เหล็กกล้าไร้สนิมเกรดSAE 316L
บางครั้งเรียกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม A4หรือเหล็กกล้าไร้สนิมเกรดมารีน เป็น เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกที่พบมากเป็นอันดับสองรองจากเหล็กกล้าไร้สนิม304/A2 องค์ประกอบหลักของการเจือเจือหลังจากเหล็กได้แก่โครเมียม (ระหว่าง 16–18%) นิกเกิล (10–12%) และโมลิบดีนัม (2–3%) โดยมีซิลิกอน ฟอสฟอรัส และกำมะถันในปริมาณน้อย (<1%) การเติมโมลิบดีนัมทำให้มีความทนทานต่อการกัดกร่อนมากกว่า 304 เมื่อเทียบกับการกัดกร่อนเฉพาะที่โดยคลอไรด์และต่อการ กัดกร่อนทั่วไปด้วยกรดรีดิวซ์ เช่นกรดกำมะถัน [1]เกรด 316L คือเหล็กกล้าไร้สนิม 316 รุ่นคาร์บอนต่ำ เมื่อทำงานเย็น 316 สามารถผลิตผลผลิตสูงและความต้านทานแรงดึงคล้ายกับเกรดสเตนเลสดูเพล็กซ์
เหล็กกล้าไร้สนิมเกรดSAE 316Lบางครั้งเรียกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม A4หรือเหล็กกล้าไร้สนิมเกรดมารีน เป็น เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกที่พบมากเป็นอันดับสองรองจากเหล็กกล้าไร้สนิม304/A2 องค์ประกอบหลักของการเจือเจือหลังจากเหล็กได้แก่โครเมียม (ระหว่าง 16–18%) นิกเกิล (10–12%) และโมลิบดีนัม (2–3%) โดยมีซิลิกอน ฟอสฟอรัส และกำมะถันในปริมาณน้อย (<1%) การเติมโมลิบดีนัมทำให้มีความทนทานต่อการกัดกร่อนมากกว่า 304 เมื่อเทียบกับการกัดกร่อนเฉพาะที่โดยคลอไรด์และต่อการ กัดกร่อนทั่วไปด้วยกรดรีดิวซ์ เช่นกรดกำมะถัน เกรด 316L เป็นเหล็กกล้าไร้สนิม 316 รุ่นคาร์บอนต่ำ เมื่อทำงานเย็น 316 สามารถผลิตผลผลิตสูงและความต้านทานแรงดึงคล้ายกับเกรดสเตนเลสดูเพล็กซ์
รอยแยกการกัดกร่อนของ_316_stainless_steel_in_desalination.jpg
การกัดกร่อนรอยแยกของเหล็กกล้าไร้สนิม 316 จากการ กลั่นน้ำทะเล
เป็นที่นิยมใช้ในอุตสาหกรรม เคมีและ ปิโตรเคมี , ใน การแปรรูปอาหาร , อุปกรณ์ ยา , อุปกรณ์การแพทย์ , ในน้ำดื่ม , การบำบัด น้ำเสีย , ในการใช้งานทางทะเลและการใช้งานสถาปัตยกรรมใกล้ชายทะเลหรือในเขตเมือง
อ๊ะ เกิดข้อผิดพลาด: 400
การกัดกร่อนรอยแยกของเหล็กกล้าไร้สนิม 316 จากการ กลั่นน้ำทะเล
เป็นที่นิยมใช้ในอุตสาหกรรม เคมีและ ปิโตรเคมี ใน การแปรรูปอาหารอุปกรณ์ยาอุปกรณ์การแพทย์ในน้ำดื่ม[2] [ 3] การบำบัดน้ำเสีย[4]ในการใช้งานทางทะเล[5] และการใช้งาน สถาปัตยกรรมใกล้ชายทะเลหรือในเขตเมือง [6] [7]
เตาอาร์คไฟฟ้า (EAF): เศษเหล็กกล้าไร้สนิม เศษเหล็กอื่นๆ และโลหะผสมเหล็ก (Fe Cr, Fe Ni, Fe Mo, Fe Si) ถูกหลอมเข้าด้วยกัน จากนั้นโลหะที่หลอมเหลวจะถูกเทลงในทัพพีและถ่ายโอนเข้าสู่กระบวนการ AOD (ดูด้านล่าง)
การแยกคาร์บอนออกซิไดซ์ด้วยอาร์กอน (AOD): คาร์บอนในเหล็กกล้าหลอมเหลวจะถูกกำจัดออก (โดยเปลี่ยนเป็น ก๊าซ คาร์บอนมอนอกไซด์) และทำการปรับองค์ประกอบอื่นๆ เพื่อให้ได้องค์ประกอบทางเคมีที่ต้องการ
การหล่อแบบต่อเนื่อง (CC): โลหะหลอมเหลวจะแข็งตัวเป็นแผ่นคอนกรีตสำหรับผลิตภัณฑ์แบน (ส่วนทั่วไปคือความหนา 20 เซนติเมตร (7.9 นิ้ว) และกว้าง 2 เมตร (6.6 ฟุต)) หรือบาน (ส่วนแตกต่างกันมาก แต่ 25 x 25 เซนติเมตร (9.8 นิ้ว × 9.8 นิ้ว) คือขนาดเฉลี่ย)
การรีดร้อน (HR): แผ่นพื้นและบุปผาจะถูกทำให้ร้อนในเตาหลอมและทำการรีดร้อน การรีดร้อนช่วยลดความหนาของแผ่นพื้นเพื่อสร้างขดลวดหนาประมาณ 3 มม. (0.12 นิ้ว) ในทางกลับกัน บุปผาจะถูกรีดร้อนเป็นแท่ง ซึ่งถูกตัดเป็นความยาวที่ทางออกของโรงรีด หรือเหล็กลวด ซึ่งม้วนเป็นม้วน
การเคลือบเย็น (CF) ขึ้นอยู่กับประเภทของผลิตภัณฑ์ที่ทำเสร็จแล้ว:
เหล็กแผ่นรีดร้อนถูกดองในสารละลายกรดเพื่อขจัดตะกรันออกไซด์บนพื้นผิว จากนั้นจึงนำไปรีดเย็นในโรงรีดSendzimir และอบอ่อนในบรรยากาศที่มีการป้องกันจนกว่าจะได้ความหนาและพื้นผิวที่ต้องการ การดำเนินการเพิ่มเติม เช่น การตัดและการขึ้นรูปท่อสามารถดำเนินการได้ในโรงงานปลายน้ำ
เหล็กเส้นรีดร้อนจะถูกยืดให้ตรง จากนั้นจึงทำการกลึงให้ได้ค่าความเผื่อและพื้นผิวที่ต้องการ
ขดลวดเหล็กลวดจะถูกประมวลผลในภายหลังเพื่อผลิตแท่งเหล็กสำเร็จรูปเย็นบนแท่นเขียนแบบ ตัวยึดบนเครื่องทำสลักเกลียว และลวดบนเครื่องวาดเส้นเดียวหรือหลายเส้น
ตัวเลขการผลิตเหล็กกล้าไร้สนิมของโลกได้รับการเผยแพร่เป็นประจำทุกปีโดย International Stainless Steel Forum ในบรรดาตัวเลขการผลิตของสหภาพยุโรป อิตาลี เบลเยียม และสเปนมีความโดดเด่น ในขณะที่แคนาดาและเม็กซิโกไม่มีการผลิตเลย จีน ญี่ปุ่น เกาหลีใต้ ไต้หวัน อินเดีย สหรัฐฯ และอินโดนีเซียเป็นผู้ผลิตรายใหญ่ ขณะที่รัสเซียรายงานการผลิตเพียงเล็กน้อย [47]
ประเภทของสแตนเลส
คนโดยทั่วไปจะไม่ทราบว่า สเตนเลสมีกี่ประเภท และมักจะมีการเข้าใจผิดว่า สเตนเลสแท้ต้องแม่เหล็กดูดไม่ติด แต่จริงๆ แล้วการที่แม่เหล็กจะดูดติดหรือไม่ติดนั้นขึ้นอยู่กับประเภทของสเตนเลส 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
กลุ่มมาร์เทนซิติค (Martensitic) แม่เหล็กดูดติด(magnetic) มีส่วนผสมของโครเมียม 12-14% และมีธาตุคาร์บอนผสมอยู่ปานกลาง มีโมลิบดีนัมเป็นส่วนผสมอยู่ประมาณ 0.2-1% ไม่มีนิกเกิล
สเตนเลสตระกูลนี้สามารถปรับความแข็งได้โดยการให้ความร้อนแล้วทำให้เย็นตัวอย่างรวดเร็ว (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)
กลุ่มดูเพล็กซ์ (Duplex) มีโครงสร้างผสมระหว่าง โครงสร้างเฟอริติค และออสเทนนิติค มีโครเมียมเป็นธาตุผสมอยู่ระหว่าง 19-28% และโมลิบดินัมสูงกว่า 5% และมีนิกเกิลน้อยกว่าตระกูลออสเทนนิติค พบว่า มีการใช้งานมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งในบรรยากาศแวดล้อมของคลอไรด์
สแตนเลสสำเร็จรูป
สแตนเลสเส้น (Stainless Bar)
สแตนเลสเส้นกลม (Stainless Round Bar)
สแตนเลสเส้นสี่เหลี่ยม (Stainless Square Bar)
สแตนเลสเส้นหกเหลี่ยม (Stainless Hexagon Bar)
สแตนเลสเส้นฉาก (Stainless Angle)
เส้นแบน (Stainless Flat Bar)
แผ่น (Stainless Sheet) No. 304, 316L, 430
สแตนเลสแผ่นเรียบ (Stainless steal sheet)
สแตนเลสแผ่นลายกันลื่น Checker plate stainless steel
สแตนเลสแผ่นเจาะรู
แป๊ปสแตนเลส (Stainless Pipe) No. 304, 316L, 420
แป๊ปสแตนเลสเงา (Stainless steal solid pipe)
แป๊ปสแตนเลสด้าน (Stainless steel pipe ASTM)
แป๊ปสแตนเลสด้านมีตะเข็บ
แป๊ปสแตนเลสด้านไม่มีตะเข็บ (Seamless stainless pipe)
แป๊ปสแตนเลสกลม (Round stainless pipe)
แป๊ปสแตนเลสสี่เหลี่ยม (Square stainless steal pipe)
แผ่นสแตนเลส สแตนเลสแผ่น (Stainless Sheet) - No. 304, 316L, 430
แผ่นสแตนเลสตัดขายตามต้องการ แผ่นสแตนเลสตัดขายตามขนาด แบ่งขาย
- สแตนเลสแผ่นเรียบ (Stainless Steel Sheet) แบ่งขาย
- สแตนเลสแผ่นลายกันลื่น (Checker Plate Stainless Steel)
- สแตนเลสแผ่นเจาะรู (Stainless Steel Sheet with hole)
- ชิมสแตนเลส (Spring Stainless Sheet)
สแตนเลสเส้น (Stainless Bar)
- สแตนเลสเส้นกลม (Stainless Round Bar)
- สแตนเลสเส้นสี่เหลี่ยม (Stainless Square Bar)
- สแตนเลสเส้นหกเหลี่ยม (Stainless Hexagon Bar)
สเตนเลสแบ่งออกได้เป็น 4 กลุ่มหลัก (อีกนิยามหนึ่ง)
