คุณยังสับสนเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างเหล็กกล้าไร้สนิมและเหล็กไร้สนิมหรือไม่? จะแยกแยะได้อย่างไร? หลังจากอ่านบทความนี้ คุณจะทราบ

สแตนเลสสตีล โดยทั่วไปหมายถึงเหล็กกล้าไร้สนิมและเหล็กกล้าทนกรด เหล็กกล้าไร้สนิมหมายถึงเหล็กที่ทนต่อการกัดกร่อนของสื่อที่อ่อนแอ เช่น บรรยากาศ ไอน้ำ และน้ำ ในขณะที่เหล็กกล้าทนกรดหมายถึงเหล็กที่ทนต่อการกัดกร่อนของสื่อเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เช่น กรด ด่าง และเกลือ ความแตกต่างระหว่างเหล็กกล้าไร้สนิมและเหล็กกล้าไร้สนิมอยู่ที่ส่วนประกอบของนิกเกิล

เหล็กสแตนเลสเป็นเหล็กกล้าไร้สนิมชนิดหนึ่งที่ผลิตจากการแปรรูปเศษเหล็ก เหล็กตะกั่ว เหล็ก และวัสดุอื่นๆ ที่รีไซเคิลผ่านการบำบัดด้วยเตาหลอมทุติยภูมิและการกำจัดความพรุน รุ่นต่างๆ ได้แก่ 409, 410, 430, 444 ซึ่งจัดอยู่ในกลุ่มเหล็กกล้าไร้สนิมชนิดมาร์เทนซิติกและเฟอร์ริติก มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กเมื่อใช้เป็นแม่เหล็ก เหล็กกล้าไร้สนิมชนิดออสเทนิติก ได้แก่ 201, 202, 304, 321, 316L เป็นต้น

สแตนเลส (หรือที่เรียกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมทนกรด) หมายถึงเหล็กกล้าที่สามารถทนต่อการกัดกร่อนจากสื่อเคมีในบรรยากาศหรือกรดได้ สแตนเลสไม่ได้ปราศจากสนิม แต่พฤติกรรมการกัดกร่อนจะแตกต่างกันไปในแต่ละสื่อ สแตนเลสมีหลายประเภทที่มีคุณสมบัติแตกต่างกัน และได้ก่อตัวเป็นหมวดหมู่หลักๆ หลายประเภทในกระบวนการพัฒนา

ตามโครงสร้างองค์กร สามารถแบ่งออกเป็นสี่ประเภท ได้แก่ เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก (รวมถึงเหล็กกล้าไร้สนิมชนิดตกผลึกแข็งตัว) เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนซิติก และเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนซิติก-เฟอร์ริติกแบบดูเพล็กซ์

ตามองค์ประกอบทางเคมีหลักของเหล็กกล้าหรือองค์ประกอบบางอย่างที่มีลักษณะเฉพาะในเหล็กกล้า สามารถจำแนกได้เป็น เหล็กกล้าไร้สนิมโครเมียม เหล็กกล้าไร้สนิมโครเมียม-นิกเกิล เหล็กกล้าไร้สนิมโครเมียม-นิกเกิล-โมลิบดีนัม เหล็กกล้าไร้สนิมคาร์บอนต่ำ เหล็กกล้าไร้สนิมโมลิบดีนัมสูง เหล็กกล้าไร้สนิมความบริสุทธิ์สูง เป็นต้น

ตามลักษณะสมบัติและการใช้งานของเหล็ก สามารถแบ่งออกเป็น เหล็กกล้าไร้สนิมทนกรดไนตริก, เหล็กกล้าไร้สนิมทนกรดซัลฟิวริก, เหล็กกล้าไร้สนิมทนการกัดกร่อนแบบรูเข็ม, เหล็กกล้าไร้สนิมทนการกัดกร่อนจากความเค้น, เหล็กกล้าไร้สนิมกำลังสูง เป็นต้น

ตามลักษณะการทำงานของเหล็ก สามารถแบ่งออกเป็น เหล็กกล้าไร้สนิมอุณหภูมิต่ำ, เหล็กกล้าไร้สนิมที่ไม่มีคุณสมบัติแม่เหล็ก, เหล็กกล้าไร้สนิมตัดง่าย, เหล็กกล้าไร้สนิมที่ยืดตัวได้ดีเป็นพิเศษ เป็นต้น

