คุณรู้หรือไม่ว่าทำไมรางรถไฟจึงทำจากเหล็กขึ้นสนิมแทนที่จะเป็นสแตนเลส
รางรถไฟ ย่อมาจาก รางรถไฟ ทำจากเหล็กที่มีความแข็งและความเหนียวสูง เหตุผลก็คือเหล็กแมงกานีสมีความแข็ง ทนต่อการสึกหรอ และมีความทนทานต่อแรงกระแทกในระดับหนึ่ง ซึ่งตรงตามเงื่อนไขในการผลิตราง
รางแมงกานีสมีความหนาแน่นมาก เมื่อฟิล์มสนิมออกซิเดชั่นก่อตัวบนพื้นผิวจะช่วยปกป้องภายในและไม่ส่งผลกระทบต่อการใช้งาน
เหล็กและเหล็กกล้ามีความโดดเด่นด้วยปริมาณคาร์บอน โลหะผสมของเหล็ก-คาร์บอนที่มีปริมาณคาร์บอนน้อยกว่า 2% เรียกว่าเหล็กกล้า และโลหะผสมที่มีปริมาณคาร์บอนมากกว่า 2% เรียกว่าเหล็กพิก
จากมุมมองของโลหะวิทยา ไม่มีเหล็กสเตนเลสอยู่เลย สแตนเลสก็เป็นเหล็กชนิดหนึ่ง เหล็กมีความเหนียว ยืดหยุ่น และแข็งแรง ในส่วนของสนิม สนิมหมายความว่าไม่ทนต่อการกัดกร่อน องค์ประกอบหลักที่กำหนดความต้านทานการกัดกร่อนของสแตนเลสคือโครเมียม
เหล็กที่มีโครเมียมมากกว่า 10.5% จะไม่เกิดสนิม ในเวลานี้ การออกซิเดชันของโครเมียมและตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจะทำให้เกิดฟิล์มออกไซด์บนพื้นผิว ซึ่งสามารถป้องกันการกัดกร่อนขั้นพื้นฐานต่อไปได้
ต้นทุนการผลิตเหล็กต่ำกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมมาก เมื่อออกแบบและผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีอายุการใช้งานสั้นและคุณภาพของเหล็กสามารถตอบสนองความต้องการการใช้วัสดุได้ แน่นอนจะต้องใช้เหล็ก
ทางรถไฟเป็นคำทั่วไป คือ รางเหล็ก เพื่อที่จะปรับปรุงความแข็งแรงในการรับแรงอัดและการสึกหรอจึงมักจะเติมแมงกานีส โดยปกติแล้วสแตนเลสจะถูกเติมด้วยโครเมียมและโมลิบดีนัมเพื่อต้านทานการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อน เมื่อใช้ราง จะต้องพิจารณาถึงความแข็งแรง ความต้านทานการสึกหรอ ความยืดหยุ่น ลักษณะพลาสติก และความต้านทานการกัดกร่อนอย่างครอบคลุม อย่างไรก็ตาม ความแข็งแกร่งและความทนทานต่อการสึกหรอสูงคือตัวเลือกแรก สแตนเลสจะไม่ถูกนำมาใช้หากไม่เป็นไปตามข้อกำหนด
รูปภาพ
สาเหตุที่ใช้สแตนเลสไม่ได้ก็เพราะไม่ทนทานเพียงพอและเสียหายได้ง่ายจากการขยายตัวและการหดตัวจากความร้อน สแตนเลสอาจเสียหายได้ง่ายจากลม ฝน และการสัมผัสในแต่ละวัน แม้ว่ารางที่มีความแข็งแรงสูงประเภทนี้จะดูเป็นสนิม แต่บนพื้นผิวก็มีเพียงชั้นสนิมเท่านั้นและด้านในก็ยังคงไม่บุบสลาย
นอกจากนี้รางแมงกานีสยังมีความหนาแน่นมาก เมื่อเกิดฟิล์มสนิมออกซิเดชั่นบนพื้นผิวจะช่วยปกป้องภายในและไม่ส่งผลต่อการใช้งาน
ประการแรกในทางเทคนิค: คนส่วนใหญ่คิดว่าสแตนเลสไม่เป็นสนิม แต่สถานการณ์จริงก็คือสแตนเลสก็เหมือนกับโลหะผสมอื่นๆ ที่เกิดสนิมเช่นกัน แต่สีของฟิล์มออกไซด์ (สนิม) บนพื้นผิวของสแตนเลสหลังจากนั้น สนิมเป็นสีลักษณะของสแตนเลส และฟิล์มออกไซด์นี้ค่อนข้างหนาแน่น ซึ่งสามารถปกป้องเนื้อเยื่อภายในจากการเกิดออกซิเดชันและสนิมเพิ่มเติมได้