MARTENSITIC เป็นกลุ่มที่มีส่วนผสมของโครเมี่ยม (Cr) ระหว่าง 12 - 18% โดยมีเกรด 403, 410, 414,416, 420, 431, 416, 440A/B/C, 501 และ 502 คุณสมบัติหลักคือ สามารถชุบแข็งได้ ซึ่งส่งผลให้เนื้อสเตนเลสมีความแข็งแกร่งมากและทนต่อการเสียดสีได้ดี จึงเหมาะกับงานทำชิ้นส่วนเครื่องมือ เครื่องจักร แต่แม่เหล็กสามารถดูดติดได้
FERRITIC เป็นกลุ่มที่มีโครเมี่ยม (Cr) อยู่ระหว่าง 12 - 18% และมีคาร์บอน (C) น้อยกว่า 0.2% สเตนเลสในกลุ่มนี้มีราคาถูกที่สุด ไม่สามารถรีดให้แข็งขึ้นได้ แม่เหล็กดูดติด และไม่สามารถชุบแข็งได้ มีโอกาสเป็นสนิมได้ง่ายกว่ากลุ่มอื่น หากใช้งานในสิ่งแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม จึงนิยมนำมาใช้งาน บางชนิดที่ไม่สัมผัสกับกรดโดยตรง เช่น ฝอยขัดหม้อ ลวดรัดสายไฟฟ้า โครงโต๊ะวางเตาแก๊ส เกรดในกลุ่มนี้มี 405, 430, 442 และ 446
AUSTENITIC เป็นกลุ่มที่นิยมใช้กันมากที่สุด โดยมีโครเมียม (Cr) 10.5 -24% เมื่อเพิ่มนิเกิ้ล (Ni) จะทำให้สเตนเลสมีคุณสมบัติทนต่อสนิมและการกัดกร่อนได้ดี สามารถเพิ่มความแข็งด้วยการรีดเย็นได้ แม่เหล็กดูดไม่ติด แต่ไม่สามารถชุบแข็งได้ เกรดในกลุ่มนี้มี 201, 202, 301, 302, 303, 304, 305, 308, 309, 310, 314, 316, 347 และ 348
DUPLEX เป็นกลุ่มที่ผสมกันระหว่า AUSTENITIC และ FERRITIC ซึ่งนำข้อดีของทั้งสองกลุ่มมารวมกันเพื่อวัตถุประสงค์ของการใช้งานเฉพาะเจาะจงบางประเภท ซึ่งไม่ค่อยมีการผลิตมากนัก
ผิวของสเตนเลส
No.1- รีดร้อนหรือรีดเย็น / อบอ่อน หรือปรับปรุงด้วยความร้อน คราบออกไซด์ไม่ได้ขจัดออก / ใช้งานในสภาพที่รีดออกมาโดยทั่วไปจะใช้งานที่ทนความร้อน
2D- สภาพผิว 2D หลังจากการรีดเย็นโดยลดความหนาลง ผ่านการอบอ่อนและการกัดผิวโดยกรดลักษณะผิวสีเทาเงินเรียบ
2B- ผิว 2D ที่ผ่านลูกรีดขนาดใหญ่กดทับปรับความเรียบ เพิ่มความเงาผิวเงาสะท้อนปานกลาง ผลิตโดยวิธีการรีดเย็น ตามด้วยการอบนำอ่อนขจัดคราบออกไซด์ และนำไปรีดเบาๆ ผ่านไปยังลูกกลิ้งขัด ซึ่งเป็นวิธีการทั่วไปของการรีดเย็น ผิวที่ได้ส่วนมากจะอยู่ในระดับ 2B
BA-ผ่านกระบวนการรีดเย็นโดยความหนาลดลงทีละน้อยๆ ผ่านการอบอ่อนด้วยก๊าซไฮโดรเจน เพื่อป้องกันกันการออกซิเดชั่นกับออกซิเจนในอากาศ ผิวมันเงา สะท้อนความเงาได้ดี ผิวผลิตภัณฑ์สเตนเลสจะกระทำด้วยวิธีนี้ ซึ่งจะมีเครื่องหมาย BA หรือ No.2BA, A ซึ่งผิวอบอ่อนเงา จะมีลักษณะเงากระจก ซึ่งเริ่มต้นจากการรีดเย็น อบอ่อนในเตาควบคุมบรรยากาศ ผิวเงาที่เห็นจะเป็นการขัดผิวด้วยลูกกลิ้งขัดผิว หรือเจียรนัยผิวตามเกรดที่ต้องการ ผิวอบอ่อนเงาส่วนมากจะใช้กับงานสถาปัตยกรรม ที่ต้องการผิวสะท้อน ผิวอบอ่อนสีน้ำนมจะไม่สะท้อนแสงเหมือนกับ No.8 จะใช้กับงานที่เป็นขอบ ชิ้นส่วนทางสถาปัตยกรรม ภาชนะในครัว อุปกรณ์ในกระบวนการผลิตอาหาร
No.4, Hair Line- สภาพผิว 2B ที่ผ่านการจัดถูด้วยกระดาษทรายเบอร์ 120-220 โดยค่าความหยาบขึ้นอยู่กับแรงกด, ขนาดของอนุภาคเม็ดทราย และระยะเวลาการใช้งานของกระดาษทราย ผิว No.4 เป็นสภาพผิวที่สนองต่อการนำไปใช้งานทั่วไป เช่นร้านอาหาร อุปกรณ์เครื่องใช้ในครัว อุปกรณ์รีดนม
No.8- สภาพผิว 2B, BA ขัดด้วยผ้าขัดอย่างละเอียดมากขั้นตามลำดับ เช่น #1000, ผ้าขนสัตว์ โดยมีผงขัดอะลูมิเนียมและโครเมียมออกไซด์ ผิว No.8 ส่วนมากจะเป็นผิวเงาสะท้อนคล้ายกระจกเงา ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่จะเป็นสเตนเลสชนิดแผ่นโดยผิวจะถูกขัดด้วยเครื่องขัดละเอียด นำไปใช้กับงานตก แต่งทางด้านสถาปัตยกรรม และงานที่เน้นความสวยงาม
ประโยชน์ของการใช้งานสแตนเลส
•ใช้ในสิ่งแวดล้อมที่กัดกร่อน (Corrosive Environment)
•งานอุณหภูมิเย็นจัด ป้องกันการแตกเปราะ
