คุณสมบัติห้าประการของเหล็กกล้าไร้สนิม

สเตนเลสแบบออสเทนไนติก

เหล็กกล้าไร้สนิมแบบออกสเทนนิติกส่วนใหญ่ใช้โครงสร้างแลตทิสแบบลูกบาศก์หน้าตรง (fcc) ของออกสเทนไนต์ (เฟสแกมมา) ตัวอย่างที่พบบ่อยคือ 304, 316 เป็นต้น

ไม่มีแม่เหล็ก โดยส่วนใหญ่จะเพิ่มความแข็งแรงด้วยการขึ้นรูปเย็น

คุณสมบัติทางกลของมันไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ด้วยการรักษาด้วยความร้อน แต่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ด้วยการขึ้นรูปเย็นเท่านั้น

ไม่มีแม่เหล็ก มีคุณสมบัติที่อุณหภูมิต่ำได้ดี สามารถขึ้นรูปและเชื่อมได้ง่าย คือคุณสมบัติสำคัญของเหล็กกล้าชนิดนี้

สเตนเลสแบบเฟอร์ไรติก

เหล็กกล้าไร้สนิมแบบเฟอร์ริติก เป็นเหล็กกล้าไร้สนิมที่ประกอบด้วยเฟอร์ไรต์เป็นหลักในการใช้งาน ตัวอย่างที่พบบ่อยคือ 405, 430 เป็นต้น

ความสามารถในการต้านทานการแตกหักจากความเครียดและสารกัดกร่อนนั้นดีกว่าเหล็กกล้าไร้สนิทชนิดออสเทนนิติก ซีรีส์ มีแรงแม่เหล็กสูงที่อุณหภูมิห้อง ไม่สามารถทำให้แข็งขึ้นด้วยการรักษาด้วยความร้อน และมีความสามารถในการขึ้นรูปเย็นได้ดีเยี่ยม

เนื่องจากเฟสเฟอร์ไรต์มีอยู่อย่างเสถียร ดังนั้นการชุบแข็งจึงไม่สามารถทำให้เหล็กกล้าไร้สนิทเฟอร์ไรติกมีความแข็งมากขึ้นได้ มันแสดงถึงความเหนียวและทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีที่สุดในสภาพที่ถูกอบอ่อน มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กที่อุณหภูมิห้อง มีค่าการนำความร้อนสูง สัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนต่ำ ทนทานต่อการออกซิเดชันได้ดีเยี่ยม และมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนจากความเครียสดีเยี่ยม จึงเหมาะสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่ต้องทนต่อสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนจากอากาศ ไอน้ำ น้ำ และกรดออกซิเดชัน อย่างไรก็ตาม เหล็กกล้าชนิดนี้มีข้อเสีย เช่น ความเหนียวน้อย และความสามารถในการเชื่อมรวมถึงความทนทานต่อการกัดกร่อนลดลงอย่างมากหลังจากการเชื่อม ซึ่งทำให้การนำไปใช้งานมีข้อจำกัด ถูกนำไปใช้โดยทั่วไปในงานตกแต่งภายใน ชิ้นส่วนของหัวพ่นน้ำมันหนัก เครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน และเฟอร์นิเจอร์ภายในบ้าน

เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนไซติก (M)

เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนไซติก หมายถึงโครงสร้างเนื้อหลักเป็นแบบมาร์เทนไซต์ ตัวอย่างเช่น 403, 416, 420, 440

คุณสมบัติหลักของเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนไซติกคือ มีแรงดูดแม่เหล็กสูงในอุณหภูมิห้อง ทนต่อการกัดกร่อนได้ไม่ดีเท่าที่ควร แต่มีความแข็งแรงสูง และมักถูกนำไปใช้เป็นเหล็กโครงสร้างที่ต้องการความแข็งแรงสูง

มีแนวโน้มการเพิ่มความแข็งแรงสูง และเปราะแตกได้ง่ายจากความเย็น ในบริเวณรอยเชื่อมที่ถูกให้ความร้อนเกิน 1150°เซลเซียส ขนาดเกรนจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ทั้งอัตราการเย็นตัวที่เร็วเกินไปหรือช้าเกินไป สามารถทำให้รอยเชื่อมเปราะและนำไปสู่การเกิดการเปราะตัวที่ 475°เซลเซียส การกัดกร่อนแบบเกรนขอบมีแนวโน้มน้อยกว่า และเหล็กกล้าไร้สนิมชนิด 30Cr13, 40Cr13, 40Cr17Mo และ 95Cr18 มีแนวโน้มการเพิ่มความแข็งแรงมากกว่า จึงไม่เหมาะสำหรับการเชื่อมโดยทั่วไป เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกมีจุดเปลี่ยนแปลงที่ชัดเจน และสามารถเพิ่มความแข็งแรงผ่านการชุบแข็งได้ ด้วยปริมาณโครเมียมที่สูง ทำให้มีความสามารถในการชุบแข็งได้ดี และสามารถปรับค่าความแข็ง ความแข็งแรง และความเหนียวให้อยู่ในช่วงกว้างในระหว่างการอบคืนตัว เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกที่มีคาร์บอนสูงมีค่าความแข็งสูง เหมาะสำหรับใช้ทั้งในโครงสร้างและเครื่องมือ ใช้กันอย่างแพร่หลายในชิ้นส่วนต่าง ๆ เช่น เพลา ลูกสูบ ปั๊ม วาล์ว สปริง และชิ้นส่วนยึดที่ต้องการคุณสมบัติเชิงกลสูง ความสามารถในการชุบแข็งได้ดี และทนต่อการกัดกร่อนจากกรดไนตริกและกรดอินทรีย์

