MY MENU

บทความ

บทความ

หัวข้อ
ความหมายของเหล็กกล้าไร้สนิม
ผู้เขียน
ผู้ดูแลระบบ
วันที่สร้าง
23/01/2018
สิ่งที่แนบมา0
ดู
38
เนื้อหา


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 12หรือ 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 

(ในสภาพผ่านการอบอ่อนเช่น เกรด 304316L, 321301   การใช้งาน เช่น หม้อ ช้อน ถาด


เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก   จะผสมโครเมี่ยมประมาณ 11.5-18เหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มนี้มีคาร์บอนพอสมเหมาะและสามารถชุบแข็งได้ เหล็กกล้ากลุ่มนี้มีค่าความต้านทานแรงดึง

ที่จุดคราก (Yield strength) และความต้านทานแรงดึง (Tensile strength) สูงมาก แต่จะมีค่าความยืด(Elongation) ต่ำ เช่น เกรด 420  การใช้งาน เช่น ใช้ทำเครื่องมือตัดชิ้นส่วน มีด


เหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ จะมีโครงสร้างผสมระหว่างออสเตนไนต์และเฟอร์ไรต์ มีโครเมี่ยมผสมประมาณ 21-28และนิกเกิลประมาณ 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

 

ผลของธาตุผสม

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 0.03ทำให้สามารถเชื่อมได้ดี  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 12ที่ผสมไทเทเนียม  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