วิธีการแบ่งประเภทที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบัน อาศัยลักษณะโครงสร้างและองค์ประกอบทางเคมีของเหล็ก หรือทั้งสองอย่างรวมกัน โดยทั่วไปแบ่งออกเป็น เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก, เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก, เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนซิติก, เหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ และเหล็กกล้าไร้สนิมชนิดตกผลึกแข็ง หรือแบ่งเป็นสองประเภท คือ เหล็กกล้าไร้สนิมโครเมียม และเหล็กกล้าไร้สนิมนิกเกิล

a、 เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก

เหล็กกล้าไร้สนิมชนิดมาร์เทนซิติกที่ใช้กันทั่วไปมีปริมาณคาร์บอน 0.1-0.45% และปริมาณโครเมียม 12-14% จัดอยู่ในกลุ่มเหล็กกล้าไร้สนิมโครเมียม โดยทั่วไปหมายถึงเหล็กกล้าไร้สนิมประเภท Cr13 เกรดเหล็กทั่วไป ได้แก่ 1Cr13, 2Cr13, 3Cr13, 4Cr13 เป็นต้น เหล็กประเภทนี้มักใช้ผลิตวาล์ว ปั๊ม และชิ้นส่วนอื่นๆ ที่สามารถรับน้ำหนักและต้องการความต้านทานการกัดกร่อนได้ดี รวมถึงเครื่องมือสแตนเลสบางชนิด

เพื่อปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อน ปริมาณคาร์บอนของเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกจะถูกควบคุมให้อยู่ในช่วงที่ต่ำมาก โดยทั่วไปไม่เกิน 0.4% ยิ่งปริมาณคาร์บอนต่ำ ความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้ายิ่งดี ในขณะที่ปริมาณคาร์บอนสูงขึ้น จะทำให้ปริมาณคาร์บอนในเมทริกซ์สูงขึ้น ส่งผลให้ความแข็งแรงและความแข็งของเหล็กกล้าสูงขึ้น ปริมาณคาร์บอนที่สูงขึ้นจะทำให้เกิดโครเมียมคาร์ไบด์มากขึ้น และความต้านทานการกัดกร่อนจะแย่ลง จะเห็นได้ว่าค่าความแข็งแรงและความแข็งของ 4Cr13 ดีกว่า 1Cr13 แต่ความต้านทานการกัดกร่อนไม่ดีเท่า 1Cr13

เหล็กกล้า 1Cr13 และ 2Cr13 มีความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนจากบรรยากาศ ไอน้ำ และสื่ออื่นๆ และมักใช้เป็นเหล็กโครงสร้างทนการกัดกร่อน เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพโดยรวมที่ดี มักใช้การชุบแข็งและการอบคืนที่อุณหภูมิสูง (600-700 ℃) เพื่อให้ได้มาร์เทนไซต์อบคืน ซึ่งใช้ในการผลิตใบพัดกังหัน อุปกรณ์ท่อหม้อน้ำ เป็นต้น อย่างไรก็ตาม เหล็กกล้า 3Cr13 และ 4Cr13 มีความต้านทานการกัดกร่อนค่อนข้างต่ำเนื่องจากมีปริมาณคาร์บอนสูงกว่า ผ่านการชุบแข็งและการอบคืนที่อุณหภูมิต่ำ (200~300 ℃) จะได้มาร์เทนไซต์อบคืน ซึ่งมีความแข็งแรงและความแข็งสูง (HRC สูงถึง 50) ดังนั้นจึงมักใช้เป็นเหล็กเครื่องมือในการผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์ เครื่องมือตัด เพลาปั๊มน้ำมันร้อน เป็นต้น

ข. เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก

เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกที่ใช้กันทั่วไปมีปริมาณคาร์บอนน้อยกว่า 0.15% และปริมาณโครเมียม 12-30% ซึ่งจัดอยู่ในกลุ่มเหล็กกล้าไร้สนิมโครเมียมด้วย เกรดเหล็กทั่วไป ได้แก่ 0Cr13, 1Cr17, 1Cr17Ti, 1Cr28 เป็นต้น เนื่องจากปริมาณคาร์บอนที่ลดลงและปริมาณโครเมียมที่เพิ่มขึ้น โครงสร้างจุลภาคของเหล็กยังคงเป็นโครงสร้างเฟอร์ไรต์เฟสเดียวเมื่อได้รับความร้อนตั้งแต่ อุณหภูมิห้องจนถึงอุณหภูมิสูง (960-1100 ℃) ความต้านทานการกัดกร่อน ความเหนียว และความสามารถในการเชื่อมดีกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก สำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกโครเมียมสูง ความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนปานกลางนั้นแข็งแกร่ง และความต้านทานการกัดกร่อนจะดีขึ้นอีกเมื่อปริมาณโครเมียมเพิ่มขึ้น

