เหล็กกล้าไร้สนิมเป็นหนึ่งในวัสดุเหล็กที่พบได้บ่อยที่สุดในงานเครื่องมือวัด ความรู้เรื่องเหล็กกล้าไร้สนิมจะช่วยให้บุคลากรด้านเครื่องมือวัดเข้าใจการเลือกและการใช้เครื่องมือได้ดีขึ้น
สแตนเลส (Stainless Steel) เป็นตัวย่อของสแตนเลสทนกรด เกรดเหล็กกล้าที่ทนทานต่อสารกัดกร่อนที่อ่อนแอ เช่น อากาศ ไอน้ำ และน้ำ หรือมีคุณสมบัติสเตนเลสเรียกว่าสเตนเลส Corrosion) เหล็กที่สึกกร่อนเรียกว่าเหล็กทนกรด
เหล็กกล้าไร้สนิมหมายถึงเหล็กกล้าที่ทนทานต่อสารกัดกร่อนที่อ่อนแอ เช่น อากาศ ไอน้ำ น้ำ และสารที่มีฤทธิ์กัดกร่อนทางเคมี เช่น กรด ด่าง และเกลือ เรียกอีกอย่างว่าเหล็กกล้าไร้สนิมทนกรด ในการใช้งานจริง เหล็กที่ทนต่อการกัดกร่อนปานกลางมักเรียกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม และเหล็กที่ทนทานต่อการกัดกร่อนของสารเคมีปานกลางเรียกว่าเหล็กทนกรด เนื่องจากความแตกต่างขององค์ประกอบทางเคมีระหว่างทั้งสอง ชนิดแรกไม่จำเป็นต้องทนทานต่อการกัดกร่อนของตัวกลางทางเคมี ในขณะที่ชนิดหลังโดยทั่วไปจะเป็นสเตนเลส ความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมขึ้นอยู่กับส่วนประกอบของโลหะผสมที่มีอยู่ในเหล็กกล้า
การจำแนกประเภททั่วไป
มักจะแบ่งออกเป็นองค์กรทางโลหะวิทยา:
โดยทั่วไป เหล็กกล้าไร้สนิมธรรมดาแบ่งออกเป็นสามประเภทตามโครงสร้างโลหะ: เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอริติก และเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก จากโครงสร้างทางโลหะพื้นฐานทั้งสามประเภทนี้ เหล็กกล้าสองเฟส เหล็กกล้าไร้สนิมชุบแข็งแบบตกตะกอน และเหล็กกล้าอัลลอยด์สูงที่มีปริมาณเหล็กน้อยกว่า 50 เปอร์เซ็นต์ มาจากความต้องการและวัตถุประสงค์เฉพาะ
1. เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก
เมทริกซ์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยโครงสร้างออสเทนไนท์ (เฟส CY) ที่มีโครงสร้างผลึกลูกบาศก์ตรงกลางใบหน้า ไม่เป็นแม่เหล็ก และส่วนใหญ่จะเสริมความแข็งแกร่งด้วยการทำงานเย็น (และอาจนำไปสู่คุณสมบัติแม่เหล็กบางอย่าง) เหล็กกล้าไร้สนิม American Iron and Steel Institute กำกับด้วยตัวเลขในชุด 200 และ 300 เช่น 304
2. เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอริติก
เมทริกซ์ส่วนใหญ่เป็นเฟอร์ไรต์ (เฟส) ที่มีโครงสร้างผลึกลูกบาศก์เป็นศูนย์กลาง เป็นแม่เหล็กและโดยทั่วไปไม่สามารถชุบแข็งได้ด้วยการอบชุบด้วยความร้อน แต่การทำงานในที่เย็นสามารถทำให้แข็งขึ้นได้เล็กน้อย American Iron and Steel Institute มีเครื่องหมาย 430 และ 446
3. เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก
เมทริกซ์เป็นแบบมาร์เทนซิติก (ลูกบาศก์หรือลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางของร่างกาย) แม่เหล็ก และคุณสมบัติเชิงกลของมันสามารถปรับได้โดยการอบชุบด้วยความร้อน American Iron and Steel Institute กำกับด้วยตัวเลข 410, 420 และ 440 มาร์เทนไซต์มีโครงสร้างออสเทนไนต์ที่อุณหภูมิสูง และเมื่อเย็นลงที่อุณหภูมิห้องในอัตราที่เหมาะสม โครงสร้างออสเทนไนต์สามารถเปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์ (นั่นคือ แข็งตัว)
4. เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก-เฟอริติก (ดูเพล็กซ์)
เมทริกซ์มีทั้งโครงสร้างแบบสองเฟสของออสเทนไนต์และเฟอร์ไรต์ และเนื้อหาของเมทริกซ์ที่มีเฟสน้อยกว่าโดยทั่วไปจะมากกว่า 15 เปอร์เซ็นต์ เป็นแม่เหล็กและสามารถเสริมกำลังได้ด้วยการทำงานแบบเย็น 329 เป็นเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ทั่วไป เมื่อเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก เหล็กดูเพล็กซ์จะมีความแข็งแรงสูง ความต้านทานการกัดกร่อนตามขอบเกรน ความต้านทานการกัดกร่อนจากความเครียดจากคลอไรด์ และความต้านทานการกัดกร่อนแบบรูพรุนได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ
5. เหล็กกล้าไร้สนิมชุบแข็ง
เมทริกซ์เป็นออสเทนไนต์หรือมาร์เทนไซต์และสามารถชุบแข็งได้ด้วยเหล็กกล้าไร้สนิมที่ตกตะกอน American Iron and Steel Institute มีหมายเลขชุด 600 เช่น 630 ซึ่งก็คือ 17-4PH
โดยทั่วไปแล้ว ยกเว้นโลหะผสม ความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกนั้นค่อนข้างดีเยี่ยม ในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนน้อย สามารถใช้เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอริติกได้ ในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนน้อย ถ้าต้องการให้วัสดุมีความแข็งแรงสูงหรือมีความแข็งสูง สามารถใช้เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกและเหล็กกล้าไร้สนิมชุบแข็งแบบตกตะกอนได้
คุณสมบัติและการใช้งาน
เทคโนโลยีพื้นผิว
ความแตกต่างของความหนา
1. เนื่องจากเครื่องจักรโรงถลุงเหล็กอยู่ในกระบวนการรีด ม้วนจะเสียรูปเล็กน้อยจากความร้อน ส่งผลให้ความหนาของแผ่นรีดเบี่ยงเบน ซึ่งโดยทั่วไปจะหนากว่าตรงกลางและบางกว่าทั้งสองด้าน เมื่อวัดความหนาของกระดานรัฐกำหนดให้วัดส่วนตรงกลางของหัวกระดาน
2. เหตุผลของค่าความคลาดเคลื่อนขึ้นอยู่กับความต้องการของตลาดและลูกค้า โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นค่าความคลาดเคลื่อนขนาดใหญ่และค่าความคลาดเคลื่อนขนาดเล็ก: ตัวอย่างเช่น
สแตนเลสแบบไหนไม่เป็นสนิมง่าย?
มีสามปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิม:
1. เนื้อหาขององค์ประกอบการผสม
โดยทั่วไปแล้วเหล็กที่มีปริมาณโครเมียม 10.5 เปอร์เซ็นต์นั้นไม่เกิดสนิมได้ง่าย ยิ่งมีปริมาณโครเมียมและนิเกิลสูงเท่าใด ความต้านทานการกัดกร่อนก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ปริมาณนิกเกิลในวัสดุ 304 ควรอยู่ที่ 8-10 เปอร์เซ็นต์ และปริมาณโครเมียมควรอยู่ที่ 18-20 เปอร์เซ็นต์ สแตนเลสดังกล่าวจะไม่เกิดสนิมภายใต้สถานการณ์ปกติ
2. กระบวนการหลอมขององค์กรการผลิตจะส่งผลต่อความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิม
