ความรู้เกี่ยวกับสแตนเลส (Stainless)
เหล็กกล้าไร้สนิม หรือ สเตนเลส (อังกฤษ: Stainless steel)ในทางโลหกรรมถือว่าเป็นโลหะผสมเหล็ก ที่มีโครเมียมอย่างน้อยที่สุด 10.5% ชื่อในภาษาไทย แปลจากภาษาอังกฤษว่า stainless steel เนื่องจากโลหะผสมดังกล่าวไม่เป็นสนิมที่มีสาเหตุจากการทำปฏิกิริยากันระหว่าง ออกซิเจนในอากาศกับโครเมียมในเนื้อสเตนเลส เกิดเป็นฟิล์มบางๆเคลือบผิวไว้ ทำหน้าที่ปกป้องการเกิดความเสียหายให้กับตัวเนื้อสเตนเลสได้เป็นอย่างดี ปกป้องการกัดกร่อน และไม่ชำรุดหรือสึกกร่อนง่ายอย่างโลหะทั่วไป สำหรับในสหรัฐอเมริกาและในหลายประเทศ โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมการบิน นิยมเรียกโลหะนี้ว่า corrosion resistant steel เมื่อไม่ได้ระบุชัดว่าเป็นโลหะผสมชนิดใด และคุณภาพระดับใด แต่ในท้องตลาดเราสามารถพบเห็น สเตนเลสเกรด 18-8 มากที่สุด ซึ่งเป็นการระบุถึง ธาตุที่เจือลงในในเนื้อเหล็กคือ โครเมียมและ นิเกิล ตามลำดับ สแตนเลสประเภทนี้จัดเป็น Commercial Grade คือมีใช้ทั่วไปหาซื้อได้ง่าย มักใช้ทำเครื่องใช้ทั่วไป ซึ่งเราสามารถจำแนกประเภทของสเตนเลสได้จากเลขรหัสที่กำหนดขึ้นตามมาตรฐาน AISI เช่น 304 304L 316 316L เป็นต้น ซึ่งส่วนผสมจะเป็นตัวกำหนดเกรดของสเตนเลส ซึ่งมีความต้องการในการใช้งานที่แตกต่างกันออกไป สเตนเลสกับการเกิดสนิม ปกติ Stainless steel จะไม่เป็นสนิมเพราะที่ผิวของมันจะมีฟิล์มโครเมียมออกไซด์ บางๆเคลือบผิวอยู่อันเนื่องมาจากการทำปฏิกิริยากันระหว่าง Cr ใน Stainless steel กับ ออกซิเจนในอากาศ การทำให้ Stainless steel เป็นสนิมคือการถูกทำลายฟิล์มโครเมียมออกไซด์ ที่เคลือบผิวออกไปในสภาวะที่ Stainless steel สามารถเกิดสนิมได้ ก่อนที่ฟิล์มโครเมียมออกไซด์จะก่อตัวขึ้นมาอีกครั้งเช่น ถ้าสเตนเลสถูกทำให้เกิดรอยขีดข่วน แล้วบริเวณรอยนั้นมีความชื้น ซึ่งสามารถทำให้เกิดปฏิกิริยากับธาตุเหล็กก่อนที่ฟิล์มโครเมียมออกไซด์จะก่อตัวขึ้นมา ก็จะเป็นสาเหตุให้เกิดสนิมขึ้นได้
ประเภทของสแตนเลส
สเตนเลสแบ่งออกเป็นกลุ่มพื้นฐาน ได้ 5 กลุ่มคือ ออสเทนนิติค, เฟอริติค, ดูเพล็กซ์, มาร์เทนซิติค และ กลุ่มเพิ่มความแข็งโดยวิธีการตกผลึก
กลุ่มออสเทนนิติค (Austenitic) หรือสเตนเลสตระกูล 300 เป็นเกรดที่ใช้งานแพร่หลายมากที่สุดถึง 70% มีคุณสมบัติที่แม่เหล็กดูดไม่ติด (non – magnetic) มีส่วนผสมของโครเมียม 16% คาร์บอนอย่างมากที่สุด 0.15% มีส่วนผสมของธาตุนิกเกิล 8% เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติในการทำการประกอบ(Fabrication)และเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน เกรดที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายและนิยมเรียก 18/10 คือการที่มีส่วนผสมของโครเมียม 18% และนิกเกิล 10%
