บทความ
- สิ่งที่แนบมา0
- ดู
- 562
ความหมายของเหล็กกล้าไร้สนิม
เหล็กกล้าไร้สนิม (Stainless steels) หมายถึงเหล็กกล้าที่ผสมโครเมี่ยมอย่างน้อย 10.5 % ทำให้มีคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อน
โดยเหล็กกล้าไร้สนิมจะสร้างฟิล์มของโครเมี่ยมออกไซด์ที่บางและแน่นที่ผิวเหล็กกล้า ซึ่งจะปกป้องเหล็กกล้าจากบรรยากาศภายนอก
กลุ่มต่างๆ ของเหล็กกล้าไร้สนิม
เหล็กกล้าไร้สนิมสามารถแบ่งตามลักษณะโครงสร้างจุลภาคได้เป็น 5 กลุ่มใหญ่ๆ ดังนี้
1. เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก (Ferritic grade)
2. เหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติก (Austenitic grade)
3. เหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ (Duplex grade)
4. เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก (Martensitic grade)
5. เหล็กกล้าไร้สนิมอบชุบแข็งด้วยการตกผลึก (Precipitation-hardening grade)
เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกที่ใช้กันมากจะผสมโครเมี่ยม (Cr) ประมาณ 12% หรือ 17% (ช่วงของส่วนผสมของ Cr +/-1%) มีนิกเกิลน้อยมาก(ติดมากับวัตถุดิบ)
เหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มนี้จะมีโครงสร้างจุลภาคเป็นเฟอร์ไรต์และมีคุณสมบัติที่แม่เหล็กสามารถดูดติดได้ มีค่าความต้านทานแรงดึงที่จุดคราก (Yield strength)
และค่าความต้านทานแรงดึง (Tensile strength) ปานกลาง มีค่าความยืด (Elongation) สูง เช่น เกรด 430, 409 เหล็กกล้าไร้สนิมชนิดเฟอร์ริติกมีราคาถูกกว่าเมื่อเทียบ
กับกลุ่มออสเตนนิติก แต่อาจพบปัญหาเรื่องเกรนหยาบ (Grain coarsening) และสูญเสียความแกร่ง(Toughness) หลังการเชื่อม การใช้งาน เช่น ชิ้นส่วนเครื่องซักผ้า
ชิ้นส่วนระบบท่อไอเสีย และในบางเกรดจะผสมโครเมี่ยมสูงเพื่อใช้กับงานที่ต้องทนอุณหภูมิสูง
เหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติกที่ใช้กันมากจะผสมโครเมี่ยมประมาณ 17% (ช่วงของส่วนผสมของ Cr +/-1%) และนิกเกิล (Ni) ประมาณ 9% (ช่วงของส่วนผสมของ Ni +/-1%)
การผสมนิกเกิลทำให้เหล็กกลุ่มนี้ต่างจากกลุ่มเฟอร์ริติกโดยนิกเกิลจะช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อน และทำให้โครงสร้างจุลภาคเป็นออสเตนไนต์ เหล็กกลุ่มนี้บางเกรด
จะผสมโครเมี่ยมและนิเกิลเพิ่มเพื่อให้สามารถทนต่อการเกิดออกซิเดชั่นที่อุณหภูมิสูง ซึ่งทำให้สามารถใช้เป็นส่วนประกอบของเตาหลอม เหล็กกลุ่มออสเตนนิติกนี้จะทนทานต่อ
การกัดกร่อนดีกว่าเหล็กกลุ่มเฟอร์ริติก ในด้านคุณสมบัติเชิงกล เหล็กกลุ่มออสเตนนิติกจะมีค่าความต้านทานแรงดึงที่จุดคราก (Yield strength) ใกล้เคียงกับของกลุ่มเฟอร์ริติก