โรงงานเหล็กกล้าไร้สนิมขนาดใหญ่ที่มีเทคโนโลยีการถลุงที่ดี อุปกรณ์ขั้นสูงและเทคโนโลยีขั้นสูงสามารถรับประกันการควบคุมองค์ประกอบของโลหะผสม การกำจัดสิ่งเจือปน และการควบคุมอุณหภูมิการหล่อเย็นของเหล็กแท่ง ดังนั้นคุณภาพของผลิตภัณฑ์จึงมีเสถียรภาพและเชื่อถือได้โดยมีคุณภาพภายในที่ดีและไม่เป็นสนิมง่าย ในทางตรงกันข้าม โรงถลุงเหล็กขนาดเล็กบางแห่งมีอุปกรณ์และเทคโนโลยีที่ล้าหลัง ในระหว่างกระบวนการถลุง สิ่งสกปรกไม่สามารถขจัดออกได้ และผลิตภัณฑ์ที่ผลิตขึ้นย่อมเกิดสนิม
3. สภาพแวดล้อมภายนอกสภาพแวดล้อมที่แห้งและมีอากาศถ่ายเทสะดวกไม่เป็นสนิมง่าย
ความชื้นในอากาศสูง ฝนตกต่อเนื่อง หรือสภาพแวดล้อมที่มีค่า pH ในอากาศสูง จะเกิดสนิมได้ง่าย เหล็กกล้าไร้สนิม 304 หากสภาพแวดล้อมโดยรอบไม่ดีเกินไป จะเกิดสนิม
วิธีจัดการกับคราบสนิมบนสแตนเลส
1. วิธีทางเคมี
ใช้ครีมดองหรือสเปรย์เพื่อช่วยในการเคลือบชิ้นส่วนที่เป็นสนิมอีกครั้งเพื่อสร้างฟิล์มโครเมียมออกไซด์เพื่อคืนค่าความต้านทานการกัดกร่อน หลังจากการดอง เพื่อขจัดมลพิษและกรดที่ตกค้าง สิ่งสำคัญคือต้องล้างด้วยน้ำสะอาดอย่างเหมาะสม หลังการรักษาทั้งหมด ให้ขัดซ้ำด้วยอุปกรณ์ขัดเงาและซีลด้วยแว็กซ์ขัดเงา สำหรับผู้ที่มีจุดสนิมเล็กน้อย คุณสามารถใช้ส่วนผสมของน้ำมันเบนซินและน้ำมันเครื่องในอัตราส่วน 1:1 เช็ดคราบสนิมออกด้วยผ้าสะอาด
2. วิธีการทางกล
การพ่นทราย การพ่นด้วยอนุภาคแก้วหรือเซรามิก การลบล้าง การแปรงและการขัดเงา สามารถขจัดสิ่งปนเปื้อนทางกลไกจากวัสดุที่ขจัดออกก่อนหน้านี้ วัสดุขัดเงา หรือวัสดุขจัดออกได้ การปนเปื้อนทุกชนิด โดยเฉพาะอนุภาคเหล็กแปลกปลอม อาจเป็นสาเหตุของการสึกกร่อนได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่ชื้น ดังนั้น พื้นผิวที่ทำความสะอาดทางกลควรได้รับการทำความสะอาดอย่างเหมาะสมภายใต้สภาวะแห้ง การใช้วิธีการเชิงกลสามารถทำความสะอาดพื้นผิวได้เท่านั้น และไม่สามารถเปลี่ยนความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุได้ ดังนั้น แนะนำให้ขัดซ้ำด้วยอุปกรณ์ขัดเงาหลังจากทำความสะอาดเชิงกลและซีลด้วยแว็กซ์ขัดเงา
เกรดและคุณสมบัติของเหล็กกล้าไร้สนิมที่ใช้กันทั่วไปในเครื่องมือ
1. สแตนเลส 304 เป็นหนึ่งในเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย เหมาะสำหรับการผลิตชิ้นส่วนดึงลึกและท่อส่งกรด ภาชนะบรรจุ ชิ้นส่วนโครงสร้าง และตัวเครื่องต่างๆ นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในการผลิตอุปกรณ์และชิ้นส่วนที่ไม่ใช่แม่เหล็ก อุณหภูมิต่ำ
2. สแตนเลส 304L เพื่อแก้ปัญหาแนวโน้มการกัดกร่อนตามขอบเกรนที่รุนแรงของเหล็กกล้าไร้สนิม 304 ภายใต้เงื่อนไขบางประการเนื่องจากการตกตะกอนของ Cr23C6 จึงมีการพัฒนาเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกที่มีคาร์บอนต่ำเป็นพิเศษ และความต้านทานต่อการกัดกร่อนตามขอบเกรนในสภาวะที่ไวต่อความรู้สึกนั้นดีกว่าของ สแตนเลส 304 ยกเว้นความแข็งแรงที่ลดลงเล็กน้อย คุณสมบัติอื่น ๆ จะเหมือนกับเหล็กกล้าไร้สนิม 321 ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับอุปกรณ์และชิ้นส่วนที่ทนต่อการกัดกร่อนซึ่งไม่สามารถผ่านกระบวนการที่เป็นของแข็งได้หลังจากการเชื่อม สามารถใช้ในการผลิตตัวเครื่องมือต่าง ๆ ฯลฯ