•ใช้งานอุณหภูมิสูง (High temperature)ป้องกันการเกิดคราบออกไซด์ (scale) และยังคงความแข็งแรง
•มีความแข็งแรงสูงเมื่อเทียบกับมวล (High strength vs. mass)
•งานที่ต้องการสุขอนามัย(Hygienic condition) ต้องการความสะอาดสูง
•งานด้านสถาปัตยกรรม (Aesthetic appearance) ไม่เป็นสนิม ไม่ต้องทาสี
•ไม่ปนเปื้อน (No contamiation) ป้องกันการทำ ปฏิกิริยากับสารเร่งปฏิกิริยา
•ต้านทานการขัดถูแบบเปียก (Wet abrasion resistance)
การเลือกใช้หรือซื้อสแตนเลส
ผู้ซื้อหรือผู้ใช้ควรมีความรู้พื้นฐานสักเล็กน้อยในเรื่องดังต่อไปนี้
•ความรู้เกี่ยวกับวัสดุ - ความรู้จะช่วยการตัดสินใจไม่เกิดปัญหาผิดพลาดและประหยัดราคา
•ความรู้เรื่องเกรดของวัสดุ- เลือกใช้เกรดวัสดุ ถูกต้อง ลดความเสี่ยง ช่วยลดหรือประหยัดจากการใช้วัสดุราคาแพงได้
•ความรู้ในการออกแบบ- การออกแบบที่ดีจะช่วยลดค่าใช้จ่ายในการประกอบ
•ความรู้ในการตก แต่งผิว- การตก แต่งผิวทำให้ดู สวยงามและมีราคาเพิ่มขึ้น
•การประยุกต์ใช้ในงานตก แต่งหรืองานเครื่องใช้ภายในบ้าน- ใช้เป็นอุปกรณ์เครื่องใช้ในบ้านจะช่วยลดค่าใช้จ่ายในการซ่อมบำรุงหรือแก้ไข
•การใช้การวางแผนการผลิต - การวางแผนการผลิตจะช่วย ประหยัดค่าใช้จ่ายและเพิ่มคุณภาพผลิตภัณฑ์
การตัดวัสดุในงานอุตสาหกรรมนั้น สามารถแบ่งออกได้เป็น 4 แบบ ได้แก่
1.Plasma arc Cutting
2.Oxyful Cutting
3.Laser Cutting
4.waterjet Cutting
ข้อมูลจำเพาะ / Specifications:
คุณสมบัติทางกายภาพของสแตนเลส
คุณสมบัติทางกายภาพของ สแตนเลส เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุประเภทอื่น ค่าที่แสดงในตารางที่1 เป็นเพียงค่าประมาณ เนื่องจากการเปรียบเทียบทำได้ยาก ค่าความหนาแน่นสูงของสแตนเลสแตกต่างจากวัสดุ
ที่ใช้ในการก่อสร้างอื่นๆ อย่างเห็นได้ชัด ในส่วนของคุณสมบัติเกี่ยวกับความร้อนความสามารถ ทนความร้อนของสแตนเลส มีข้อสังเกต 3 ประการคือ
การที่มีจุดหลอมเหลวสูง ทำให้มีอัตราความคืบดี เมื่อเทียบกับเซรามิก ที่อุณหภูมิ ต่ำกว่า 1000 องศา C
การที่มีค่านำความร้อนระดับปานกลาง ทำให้สแตนเลสเหมาะที่จะใช้ในงานที่ต้องทนความร้อน (คอนเทนเนอร์) หรือต้องการคุณสมบัตินำความร้อนได้ดี (เครื่องถ่ายความร้อน)
การมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวระดับปานกลาง จึงสามารถใช้ความยาวมากๆ ได้ โดยใช้ตัวเชื่อมน้อย (เช่น ในการทำหลังคา)
คุณสมบัติเชิงกลของสแตนเลส
สแตนเลสโดยทั่วไปจะ มีส่วนผสมของเหล็กประมาณ 70-80% จึงทำให้มีคุณสมบัติของเหล็กที่สำคัญ 2 ประการคือ ความแข็งและความแกร่ง ในตารางที่ 2นี้ เป็นการเปรียบเทียบคุณสมบัติเชิงกลกับวัสดุชนิดอื่น จะเห็นได้ว่า พลาสติก ซึ่งเป็นวัสดุที่นิยมใช้กันอย่างกว้างขวาง
มีความแข็งแรง และโมดูลัส ความยืดหยุ่นต่ำ ส่วนเซรามิกมีความแข็งแรงและความเหนียวสูง แต่มีความแกร่ง
หรือความสามารถรับ แรงกระแทกโดยไม่แตกหักต่ำ สแตนเลสให้ค่า ที่เป็นกลางของทั้งความแข็ง ความแกร่ง และความเหนียว เรนื่องจากมีส่วนผสมของธาตุเหล็กอยุ่มาก และจะมีเพิ่มขึ้นอีกในชนิดออสเตนิติก และตารางที่ 3 จะแสดงให้เห็นค่าความแข็งแรงสูงสุด (Ultimate Tensile Strength) ของสแตนเลสไม่ว่า จะชนิดที่อ่อนตัวง่าย ซึ่งสามารถทำให้ขึ้นรูปเย็นได้ดี เช่น การขึ้นรูปลึก (Deep Drawing) จนถึงชนิดความแข็งแรงสูงสุด ซึ่งได้จากการขึ้นรูปเย็นหรือการทำให้เย็นตัวโดยเร็ว (Quenching) หรือชนิดชุบแข็ง แบบตกผลึก (Preciptation Hardening) ซึ่งเหมาะใช้ทำสปริง
• ค่าการนำความร้อน (Thermal conductivity)
