ประเภทหลักของเหล็กกล้าไร้สนิม

เหล็กกล้าไร้สนิมมีหลายพันธุ์ โดยทั่วไปจะจำแนกตามองค์ประกอบทางเคมี โครงสร้างจุลภาค และการใช้งาน ตามธาตุผสมปฐมภูมิในปัจจุบัน เหล็กกล้าไร้สนิมสามารถแบ่งได้เป็น Cr (เหล็กกล้าโครเมียม), CrMo (เหล็กกล้าโครเมียม-โมลิบดีนัม), CrNi (เหล็กกล้าโครเมียม-นิกเกิล), CrNiMn (เหล็กกล้าแมงกานีสโครเมียม-นิกเกิล- หรือเหล็กกล้าแมงกานีสสูง-) และ CrMnN (เหล็กกล้าโครเมียม-แมงกานีส-) ขึ้นอยู่กับโครงสร้างจุลภาคหลังการบำบัดความร้อน สามารถแบ่งออกได้เป็นห้าประเภทหลัก: เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก-เฟอร์ริติกดูเพล็กซ์ และเหล็กกล้าไร้สนิม-การตกตะกอน

เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก

สเตนเลสออสเตนิติกได้รับการพัฒนาโดยใช้เหล็กกล้า 18-8 CrNi เพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน ธาตุเฟอร์ไรต์-มักจะเติม เช่น Ti, Nb, Mo และ Si ลงในเหล็ก 18-8 ขณะเดียวกันก็เพิ่มปริมาณ Cr และลดปริมาณ C ไปพร้อมๆ กัน ความต้านทานการกัดกร่อนโดยรวมนั้นถูกกำหนดโดยเนื้อหาขององค์ประกอบอัลลอยด์เหล่านี้ ได้แก่ Cr, Ni, Mo และ Si ในสารออกซิไดซ์หรือสารที่มีสารออกซิแดนท์ เอฟเฟกต์ฟิล์มให้ความต้านทานการกัดกร่อนในตัวกลาง เช่น กรดไนตริก ได้ดีเยี่ยม ทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์เคมีสำหรับการผลิตกรดไนตริก อย่างไรก็ตาม ในสารออกซิไดซ์ที่รุนแรง (เช่น ความเข้มข้น-สูง กรดไนตริกที่มีอุณหภูมิสูง- หรือกรดไนตริกที่มีการเติมสารออกซิไดซ์) ศักยภาพมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนไปยังโซนฟิล์มพาสซีฟที่เกิน- ซึ่งจะเร่งการกัดกร่อน โดยทั่วไป เหล็กจะทนทานต่อกรดไนตริกที่มีความเข้มข้นปานกลางหรือเจือจางเท่านั้น ไม่ใช่กรดไนตริกเข้มข้น อย่างไรก็ตาม เหล็กที่มีองค์ประกอบเฉพาะ (เช่น Si) (เช่น 0Cr20Ni24Si4Ti ของประเทศของฉัน, NAR-SN1 ของญี่ปุ่น และ 00Cr8Ni20Si6 ของสหภาพโซเวียต) มีความทนทานต่อกรดไนตริกเข้มข้น สำหรับการต้านทานกรดซัลฟิวริกเจือจาง การเติม Mo, Cu และ Si สามารถลดอัตราการกัดกร่อนได้ เหล็ก เช่น 0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti มีความทนทานต่อกรดซัลฟิวริกได้ดี ในขณะที่สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย เช่น กรดซัลฟิวริกร้อน ต้องใช้โลหะผสม Ni (เช่น Ni70Mo27V) ความต้านทานการกัดกร่อนในสารละลายอัลคาไลน์นั้นดีเยี่ยม และจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณ Ni ที่เพิ่มขึ้น