การเติมไทเทเนียมลงในเหล็กสามารถปรับปรุงขนาดเกรนให้ละเอียด ทำให้คาร์บอนและไนโตรเจนมีความเสถียร และปรับปรุงความเหนียวและการเชื่อมของเหล็กได้ เหล็กกล้าไร้สนิมชนิดเฟอร์ริติกไม่สามารถเสริมความแข็งแกร่งด้วยวิธีการอบชุบด้วยความร้อนได้ เนื่องจากไม่เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟสระหว่างการให้ความร้อนและการเย็นตัว หากเกรนหยาบขึ้นในระหว่างกระบวนการให้ความร้อน สามารถใช้การเสียรูปพลาสติกแบบเย็นและการตกผลึกใหม่เท่านั้นเพื่อปรับปรุงโครงสร้างและคุณสมบัติ หากเหล็กชนิดนี้อยู่ที่อุณหภูมิ 450-550 ℃ จะทำให้เหล็กเปราะ ซึ่งเรียกว่า "ความเปราะที่ 475 ℃" โดยการให้ความร้อนถึงประมาณ 600 ℃ แล้วทำให้เย็นตัวอย่างรวดเร็ว สามารถขจัดความเปราะได้ นอกจากนี้ ควรสังเกตด้วยว่าเหล็กชนิดนี้เมื่อให้ความร้อนเป็นเวลานานที่อุณหภูมิ 600-800 ℃ จะเกิดเฟส σ ที่แข็งและเปราะ ทำให้วัสดุแสดงความเปราะเฟส σ

นอกจากนี้ ในระหว่างการเย็นตัวอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิสูงกว่า 9250°C มีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อนตามขอบเกรนและความเปราะเนื่องจากการเติบโตของเกรนอย่างมีนัยสำคัญ ปรากฏการณ์เหล่านี้เป็นปัญหาที่ร้ายแรงสำหรับส่วนที่เชื่อม ปัญหาแรกสามารถขจัดได้ด้วยการอบคืนตัวระยะสั้นที่อุณหภูมิ 650-815°C เหล็กประเภทนี้มีความแข็งแรงต่ำกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกอย่างเห็นได้ชัด และส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนที่ทนต่อการกัดกร่อน ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมกรดไนตริกและปุ๋ยไนโตรเจน

ค. เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนไนต์

การเติม Ni 8-11% ลงในเหล็กที่มี Cr 18% จะได้เหล็กกล้าไร้สนิมชนิดออสเทนไนต์ เกรด 1Cr18Ni9 เป็นเกรดที่พบได้บ่อยที่สุด เหล็กชนิดนี้จะขยายขอบเขตของออสเทนไนต์เนื่องจากการเติม นิกเกิล ทำให้ได้โครงสร้างออสเทนไนต์เฟสเดียวที่ไม่เสถียรที่อุณหภูมิห้อง เนื่องจากมีปริมาณโครเมียมและนิกเกิลสูงและมีโครงสร้างออสเทนไนต์เฟสเดียว จึงมีความเสถียรทางเคมีสูงกว่าและทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมชนิดโครเมียม ทำให้เป็นเหล็กกล้าไร้สนิมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในปัจจุบัน

สแตนเลสสตีลเกรด 18-8 ในสภาวะอบอ่อนจะมีโครงสร้างแบบออสเทนไนต์+คาร์ไบด์ การมีอยู่ของคาร์ไบด์อาจทำให้ความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กเสียหายอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นจึงนิยมใช้วิธีการอบอ่อนแบบสารละลาย (solution treatment) ซึ่งเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนแก่เหล็กที่อุณหภูมิ 1100 ℃ จากนั้นจึงทำให้เย็นตัวด้วยน้ำเพื่อละลายคาร์ไบด์ในออสเทนไนต์ที่ได้จากอุณหภูมิสูง การทำให้เย็นตัวอย่างรวดเร็วจะทำให้ได้โครงสร้างออสเทนไนต์เฟสเดียวที่อุณหภูมิห้อง