สเตนเลสทุกชนิดจะมีค่าการนำความร้อนต่ำกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนมาก สเตนเลสเกรดที่มีส่วนผสมโครเมียมอย่างเดียว (plain chromium steel) มีค่าการนำความร้อน +_1/3 และเกรดออสเทนนิติกมีค่าการนำความร้อน +_1/4 ของเหล็กกล้าคาร์บอน ทำให้มีผลต่อการใช้งานที่อุณหภูมิสูง เช่นมีผลต่อการควบคุมปริมาณความร้อนเข้าระหว่างการเชื่อม, ต้องให้ความร้อนเป็นระยะเวลานานขึ้น เมื่อต้องทำงานขึ้นรูปร้อน
• สัมประสิทธิ์การขยายตัว(Expansion coefficient)
สเตนเลสเกรดที่มีส่วนผสมโครเมียมอย่างเดียวมีสัมประสิทธิ์การขยายตัวคล้ายกับเหล็กกล้าคาร์บอน แต่เกรดออสเทนนิติกจะมีสัมประสิทธ์การขยายตัวสูงกว่าเหล็กกล้าคาร์บอน 1½ เท่า การที่สเตนเลสมีการขยายตัวสูง แต่มีค่าการนำความร้อนต่ำทำให้ต้องหามาตรการป้องกันเพื่อหลีกเลี่ยงผลเสียหายที่ตามมาเช่น ใช้ปริมาณความร้อนในการเชื่อมต่ำ, กระจายความร้อนออกโดยใช้แท่งทองแดงรองหลัง, การจับยึดป้องกันการบิดงอ ปัจจัยเหล่านี้ต้องพิจารณาการใช้งานร่วมกันของวัสดุ เช่นท่อแลกเปลี่ยนความร้อน (heat exchanger) ระหว่างเปลือกโครงสร้างเหล็กกล้าคาร์บอน และท่อออสเทนนิติคเป็นต้น
• ฟิล์มป้องกันและการสร้างฟิล์ม (Passive film)
สเตนเลสจะมีฟิล์มบางๆ ต้านทานการกัดกร่อน จำเป็นต้องรักษาความสมบูรณ์ของฟิล์มป้องกัน ดังนี้
• หลีกเลี่ยงความเสียหายหรือการสัมผัสรุนแรงทางกล
• ซ่อมปรับปรุงพื้นที่ที่มีผลต่อการเสียหายเช่น บริเวณที่เกิดสะเก็ดหรือคราบออกไซด์เนื่องจากอุณหภูมิสูงใกล้ๆ แนวเชื่อม, บริเวณที่เกิดความเสียหายทางกลหรือมีการเจียระไน, มีการปนเปื้อนโดยวิธีการสร้างฟิล์มป้องกัน (passivation) อย่างเดียวหรือใช้ทั้งวิธีการแช่กรดเพื่อกำจัดคราบจากออกไซด์ (pickling) หรือ การแช่กรดหรือทาน้ำยาสร้างฟิล์มออกไซด์ (passivation) ที่ผิวเหล็กกล้าสเตนเลส
• แน่ใจว่า มีออกซิเจนเพียงพอและสม่ำเสมอที่สร้างออกไซด์ที่ผิวของ เหล็กกล้าสเตนเลสได้
• การเสียหายที่ผิวเนื่องจากการเสียดสีที่ผิวโลหะกับโลหะอย่างรุนแรง (Galling /pick up / seizing)
ผิวหน้าสเตนเลสมีแนวโน้มที่จะเกิดการเสียหายเนื่องจากการเสียดสีอย่างรุนแรง ต้องหลีกเลี่ยงและระมัดระมัดระวัง ความเสียหายที่จะเกิดขึ้นดังกล่าวโดยสำหรับผิวหน้าที่มีการเสียดสีกันตลอดเวลา ควรใช้ Load หรือแรงเสียดสีต่ำสุด และต้องแน่ใจว่า การเสียดสีไม่สร้างความร้อนเกิดขึ้น ควรรักษาผิวสัมผัสไม่ให้มีการบดกับผงฝุ่น เม็ด ทรายฯลฯ และใช้น้ำมันหล่อลื่นหรือเคลือบผิว
เทคนิคการดัดโค้งสเตนเลสแผ่น (Bending of Stainless steels Sheet or Strip)
ความรู้พื้นฐาน - การที่จะทำให้แผ่นโลหะเปลี่ยนรูปจำเป็นต้องใช้แรงมากระทำ และแรงที่ใช้ต้องมีขนาดมากกว่าความแข็งแรงจำนน (Yield strength) ของวัสดุ ยิ่งกว่านั้นแรงที่เพิ่มเข้าไปจะต้องให้อย่างต่อเนื่องเพื่อการเปลี่ยนรูปอย่างถาวร (plastic deformation) หลักปฏิบัติได้แก่ การดัดโค้ง [การดัดตรง “straight” หรือการดัดให้เป็นรูปร่าง “contour”) การปั้มขี้นรูป (“press forming” อาศัยการยึดตัวของโลหะหรือการไหลของโลหะหรือทั้งสองอย่างร่วมด้วย) แม่พิมพ์แบบหยืดหยุ่น (flexible die forming) การหมุนขึ้นรูป (spinning) อื่นๆ (การปั้มขึ้นรูปจากแผ่นยาง “press forming” การกระแทกขึ้นรูป “bumping” การดึงยืดขึ้นรูป “stretch forming” และการทำกระเปาะขึ้นรูป “Bulging”) 2. การดัดโค้งสเตนเลส สเตนเลสเป็นโลหะที่มีคุณสมบัติการดัดโค้งได้ดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับสเตนเลสกลุ่มออสเทนิติกสามารถดัดโค้งได้อย่างง่ายดาย ส่วนชนิดเฟอร์ริติกก็มีสมบัติการดัดโค้งดีเช่นกัน แต่บางครั้งอาจเป็นเหตุให้มีสมบัติเปรอะ (brittle) มากขึ้น โดยเฉพาะกับแผ่นหนา