ในระหว่างการบำบัดความร้อนหรือการเชื่อม เฟสคาร์ไบด์จะตกตะกอนได้ง่ายที่ขอบเขตของเกรนเพื่อทำให้เกิดการกัดกร่อนตามขอบเกรนเหล็กประเภท. 18-8 มักจะได้รับการบำบัดด้วยสารละลาย (ดับ) ที่ 900-1100 องศา เพื่อทำให้โครงสร้างเป็นออสเทนไนต์เฟสเดียว-และปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนตามขอบเกรน นอกจากนี้ยังสามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการจำกัดปริมาณ C (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.03%) เพิ่มองค์ประกอบที่ก่อให้เกิดคาร์ไบด์ที่แข็งแกร่ง- เช่น Ti/Nb และทำให้เสถียรที่ประมาณ 900 องศา อย่างไรก็ตาม มีความอ่อนไหวต่อ SCC ตัวกลางที่กระตุ้น SCC ได้แก่-สารละลายคลอไรด์ที่มีความเข้มข้นสูงที่สูงกว่า 80 องศา , สารละลายซัลไฟด์ (กรดโพลีไทโอนิก, สารละลาย H₂S), อัลคาไลเข้มข้นแบบร้อน, น้ำแรงดันสูง 150-สูง- ฯลฯ การกัดกร่อนแบบรูพรุนและรอยแยกก็มีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นในคลอไรด์-ที่มีสารละลายที่เป็นน้ำ การยับยั้งการตกตะกอนของคาร์ไบด์ การลดการรวมตัวของซัลไฟด์ และการเพิ่มความบริสุทธิ์สามารถลดปัญหานี้ได้ องค์ประกอบโลหะผสม เช่น Cr, Mo และ N สามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนแบบรูพรุนได้ และ Si และ Ni ก็มีบทบาทบางอย่างเช่นกัน เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอริติก เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอริติกหมายถึงเหล็กกล้าไร้สนิมโครเมียมที่มีโครงสร้างเฟอร์ไรต์ที่อุณหภูมิห้อง แบ่งออกเป็นประเภท Cr13, Cr16-ประเภท 19 และประเภท Cr25-28 ตามเนื้อหา Cr เมื่อปริมาณ Cr เพิ่มขึ้น ความต้านทานการกัดกร่อนและความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันของกรดออกซิไดซ์จะดีขึ้น ในสื่อออกซิไดซ์ เช่น กรดไนตริก ความต้านทานการกัดกร่อนจะคล้ายคลึงกับความต้านทานการกัดกร่อนของสเตนเลส Cr-Ni austenitic ที่มีปริมาณ Cr เท่ากัน แต่จะด้อยกว่าในด้านตัวกลางรีดิวซ์ แม้ว่าเหล็กเฟอร์ริติกที่มี Cr เฟอร์ริติกสูง-จะมีความแข็งแรงให้ผลผลิตสูง มีการนำความร้อนสูง และมีต้นทุนต่ำ แต่ก็มีความเปราะ (เกรนหยาบในความร้อน-บริเวณที่ได้รับผลกระทบหลังการเชื่อมทำให้เปราะมากขึ้น) มีความต้านทานการเกิดรูพรุนต่ำ และไวต่อรอยบาก ระยะการใช้งานแคบกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม Cr-Ni austenitic [2] การกัดกร่อนตามขอบเกรนของมันเกิดขึ้นจากการสลายตัวของสารละลายของแข็งที่มีความอิ่มตัวยวดยิ่ง และการตกตะกอนของ Cr-ที่มีสารประกอบ C และ N ที่ขอบเขตของเกรนทำให้เกิดการสูญเสีย Cr ในบริเวณใกล้เคียง เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกที่มีความบริสุทธิ์ทั่วไปมีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อนตามขอบเกรนสูงกว่าเนื่องจากการตกตะกอนของ Cr คาร์บอนและไนไตรด์อย่างรวดเร็ว มันอาจเกิดขึ้นไม่เพียงแต่ในตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนรุนแรงเท่านั้น แต่ยังเกิดในตัวกลางที่อ่อนแอด้วย (เช่น น้ำประปา) การปรับปรุงสามารถทำได้โดยการเพิ่มปริมาณ Cr, ลดอัตราส่วน C/N, เพิ่มองค์ประกอบที่ทำให้เสถียร เช่น Ti/Nb หรือดำเนินการอบอ่อนปานกลางที่ 700-800 องศา ความต้านทานของคลอไรด์ SCC นั้นเหนือกว่าสเตนเลสออสเทนนิติก (ระนาบลูกบาศก์ตาข่ายที่มีศูนย์กลางลำตัวจะลื่นไถลได้ง่าย ทำให้เกิดการเคลื่อนตัวของเครือข่ายที่มีโอกาสน้อยที่จะก่อให้เกิดร่องเชิงเส้น) อย่างไรก็ตาม SCC ยังคงสามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากการกัดกร่อนตามขอบเกรนและการเกิดรูพรุน ซึ่งสามารถป้องกันได้โดยการเพิ่ม Ti และ Nb สเตนเลสเฟอร์ริติกที่มีความบริสุทธิ์สูงและทนต่อการเกิดรูพรุนสามารถหาได้โดยการเติม Mo และการกลั่นเพื่อลดสิ่งเจือปน เช่น อัตราส่วน C/N และการรวมตัวของอโลหะ

เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก

เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกเป็นเหล็กกล้าไร้สนิมโครเมียมที่มีโครงสร้างมาร์เทนซิติกที่อุณหภูมิห้อง ประกอบด้วย Cr (wCr=13%-18%) และ C (wC=0.1%-0.9%) ในระดับสูง เกรดตัวแทน ได้แก่ 20Cr13, 30Cr13, 40Cr13 และ 95Cr18 ที่อุณหภูมิดับปกติ จะก่อตัวเป็นออสเทนไนต์บริสุทธิ์ และเปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์เมื่อเย็นตัวลง การเพิ่มปริมาณคาร์บอนจะเพิ่มความแข็งแรง ความแข็ง และความต้านทานการสึกหรอ แต่จะลดความต้านทานการกัดกร่อน มักใช้ในการผลิตเครื่องมือและเครื่องมือวัดที่มีคุณสมบัติทางกลสูงและมีความต้านทานการกัดกร่อนในระดับหนึ่ง

