121
สเตนเลส(stainless steel)
ตามศัพท์บัญญัตเรียกว่า เหล็กกล้าไร้สนิม เป็นเหล็กที่มีปริมาณ คาร์บอนต่ำ(น้อยกว่า 2%)ของน้ำหนัก มีส่วนผสมของโครเมี่ยมอย่างน้อย 10.5% กำเนิดขี้นในปี พ.ศ.1903 เมื่อนักวิทยาศาสตร์พบว่า การเติมนิเกิล โมบิดินัมไททาเนี่ยม ไนโอเนี่ยม หรือโลหะอื่นแตกต่างกันไปตามชนิดของคุณสมบัติเชิงกลและการใช้ลงในเหล็กกล้าธรรมดา ทำให้เหล็กกล้ามีความต้านทานการเกิดสนิมได้ โดยโครเมี่ยมที่เป็นส่วนผสมหลักของสเตนเลส (ประมาณ 10.5% หรือมากกว่า)จะทำให้เกิดการสร้างฟิลม์โครเมี่ยมออกไซด์ (chromium oxide film : CrO2 หรือเรียกว่า passive film)ที่มองไม่เห็นเกาะติดแน่นอยู่ที่ผิวหน้าทำให้เหล็กกล้ามีความต้านทานการกัดกร่อน ฟิลม์ปกป้องนี้จะมีความบางเทียบเท่ากับวางกระดาษ 1 แผ่นบนตึกสูง 20 ชั้น ถ้าฟิลม์ที่ผิวหน้านั้น ถูกทำลายไม่ว่าจากแรงกลหรือสารเคมีออกซิเจนที่มีอยู่ในบรรยากาศแม้จำนวนน้อยนิดจะเขาทาปฏิกิริยากับโครเมี่ยมสร้างฟิลม์โครเมี่ยมออกไซด์ทดแทนขึ้นใหม่ด้วยตัวมันเอง
สเตนเลสมีคุณสมบัติที่ไม่เหมือนใคร เช่น ยากต่อการขึ้นสนิมเมื่อเทียบกับโลหะ หรือวัสดุชนิดอื่นๆ ค่าบำรุงรักษาต่ำ ง่ายต่อการเชื่อมและการขึ้นรูป ระยะเวลาการใช้งานคุ้มค่ากับราคา และสามารถนำกลับมาใช้ได้ใหม่ทั้งหมด จึงทำให้สเตนเลสเป็นโลหะที่ทรงคุณค่าและมีประโยชน์ใช้สอยที่ไร้ขีดจำกัด
สเตนเลส สตีล(stainless steel) แบ่งเป็น 5 กลุ่มหลัก
1)กลุ่มเฟอร์ริติก (Ferritic SS)
จุลโครงสร้าง: แบบเฟอร์ไรต์ แม่เหล็กดูดติด มีส่วนผสมของคาร์บอนต่ำ และมีโครเมี่ยมเป็นส่วนผสมหลัก คือประมาณ 10.5-29% มักนำไปใช้ทำถังน้ำต่างๆ(Tank)ทำผนัง เครื่องใช้ภายในบ้าน ทำเครี่องครัว ทำเฟอร์นิเจอร์ ฯลฯ
ส่วนผสมทางเคมี Cr10.5-29% C <= 0.1%(คาร์บอนน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.1%) Ni 0%(ไม่มีนิเกิลผสมอยู่)
เกรดที่พบ AISI430, 430Ti, 439, 409(เรียกเป็นซีรี่ส์)
2)กลุ่มมาร์เทนซิติก(Martensitic SS)
จุลโครงสร้าง: แบบมาร์เทนไซต์ แม่เหล็กดูดติด โดยทั่วไป จะมีโครเมี่ยมผสมอยู่ 10.5-17% และมีส่วนผสมของคาร์บอนในระดับปานกลาง มักนำไปใช้ทำส้อม มีด ใบมีดโกน เครื่องมือแพทย์ และเครื่องมือวิศวกร อื่นๆ ซึ่งต้องการคุณสมบัติเด่นในด้านการต้านทานการสึก กร่อน และความแข็งแร็งทนทาน