เทคนิคการตัดแผ่นเปล่าและการเจาะรูสเตนเลส (Stainless steels Blanking / Piercing)
เทคนิคการตัดแผ่นเปล่าและการเจาะรูสเตนเลส (Stainless steels Blanking / Piercing) 1.1 ความรู้พื้นฐาน การตัดแผ่นเปล่า (Blanking) หรือ อาจเรียกว่าการปั้มแผ่น (Punching) หมายถึง แผ่นที่ได้จากการตัดบริเวณรอบให้ขาดจากกันในขั้นตอนครั้งเดียว การเจาะ (Piercing) หรือ อาจเรียกว่า การเจาะรู (perforating) จะคล้ายกับการตัดแผ่นเปล่า (Blanking) ต่างกันตรงที่ ส่วนที่เป็นแผ่นเปล่าจะเป็นเศษทิ้ง และบริเวณโดยรอบจะเป็นชิ้นงาน 1.2 ขั้นตอนการตัดแผ่นเปล่า การเจาะ (Piercing) อาจหมายถึงรูที่มีรูปร่างเหมือนแผ่นเปล่า ปกติจะพิจรณาใน 2 ขั้นตอนการทำงาน ได้แก่ การเจาะและหลุดออก ขั้นตอนการเจาะมี 6 ลำดับดังนี้ 1.3 ลักษณะขอบของแผ่นเปล่า ลักษณะขอบที่ได้จากแผ่นเปล่าด้วยการตัดจากเครื่องตัดแผ่นเปล่าแบบทั่วไปจะมีลักษณะไม่เรียบโดยจะมีลักษณะเป็นขอบล้มในแนวตั้ง ซึ่งเมื่อขยายภาพตรงตำแหน่งขอบจะได้ภาพดังข้างล่าง การปั้มแผ่นเปล่าขึ้นกับขนาดของเส้นผ่านศูนย์กลาง และขอบเขตขนาดของแม่พิมพ์ที่ใช้ตัดแผ่นเปล่า ความลึกของใบมีดที่ตัดเข้าไปในแผ่นประมาณเท่ากับระยะของลูกกลิ้ง
ผลของกรรมวิธีทางความร้อนต่อสมบัติเชิงกลของสเตนเลส AISI304 (Effect of Heat Treatment Temperature on Mechanical Properties of the AISI 304 Stainless Steel)
สเตนเลสกลุ่มออสเทนไนท์มีความไวต่ออุณหภูมิสูงช่วง 470-750 oC เนื่องจากการตกผลึกของคาร์ไบด์ที่ขอบเกรน การตกผลึกตรงขอบเกรนสามารถทำให้เกิดอันตรายต่อสมบัติต้านทานการกัดกร่อนรอบขอบเกรน และลดความแข็งแรงดึง (tensile) ของวัสดุ เฉพาะอย่างยิ่งความแข็งแรงและความเหนียว รายงานชิ้นนี้จะประเมินจุดเหมาะสมของกรรมวิธีทางความร้อนสำหรับแนวทางการอบอ่อนของสเตนเลส AISI304 หลังการกระตุ้น (sensitization) มาตรฐานชิ้นงานทดสอบแรงดึงและความแข็งจัดเตรียมโดยเครื่องกลึงความแม่นยำสูง
ชิ้นงานเหล่านี้ผ่านกรรมวิธีทางความร้อนหลายขั้นตอน ประกอบด้วยการกระตุ้นที่ 660 oC ตามด้วยการเป่าให้เย็นด้วยลม จากนั้นนำไปอบอ่อนที่อุณหภูมิแตกต่างกันห้าแบบ 1010 oC 1050 oC 1090 oC 1140 oC 1190 oC ตามด้วยการชุปแข็งในน้ำ (water Quenching) ชิ้นงานเหล่านนี้จะนำไปทดสอบสมบัติเชิงกลด้าน ความแข็งและแรงดึง อิทธิพลของกระบวนการทางความร้อนและอุณหภูมิต่อสมบัติเชิงกลของชิ้นงาน 304 ทั้งชิ้นงานตั้งต้น (as-received) หลังกระตุ้น (sensitized) และหลังอบอ่อน (solution annealed) จะถูกประเมิน การสอบสวนเผยให้เห็นถึงชิ้นงานที่ผ่านการกระตุ้นให้ค่าความแข็งสูงสุดที่ 660 oC ขณะที่ค่าความแข็งสูงสุดไปถึงอุณหภูมิ 1090 oC สำหรับการอบอ่อนสเตนเลส 304 อุณหภูมินี้พบว่า ดีที่สุดในการป้องกันเกรนโตในการอบอ่อนสเตนเลส 304
ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับสแตนเลส
สเตนเลสเริ่มคิดค้นขึ้นในต้นศตวรรษที่ 20[1] อันเนื่องจากการใช้เหล็กกล้าคาร์บอนเริ่มมีข้อจำกัดต่อบรรยากาศที่มีการกัดกร่อนและการเกิดออกซิเดชั่นสูง[2] ในเดือนสิงหาคม 1913 เฮนรี่ แบร์เลย์ (Harry Brearley) ใน เซฟฟิลด์ (Sheffield อังกฤษ) ได้หลอมสเตนเลสขึ้นครั้งแรกที่มีโครงสร้างจุลภาคเป็นมาร์เทนไซด์จากส่วนผสมของคาร์บอน 0.24% และโครเมียม 12.8%[3] อย่างไรก็ตาม สทรัสส์และเมาเรอร์ (Strauss and Maurer) ในเยอรมันได้ผลิตเกรดออสเทนไนท์ขึ้นครั้งแรกในปีเดียวกันโดยเพิ่มสารเสถียรอย่าง นิกเกิล ยิ่งกว่านั้นในอังกฤษ แดนซิทเซน (Dansitzen)