อย่างไรก็ตาม ฟิล์มออกไซด์นี้ยังสามารถสึกกร่อนได้ภายใต้สภาวะบางประการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดชื้น
ดังนั้นจึงไม่สามารถใช้สแตนเลสได้ในหลายกรณี สแตนเลสมีหลายประเภท และสแตนเลส (โดยเฉพาะสแตนเลสออสเทนนิติก) มีความแข็งต่ำ ตัวอย่างเช่น การลับมีดเมื่อใช้ทำมีดเป็นเรื่องยาก และแม้ว่าจะลับให้คมแล้ว มันก็จะทื่อได้ง่าย ผู้มีประสบการณ์รู้ดีว่าแผ่นสเตนเลสสตีลที่สว่างสดใสเป็นรอยขีดข่วนได้ง่ายเนื่องจากมีเนื้อสัมผัสที่อ่อนนุ่ม
รูปภาพ
ดังนั้นในทางเทคนิคแล้ว สแตนเลสไม่เป็นสนิม แต่สีหลังเกิดสนิมจะคล้ายกับสีก่อนเกิดสนิม ประสิทธิภาพไม่เหมาะกับการใช้งานในทุกสถานที่ ดังนั้น โดยทั่วไปสแตนเลสจึงไม่สามารถนำมาใช้ทดแทนวัสดุอื่นได้
ในแง่ของทรัพยากร นิกเกิลและโครเมียมที่ใช้ในเหล็กกล้าไร้สนิมเป็นแร่ธาตุที่ค่อนข้างหายาก โดยเฉพาะนิกเกิล สิ่งที่มีประโยชน์และง่ายต่อการใช้งานต้องใช้ในสถานที่สำคัญเสมอและไม่สามารถนำมาใช้อย่างไม่เป็นทางการและสิ้นเปลืองได้
ในส่วนของต้นทุน ต้นทุนในการซื้อวัสดุ การทำชิ้นส่วน และการติดตั้งเครื่องจักรทั้งหมดจะถูกนำมาพิจารณาด้วย ราคาสแตนเลสไม่ได้สูงกว่าราคาวัสดุอื่นๆ เพียงเล็กน้อย เช่น เหล็กธรรมดา อลูมิเนียม โลหะผสมแมกนีเซียม-อลูมิเนียม พลาสติก เป็นต้น แต่ความแตกต่างนั้นสูงกว่าหลายเท่า ตราบใดที่วัสดุราคาถูกสามารถตอบสนองความต้องการได้ ใครจะใช้วัสดุราคาแพง?
นอกจากนี้ แม้ว่าวัสดุอื่นๆ จะเป็นสนิมและไม่ทนต่อการกัดกร่อน แต่ปัจจุบันมีเทคโนโลยีการรักษาพื้นผิวมากมายที่สามารถปกป้องวัสดุจากการกัดกร่อนได้ เช่น การพ่นสี การพ่นสีฝุ่น การชุบด้วยไฟฟ้า อิเล็กโตรโฟรีซิส การออกซิเดชันพื้นผิว การบำบัดด้วยสารเคมีบนพื้นผิว ( ไนไตรดิง สารเคมีไซยาไนด์ ฯลฯ) สามารถปรับปรุงปัญหาการกัดกร่อนของพื้นผิวของวัสดุได้ ดังนั้นจึงไม่ได้หมายความว่าไม่สามารถใช้วัสดุที่เป็นสนิมในสถานที่ที่มีการกัดกร่อนได้
รูปภาพ
เมื่อนำมารวมกัน สเตนเลสก็ไม่สามารถใช้ทดแทนวัสดุอื่นๆ ได้ทั้งหมด หลังจากที่พิจารณาปัจจัยต่างๆ อย่างครบถ้วนแล้ว เช่น ฟังก์ชั่นชิ้นส่วน ประสิทธิภาพของวัสดุ สภาพแวดล้อมการทำงาน ต้นทุนชิ้นส่วน ประสิทธิภาพการประมวลผล และความเป็นไปได้ จึงจะสามารถเลือกวัสดุที่เหมาะสมสำหรับชิ้นส่วนได้ . ไม่สามารถพูดโดยทั่วไปได้ว่าควรใช้วัสดุสแตนเลสทั้งหมดแทน ในสาขาวิชาเครื่องกลและสาขาวิชาวัสดุ มีหลักสูตรวัสดุพิเศษเพื่อแนะนำวิธีการเลือกวัสดุและคุณสมบัติของวัสดุ
รางรถไฟเป็นรางรถไฟที่ถูกสร้างขึ้นและเป็นโมเดลที่ขาดไม่ได้สำหรับเทคโนโลยีรถไฟและรถไฟในปัจจุบัน คุณอาจสังเกตเห็นว่าโดยพื้นฐานแล้วรางรถไฟทั้งหมดนั้นเป็นสนิม แม้แต่รางรถไฟที่สร้างขึ้นใหม่ก็ยังเป็นแบบนี้ อายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์เหล็กที่เป็นสนิมไม่เพียงแต่จะสั้นลงเท่านั้น แต่ยังจะเปราะบางมากอีกด้วย
สุดท้าย นี่คือวิดีโอเกี่ยวกับการผลิตราง