แต่จะมีค่าความต้านทานแรงดึง (Tensile strength) และค่าความยืด (Elongation) สูงกว่าจึงสามารถขึ้นรูปได้ดีมาก เหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มนี้มีคุณสมบัติที่แม่เหล็กไม่ดูดติด
(ในสภาพผ่านการอบอ่อน) เช่น เกรด 304, 316L, 321, 301 การใช้งาน เช่น หม้อ ช้อน ถาด
เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก จะผสมโครเมี่ยมประมาณ 11.5-18% เหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มนี้มีคาร์บอนพอสมเหมาะและสามารถชุบแข็งได้ เหล็กกล้ากลุ่มนี้มีค่าความต้านทานแรงดึง
ที่จุดคราก (Yield strength) และความต้านทานแรงดึง (Tensile strength) สูงมาก แต่จะมีค่าความยืด(Elongation) ต่ำ เช่น เกรด 420 การใช้งาน เช่น ใช้ทำเครื่องมือตัดชิ้นส่วน มีด
เหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ จะมีโครงสร้างผสมระหว่างออสเตนไนต์และเฟอร์ไรต์ มีโครเมี่ยมผสมประมาณ 21-28% และนิกเกิลประมาณ 3-7.5%เหล็กกล้ากลุ่มนี้จะมี
ความต้านทานแรงดึงที่จุดครากสูงและค่าความยืดสูง จึงเรียกได้ว่ามีทั้งความแข็งแรงและความเหนียว (Ductility) สูง เช่น เกรด 2304, 2205, 2507
เหล็กกล้าไร้สนิมอบชุบแข็งด้วยการตกผลึก มีโครเมี่ยมผสมประมาณ 15-18% และนิกเกิลอยู่ประมาณ 3-8% เหล็กกล้ากลุ่มนี้สามารถทำการชุบแข็งได้ จึงเหมาะสำหรับทำแกน
ปั๊ม หัววาล์ว ตัวอย่างเกรดของเหล็กกลุ่มนี้ เช่น PH13-9Mo, AM-350
คาร์บอน (Carbon)
คาร์บอน (C) เป็นธาตุที่มีอยู่ในเหล็กกล้าไร้สนิมโดยทั่วไปจะไม่เกิน 0.15% (ยกเว้นเหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มมาร์เทนซิติก) เหล็กกล้าไร้สนิมที่มีคาร์บอนต่ำจะเพิ่มความต้านทานต่อ
การกัดกร่อนตามขอบเกรน เพิ่มความสามารถในการขึ้นรูปเย็น ตลอดจนเพิ่มความสามารถในการเชื่อม เหล็กกล้าไร้สนิมส่วนใหญ่ผสมคาร์บอนอยู่ 2 ช่วง คือ 0.02% (≤0.03%)
และ 0.07% (0.04-0.15%) นอกจากนี้ การผสมไทเทเนียมหรือไนโอเบียมไปในเหล็กกล้าไร้สนิมจะช่วยให้จับตัวกับคาร์บอนและให้ผลดีต่อคุณสมบัติทั้งสามข้อที่กล่าวมาเหมือน
เหล็กกล้าไร้สนิมคาร์บอน 0.02% เหล็กกล้าไร้สนิมที่ในเกรดมีอักษร “L”กำกับจะควบคุมคาร์บอนไม่ให้เกิน 0.03% ทำให้สามารถเชื่อมได้ดี มีความต้านทานต่อการกัดกร่อนตาม
ขอบเกรน (Intergranular corrosion) และความสามารถในการขึ้นรูปเย็นสูงกว่าเกรดที่มีคาร์บอนสูงกว่า
โครเมี่ยม (Chromium)
โครเมี่ยม (Cr) ช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อนในสภาพบรรยากาศทั่วไป โดยผสมอยู่ในเหล็กกล้าไร้สนิมอย่างน้อย 10.5% แต่เพื่อให้มั่นใจว่าเนื้อเหล็กกล้าไร้สนิม