ได้ทำการวิเคราะห์ผลงานของแบร์เลย์แล้วทำการทดลองด้วยส่วนผสมคาร์บอนต่ำ นำไปสู่การค้นพบสเตนเลสโครงสร้างเฟอร์ไรด์[4] ปกติ สเตนเลสเกรดออสเทนไนท์ มาร์เทนไซด์และเฟอร์ไรด์ ได้ค้นพบตั้ง แต่ก่อนสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง[5]ทุกวันนี้เมื่อพิจารณาโลกที่ร้อนขึ้น มลภาวะด้านสิ่งแวดล้อม และวงจรต้นทุน ความต้องการวัสดุที่มีคุณค่าทำให้มีการเพิ่มการผลิตสเตนเลสขึ้นอย่างต่อเนื่อง เหล็กกล้าผสมคาร์บอนมีการผลิตอย่างกว้างขวาง ประมาณการณ์ราว 2% เป็นสเตนเลส[1] สเตนเลสกลุ่มออสเทนไนด์เนื่องจากมีความต้านทานกัดกร่อนยอดเยี่ยม สมบัติเชิงกลที่ดี และ เชื่อมประสานได้ดี จึงมีการใช้งานในอุตสาหกรรมผลิตน้ำมัน แก๊สและพลังงาน[4,6,7]
ส่วนผสมทางเคมีในสัดส่วนของ แต่ละองค์ประกอบ และการตรวจวัดช่วงอุณหภูมิที่ใช้สำหรับสเตนเลสออสเทนไนติกในการทำกรรมวิธีทางความร้อนที่อุณหภูมิห้อง[8] เฟรสของออสเทนไนท์เป็นสารละลายของแข็งอิ่มตัว ซึ่งไม่สามารถมีปริมาณคาร์บอนสูงเกิน 0.006 wt% ในสภาวะสมดุล อย่างไรก็ตาม สเตนเลสออสเทนไนท์หากมีคาร์บอนประมาณ 0.05% เมื่ออยู่ในสภาวะอุณหภูมิสูงจะก่อให้เกิดการตกผลึกแข็งของคาร์ไบด์ โดยปกติอยู่ในรูปของโครเมียมคาร์ไบด์ในสเตนเลสกลุ่ม 300[9,10] การตกผลึกแข็งของคาร์ไบด์อาจเป็นอันตรายต่อความต้านทานการกัดกร่อนตามขอบเกรนและลดสมบัติแรงดึงขอสเตนเลส โดยเฉพาะความแข็งแรงและความเหนียว[11]
สมบัติเชิงกลของออสเทนไนติกสเตนเลสจะรุนแรงมากแค่ไหนขึ้นกับส่วนผสมทางเคมี กรรมวิธีทางความร้อนและปริมาณการแปรรูปเย็น อย่างไรก็ตาม ความไวต่อความเปราะของไฮโดรเจน (hydrogen embrittlement, sensitization) ความแตกต่างของโครงสร้างคาร์ไบท์และเฟรสซิกม่าอาจนำไปสู่ผลกระทบต่อสมบัติเชิงกลได้[34] ในออสเทนไนติกสเตนเลส การเพิ่มส่วนผสมจะเพิ่มจำนวนตาข่ายผลึก (lattice parameters) ของออสเทนไนท์ ซึ่งเป็นฟังค์ชั่นของเส้นผ่านศูนย์กลางของอะตอมของสะสารที่ใส่เข้าไป การเปลี่ยนแปลงของตาข่ายออสเทนไนท์ส่งผลให้เกิดความเครียดในตาข่ายของออสเทนไนท์พร้อมกับทำให้ค่าความแข็งแรงจำนนเพิ่มขึ้น เพื่อเพิ่มการต้านทานความบกพร่องจากการเลื่อนไถลของอะตอม (dislocation glide)[9,6] ในเหล็กกล้าที่มีความอ่อนไหว เมื่อโดนแรงกระทำ จะเกิดการแตกขยายผ่านตามของเกรน ทำให้เกิดความเสียหายเร็วขึ้นและส่วนใหญ่เกิดความเสียหายก่อนอันควรกับโครงสร้างทางวิศวกรรม[12]
เพื่อที่จะป้องกันการตกผลึกเป็นคาร์ไบด์ M2C บริเวณขอบเกรน (grain boundaries) การเติมสะสารอย่าง Ti และ Nb ในสเตนเลสจึงจำเป็น[9,11] ยิ่งกว่านั้น ยังมีรายการช่วงเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของสเตนเลสหลังการทำกรรมวิธีทางความร้อนไม่เกิน 1100 0C ตามด้วยการชุปแข็งในน้ำ สังเกตุได้ว่า อุณหภูมิของการทำออสเทนไนท์ได้สูงถึง 1100 0C สนับสนุนให้เกิดการสลายของคาร์ไบท์และทำให้โครเมียมมีมากขึ้น (Cr Enrichment) ในเมทริก[13] การละลายนี้ช่วยเพิ่มการคงอยู่ของโครงสร้างเฟรสออสเทนไนท์ในสเตนเลส ซึ่งส่งผลต่อสมบัติความต้านทานการกัดกร่อนดีขึ้น[14] ถึงแม้ว่า การศึกษาก่อนหน้านี้ได้ค้นพบอิทธิพลของความต้านทานการกัดกร่อนของสเตนเลสที่มีความอ่อนไหวภายหลังการทำกรรมวิธีทางความร้อน แต่การจำกัดสังเกตุจากเป้าหมายการทำกรรมวิธีทางความร้อนที่ดีที่สุดสำหรับการอบบอ่น AISI 304 เพื่อดูทั้งค่าความแข็ง ควมแข็งแรงจำนน ความแข็งแรงสูงสุด และความเหนียวหลังเกิดการกระตุ้น (เซนซิไทเชชั่น) จุดประสงค์ของการศึกษาครั้งนี้ เพื่อที่จะประเมินหาความเหมาะสมที่ดีที่สุดของอุณหภูมิในการทำกรรมวิธีทางความร้อนสำหรับการอบอ่อนสเตนเลส AISI 304