ส่วนผสมทางเคมี Cr 10.5-17% C > 0.1%(คาร์บอนมากกว่า 0.1%) Ni 0% (ไม่มีนิเกิลผสมอยู่)
มีค่าความจำนนความแข็งแร็ง (Yield Strength:YS) และค่าความแข็งแร็งสูงสุด (Ultimate TensileStrenght:UTS)สูงมากในสภาพที่ผ่านกระบวนการอบชุบแต่จะมีค่าการยืดตัว(Elongation:EL %)ต่ำ
เกรดที่พบ AISI410, 420(เรียกเป็นซีรี่ส์)
3)กลุ่มออสเตนิติก (Austenitic SS)
จุลโครงสร้าง: แบบออสเตนิไนต์ แม่เหล็ดดูดไม่ติด นอกจากส่วนผสมของโครเมี่ยม(Cr)16-18% แล้วยังมีนิเกิล(Ni) ผสมอยู่ 8-13% ที่ช่วยเพิ่มความต้านทานการกดกร่อนอีกด้วย ชนิดออสเตนิติกเป็นที่นิยมใช้อย่างกว้างขวางมากที่สุดในบรรดาสเตนเลสด้วยกันส่วนออสเตนิติกที่มีโครเมี่ยม(Cr)ผสมอยู่สูง 20%-25% และนิกเกิล(Ni)1%-20% จะสามารถทนการเกิดออกซิไดซ์ได้ที่อุณหภูมสูง ซึ่งใช้ในส่วนประกอบของ เตาหลอม ท่อนำความร้อน และแผ่นกันความ้รอนใน เครื่องยนต์ จะเรียกว่า เหล็กกล้าไร้สนิม ชนิดทนความร้อน (Heat Resisting Steel)
ส่วนผสมทางเคมี Cr 16-18% C <= 0.08%(คาร์บอนน้อยกว่า 0.08 %) Ni8-13% (ทำให้แม่เหล็กดูดไม่ติด)
เกรดที่พบ AISI304, 316, 304L, 316L (** L = เน้นงานเชื่อม )
4)กลุ่มดูเพล็กซ์ (Duplex) แม่เหล็กดูดติด
มีโครงสร้างผสมระหว่างเฟอร์ไรต์+ออสเตไนต์มีโครเมี่ยม ผสมอยู่ประมาณ 20-25% และนิเกิล 4-7% เหล็กชนิดนี้มีค่าความจำนนความแข็งแร็ง และค่าความยืดตัวสูง จึงเรียกได้ว่าเหล็กชนิดนี้มีทั้งความแข็งแร็งและความเหนียว (Ductility) ที่สูงเป็นเลิศใช้ในงานมักถูกนำไปใช้งานที่มีคลอรีนสูง เพื่อป้องกันมิให้เกิดการกัดกร่อนแบบรูเข็ม(Pitting corrosion) และช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนที่เป็นรอยร้าวอันเนื่องมาจากแรงกดดัน (Stress corrosion cracking resistance) ทำฐานขุดเจาะน้ำมัน ฯลฯ
5)กลมพรีซิพิเตชั่นฮาร์เดนนิ่ง(Precipitation Hardening Steel) กลุ่มนี้เกิดการตกผลึกโดยวิธีทางความร้อนเป็นเหล็กกล้าชุบแข็งแบบตกผลึกมีโครเมี่ยม(Cr)ผสมอยู่ 17% และมีนิเกิล(Ni)4% ทองแดง และไนโอเบียมผสมอยู้ด้วย มีความต้านทานการกัดกร่อนเทียบเคียงกับตระกูลออสเทนนิติค มีความแข็งแร็งมากกว่าตระกูลมาร์เทนซิติค เกรด 17-4H เนี่องจากเหล็กชนิดนี้สามารถชุบแข็งได้ในคราวเดียว จึงเหมาะสำหรับทำแกนปั้ม หัววาล์ว และส่วนประกอบของยานอวกาศ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฯลฯ
เอกสารที่แนบ
