Hướng dẫn dùng axit và thuốc thử nhận biết Inox 304/201 (chuẩn xưởng)

Phân biệt Inox 304 và 201 nhanh, chính xác ngay tại xưởng là nhu cầu thường xuyên của kỹ sư và thợ gia công. Trong nhóm phương pháp kiểm định thực địa, dùng axit và thuốc thử chuyên dụng cho kết quả trực quan, định tính rõ ràng nếu thao tác đúng. Bài viết này cung cấp quy trình chuẩn xưởng, từng bước để bạn nhận biết 304 và 201 bằng DMG (thuốc thử Ni), dung dịch FeCl3, hỗn hợp muối–oxy già và HNO3, kèm các lưu ý an toàn, hạn chế và cách diễn giải kết quả.

Tóm tắt nhanh: vì sao 304 và 201 phản ứng khác nhau?

– Inox 304 (UNS S30400): 18–20% Cr, 8–10.5% Ni, Mn ≤2%. Chống ăn mòn tốt trong môi trường thông dụng, bền với axit nitric.
– Inox 201 (UNS S20100): 16–18% Cr, Ni thấp hơn (≈1–4.5%), Mn cao (5.5–7.5%). Khả năng chống rỗ và “tea-stain” trong môi trường clorua kém hơn 304.

Hệ quả thực tế:
– Thuốc thử Ni (DMG) sẽ cho màu mạnh hơn trên 304 (hàm lượng Ni cao).
– Tác nhân tạo rỗ/clorua (như FeCl3) hoặc hỗn hợp tăng oxy hóa (NaCl + H2O2) sẽ làm 201 đổi màu/rỉ nhanh hơn 304.
Nguồn dữ liệu mác thép: datasheet 304 và 201 của AZoM/AK Steel/worldstainless.

Chuẩn bị chung và an toàn trước khi thử

– Bảo hộ cá nhân: kính, găng nitrile, khẩu trang, tạp dề. Làm việc nơi thoáng khí.
– Dung dịch trung hòa và rửa: nước sạch; dung dịch NaHCO3 5% (trung hòa axit); khăn giấy không bụi.
– Chuẩn bị bề mặt:
– Tẩy dầu: acetone/IPA.
– Cạo nhẹ bằng giấy nhám 400–800 hoặc dũa sạch để lộ bề mặt kim loại tươi (tránh lớp thụ động/phủ bóng gây nhiễu).
– Vị trí thử: chọn mép phôi, phần ẩn sau khi lắp để không ảnh hưởng thẩm mỹ.
– Quản lý hóa chất: không đựng trong kim loại; dán nhãn; thu gom chất thải theo quy định (không đổ trực tiếp xuống cống).

Phương pháp 1: Thuốc thử Ni (DMG) – phân biệt dựa trên hàm lượng niken

Nguyên tắc

Dimethylglyoxime (DMG) tạo phức màu hồng–đỏ với ion Ni2+. 304 chứa ~8–10.5% Ni cho phản ứng màu mạnh; 201 hàm lượng Ni thấp cho màu yếu hoặc không xuất hiện trong cùng thời gian phản ứng.

Tham khảo: thuốc thử Ni (DMG) thương mại của Merck/Hach/Sigma-Aldrich; các bộ kit “Nickel Spot Test”.

Dụng cụ – hóa chất

– Thuốc thử Ni (DMG) dạng dung dịch sẵn dùng hoặc tự pha 1% DMG trong ethanol, kiềm hóa nhẹ bằng NH4OH.
– HCl 10% (hoặc 5–10%): hỗ trợ giải phóng ion Ni trên bề mặt.
– Tăm bông/ống nhỏ giọt, giấy nhám mịn, dung dịch rửa.

Quy trình từng bước

1) Làm sạch và mài nhẹ điểm thử (khoảng 1 cm²).
2) Nhỏ 1 giọt HCl 10% lên điểm thử trong 10–15 giây để hoạt hóa bề mặt; thấm khô bằng khăn giấy.
3) Nhỏ 2–3 giọt thuốc thử DMG lên đúng vị trí.
4) Chờ 30–60 giây, quan sát màu. Rửa sạch và trung hòa sau khi đọc kết quả.

Diễn giải kết quả

– Màu hồng/đỏ tươi xuất hiện nhanh (≤30 s), rõ và bền: Khả năng cao là Inox 304 (Ni cao).
– Màu hồng rất nhạt, xuất hiện chậm (>60 s) hoặc hầu như không thấy: Nghiêng về Inox 201 (Ni thấp).
– Không màu nhưng bề mặt bị bẩn/dầu: lặp lại sau khi làm sạch kỹ và mài mới.

