Nguyên liệu chế tác đồng hồ phần 1- Thép 904L

Thép 904L còn ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác: đường ống, ...

Đôi dòng lịch sử về 904L
Thép 904L, đôi khi còn được gọi là SUS 904L, là một mác thép không gỉ theo ký hiệu của SAE (Society of Automotive Engineers – Hiệp hội Kỹ sư Ô tô Mỹ) với hàm lượng carbon rất thấp vàchứa nhiều nguyên tố hợp kim như Chromium, Nickel, Molybdenum và Đồng. Thành phần hóa học đặc biệt này khiến cho thép 904L có tổ chức bên trong dạng austenite ở nhiệt độ thường, làm cho thép trở thành không có từ tính (không hút nam châm) và chống ăn mòn rất tốt trước các loại acid phổ biến (như sulfuric), cũng như các môi trường muối và chống ăn mòn lỗ (pit corrosion).

Thép 904L, với thành phần như trên, ban đầu được thiết kế để sử dụng trong các ngành đòi hỏi cấu kiện phải hoạt động trong môi trường ăn mòn mạnh, ví dụ như các đường ống và khớp nối trong công nghiệp hóa chất, công trình dầu khí ngoài khơi, hay trong công  nghiệp giấy. Trước đây và cho đến tận bây giờ, hầu như toàn bộ thép sử dụng trong ngành công nghiệp đồng hồ là mác 316L (cũng được dùng làm dụng cụ y tế). Năm 1985, Rolex bắt đầu thử nghiệm đưa vào sử dụng 904L và đến khoảng 1987-1988, họ giới thiệu model Submariner ref. 168000 sử dụng loại thép này (Một số nguồn dẫn là Sea Dweller). Tuy nhiên, phải đến đầu những năm 2000, Rolex mới thay thế hoàn toàn vật liệu vỏ đồng hồ từ thép 316L sang 904L.

Vậy tại sao lại là 904L?
Rolex chọn dùng 904L vì những lợi ích mà nó mang lại:
1) khả năng chống ăn mòn cao hơn, đặc biệt là ăn mòn lỗ
2) khả năng đánh bóng tốt hơn so với 316L khiến đồng hồ trở nên đẹp hơn. Qua nhiều năm
quan sát và tiếp xúc với đồng hồ sau khi sử dụng và sửa chữa, Rolex nhận ra rằng môi trường sử dụng phức tạp (ví dụ: muối trong nước biển, mồ hôi tay,…) theo thời gian có thể gây nên các phản ứng trên thép 316L, làm mòn, cũ và hỏng vỏ, dây đồng hồ, hay chí ít là làm cho nó mất đi vẻ đẹp cần có.

Vì thế, một loại thép với khả năng chống ăn mòn phức hợp tốt hơn cần được đưa vào thay thế. Khả năng chống ăn mòn lỗ, đo theo điểm PREn của 904L là 36 điểm, cao hơn nhiều so với 326L (26 điểm), đồng nghĩa với khả năng chống ăn mòn lỗ tốt hơn.

Thành phần hóa học và đặc tính:

Thép 904L, ngoài sắt và một lượng cực nhỏ carbon (dưới 0.02%), có chứa 19-23% Cr, 23-28% Ni, 4-5% Mo, <2.0% Mn, <1.0% Si, <0.045% P, <0.035% S, 1.0-2.0% Cu [4]. Với thành phần hóa học như thế này, ở điều kiện thường, thép sẽ ở trạng thái austenite không ổn định (non- stabilized). Đây là loại thép hợp kim cao với các nguyên tố Cr, Ni, Mo, Cu,…được thêm vào để tăng cường khả năng chống ăn mòn acid. Đặc biệt, khả năng chống ăn mòn dưới ứng suất và ăn mòn lỗ được cải thiện rõ rệt. Thép 904L không có từ tính và có khả năng tạo hình, độ dai và tính hàn rất tốt.

Nhìn vào thành phần hóa học, có thể thấy tổng hàm lượng các nguyên tố đắt tiền như Cr, Ni, Mô là rất lớn (khoảng 44-56%, chừng một nửa!) nên giá thành 904L đương nhiên là rất đắt. Một số số liệu cho thấy thép 904L đắt gấp hơn 2 lần thép 316L. Đó là lý do vì sao, không nhiều hãng đồng hồ lựa chọn 904L (bên cạnh lý do công nghệ). Ngày nay, trong các ứng dụng công nghiệp, thép 904L dần được thay thế bằng thép không gỉ duplex mác 2205.
Thép 904L có cơ tính ở mức bình thường, không phải vật liệu quá cứng hay bền hơn 316L. Khả năng tạo hình bằng biến dạng cũng như tính hàn của 904L được đánh giá khá tốt. Ngoài khả năng chống gỉ ở nhiệt độ thường, 904L còn có khả năng chống oxy hóa (tạo gỉ sét) khi bị nung nóng (dưới 400 độ C).

Gia công Quy trình gia công chế tác vỏ đồng hồ Rolex bao gồm một số công đoạn chính:

• Đột phôi từ thép tấm
• Dập tạo hình
• Lăn bi bỏ bavia
• Gia công cơ và xử lý nhiệt
• Mài máy
• Mài tay

Để làm ra các vỏ đồng hồ từ thép 904L, Rolex đã phải thay đổi dây chuyền, thiết bị cũng như quy trình công nghệ chế tạo, và phát triển hẳn một Lab nghiên cứu loại thép này. Điều này dẫn đến chi phí lớn, đặc biệt khi biết rằng Rolex tự sản xuất vỏ đồng hồ chứ không đi mua từ các công ty chuyên làm vỏ khác (để giảm giá thành). Điều này cho thấy sự quyết tâm đổi mới công nghệ và đặt chất lượng sản phẩm lên trên hết của hãng. Nó lý giải một phần tại sao những chiếc đồng hồ Rolex lại đáng mong chờ như vậy.

Một số hiểu lầm về thép 904L trong đồng hồ Rolex

Chromium Steel of 316L and 904L Có một số quan niệm có thể là hiểu lầm về thép 904L trong đồng hồ Rolex. Nhiều người nghĩ rằng 904L có độ bền cơ học hẳn rất cao. Điều này không đúng. Về mặt độ bền, 904L (490MPa) không cao hơn là bao nhiêu so với 316L (485MPa). Về độ cứng (thang Brinell-HB), ở trạng thái cung cấp, 904L (150HB) còn thấp hơn cả 316L (217HB) và thấp hơn cả các thép carbon cao (loại rẻ, dùng trong cơ khí), ví dụ mác AISI 1065 (187HB). Tỷ trọng của 904L là 7900kg/m3 tương đương với 316L (7900kg/m3) và sàn sàn tỷ trọng của các loại thép thông thường nên không có chuyện 904L cầm nặng tay hơn các loại thép khác. Thép 904L, như đã nêu phía trên, là thép austenite không có từ tính, dùng nam châm không hút. Tuy nhiên, việc này không đồng nghĩa với tính kháng từ của đồng hồ. Nếu chỉ dùng thép 904L, đồng hồ Rolex khi đặt trong từ trường (quanh các thiết bị điện, điện tử) vẫn bị ảnh hưởng. Để kháng từ, Rolex dùng một lớp “khiên” bằng hợp kim hệ sắt từ (ferromagnetic) được bọc phía trong vỏ đồng hồ, che chắn bộ máy đồng hồ khỏi các tác dụng của từ trường khi chúng đi xuyên qua vỏ 904L. Kỹ thuật này được sử dụng cho dòng đồng hồ kháng từ Milgauss nổi tiếng từ 1956.