3. เหล็กกล้าไร้สนิม 304H ส่วนย่อยภายในของเหล็กกล้าไร้สนิม 304 มีเศษส่วนมวลคาร์บอนอยู่ที่ 0.04 เปอร์เซ็นต์ -0.10 เปอร์เซ็นต์ และประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูงนั้นดีกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม 304
4. สแตนเลส 316 การเพิ่มโมลิบดีนัมบนพื้นฐานของเหล็กกล้า 10Cr18Ni12 ทำให้เหล็กกล้ามีความต้านทานที่ดีในการลดความต้านทานการกัดกร่อนปานกลางและแบบรูพรุน ในน้ำทะเลและสื่ออื่น ๆ ความต้านทานการกัดกร่อนดีกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม 304 และส่วนใหญ่จะใช้สำหรับวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุน
5. สแตนเลส 316L เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำพิเศษซึ่งมีความทนทานต่อการกัดกร่อนตามขอบเกรนที่ไวต่อแสงได้ดี เหมาะสำหรับการผลิตชิ้นส่วนและอุปกรณ์เชื่อมที่มีขนาดหน้าตัดหนา เช่น วัสดุป้องกันการกัดกร่อนในอุปกรณ์ปิโตรเคมี
6. สแตนเลส 316H กิ่งก้านด้านในของเหล็กกล้าไร้สนิม 316 มีเศษส่วนมวลคาร์บอนอยู่ที่ 0.04 เปอร์เซ็นต์ -0.10 เปอร์เซ็นต์ และประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูงนั้นดีกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม 316
7. สแตนเลส 317 ความต้านทานการกัดกร่อนแบบหลุมและการต้านทานการคืบนั้นดีกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม 316L ซึ่งใช้ในการผลิตอุปกรณ์ที่ทนต่อการกัดกร่อนของปิโตรเคมีและกรดอินทรีย์
8. สแตนเลส 321 เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกที่เสถียรด้วยไททาเนียม เพิ่มไททาเนียมเพื่อปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนตามขอบเกรน และมีสมบัติเชิงกลที่อุณหภูมิสูงที่ดี สามารถแทนที่ด้วยเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกคาร์บอนต่ำพิเศษ ยกเว้นสำหรับโอกาสพิเศษ เช่น อุณหภูมิสูงหรือทนต่อการกัดกร่อนของไฮโดรเจน ไม่แนะนำให้ใช้ทั่วไป
9. สแตนเลส 347 เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกที่เสถียรด้วยไนโอเบียม การเติมไนโอเบียมเพื่อปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนตามขอบเกรน ความต้านทานการกัดกร่อนในกรด ด่าง เกลือ และสารกัดกร่อนอื่นๆ เหมือนกับเหล็กกล้าไร้สนิม 321 ประสิทธิภาพการเชื่อมที่ดี สามารถใช้เป็นวัสดุป้องกันการกัดกร่อนและเหล็กกล้าร้อน ส่วนใหญ่จะใช้ในสาขาพลังงานความร้อนและปิโตรเคมี เช่น การทำภาชนะ ท่อ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เพลา ท่อเตาในเตาเผาอุตสาหกรรม และเทอร์โมมิเตอร์แบบท่อเตา