มีการกระจายของโครเมี่ยมอย่างน้อย 10.5% อย่างสม่ำเสมอ จึงมักผสมโครเมี่ยมมากกว่าเล็กน้อย เหล็กกล้าไร้สนิมส่วนใหญ่ผสมโครเมี่ยมอยู่ 2 ช่วง คือ 12% (10.5-14.0%)
และ 17% (16.0-24.0%) ถ้าผสมโครเมี่ยมเกินกว่า 30% จะทำให้เหล็กเปราะ
นิกเกิล (Nickel)
นิเกิล (Ni) ช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบมุมอับในสารละลายกรด เพิ่มความสามารถในการขึ้นรูปเย็น ตลอดจนเพิ่มความสามารถในการเชื่อม เหล็กกล้าไร้สนิมส่วนใหญ่
ผสมนิกเกิลอยู่ 2 ช่วง คือ 0% (ปริมาณเล็กน้อยติดมากับเหล็ก) และ 9% (6.0-15.0%)
โมลิบดินั่ม (Molybdenum)
โมลิบดินั่ม (Mo) ช่วยเสริมผลความต้านทานต่อการกัดกร่อนของโครเมี่ยม โดยเฉพาะการกัดกร่อนแบบมุมอับ และช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนในสภาพคลอไรด์ด้วย
เหล็กกล้าไร้สนิมส่วนใหญ่ผสมโมลิบดินั่มอยู่ 2 ช่วง คือ 0% (ปริมาณเล็กน้อยติดมากับเหล็ก) และ 2% (1.0-3.0%)
ไทเทเนียม (Ti) หรือไนโอเบียม (Nb)
ไทเทเนียม (Ti) หรือไนโอเบียม (Nb) ช่วยปรับปรุงความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบขอบเกรน (Intergranular corrosion) โดยสารทั้งสองตัวจะช่วยป้องกันการเกิดโครเมี่ยมคาร์ไบด์
นอกจากนี้ ไทเทเนียมหรือไนโอเบียมยังเพิ่มความสามารถในการขึ้นรูปเย็นและความสามารถในการเชื่อมด้วย
ผิวสำเร็จชนิดต่างๆ ของเหล็กกล้าไร้สนิม
ชนิดของผิว(Surface finish) | ลักษณะ |
No.1 | ผิวผ่านการรีดร้อน อบอ่อน ขจัดสนิมและกัดกรด (Descaling & Pickling) ผิวมีสีขาวเทา ค่อนข้างหยาบเนื่องจากผ่านการกัดกรดที่รุนแรง |
2D | ผิวผ่านการรีดเย็น อบอ่อนและกัดกรด |
2B | ผิวผ่านการรีดเย็น อบอ่อน กัดกรดและรีดปรับความเรียบผิว(skin pass rolling) |
BA | ผิวผ่านการรีดเย็นและอบอ่อนในสภาพบรรยากาศควบคุมทำให้ผิวมีลักษณะมัน เงา |
No.3 | ผิวที่ผ่านการขัดด้วยวัสดุสำหรับขัดเบอร์ 100-120 |
No.4 | ผิวที่ผ่านการขัดด้วยวัสดุสำหรับขัดเบอร์ 150-180 |
#240 | ผิวที่ผ่านการขัดด้วยวัสดุสำหรับขัดเบอร์ 240 |
#320 | ผิวที่ผ่านการขัดด้วยวัสดุสำหรับขัดเบอร์ 320 |
#400 | ผิวที่ผ่านการขัดด้วยวัสดุสำหรับขัดเบอร์ 400 |
HL | ผิวผ่านการขัดละเอียดโดยมีรอยขัดเป็นเส้นต่อเนื่องคล้ายเส้นผม (Hair line) |
การเลือกใช้งานเหล็กกล้าไร้สนิม
คุณสมบัติด้านความต้านทานต่อการกัดกร่อน ความสามารถในการขึ้นรูป ความสามารถในการเชื่อมของเหล็กกล้าไร้สนิมอาจแบ่งเป็นระดับต่างๆ ได้ดังนี้
ความต้านทานต่อการกัดกร่อน
ปานกลาง เช่น ใช้สัมผัสกับน้ำสะอาด บรรยากาศตามชนบท
ดี เช่น น้ำตามอุตสาหกรรม บรรยากาศตามเมือง กรดอ่อนๆ
ดีมาก น้ำทะเล บรรยากาศตามทะเล กรดสูง
ความสามารถในการขึ้นรูป
ปานกลาง ใช้กับงานทั่วไป