เหล็กกล้าไร้สนิมแบบสองเฟสหมายถึงเฟอไรต์และออสเทนไนต์ที่มีสัดส่วนประมาณ 50% แต่ละชนิด โดยทั่วไปเฟสที่มีปริมาณน้อยที่สุดจะไม่ต่ำกว่า 30% ของเหล็กกล้าไร้สนิมชนิดนี้ เหล็กกล้าชนิดนี้มีคุณสมบัติของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนไนต์และเฟอไรต์ร่วมกัน ส่วนมากใช้: 2205

เมื่อเปรียบเทียบกับเฟอไรต์ มีความเหนียวและความยืดหยุ่นสูงกว่า ไม่มีการแตกเปราะที่อุณหภูมิห้อง มีความต้านทานการกัดกร่อนแบบเกรนขอบดีขึ้นอย่างมาก และมีคุณสมบัติการเชื่อมได้ดี ขณะเดียวกันยังคงไว้ซึ่งคุณสมบัติการแตกเปราะที่ 475℃ การนำความร้อนได้ดี และความซุปเปอร์พลาสติกของเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอไรต์

เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนไนต์ มีความแข็งแรงสูงกว่า และมีความต้านทานการกัดกร่อนแบบเกรนขอบและการกัดกร่อนจากคลอไรด์ภายใต้แรงดึงดีขึ้นอย่างมาก

เหล็กกล้าไร้สนิมแบบสองเฟสที่มีมอลิบดีนัมมีความต้านทานการกัดกร่อนจากคลอไรด์ภายใต้แรงดึงต่ำได้ดี

มีคุณสมบัติทนต่อการกัดกร่อนจากการสึกหรอและการกัดกร่อนจากแรงกระทำซ้ำได้ดี เหมาะสำหรับใช้ผลิตปั๊ม วาล์ว และอุปกรณ์กำลังแรงที่ทำงานภายใต้สภาพแวดล้อมกัดกร่อนบางชนิด

คุณสมบัติเชิงกลโดยรวมดี มีความแข็งแรงสูงและแรงดันความเหนื่อยล้าสูง

เชื่อมได้ดี มีแนวโน้มการแตกร้าวจากความร้อนต่ำ โดยทั่วไปไม่ต้องอุ่นก่อนเชื่อมและไม่ต้องทำด้วยความร้อนหลังการเชื่อม

เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิมแบบออสเทนิติก มีค่าการนำความร้อนสูง และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นต่ำ ซึ่งเหมาะสำหรับการผลิตอุปกรณ์ปูผนังและแผ่นคอมโพสิต นอกจากนี้ยังเหมาะสำหรับการทำแกนท่อของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน โดยประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนสูงกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมแบบออสเทนิติก

ไม่ควรใช้ในสภาพการทำงานที่สูงกว่า 300℃

เหล็กกล้าไร้สนิมสองเฟสสามารถใช้ในการกลั่นน้ำมัน ปุ๋ย การทำกระดาษ ปิโตรเลียม เคมี และสาขาอื่น ๆ ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน คอนเดนเซอร์เย็น และอุปกรณ์ที่ทนต่อน้ำทะเล อุณหภูมิสูง กรดไนตริกเข้มข้น

เหล็กกล้าไร้สนิมที่ผ่านการชุบแข็งด้วยการตกตะกอน

เหล็กกล้าไร้สนิมที่มีโครงสร้างเป็นแบบออสเทนนิติก (austenitic) หรือมาร์เทนซิติก (martensitic) ซึ่งมีความแข็งแรงสูงจากการขึ้นรูปด้วยการอบแข็ง (precipitation hardening) หรือที่เรียกว่าการอบแข็งด้วยการแก่ตัว (aging hardening) ตัวอย่างที่พบบ่อยคือ 630, 660 เป็นต้น

เหล็กกล้าไร้สนิมแบบเชื่อมติดกัน (Cemented hardened stainless steel) รวมคุณสมบัติของเหล็กกล้าชนิดนี้เข้าด้วยกัน คือมีความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมแบบออสเทนนิติก และความแข็งแรงสูงของเหล็กกล้าไร้สนิมแบบมาร์เทนซิติก

เหล็กกล้าไร้สนิมแบบเชื่อมติดกันมีคุณสมบัติเด่นคือความแข็งแรงสูงและการต้านทานการกัดกร่อนที่ดี ความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนนั้นไม่เพียงขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีเท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องกับการรักษาอุณหภูมิ (heat treatment) โดยเฉพาะอุณหภูมิการอบตัว (aging temperature)

เหล็กกล้าไร้สนิมที่มีการขึ้นรูปด้วยการอบแข็งเป็นเหล็กกล้าไร้สนิมที่มีความแข็งแรงสูง ในงานอุตสาหกรรมจะต้องให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับการแตกตัวด้วยไฮโดรเจน (hydrogen cracking) และการแตกตัวเนื่องจากความเครียดและสารเคมี (stress corrosion cracking)

มันถูกใช้อย่างแพร่หลายในชิ้นส่วนที่ต้องการทั้งความแข็งแรงสูงและการทนต่อการกัดกร่อนและทนต่อการออกซิเดชันสูง เช่น เพลาแรงดันต่ำของกังหัน ใบพัดนำ ใบพัดทำงาน กรอบพัดลม ชิ้นส่วนห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์อากาศยาน อุตสาหกรรมปิโตรเคมี เรือ ปฏิกิริยาปรมาณู เครื่องจักรไอน้ำ ชิ้นส่วนปั้มความแข็งแรงสูง วาล์วของระบบแรงดันสูง เป็นต้น