Inox và Thép thường khác nhau thế nào? So sánh chi tiết A–Z

Trong mọi dự án cơ khí – xây lắp, quyết định dùng inox (thép không gỉ) hay thép thường ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền, chi phí và bảo trì. Bài viết này phân tích đầy đủ, có số liệu và ví dụ thực tế, giúp bạn chọn đúng vật liệu ngay từ đầu. Đây là kiến thức nền tảng quan trọng trong chủ đề Thép không gỉ cho người mới bắt đầu, nhưng đủ sâu để kỹ sư và chủ xưởng áp dụng ngay.

Định nghĩa nhanh: Inox và Thép thường

– Inox (thép không gỉ): Họ thép chứa tối thiểu ~10,5% Cr, tạo lớp màng thụ động Cr2O3 tự phục hồi, chống ăn mòn vượt trội. Nhóm chính: Austenitic (304, 316, 201), Ferritic (430), Martensitic (410).
– Thép thường: Chủ yếu là thép carbon hoặc thép hợp kim thấp (C ~0,05–0,6%, Mn, Si, đôi khi thêm Cr, Mo ít). Không có lớp thụ động tự nhiên; cần sơn/mạ để chống gỉ. Các mác phổ biến: Q235/A36/SS400 (kết cấu), C45/S45C (trục), 20MnSi, v.v.

Khác biệt cốt lõi: Thành phần và cơ chế chống gỉ

– Inox:
– ≥10,5% Cr tạo màng thụ động dày vài nm, tự tái tạo khi bị xước nếu có oxy.
– Ni (trong 304/316) ổn định pha austenit, tăng dẻo và chống ăn mòn tổng quát.
– Mo (trong 316) tăng chống rỗ pitting trong môi trường Cl–.
– Thép thường:
– Hàm lượng Cr thấp, không hình thành passivation; sắt bị oxy hóa tạo gỉ Fe2O3/hydroxide, bong tróc, ăn mòn tiếp diễn.
– Càng nhiều C, khả năng tôi cứng/độ bền tăng nhưng độ dẻo, hàn giảm.

So sánh chi tiết theo các tiêu chí kỹ thuật

1) Khả năng chống ăn mòn

– Inox:
– 304: Dùng được ngoài trời đô thị/nội thất; nhạy với Cl– đậm đặc (ven biển, hồ bơi).
– 316/316L: Thêm ~2% Mo, chống rỗ Cl– tốt hơn; phù hợp biển, hóa chất nhẹ. PREN điển hình: 304 ~18–19; 316 ~23–24 (cao hơn tốt hơn).
– 201: Ni thấp, Mn/N cao; chống gỉ kém hơn 304, dễ ố ở môi trường ẩm/biển/axit nhẹ.
– 430 (ferritic): Chống gỉ nội thất/khô ổn; kém 304 ở ngoài trời ẩm/muối.
– Thép thường:
– Gỉ nhanh nếu không sơn/mạ. HDG (mạ kẽm nhúng nóng) kéo dài tuổi thọ ngoài trời, nhưng lớp kẽm có thể bị ăn mòn trong môi trường axit/kiềm hoặc xước sâu.
– Gợi ý:
– Ven biển (<5 km): Ưu tiên 316; nếu 304 bắt buộc, thiết kế tránh đọng nước, tăng bảo trì, có thể phủ clear-coat. - Nội thất khô: 201/430 có thể đủ, cân nhắc thẩm mỹ và chi phí.