Lưu ý hạn chế

– Lớp phủ mạ/vecni/phủ bảo vệ sẽ cản trở phản ứng – phải lộ kim loại nền.
– Phản ứng DMG là định tính; để khẳng định tuyệt đối nên kết hợp thêm 1–2 phép thử khác hoặc dùng XRF cầm tay khi cần.

Phương pháp 2: Thử ăn mòn điểm bằng FeCl3 6% (rút gọn theo tinh thần ASTM G48)

Nguyên tắc

Dung dịch FeCl3 tạo môi trường clorua mạnh gây rỗ nhanh. 201 kém chống rỗ hơn 304 nên đổi màu/rỗ sớm hơn. ASTM G48 dùng FeCl3 để thử pitting/crevice, ở đây áp dụng bản rút gọn, định tính.

Tham khảo: ASTM G48 – Standard Test Methods for Pitting and Crevice Corrosion of Stainless Steels and Related Alloys by Use of Ferric Chloride Solution.

Dụng cụ – hóa chất

– FeCl3 6% khối lượng (60 g FeCl3·6H2O trong 1 L nước DI).
– Bông gòn/tăm bông; đồng hồ bấm giờ; nước rửa và NaHCO3 5% để trung hòa.

Quy trình

1) Làm sạch, mài nhẹ điểm thử.
2) Tẩm ướt bông bằng dung dịch FeCl3 6%, đắp lên điểm thử.
3) Thời gian: 10–15 phút ở 20–25°C; tránh ánh nắng trực tiếp.
4) Gỡ bông, rửa kỹ bằng nước, trung hòa bằng NaHCO3 5%, lau khô.
5) Quan sát kính lúp cầm tay nếu có.

Diễn giải

– Inox 201: thường xuất hiện vết ố nâu/vàng, đốm rỗ li ti trong 5–15 phút.
– Inox 304: ít hoặc không thấy ố trong 10 phút; có thể chỉ xỉn nhẹ nếu kéo dài thời gian.
Lưu ý: Nhiệt độ cao và thời gian dài sẽ làm cả 304 bị tấn công – tuân thủ thời gian khuyến nghị để phân biệt.

Phương pháp 3: Thử nhanh muối + oxy già (NaCl 5% + H2O2 3%)

Nguyên tắc

Hỗn hợp NaCl và H2O2 tăng tốc quá trình oxy hóa sắt. 201 có khả năng thụ động kém hơn 304 nên rỉ sét nhanh, rõ rệt.

Dụng cụ – hóa chất

– Dung dịch NaCl 5% (50 g muối/bếp trong 1 L nước).
– Hydrogen peroxide 3% (oxy già y tế).
– Bình xịt/ống nhỏ giọt, băng dính tạo ô test.

Quy trình

1) Tạo hai ô nhỏ (≈2×2 cm) trên bề mặt đã làm sạch.
2) Nhỏ/xịt NaCl 5% phủ ướt, sau đó nhỏ thêm H2O2 3% theo tỷ lệ thể tích khoảng 1:1 ngay trên điểm thử.
3) Quan sát trong 10, 30, 60 và 120 phút; bổ sung từng giọt nếu khô.
4) Rửa sạch, trung hòa nhẹ bằng NaHCO3 5%, lau khô.

Diễn giải

– Inox 201: thường chuyển ố vàng–nâu, xuất hiện rỉ đỏ trong 10–30 phút.
– Inox 304: giữ sáng đến ≥60–120 phút; có thể xuất hiện “tea-stain” mờ nếu bề mặt bẩn hoặc bị sắt bám.

Phương pháp 4: HNO3 20% – phép thử sàng lọc (không phải chính để tách 304/201)

Nguyên tắc và cách làm

HNO3 là axit oxy hóa; các thép không gỉ austenit (trong đó có 304 và 201) đều chịu HNO3 tốt ở nhiệt độ phòng. Do đó, sự khác biệt 304–201 qua HNO3 thường rất nhỏ, chỉ nên dùng như phép sàng lọc nhanh xem vật liệu có đúng là thép không gỉ austenit hay không.

– Pha HNO3 20% thể tích; nhỏ 1 giọt lên điểm thử đã làm sạch, quan sát 1–3 phút.
– Thường cả 304 và 201 đều không bị tấn công rõ rệt; nếu sủi bọt/đen mạnh là thép carbon/thấp Cr.
Nguồn: tài liệu ăn mòn inox trong axit nitric của worldstainless/Outokumpu.