กลุ่มเฟอริติค (Ferritic) แม่เหล็กดูดติด(magnetic) มีธาตุคาร์บอนผสมปริมาณที่ต่ำ และมีโครเมียมเป็นธาตุผสมหลักที่สำคัญอาจอยู่ระหว่าง 10.5%-27% และมีนิกเกิ้ลเป็นส่วนผสมอยู่น้อยมากหรือไม่มีเลย
กลุ่มดูเพล็กซ์ (Duplex) มีโครงสร้างผสมระหว่าง โครงสร้างเฟอริติค และออสเทนนิติค มีโครเมียมเป็นธาตุผสมอยู่ระหว่าง 19-28% และโมลิบดินัมสูงกว่า 5% และมีนิกเกิลน้อยกว่าตระกูลออสเทนนิติค พบว่ามีการใช้งานมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งในบรรยากาศแวดล้อมของคลอไรด์
กลุ่มมาร์เทนซิติค (Martensitic) แม่เหล็กดูดติด(magnetic) มีส่วนผสมของโครเมียม 12-14% และมีธาตุคาร์บอนผสมอยู่ปานกลาง มีโมลิบดีนัมเป็นส่วนผสมอยู่ประมาณ 0.2-1% ไม่มีนิกเกิลสเตนเลสตระกูลนี้สามารถปรับความแข็งได้โดยการให้ความร้อนแล้วทำให้เย็นตัวอย่างรวดเร็ว (Quenching)และอบคืนตัว (Tempering) สามารถลดความแข็งได้ คล้ายกับเหล็กกล้าคาร์บอน และพบการใช้งานที่สำคัญในการผลิตเครื่องตัด, อุตสาหกรรมเครื่องบินและงานวิศวกรรมทั่วไป
กลุ่มเพิ่มความแข็งโดยการตกผลึก (Precipitation hardening) เกรดที่เป็นที่รู้จักในตระกูลนี้ คือ 17-4H ซึ่งมีส่วนผสมของโครเมียม 17% และนิกเกิล 4% สามารถเพิ่มความแข็งแรงได้โดยกลไกเพิ่มความแข็งจากการตกผลึก (Precipitation hardening mechanism) โดยสามารถเพิ่มความแข็งแรงสูงมาก มีค่าความเค้นพิสูจน์ (Proof stress) อยู่ระหว่าง 1,000 ถึง 1,500 เมกาปาสคาล (MPa) ขึ้นอยู่กับชนิดและกรรมวิธีปรับปรุงคุณสมบัติด้วยความร้อน (Heat treatment)
สแตนเลส แต่ละเกรดมีคุณสมบัติดังนี้
สแตนเลส 304
- ใช้งานทั่วไปไม่เป็นสนิม ทนต่อการกัดกร่อนสูง สามารถขึ้นรูปเย็นและเชื่อมได้ดี
สแตนเลส 304L
- ใช้งานเชื่อมที่ดีกว่า ไม่เป็นสนิม เหมาะสำหรับงานแท้งค์ต่างๆ
สแตนเลส 316
- ใช้กับงานทนกรด ทนเคมี หรือเป็นเกรดที่ปฏิกิริยากับกรดน้อย
สแตนเลส 316L
- ใช้กับงานทนกรดที่เข้มข้นมากกว่า ทนเคมีมากกว่า หรือเป็นเกรดที่ปฏิกิริยากับกรดน้อยมาก (มีความทนกรดมากกว่า)
สแตนเลส 420 (มาตรฐานอเมริกา) 420J2 (มาตรฐานญี่ปุ่น)
- เป็นสแตนเลสเกรดชุบแข็ง สามารถนำไปชุบแข็งได้ (ชุบแล้วความแข็งขึ้นประมาณ 58 HRC)
สแตนเลส 431
- เป็นสแตนเลสที่เคลือบแข็งที่ผิวมา สามารถนำไปชุบแข็งได้เช่นกัน (ชุบแล้วความแข็งขึ้นประมาณ 50-55 HRC) แต่น้อยกว่าเกรด 420
สแตนเลส 301
-ใช้เกี่ยวกับงานสปริง คอนแทค สายพานลำเลียง
สแตนเลส 310 /310S
-ใช้กับงานทนความร้อนสุง 1,150 องศา งานเตาอบ เตาหลอม ฉนวนกั้นความร้อน
สแตนเลส 309/309S
-ใช้เกี่ยวกับงานทนความร้อนเช่นกัน 900 องศา (น้อยกว่า 310/310S)
สแตนเลส 409/409S
-ใช้กับงานอุปกรณ์ท่อไอเสีย ชิ้นส่วนผนังท่อเป่าลมร้อนต่าง ๆ
Duplex Plate 2205
-ใช้งานขุดเจาะแก๊สและน้ำมัน อุตสาหกรรมเคมี ปิโตรเคมี อุตสาหกรรมกระดาษและเยื่อ