ดี ยืดตัวได้สูง
ดีมาก งานขึ้นรูปลึก (Deep drawing)
ความสามารถในการเชื่อม
ปานกลาง งานที่ไม่ต้องเชื่อม
ดี เชื่อมได้ในงานที่ไม่มีความเสี่ยงในเรื่องของการกัดกร่อนแบบขอบเกรน
ดีมาก เชื่อมได้ในงานที่มีความเสี่ยงในเรื่องของการกัดกร่อนแบบขอบเกรน
กลุ่ม | เกรด | ต้านการกัดกร่อน | ขึ้นรูป | เชื่อม | คุณสมบัติ | ตัวอย่างการใช้งาน |
เฟอร์ริติก | 430 | ปานกลาง | ปานกลาง | ปานกลาง | ผสมโครเมี่ยมประมาณ 17% มีนิเกิลต่ำมาก (ติดมากับวัตถุดิบ) เป็นเกรดที่ใช้งานแพร่หลายเกรดหนึ่ง แต่มีแนวโน้มที่จะเปราะเมื่อต้องเชื่อมแบบที่มีการหลอมละลาย(Fusion welds) | งานทางสถาปัตยกรรมภายใน งานตกแต่ง เครื่องใช้ภายในบ้าน เครื่องซักผ้า (washing machines) เครื่องครัว ช้อน |
เฟอร์ริติก | 430Ti | กลาง | ดี | ดีมาก | คือ เกรด 430 ที่ผสมไทเทเนียมทำให้เชื่อมและขึ้นรูปเย็นได้ดี | เครื่องใช้ภายในบ้าน อ่างล้างจาน ท่อ |
เฟอร์ริติก | 409 | ปานกลาง | ดี | ดี | เป็นเหล็กกล้าโครเมี่ยม 12% ที่ผสมไทเทเนียม ทนความร้อนและการเกิดออกซิไดชั่น ง่ายต่อการขึ้นรูปและเชื่อม | ระบบท่อไอเสียรถยนต์ |
เฟอร์ริติก | 444 | ดี | ดี | ดีมาก | เป็นเกรดที่มีคาร์บอนต่ำ (≤ 0.03%) ผสมโมลิบดินั่มและไทเทเนียมทำให้ต้านทานต่อน้ำที่มีคลอไรด์เป็นองค์ประกอบ มีความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบChloride stress corrosion แบบรู(Pitting) แบบช่องแคบ (Crevice)และแบบขอบเกรน(Intergranular corrosion) สามารถทำการขึ้นรูปลึก (Deep drawing) ได้ | แท้งค์น้ำร้อน (Hot water tanks) อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน (Heat exchanger) |
ออสเตนนิติก | 304 | ดี | ดีมาก | ดี | เป็นเกรดที่นิยมใช้กันมากที่สุด มีความต้านทานต่อการกัดกร่อนดี สามารถขึ้นรูปเย็นและเชื่อมได้ดี | เครื่องใช้ในบ้าน ภาชนะเครื่องครัว เครื่องหุงต้มความดัน แท้งค์น้ำ (water tanks) อ่าง(kitchen sinks) ช้อม ส้อม อุตสาหกรรมอาหาร และงานขึ้นรูปลึก(deep drawing) งานตกแต่ง |
ออสเตนนิติก | 304L | ดี | ดีมาก | ดีมาก | เป็นเกรด 304 ที่ผสมคาร์บอนต่ำ (<= 0.03%) ใช้เมื่อต้องการความต้านทานการกัดกร่อนตามขอบเกรน โดยเฉพาะโครงสร้างหนาที่ต้องผ่านการเชื่อม | อุปกรณ์ในโรงงานอุตสาหกรรมเคมีและอุตสาหกรรมอาหารที่ต้องการใช้งานเหล็กที่หนาโดยไม่ต้องทำsensitization ทำหม้อไอน้ำ เครื่องถ่ายความร้อน แท้งค์ อุตสาหกรรมนิวเคลียร์ |
ออสเตนนิติก | 302 | ดี | ดีมาก | ดี | ผสมนิกเกิลน้อยกว่าเกรด 304 | สปริง |