Kết hợp phép thử: quy trình quyết định tại xưởng

– Bước 1 (bắt buộc): Chuẩn bị bề mặt chuẩn (tẩy dầu + mài nhẹ).
– Bước 2 (khuyến nghị): DMG test Ni.
– Màu hồng/đỏ rõ trong ≤30 s → Nghiêng 304.
– Màu nhạt/không màu → Nghiêng 201.
– Bước 3 (xác nhận): FeCl3 6% trong 10–15 phút hoặc test muối + H2O2.
– 201 đổi màu/rỗ nhanh hơn và rõ hơn 304.
– Bước 4: Nếu kết quả còn nghi ngờ (bề mặt phủ, đánh bóng gương, sản phẩm mỏng): gửi mẫu đo quang phổ XRF hoặc phân tích hóa học để xác nhận thành phần.

Mẹo thực tế, sai lầm thường gặp và cách khắc phục

– Sai lầm: thử trên bề mặt dính dầu, xi mạ, sơn – làm âm tính giả. Khắc phục: mài nhẹ tới kim loại trần.
– Nhầm lẫn do nhiễm sắt tự do bề mặt (từ đồ gá thép carbon): cả 304 cũng có thể “tea-stain”. Khắc phục: tẩy sạch/khử nhiễm theo ASTM A380/A967.
– Dùng CuSO4 để “phân biệt mác”: không phù hợp. Thử CuSO4 theo ASTM A380 chủ yếu để phát hiện sắt tự do/chất lượng thụ động hóa, không dùng để phân loại 201/304.
– Nhiệt độ môi trường cao làm tăng tốc ăn mòn trong test FeCl3 và H2O2–muối; giữ trong 20–25°C để so sánh công bằng.
– Thời gian phản ứng quá dài sẽ làm cả 304 bị ố; bám theo mốc thời gian khuyến nghị và luôn có mẫu đối chứng nếu có.

Dụng cụ/thuốc thử gợi ý dễ tìm ở Việt Nam

– Bộ thử Ni (DMG): Merck Nickel Test, Hach Nickel Test Kit/Paper, Sigma-Aldrich DMG solution.
– FeCl3 công nghiệp: dạng bột hoặc dung dịch, độ tinh khiết kỹ thuật.
– H2O2 3% y tế; muối NaCl tinh khiết hoặc muối ăn không phụ gia chống vón.
– HNO3 65% (pha loãng xuống 20% khi dùng).
Lưu ý an toàn và MSDS của từng hóa chất; ưu tiên nhà cung cấp uy tín.

Tài liệu tham khảo

– ASTM G48 – Standard Test Methods for Pitting and Crevice Corrosion of Stainless Steels by Use of Ferric Chloride Solution.
– ASTM A380/A967 – Cleaning, Descaling, and Passivation of Stainless Steel Parts (bao gồm thử CuSO4 phát hiện sắt tự do).
– AZoM: Stainless Steel Grade 304 (UNS S30400) – datasheet; Stainless Steel Grade 201 (UNS S20100) – datasheet.
– worldstainless (ISSF): Hướng dẫn chọn mác và khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ trong axit nitric.

Kết luận

– Muốn phân biệt 304 và 201 nhanh – đáng tin cậy tại xưởng, hãy kết hợp tối thiểu 2 phép thử: DMG (test niken) và một thử ăn mòn tăng tốc (FeCl3 6% hoặc NaCl 5% + H2O2 3%).
– DMG cho tín hiệu trực tiếp về hàm lượng Ni (304 phản ứng màu mạnh; 201 yếu hoặc không), còn FeCl3/NaCl+H2O2 phơi bày khác biệt chống rỗ/ố (201 đổi màu nhanh hơn).
– HNO3 20% chỉ nên dùng như phép sàng lọc inox, không phải công cụ tách 304–201 chính.
– Chuẩn bị bề mặt đúng cách và tuân thủ an toàn là yếu tố quyết định để đọc kết quả chính xác.

Cần tư vấn chi tiết theo ứng dụng cụ thể hoặc đặt mua inox 304/201 chuẩn chứng chỉ? Liên hệ Inox Cường Thịnh để được kỹ sư vật liệu hỗ trợ và báo giá tốt nhất. Hotline: 0343.417.281. Email: inoxcongnghiep.cuongthinh@gmail.com