SUS304Cu
เพิ่มธาตุ Cu ทำให้ขึ้นรูปได้ดียิ่งขึ้น โดยเฉพาะการขึ้นรูปลึก เครื่องใช้ในบ้าน กระติกน้ำสูญญากาศ อ่างห้องครัว อ่างอาบน้ำเป็นต้น
SUS304Ni9
เพิ่มปริมาณ Ni ทำให้ขึ้นรูปได้ดียิ่งขึ้น โดยเฉพาะการขึ้นรูปลึกได้ดี เครื่องใช้ในบ้าน กระติกน้ำสูญญากาศ อ่างห้องครัว อ่างอาบน้ำเป็นต้น
SUS304L
ลดปริมาณธาตุคาร์บอน ทำให้ทนการกัดกร่อนรอบขอบเกรนได้ดียิ่งขึ้น เครื่องจักร เครื่องมือในโรงงานเคมี เชื้อเพลิงและโรงงานปิโตรเคมีที่ต้องทนการกัดกร่อนรอบขอบเกรน ชิ้นส่วนโครงสร้าง ชิ้นส่วนรับความร้อน
SUS316
ทนความผุกร่อนสูง ทนความร้อนสูง ใช้งานได้ในพื้นที่ภาวะกัดกร่อนสูง มีเวิร์คฮาดเดนนิงน้อย แม่เหล็กดูดไม่ติก เครื่องมือทดสอบน้ำทะเล โรงงานเคมี โรงงานทำสีย้อม โรงงานทำกระดาษ กรดสมุนไพร เครื่องจักรกลเกษตร เครื่องถ่ายภาพ โรงงานผลิตอาหาร เครื่องใช้ชายฝั่งทะเล
SUS316L
ลดปริมาณคาร์บอน ทำให้ทนการกัดกร่อนรอบขอบเกรนยิ่งขึ้น สามารถใช้งานในภาวะการกัดกร่อนสูง มีเวิร์คฮาดเดนนิงน้อย แม่เหล็กดูดไม่ติด เครื่องมือทดสอบน้ำทะเล โรงงานเคมี โรงงานทำสีย้อม โรงงานทำกระดาษ กรดสมุนไพร เครื่องจักรกลเกษตร เครื่องถ่ายภาพ โรงงานผลิตอาหาร เครื่องใช้ชายฝั่งทะเล
SUS321
ด้วยการเพิ่ม Ti ทำให้ทนต่อการกัดกร่อนรอบขอบเกรน ทนความร้อน และทนต่อการเกิดออกไซด์ที่อุณหภูมิสูง ภาชนะทนความร้อน ยานยนต์ เครื่องบิน ท่อระบาย ฝ่าครอบหม้อน้ำ เครื่องมือสัมผัสเคมี เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
SUS301
มีโครเมียมและนิกเกินต่ำกว่า 304 สามารถเพิ่มความแข็งแรงด้วยการทำงานเย็น รถไฟ เครื่องบิน สายพาน สปริง
SUS301L
มีคาร์บอนน้อย ทนการกัดกร่อนรอบขอบเกรนได้ดีกว่า เพิ่มความแข็งได้โดยการทำงานเย็น กรอบรถไฟ งานประดับในสถาปัตยกรรม
SUH409L
ดัดแปลงได้ง่าย เชื่อมได้ดี ด้านทานการเกิดออกไซด์ที่อุณหภูมิถึง 800℃ ส่วนใหญ่ใช้เป็นปลายท่อในระบบท่อไอเสียรถยนต์
SUH410L
ด้วยความที่เหนียวมาก เปลี่ยนรูปได้ดี เชื่อมได้ดี หักพับได้ดี ทนความร้อนได้ดี ทนการเกิดออกไซด์ได้ดีแม้ตรงแนวเชื่อม การใช้งานเช่น ตู้แช่ขนาดใหญ่ ท่อไอเสียส่วนหน้า หม้อน้ำ หัวเตา ท่อไอเสีย
SUS430
ขยายตัวเนื่องจากความร้อนน้อย ดัดแปลงง่าย ทนความร้อน หัวเตาเผา เครื่องใช้ในบ้าน เครื่องครัว อ่างล้างจาน
SUS436L
ด้วยการเพิ่ม Mo Ti Nb ทำให้ทนการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม ทั้งการขึ้นรูปและเชื่อมได้ดี ระบบท่อไอเสียรถยนต์ หม้อน้ำ
SUS444
ด้วยการเพิ่ม Mo Ti Nb ทำให้ทนการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม ทั้งการขึ้นรูปและเชื่อมได้ดี ทนการกัดกร่อนจากความเค้นได้ดีกว่าเกรด 316 ระบบท่อไอเสีย ระบบจ่ายน้ำ ถังน้ำ
SUS420J2
ความแข็งแรงสูงหลังชุปแข็ง เครื่องจักร เข็มฉีด วาร์ว
Credit : TGI