2) Cơ tính (độ bền kéo, chảy, độ cứng)

– Inox austenitic (304/316):
– Rp0.2 (giới hạn chảy): ~200–300 MPa; Rm (kéo đứt): ~520–700 MPa; độ giãn dài cao (~40–60%).
– Làm cứng biến dạng mạnh (work hardening), sau dập kéo bền tăng đáng kể.
– Thép carbon kết cấu (A36/Q235/SS400):
– Rp0.2: ~235–250 MPa; Rm: ~400–560 MPa; dẻo vừa.
– Thép carbon trung bình (C45):
– Tôi ram đạt độ cứng/độ bền cao hơn đáng kể cho trục, bánh răng.
– Kết luận: Nếu cần bền kéo cực cao và có xử lý nhiệt, thép carbon/hợp kim thấp phù hợp hơn. Nếu cần dẻo, chịu va đập, không gỉ – inox austenitic vượt trội.

3) Chịu nhiệt và giãn nở nhiệt

– Nhiệt độ làm việc:
– 304/316: ~–196 đến 600°C (304) hoặc 870°C ngắn hạn tùy môi trường; 430 chịu khô tốt tới ~815°C.
– Thép carbon: -30 đến 425°C thông dụng; trên 425°C nguy cơ graphit hóa (tùy mác).
– Hệ số giãn nở nhiệt:
– Inox austenitic: ~16–17 µm/m·K (cao hơn).
– Thép carbon: ~11–12 µm/m·K.
– Hệ quả thiết kế: Lắp ghép khác vật liệu cần khe co giãn, tính biến dạng nhiệt với inox.

4) Dẫn nhiệt và điện

– Dẫn nhiệt (≈, ở 20°C):
– 304: ~16 W/m·K; 316: ~14 W/m·K (thấp).
– Thép carbon: ~45–60 W/m·K (cao hơn).
– Điện trở suất: Inox cao hơn thép carbon → nóng hơn khi dòng điện chạy; cân nhắc trong thanh góp, kẹp điện.

5) Từ tính

– 304/316 (austenitic): Gần như không từ tính ở ủ, nhưng có thể nhiễm từ nhẹ sau gia công nguội.
– 430 (ferritic), 410 (martensitic): Từ tính rõ.
– Thép carbon: Từ tính.
– Lưu ý khi yêu cầu “không hút nam châm”: Chọn 304/316 ủ (annealed) và hạn chế kéo nguội.

6) Gia công cắt, uốn, dập, tiện phay

– Inox austenitic: Độ bền hóa bền cao → lưỡi cắt nhanh cùn; cần dao hợp kim tốt, tốc độ cắt thấp hơn, làm mát đầy đủ. Uốn có springback lớn hơn thép thường ~1,2–1,5 lần; cần chày cối phù hợp.
– Thép carbon: Dễ cắt/gia công hơn; springback thấp hơn; dập sâu thuận lợi với mác phù hợp.

7) Hàn

– Inox:
– Dùng dây/que tương thích: 304 → 308/308L; 316 → 316L; ưu tiên “L” (C thấp) tránh kết tủa Cr-carbide (nhạy hóa) vùng HAZ.
– Làm sạch sau hàn: pickling/passivation theo ASTM A967 để khôi phục lớp thụ động.
– Thép carbon:
– Mác C cao cần preheat/post-heat để tránh nứt nguội; chọn que E6013/E7018 tùy yêu cầu.
– Hàn thép mạ kẽm: Phải mài bỏ kẽm tại vùng hàn và thông gió tốt (khí kẽm độc).
– Hàn khác vật liệu (inox–thép): Dùng vật liệu hàn chuyên dụng (309L), kiểm soát ăn mòn galvanic.

8) Bề mặt và thẩm mỹ

– Inox: Nhiều hoàn thiện bề mặt – No.1 (cán nóng), 2B (trắng mờ), BA (bóng gương), HL (hairline), No.4 (xước mịn). Dễ vệ sinh, giữ thẩm mỹ lâu.
– Thép thường: Cần sơn, mạ kẽm, mạ Ni/Cr để đạt thẩm mỹ và chống gỉ; bề mặt xuống cấp khi lớp phủ hỏng.