เหล็กกล้า Cr13 มีความต้านทานการกัดกร่อนโดยรวมที่ดีเยี่ยมในตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนต่ำ เช่น อากาศและสารละลายกรด/เกลืออินทรีย์อ่อน ความต้านทานการกัดกร่อนเกี่ยวข้องกับโครงสร้างจุลภาค หลังจากการดับแล้ว ความต้านทานการกัดกร่อนยังคงสอดคล้องกับปริมาณคาร์บอนที่แตกต่างกัน การอบคืนตัวที่อุณหภูมิต่ำกว่า 450 องศามีผลเพียงเล็กน้อยต่อความต้านทานการกัดกร่อน อย่างไรก็ตาม การอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูง-จะส่งผลให้สารละลายของแข็ง Cr- หมดลงเนื่องจากการก่อตัวของ Cr คาร์ไบด์ ส่งผลให้ความต้านทานการกัดกร่อนลดลง การอบคืนตัวที่ 700-750 องศาจะเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน เนื่องจากความเข้มข้นของ Cr ในเฟอร์ไรต์ลดลง ในสถานะอบอ่อน การเพิ่มปริมาณคาร์บอนในเหล็กจะทำให้เฟสเฟอร์ไรต์ลดลง ส่งผลให้ความต้านทานการกัดกร่อนลดลง เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ มักจะเพิ่มองค์ประกอบต่างๆ เช่น Ni, Mo, V, Co, Si และ Cu การเพิ่มปริมาณ Cr ยังช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนได้ แต่ปริมาณ C จะต้องเพิ่มขึ้นตามลำดับเพื่อให้ได้โครงสร้างมาร์เทนซิติก การใช้ Ni แทน C ก็ให้ผลคล้ายกัน. 14Cr17Ni2 เป็นเหล็กกล้ามาร์เทนซิติกที่มีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม

สแตนเลสดูเพล็กซ์

เกรดเหล่านี้พัฒนาขึ้นเพื่อรวมโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติต่างๆ เข้าด้วยกัน รวมถึงเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ไรต์ดูเพล็กซ์มาร์เทนไซต์-เฟอร์ไรต์และออสเทนไนต์- เกรดเฟอร์ไรต์มาร์เทนไซต์-ที่เป็นตัวแทน 12Cr13 มีความต้านทานการกัดกร่อนคล้ายกับเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก แต่มีความแข็งต่ำกว่า มีความเหนียวสูงกว่า และเชื่อมได้ดีกว่า เหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนิติก-เฟอร์ไรต์ รวมถึง Cr18, Cr21 และ Cr25 มีคุณลักษณะเฉพาะคือความแข็งแรงสูง (σ₀.₂ มีค่าประมาณสองเท่าของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก) ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่ำ การนำความร้อนสูง ความต้านทานที่ดีเยี่ยมต่อการกัดกร่อนตามขอบเกรน การกัดกร่อนจากความเค้น/ความล้าจากการกัดกร่อน และการกัดกร่อนแบบรูพรุน/รอยแยก ตลอดจนปริมาณ Ni ที่ต่ำและต้นทุนต่ำได้นำไปสู่การพัฒนาอย่างรวดเร็ว นอกจากเหล็กสเตนเลสดูเพล็กซ์แล้ว ยังมีเหล็กสแตนเลสชนิดตกตะกอน-ชนิดที่ทำให้แข็งภายในสแตนเลสที่มีเฟสที่ซับซ้อน วัตถุประสงค์หลักคือเพื่อสร้างขั้นตอนการตกตะกอน-การชุบแข็งภายในโครงสร้างมาร์เทนไซต์หรือออสเทนไนต์ ผ่านการเติมธาตุผสมและการบำบัดความร้อนอย่างเหมาะสม ส่งผลให้ได้เหล็กกล้าไร้สนิมที่มี-สูง-เป็นพิเศษ

แผ่นและแถบสแตนเลสสำหรับอุปกรณ์รับแรงดัน

สแตนเลสที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับภาชนะรับความดันมีข้อกำหนดที่ชัดเจนสำหรับการจำแนกประเภทและการกำหนด ขนาด รูปร่าง ความคลาดเคลื่อน ข้อกำหนดทางเทคนิค วิธีทดสอบ กฎการตรวจสอบ บรรจุภัณฑ์ การทำเครื่องหมาย และการรับรองคุณภาพผลิตภัณฑ์ เกรดทั่วไป ได้แก่ 06Cr19Ni10 และ 022Cr17Ni12Mo2 โดยมีรหัสตัวเลข เช่น S30408 ​​​​และ S31603 ส่วนใหญ่จะใช้ในอุปกรณ์สุขอนามัย เช่น เครื่องจักรแปรรูปอาหารและยา