẩn bị: đá mài phù hợp, nền tối, PPE đầy đủ.
– Hiệu chuẩn mắt bằng 2–3 mẫu chuẩn (CT3, 304, 430).
– Quan sát 4 yếu tố: độ dài, mật độ, màu, kiểu nổ.
– Kết hợp nam châm để phân nhóm.
– Trường hợp nghi ngờ: dùng Moly-Drop/kit Ni hoặc PMI XRF.
– Ghi chép kết quả và dán nhãn tạm thời trên phôi.

Tài liệu tham khảo

– ASM International, Metals Handbook, Vol. 9: Metallography and Microstructures – phần Spark Testing (tổng quan kỹ thuật và nhận diện).
– Machinery’s Handbook (Industrial Press) – mục Spark Testing (mô tả mẫu tia lửa cho thép carbon/hợp kim).
– Outokumpu Stainless Steel Handbook – tính chất các nhóm inox (từ tính, thành phần).
– SSINA – Magnetic properties of stainless steel (giải thích từ tính các nhóm inox).
– Atlas Steels Technical Handbook of Stainless Steels (tài liệu kỹ thuật về mác inox, ứng dụng và tính chất).

Kết luận

– Tia lửa mài là phương pháp sàng lọc nhanh, chi phí thấp để phân nhóm inox ngay tại xưởng:
– Austenitic (304/316/201): tia ít, ngắn, hầu như không nổ.
– Ferritic (430): tia ít-trung bình, ít nổ, từ tính mạnh.
– Martensitic (410/420): tia dài hơn, có nổ sao rõ, từ tính mạnh.
– Duplex/PH: mẫu tia “lưng chừng”, cần PMI để chắc chắn.
– Không nên dùng spark test để phân biệt các mác austenitic gần nhau (304 vs 201/316); hãy kết hợp nam châm, hóa chất tại chỗ hoặc PMI XRF để xác nhận.
– Thực hành đúng quy trình, hiệu chuẩn bằng mẫu chuẩn và ghi chép giúp giảm sai số và nâng độ tin cậy kiểm định tại chỗ.

Cần tư vấn chọn đúng mác inox cho ứng dụng của bạn? Liên hệ Inox Cường Thịnh để được hướng dẫn và báo giá tốt nhất. Hotline: 0343.417.281. Email: inoxcongnghiep.cuongthinh@gmail.com