ออสเตนนิติก | 301 | ดี | ดีมาก | ดี | ผสมโครเมี่ยมและนิกเกิลต่ำเพื่อเพิ่มWork hardening มีความแข็งแรงสูงเมื่อผ่านการรีดเย็น มีความต้านทานต่อการสึกหรอ(Abrasion resistance) สูง | งานชิ้นส่วนรถบรรทุก รถไฟ (Rail carriages and wagons) สปริง สายพานลำเลียง |
ออสเตนนิติก | 303 | ดี | ดีมาก | ดี | เติมซัลเฟอร์เพื่อเพิ่มความสามารถในการกลึงใส แต่ความต้านทานต่อการกัดกร่อนน้อยกว่า 302 | งานที่ต้องทำการกลึงไส |
ออสเตนนิติก | 310 | ดี | ดีมาก | ดี | เป็นเกรดที่ผสมโครเมี่ยม (~25%) และนิกเกิล (~20%) สูง สามารถทนการเกิดออกซิไดซ์ได้ที่อุณหภูมิสูง | ส่วนประกอบของเตาและอุปกรณ์ที่ทนทานต่ออุณหภูมิ 900-1100°C |
ออสเตนนิติก | 310S | ดี | ดีมาก | ดี | ส่วนผสมเดียวกับเกรด 310 แต่มีคาร์บอนต่ำกว่า | ใช้ในงานที่ต้องการความต้านทานการกัดกร่อนต่อกรดไนตริก |
ออสเตนนิติก | 316 | ดีมาก | ดี | ดี | ผสมโมลิบดินั่มเพื่อเพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อน | ถังใส่ไวส์ อุปกรณ์ที่ใช้งานทางทะเล(Marine equipment) สามารถเชื่อมที่ความหนาไม่เกิน 3 ม.ม. โดยไม่ต้องทำการปรับปรุงโดยความร้อน (Heat treatment) หลังการเชื่อม |
ออสเตนนิติก | 316L | ดีมาก | ดี | ดีมาก | ส่วนผสมเดียวกับเกรด 316 แต่มีคาร์บอนผสมอยู่ต่ำกว่า | ใช้ในงานที่ต้องเชื่อมเหล็กหนาโดยไม่ให้เกิดการกัดกร่อนแบบขอบเกรน(Intergranular corrosion) ทำท่อ หม้อไอน้ำ แท้งค์ขนส่ง |
ออสเตนนิติก | 316Ti | ดีมาก | ดี | ดีมาก | ส่วนผสมเดียวกับเกรด 316 แต่มีไทเทเนียมผสมเพิ่ม | ใช้กับงานที่ต้องการความทนทานต่อการกัดกร่อนแบบขอบเกรน (Intergranular corrosion) และต้องการความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง |
ออสเตนนิติก | 317 | ดีมาก | ดี | ดี | ผสมโครเมี่ยมประมาณ 19% นิกเกิลประมาณ 13% โมลิบดินั่มประมาณ 3-4% | ใช้ทำอุปกรณ์ตามโรงงานทางเคมีที่ต้องการความต้านทานการกัดกร่อนสูงกว่า 316 โดยเฉพาะที่ต้องสัมผัสกับน้ำทะเลและHalogen salts |
ออสเตนนิติก | 321 | ดี | ดีมาก | ดีมาก | ผสมโครเมี่ยมประมาณ 18% นิกเกิลประมาณ 10% ไทเทเนียมประมาณ 0.5% | ทำท่อ แท้งค์ ชิ้นส่วนเครื่องบินไอพ่น งานเชื่อมในอุตสาหกรรมเคมี เหมาะกับงานที่ใช้ที่อุณหภูมิสูงถึง 800 °C |
ออสเตนนิติก | 347 | ดี | ดีมาก | ดีมาก | เติมไนโอเบียมและเทนทาลัม | ท่อ |
มาร์เทนซิติก | 420 | ปานกลาง | ปานกลาง | ปานกลาง | ชุบแข็งโครเมี่ยม 13% | เครื่องมือตัดชิ้นส่วน มีด ช้อนส้อม ปั๊มและ valve shafts. |
มาร์เทนซิติกและตะกอน | PH 17-4 |
|
|
| age-hardening by copper | งานด้านอากาศยานต์และนิวเคลียร์ แม่พิมพ์สำหรับพลาสติกvalves และ fittings |
แก้ไขข้อคิดเห็น
ป้อนรหัสผ่านของคุณเพื่อแก้ไขโพสต์
ลบความคิดเห็นลบโพสต์
ป้อนรหัสผ่านเพื่อลบโพสต์