ตัวอย่างสเตนเลส 304 จากบิลเลทหมายเลข 123744 ได้ผ่านการรับรองคุณภาพและสมบัติเชิงกลจากห้องทดสอบของบริษัทเดลต้า สตีล อลักกิจา ลากอส นิจีเรีย ส่วนผสมทางเคมีของชิ้นงานที่รับมาเป็นชิ้นงานตั้งต้นประกอบด้วย C : 0.08%, Cr: 18.75%, Si: 1.0%, Ni: 10.5%, Mn: 2.0%. ส่วนผสมทางเคมีของเกรดที่รับมาตรงกับมาตรฐานข้อกำหนดของ AISI 304
A) กรรมวิธีทางความร้อน สิบสองชิ้นงานทำการกระตุ้น (เซนซิไทเชชั่น) โดยใช้เตาอุณหภูมิสูงที่ 660 0C เป็นเวลา 30 นาที ชิ้นงานที่ผ่านการกระตุ้นแล้วจะทำให้เย็นลงที่อุณหภูมิห้องในบรรยากาศปกติ กรรมวิธีการอบอ่อนจะกระทำทันทีจากชิ้นงานสิบชิ้นที่ผ่านการกระตุ้นแล้ว ด้วยอุณหภูมิที่ต่างกัน 1010 0C 1050 0C 1090 0C 11400C และ 1190 0C เป็นเวลา 30 นาทีภายในเตา
B) การทดสอบสมบัติเชิงกล ชิ่นงานทดสอบแรงดึงและความแข็งของสเตนเลส AISI304 จะเตรียมโดยเครื่องกลึงมาตรฐาน ASTM การทดสอบทางกลกระทำกับชิ้นงานตั้งต้น ชิ้นงานผ่านการกระตุ้นและชิ้นงานผ่านการอบอ่อนเพื่อประเมินคุณสมบัติแรงดึงและความแข็ง โดยความแข็งจะทดสอบจากเครื่องทดสอบความแข็งรอกแวลล์ (HV-1000 rockwell) ค่าความแข็งจะตรวจสอบจากค่าเฉลี่ย HRC ห้าจุดที่ทดสอบบนชิ้นงาน เช่นเดียวกันกับการทดสอบแรงดึง ก็จะทำกับชิ้นงานตั้งต้น ชิ้นงานผ่านการกระตุ้น และชิ้นงานผ่านการอบอ่อนที่อุณหภูมิห้องโดยใช้เครื่องทดสอบรุ่น 600kN อาเวรี่-เดนิสัน (600kN Avery-Denison) ปลายของชิ้นงานจะยึดกับเครื่องแล้วดึงจนกว่ามันจะขาด
A) ความแข็ง รูป 2 แสดงค่าความแข็งจุลภาคของชิ้นงานตั้งต้น ที่ผ่านการกระตุ้น และผ่านการอบอ่อน ชิ้นงานที่ผ่านการกระตุ้นที่ 660 0C ให้ค่าความแข็งสูงสุด (41HRC) เทียบกับชิ้นงานตั้งต้นและชิ้นงานผ่านการอบอ่อน การเพิ่มขึ้นของความแข็งอาจมาจากการเหตุผลของการตกผลึกแข็งของโครเมียมคาร์ไบด์ตรงบริเวณขอบเกรนของชิ้นงานที่ผ่านการกระตุ้น การตกผลึกแข็งของโครเมียมคาร์ไบด์ขัดขวางการเคลื่อนย้ายของความบกพร่องจากการเลื่อนไถลของอะตอม (dislocation movement) และลดความบกพร่องในตาข่ายผลึก (crystal’s lattice) ของชิ้นงานผ่านการกระตุ้น
ยิ่งกว่านั้น การเคลื่อนย้ายของความบกพร่องจากการเลื่อนไถลของอะตอมมักอ้างอิงกับการเคลื่อนย้ายของคุณสมบัติความเป็นพลาสติก (plasticity) และความเหนียวของวัสดุในปริมาณมากจะขึ้นกับความง่ายของการแพร่ขยายของการเลื่อนไถลของตาข่ายผลึก (crystal lattice dislocation)[3] ความแข็งของชิ้นงานอบอ่อนลดลงอย่างเห็นได้ชัดจากกรรมวิธีทางความร้อนที่อุณหภูมิ 1010 0C และ 1050 0C ซึ่งเพิ่มเล็กน้อยที่ 1090 0C การลดลงของความแข็งอาจเนื่องจากการเคลื่อนย้ายของคาร์ไบด์และการเพิ่มของโครเมียมในเมทริกที่อุณหภูมิเหล่านั้น อย่างไรก็ตาม ความแข็งจะพิ่มขึ้นจาก 20.4 HRC ถึง 24 HRC ที่ 10900C สิ่งนี้บ่งชี้ให้เห็นว่า โครเมียมคาร์ไบด์ละลายในตาข่ายผลึก (crystal’s lattice) มากขึ้นที่ 1090 0C เป็นสัญญาณชี้ว่า เมทริกของชิ้นงานถูกยืดออก
ซึ่งส่งผลให้ความแข็งแรงของชิ้นงานเพิ่มขึ้น ยิ่งกว่านั้นคาร์ไบด์ทั้งหลายจะละลายอย่างสมดุลก่อนทำการหล่อเย็น (cooling stage) และจำเป็นต้องละลายโครเมียมคาร์ไบด์ช้าลง ตามแนวทางการพิจารณาข้างต้น อุณหภูมิสูงสุดเพื่อรักษาขอบเขตของการเติบโตของเกรนในการอบอ่อนสเตนเลส 304 พบที่ 1090 0C ชิ้นงานที่ผ่านกรรมวิธีทางความร้อนเหนืออุณหภูมินี้ (อุหณภูมิ 1140 0C และ 1190 0C) แสดงการลดลงของค่าความแข็ง หากอุณหภูมิมากกว่า 1190 0C การสังเกตุเห็นถึงการลดลงของความแข็ง ซึ่งจ