สแตนเลสสตีลที่รู้จักกันทั่วไปหมายถึงสแตนเลสสตีลชนิดเฟอร์ริติก (ferritic stainless steel) และสแตนเลสสตีลชนิดมาร์เทนซิติก (martensitic stainless steel) ใช้เพื่อแยกความแตกต่างจากสแตนเลสสตีลชนิดออสเทนิติก (austenitic stainless steel) ที่ใช้กันมากที่สุด ซึ่งมีประสิทธิภาพในการป้องกันสนิมที่ดี

ง. เหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ชนิดออสเทนไนต์ เฟอร์ริติก

เป็นเหล็กกล้าไร้สนิมที่มีโครงสร้างออสเทนไนต์และเฟอร์ไรต์อย่างละครึ่ง ในกรณีที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำ ปริมาณโครเมียมจะอยู่ระหว่าง 18% ถึง 28% และปริมาณนิกเกิลจะอยู่ระหว่าง 3% ถึง 10% เหล็กบางชนิดยังมีธาตุผสมอื่นๆ เช่น Mo, Cu, Si, Nb, Ti, N เป็นต้น เหล็กประเภทนี้รวมเอาคุณสมบัติของเหล็กกล้าไร้สนิมชนิดออสเทนไนต์และเฟอร์ไรต์เข้าไว้ด้วยกัน เมื่อเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิมชนิดเฟอร์ไรต์ จะมีความยืดหยุ่นและความเหนียวสูงกว่า ไม่มีภาวะเปราะที่อุณหภูมิห้อง ทนทานต่อการกัดกร่อนตามขอบเกรนได้ดีขึ้นอย่างมาก และมีคุณสมบัติการเชื่อมที่ดีขึ้น ในขณะเดียวกันก็ยังคงคุณสมบัติความเปราะที่อุณหภูมิ 475 ℃ และการนำความร้อนสูงของเหล็กกล้าไร้สนิมชนิดเฟอร์ไรต์ และมีคุณสมบัติพิเศษ เช่น ความยืดหยุ่นสูงพิเศษ

เมื่อเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนไนต์ เหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์มีความแข็งแรงสูงกว่าและทนทานต่อการกัดกร่อนตามขอบเกรนและการกัดกร่อนแบบเค้นคลอไรด์ได้ดีขึ้นอย่างมาก เหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์มีความทนทานต่อการกัดกร่อนแบบรูเข็มได้ดีเยี่ยม และยังเป็นเหล็กกล้าไร้สนิมที่ประหยัดนิกเกิลอีกด้วย

จะแยกความแตกต่างระหว่างผลิตภัณฑ์เหล็กกล้าไร้สนิมและ "เหล็กไร้สนิม" ได้อย่างไร?

การระบุจากเครื่องหมาย: ผลิตภัณฑ์สแตนเลสหลายชนิดมีตราประทับบนพื้นผิว เช่น 13-0, 18-8 เป็นต้น ตัวเลขหน้าขีดสั้นแสดงปริมาณโครเมียมของผลิตภัณฑ์ และตัวเลขหลังขีดสั้นแสดงปริมาณนิกเกิลของผลิตภัณฑ์ เช่น 13-0 มีเพียงโครเมียมและไม่มีนิกเกิล ซึ่งรู้จักกันทั่วไปว่า "เหล็กกล้าไร้สนิม"; และ 18-8 บ่งชี้ว่าผลิตภัณฑ์มีทั้งโครเมียมและนิกเกิล ซึ่งเป็นสแตนเลส จากการเคาะ: การเคาะผลิตภัณฑ์สแตนเลสหรือ "เหล็กกล้าไร้สนิม" ก็สามารถใช้เป็นวิธีการตัดสินได้ ดึงดูดด้วยแม่เหล็กถาวร: สแตนเลสแท้จะไม่ถูกแม่เหล็กดึงดูด ในขณะที่ "เหล็กกล้าไร้สนิม" สามารถถูกแม่เหล็กดึงดูดได้ แม้ว่าจะมีคุณสมบัติแตกต่างกันระหว่าง "เหล็กกล้าไร้สนิม" และสแตนเลส แต่ความต้านทานการกัดกร่อนของทั้งสองนั้นดีกว่าเครื่องครัวที่ทำจากเหล็กตีและเหล็กหล่ออย่างมาก