9) Vệ sinh – an toàn thực phẩm

– 304/316 đạt chuẩn thiết bị thực phẩm, y tế, nước sạch (khi xử lý bề mặt đúng). 316 ưu thế với Cl– (nước muối, hải sản).
– Thép thường: Không phù hợp tiếp xúc trực tiếp thực phẩm/nước uống trừ khi phủ chuyên dụng.

10) Độ bền ngoài trời và bảo trì

– Inox 304/316: Bảo trì thấp; vệ sinh định kỳ để tránh đọng muối/bụi công nghiệp.
– Thép mạ kẽm/sơn: Cần sơn bảo trì theo chu kỳ (3–7 năm tùy môi trường và hệ sơn).

11) Chi phí và tổng chi phí vòng đời (LCC)

– Vật liệu ban đầu:
– Thép thường = 1x (tham chiếu).
– Inox 201 ≈ 1,4–1,7x; 304 ≈ 2,0–3,0x; 316 ≈ 3,0–4,0x (biến động theo Ni/Mo, thị trường).
– LCC:
– Inox giảm chi phí sơn/bảo trì/thay thế → thường rẻ hơn trong 3–10 năm với công trình ngoài trời/ẩm.
– Gợi ý: Nếu vòng đời >5 năm và môi trường ăn mòn, ưu tiên inox.

12) Tính bền vững

– Cả inox và thép thường đều tái chế cao (>85%). Inox thường chứa 60–90% phế liệu tái chế. Tuổi thọ dài = ít rác thải, ít sơn chứa VOC.

Mác vật liệu phổ biến và tiêu chuẩn

– Inox:
– Austenitic: 201, 304/304L, 316/316L. Tiêu chuẩn: ASTM A240 (tấm/cuộn), A312 (ống), A276 (thanh); JIS G4304/G4305/G4303.
– Ferritic: 430 (AISI 430).
– Martensitic: 410 (AISI 410) cho dao cụ, chi tiết chịu mài mòn.
– Thép thường:
– Kết cấu: ASTM A36, JIS G3101 SS400, EN S235JR/S275JR, Q235. Tại VN hay gọi CT3 tương đương gần SS400.
– C trung bình: C45 (JIS S45C), C20–C60 cho trục, bánh răng.
– Chứng chỉ cần có khi mua:
– MTC 3.1 (Mill Test Certificate), CO/CQ, tiêu chuẩn bề mặt (No.1/2B/BA/HL), độ dày lớp kẽm (nếu mạ).

Ứng dụng điển hình: chọn vật liệu theo môi trường

– Nội thất, đồ gia dụng khô: Inox 201/430, 304 cho đồ cao cấp.
– Lan can, mặt dựng ngoài trời đô thị: Inox 304; ven biển/hồ bơi: 316.
– Bồn, ống thực phẩm – dược – nước: 304/316L (ưu tiên “L” để hàn).
– Kết cấu nhà xưởng, vì kèo, dầm: Thép A36/SS400; ngoài trời nên mạ kẽm nhúng nóng + sơn phủ nếu môi trường C3–C4 (theo ISO 12944).
– Trục, bánh răng, chi tiết chịu tải: C45, 40Cr; yêu cầu chống gỉ bổ sung bằng mạ/nhiệt luyện đặc thù.
– Ống thoát nước biển, cầu cảng: Inox 316L hoặc thép mạ kẽm dày + bảo trì dày đặc (tùy ngân sách).