10. สแตนเลส 904L. เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกที่สมบูรณ์เป็นพิเศษเป็นเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกขั้นสูงที่คิดค้นโดยบริษัท Outokumpu ของประเทศฟินแลนด์ เศษส่วนมวลของนิกเกิลอยู่ที่ 24 เปอร์เซ็นต์ -26 เปอร์เซ็นต์ เศษส่วนมวลคาร์บอนน้อยกว่า 0.02 เปอร์เซ็นต์ และมีความทนทานต่อการกัดกร่อนดีเยี่ยม , มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีในกรดที่ไม่ออกซิไดซ์ เช่น กรดซัลฟิวริก, กรดอะซิติก, กรดฟอร์มิก, กรดฟอสฟอริก และมีความต้านทานการกัดกร่อนตามซอกและการกัดกร่อนจากความเครียดได้ดี เหมาะสำหรับกรดซัลฟิวริกที่มีความเข้มข้นต่างๆ ต่ำกว่า 70 องศา และมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีในกรดอะซิติกที่ความเข้มข้นและอุณหภูมิใดๆ ภายใต้ความดันปกติ และกรดผสมของกรดฟอร์มิกและกรดอะซิติก ASMESB มาตรฐานเดิม-625 จัดว่าเป็นโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นหลัก และมาตรฐานใหม่จัดว่าเป็นเหล็กกล้าไร้สนิม ประเทศจีนมีเหล็กเกรด 015Cr19Ni26Mo5Cu2 ที่ใกล้เคียงกันเท่านั้น และผู้ผลิตเครื่องดนตรีในยุโรปบางรายใช้เหล็กกล้าไร้สนิม 904L เป็นวัสดุหลัก ตัวอย่างเช่น ท่อวัดของเครื่องวัดอัตราการไหลของมวลของ E บวก H ทำจากสเตนเลสสตีล 904L และตัวเรือนของนาฬิกา Rolex ทำจากสเตนเลสสตีล 904L เช่นกัน
11. เหล็กกล้าไร้สนิม 440C เหล็กกล้าไร้สนิม Martensitic มีความแข็งสูงสุดในบรรดาเหล็กกล้าไร้สนิมชุบแข็งและเหล็กกล้าไร้สนิม โดยมีความแข็ง HRC57 ส่วนใหญ่ใช้ทำหัวฉีด ตลับลูกปืน แกนวาล์ว บ่าวาล์ว ปลอก ก้านวาล์ว ฯลฯ
12. 17-4เหล็กกล้าไร้สนิม PH เหล็กกล้าไร้สนิมชุบแข็ง Martensitic ที่มีความแข็ง HRC44 มีความแข็งแรง ความแข็ง และทนต่อการกัดกร่อนสูง และไม่สามารถใช้ที่อุณหภูมิสูงกว่า 300 องศา มีความทนทานต่อการกัดกร่อนต่อบรรยากาศและกรดหรือเกลือเจือจางได้ดี ความต้านทานการกัดกร่อนจะเหมือนกับเหล็กกล้าไร้สนิม 304 และเหล็กกล้าไร้สนิม 430 ใช้ในการผลิตแพลตฟอร์มนอกชายฝั่ง ใบกังหัน แกนวาล์ว บ่าวาล์ว ปลอกและก้านวาล์ว รอ.
ในด้านเครื่องมือวัด เมื่อรวมกับความสามารถรอบด้านและปัญหาด้านต้นทุน ลำดับการเลือกเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกแบบเดิมคือ 304-304L-316-316L-317-321-347-904L เหล็กกล้าไร้สนิม ซึ่งใช้น้อยกว่า 317, 321 ไม่แนะนำให้ใช้ 347 เนื่องจากอุณหภูมิสูงและทนต่อการกัดกร่อน 904L เป็นเพียงวัสดุเริ่มต้นสำหรับส่วนประกอบบางอย่างของผู้ผลิตแต่ละราย และโดยทั่วไปจะไม่ใช่วัสดุหลักในการออกแบบ
เลือก 904L โดยอัตโนมัติ
ในการออกแบบและการเลือกเครื่องมือ มักจะมีบางครั้งที่วัสดุของเครื่องมือแตกต่างจากท่อ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาวะที่มีอุณหภูมิสูง ต้องให้ความใส่ใจเป็นพิเศษว่าการเลือกวัสดุของอุปกรณ์เป็นไปตามอุณหภูมิการออกแบบและความดันในการออกแบบของอุปกรณ์กระบวนการหรือไปป์ไลน์หรือไม่ เช่น ท่อส่งเป็นเหล็กกล้าโครเมียม-โมลิบดีนัมอุณหภูมิสูง และเครื่องมือทำจากสแตนเลส ในเวลานี้ปัญหามีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้น จำเป็นต้องปรึกษามาตรวัดอุณหภูมิและความดันของวัสดุที่เกี่ยวข้อง
