Mặc dù một chút gỉ sét gợi lên sự gắn bó ở một số đồ vật như xe đạp cổ hoặc lan can sân vườn, nhưng theo cái nhìn tổng quát, nó là dấu hiệu của sự xuống cấp và yếu kém về mặt cấu trúc.
Sự hấp dẫn của một chiếc xe đạp cổ rỉ sét hoàn toàn chỉ mang tính tình cảm, vì chức năng của nó có thể bị ảnh hưởng, giống như việc không mong muốn sở hữu một chiếc xe hơi cũ.
Ngược lại, thép không gỉ minh chứng cho khả năng chống chịu trước sự tiến triển không ngừng của rỉ sét. Bí mật của nó nằm ở thành phần được chế tạo cẩn thận, ngăn chặn quá trình oxy hóa. Về bản chất, rỉ sét là kết quả của phản ứng sắt với oxy có trong không khí hoặc nước, tạo thành oxit sắt và dần dần làm xói mòn tính toàn vẹn của vật liệu. Thép thông thường, một hợp kim chủ yếu gồm sắt và cacbon, đặc biệt dễ bị ảnh hưởng bởi tương tác ăn mòn này.
Nguyên tố quan trọng phân biệt thép không gỉ là crom, chiếm tối thiểu 10.5% thành phần của nó. Sự bổ sung có vẻ nhỏ này về cơ bản làm thay đổi hành vi của vật liệu. Mặc dù tác động của crom lên sắt được ghi nhận trước đó, nhưng Harry Brearley, một nhà luyện kim vào năm 1913, nhận ra tiềm năng thực tế của nó khi tìm kiếm các giải pháp chống ăn mòn ở nòng súng. Phát hiện của ông về một hợp kim giàu crom có khả năng chống ăn mòn đáng kể nhanh chóng mở rộng ra ngoài vũ khí, được dùng làm đồ dùng nhà bếp và nhiều vật dụng khác dưới cái tên “thép không gỉ.”
Nhận thức sâu sắc của Brearley cho thấy crom chủ động chặn các phân tử oxy. Thay vì oxy liên kết với sắt để tạo thành gỉ, nó phản ứng ưu tiên với crom, tạo ra một lớp oxit crom mỏng bảo vệ trên bề mặt thép. Rào cản vô hình này bảo vệ hiệu quả lớp sắt bên dưới khỏi tiếp xúc với oxy. Đáng chú ý, nếu lớp bảo vệ này bị hư hỏng, nó có khả năng tự phục hồi, bảo đảm vật liệu tiếp tục chống ăn mòn. Ngoài crom và carbon, thép không gỉ thường kết hợp các nguyên tố khác như silicon, mangan, niken và molypden, giúp tăng cường thêm các đặc tính của nó.
Các đặc tính vốn có của lớp oxit crom bảo vệ này – bản chất an toàn cho thực phẩm, khả năng chống lại các chất có tính axit và bề mặt không xốp – làm cho thép không gỉ trở thành vật liệu lý tưởng để chế biến thực phẩm. Điều này giải thích tại sao thép không gỉ được sử dụng rộng rãi trong quy trình chế tạo đồ nấu nướng và nhiều vật dụng nhà bếp khác nhau.
Tuy nhiên, “chống gỉ” không đồng nghĩa với “không gỉ.” Trong những điều kiện cụ thể, ngay cả thép không gỉ cũng bị ăn mòn. Hàm lượng crom thấp hơn hoặc tiếp xúc với các nguyên tố khắc nghiệt như clo hoặc nước muối cũng làm giảm khả năng bảo vệ của thép. Tương tự như vậy, sự mài mòn cơ học liên tục, chẳng hạn như làm xước bề mặt bằng đồ dùng, có thể làm hỏng lớp oxit crom, khiến lớp thép bên dưới dễ bị tổn thương.
Mặc dù bản thân gỉ không gây ra mối đe dọa trực tiếp nào cho sức khỏe – tiếp xúc với da sẽ để lại vết ố tạm thời, dễ dàng rửa sạch – nhưng đôi khi các vật bị gỉ có liên quan đến bệnh uốn ván. Nhiễm trùng do vi khuẩn này, do Clostridium tetani gây ra, thường tồn tại trong đất chứ không phải trong chính gỉ. Gỉ chỉ đơn thuần cho biết rằng kim loại có nguy cơ tiếp xúc với môi trường có vi khuẩn. Ăn phải gỉ sét từ đồ nấu nướng cũng không có khả năng gây hại, mặc dù USDA khuyên không nên sử dụng đồ dùng bị gỉ sét do nguy cơ nhiễm bẩn.
Với khả năng phục hồi ấn tượng của thép không gỉ, câu hỏi đặt ra là: tại sao nó không phổ biến hơn trong ngành sản xuất xe hơi?
Thân xe bằng thép không gỉ không phải sẽ làm giảm đáng kể tình trạng gỉ sét sao, đặc biệt ở những vùng có điều kiện mùa đông khắc nghiệt và muối ăn mòn trên đường?
Việc áp dụng hạn chế, mặc dù có những ví dụ như Tesla Cybertruck và DeLorean, chủ yếu do những cân nhắc về kinh tế và sản xuất. Thép không gỉ đắt hơn đáng kể so với thép thông thường và đặt ra nhiều thách thức hơn trong quá trình hàn và tạo hình. Hơn nữa, mật độ cao của nó sẽ dẫn đến những chiếc xe nặng hơn với hiệu suất nhiên liệu giảm. Do đó, mặc dù sức hấp dẫn của một chiếc xe không gỉ rất lớn, nhưng tính thực tế về chi phí và sự phức tạp trong sản xuất hiện đang hạn chế việc sử dụng rộng rãi thép không gỉ trong ngành công nghiệp xe hơi.