Cách chọn nhanh: 6 câu hỏi chốt

1) Môi trường có ẩm/Cl–/hóa chất không?
– Có, mức cao (biển/hồ bơi): 316/316L.
– Có, mức trung bình (ngoài trời đô thị): 304.
– Ít/khô: 201/430 hoặc thép thường sơn/mạ.
2) Yêu cầu vệ sinh/thực phẩm?
– Có: 304/316L, bề mặt 2B/BA, mối hàn pickling/passivation.
3) Yêu cầu bền kéo/độ cứng rất cao và có xử lý nhiệt?
– Có: Thép carbon/hợp kim thấp (C45, 42CrMo) + bảo vệ chống gỉ.
4) Yêu cầu không từ tính?
– 304/316 ủ; hạn chế gia công nguội.
5) Ngân sách ban đầu hạn chế nhưng vòng đời dài?
– Cân nhắc LCC: Inox 304 có thể rẻ hơn tổng thể sau 3–5 năm so với thép mạ/sơn.
6) Quy trình gia công sẵn có?
– Nếu xưởng chủ yếu gia công thép thường, xem xét dao/công nghệ phù hợp khi chuyển sang inox (tốc độ cắt, làm mát).

Lưu ý kỹ thuật quan trọng khi thay thế vật liệu

– Không thay 304 bằng 201 ở ngoại thất ẩm/ven biển: Dễ ố vàng, rỗ chỉ sau vài tháng.
– Tránh cặp đôi điện hóa: Bắt bulông thép carbon vào inox ở môi trường ẩm → nên dùng bulông inox cùng cấp hoặc cách điện.
– Thiết kế thoát nước: Inox cũng sẽ bẩn nếu đọng nước/muối; bo mép, khoan lỗ thoát, tránh kẽ hở capillary.
– Sau hàn inox: Làm sạch xỉ, tẩy mối hàn và passivation để phục hồi chống gỉ.
– Hàn trên thép mạ kẽm: Xử lý an toàn hơi kẽm; sơn phục hồi kẽm tại vùng hàn.

Các hiểu lầm thường gặp (debunk)

– “Inox không bao giờ gỉ”: Sai. Chọn sai mác, gia công sai, hoặc môi trường Cl– cao vẫn gây rỗ/tea-staining.
– “Nam châm không hút là inox tốt”: Sai một phần. 304/316 có thể nhiễm từ sau kéo nguội; 430 là inox thật nhưng hút nam châm.
– “Dùng 304 ở biển là đủ”: Nhiều trường hợp cần 316/duplex hoặc xử lý bề mặt, đặc biệt vùng phun sóng.

Ví dụ thực tế nhanh (Hà Nội & ven biển miền Bắc)

– Lan can ban công Hà Nội (không gần biển): 304 HL No.4, hàn 308L, passivation, vệ sinh 6 tháng/lần → giữ bóng, không ố sau nhiều năm.
– Cầu cảng Cát Bà: 316L tấm/ống; bulông 316; tránh dùng 201/304 tại khu vực phun muối → giảm rỗ, giảm bảo trì.

Quy cách cung ứng thông dụng

– Inox: Cuộn/tấm 0,5–3,0 mm (2B/BA), tấm dày 3–50 mm (No.1), ống hàn A312, hộp định hình, thanh đặc A276.
– Thép thường: Tấm A36/SS400 3–50 mm, thép hình I/H/U/L, ống đen/ống mạ kẽm, tròn đặc C45/S45C.

Kết luận: Chọn đúng ngay từ bước thiết kế

– Inox vượt trội về chống ăn mòn, thẩm mỹ, vệ sinh và chi phí vòng đời trong môi trường ẩm/ăn mòn hoặc yêu cầu vệ sinh. 304 là “chuẩn đa dụng”, 316 cho môi trường muối/Cl–, 201/430 cho nội thất khô/giá tốt.
– Thép thường phù hợp kết cấu chịu lực, chi tiết cần xử lý nhiệt và ngân sách ban đầu thấp, nhưng phải có giải pháp bảo vệ bề mặt và kế hoạch bảo trì.
– Quy tắc vàng:
1) Xác định môi trường và vòng đời.
2) Chọn mác theo ăn mòn trước, rồi tối ưu cơ tính.
3) Thiết kế và thi công đúng (hàn, bề mặt, thoát nước).
Khi áp dụng đúng, bạn giảm rủi ro gỉ sét, tối ưu tổng chi phí, và đảm bảo chất lượng công trình trong nhiều năm.