เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอริติกหมายถึงเหล็กกล้าไร้สนิมที่มีลูกบาศก์เฟอร์ไรท์เป็นศูนย์กลางของร่างกายเป็นโครงสร้างเมทริกซ์ที่อุณหภูมิสูงและอุณหภูมิปกติ สแตนเลสเฟอริติกมีเหล็กและโครเมียมเป็นองค์ประกอบหลัก โดยทั่วไปไม่มีนิกเกิล และบางส่วนมีโมลิบดีนัม ไทเทเนียม หรือไนโอเบียม และองค์ประกอบอื่น ๆ เล็กน้อย มีความต้านทานการเกิดออกซิเดชัน ความต้านทานการกัดกร่อน และความต้านทานการแตกร้าวจากการกัดกร่อนของคลอไรด์ได้ดี นอกจากนี้ สเตนเลสเฟอร์ริติกยังมีคุณลักษณะการนำความร้อนสูง ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่ำ ต้านทานการเกิดออกซิเดชันได้ดี และทนต่อการกัดกร่อนจากความเค้นได้ดีเยี่ยม ส่วนใหญ่จะใช้ในการผลิตชิ้นส่วนที่ทนทานต่อการกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศ ไอน้ำ น้ำ และกรดออกซิเดชั่น เกรดตัวแทนของเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก ได้แก่ AISI 410 (UNS S41000), AISI 420 (UNS S42000), AISI 430 (UNS S43000) ตามมาตรฐาน ASTM; 1.4006, 1.4021, 1.4016 ตามมาตรฐาน EN... ฯลฯ
เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอริติกสามารถแบ่งออกเป็นโครเมียมต่ำ โครเมียมปานกลาง และโครเมียมสูงตามปริมาณโครเมียม ตามความบริสุทธิ์ของเหล็ก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื้อหาของสิ่งสกปรกคาร์บอนและไนโตรเจน มันสามารถแบ่งออกเป็นสแตนเลสเฟอร์ริติกธรรมดาและสแตนเลสเฟอร์ริติกบริสุทธิ์พิเศษ สเตนเลสเฟอร์ริติกธรรมดามีข้อเสียคืออุณหภูมิต่ำและอุณหภูมิห้องเปราะ ความไวของรอยบาก แนวโน้มการกัดกร่อนตามขอบเกรนสูง และการเชื่อมได้ไม่ดี แม้ว่าเหล็กประเภทนี้จะได้รับการพัฒนามาก่อนหน้านี้ แต่การใช้งานทางอุตสาหกรรมก็มีข้อจำกัดอย่างมาก ข้อบกพร่องของสเตนเลสเฟอร์ริติกธรรมดาเหล่านี้เกี่ยวข้องกับความบริสุทธิ์ของเหล็ก โดยเฉพาะอย่างยิ่งปริมาณธาตุคั่นระหว่างหน้าที่มีปริมาณสูง เช่น คาร์บอนและไนโตรเจนในเหล็ก ตราบใดที่คาร์บอนและไนโตรเจนในเหล็กยังต่ำเพียงพอ ข้อบกพร่องข้างต้นก็สามารถเอาชนะได้
เมื่อเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกสเตนเลสเฟอร์ริติกมีความทนทานต่อการกัดกร่อน ทนความร้อน และแปรรูปได้ดีกว่า เนื่องจากเฟสเฟอร์ไรต์ละลายคาร์บอนได้ยาก เฟอร์ไรต์จึงมีลักษณะอ่อนและเปลี่ยนรูปได้ง่าย เช่นเดียวกับสเตนเลสมาร์เทนซิติก เนื่องจากโครงสร้างขัดแตะเป็นโครงสร้างลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางที่ตัวเครื่อง จึงเป็นพาราแมกเนติก ดังนั้นสเตนเลสเฟอร์ริติกจึงเป็นแม่เหล็ก สเตนเลสออสเทนนิติกไม่มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็ก เนื่องจากมีโครงสร้างทรงลูกบาศก์ที่ใบหน้า
ราคาของเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกไม่เพียงแต่ค่อนข้างต่ำและมีเสถียรภาพเท่านั้น แต่ยังมีคุณสมบัติและข้อดีที่เป็นเอกลักษณ์มากมายอีกด้วย ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสเตนเลสเฟอร์ริติกเป็นวัสดุทางเลือกที่ยอดเยี่ยมมาก
สเตนเลสเฟอร์ริติกธรรมดา
เหล็กดังกล่าวประกอบด้วยปริมาณโครเมียมต่ำ ปานกลาง และสูง เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกโครเมียมต่ำประกอบด้วยโครเมียมประมาณ 11% ถึง 14% เช่น 00Cr12 และ 0Cr13Al ในประเทศจีน อเมริกัน AISI 400, 405, 406MF-2 เหล็กประเภทนี้มีความเหนียว ความเป็นพลาสติก การเสียรูปเย็น และการเชื่อมได้ดี เนื่องจากเหล็กกล้าประกอบด้วยโครเมียมและอะลูมิเนียมในปริมาณหนึ่ง จึงมีความต้านทานต่อออกซิเดชันและต้านทานสนิมได้ดี 405 สามารถใช้เป็นหอกลั่นปิโตรเลียม, ซับถัง, ใบกังหันไอน้ำ, อุปกรณ์ทนต่อการกัดกร่อนของกำมะถันที่อุณหภูมิสูง ฯลฯ 400 สำหรับอุปกรณ์ใช้ในครัวเรือนและสำนักงาน ฯลฯ 409 ใช้สำหรับอุปกรณ์ระบบท่อไอเสียรถยนต์และท่อน้ำเย็นและน้ำอุ่น เป็นต้น เหล็กกล้าไร้สนิมโครเมียมเฟอริติกขนาดกลาง ปริมาณโครเมียมอยู่ที่ 14% ถึง 19% เช่น 1Cr17 และ 1Cr17Mo ในประเทศจีน AISI 429, AISI 430, AISI 433, AISI 434, AISI 435, AISI 436, AISI 439 ในสหรัฐอเมริกา เหล็กชนิดนี้มีความทนทานต่อสนิมและการกัดกร่อนได้ดีกว่า ค่าสัมประสิทธิ์การแข็งตัวของงานมีขนาดเล็ก (nµ2) และมีประสิทธิภาพในการดึงลึกที่ดี แต่มีความเหนียวต่ำ สแตนเลสเฟอร์ริติก AISI 430 ใช้สำหรับตกแต่งสถาปัตยกรรม ตกแต่งรถยนต์ อุปกรณ์ครัว เตาแก๊ส และชิ้นส่วนของอุปกรณ์อุตสาหกรรมกรดไนตริก เป็นต้น AISI 434 ใช้สำหรับตกแต่งภายนอกรถยนต์และอาคาร 439 ใช้เป็นท่อสำหรับเครื่องทำน้ำอุ่นแก๊ส ท่อถ่านหิน และท่อส่งก๊าซ เป็นต้น เหล็กกล้าไร้สนิมโครเมียมเฟอร์ริติกสูงประกอบด้วยโครเมียม 19% ถึง 30% เช่น Cr18Si2 และ Cr25 ในจีน AISI 442, AISI 443 และ AISI 446 ในสหรัฐ รัฐ. เหล็กดังกล่าวมีความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่ดี AISI 442 ใช้งานอย่างต่อเนื่องในบรรยากาศ อุณหภูมิขีดจำกัดบนคือ 1035°C และอุณหภูมิสูงสุดสำหรับการใช้งานต่อเนื่องคือ 980°C เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก AISI 446 มีความต้านทานการเกิดออกซิเดชันได้ดีกว่า
สเตนเลสเฟอร์ริติกที่มีความบริสุทธิ์สูงl
เหล็กประเภทนี้มีคาร์บอน ไนโตรเจนต่ำมาก โครเมียมสูง โมลิบดีนัม ไทเทเนียม ไนโอเบียม และองค์ประกอบอื่นๆ เช่น 00Cr17Mo, 00Cr18Mo2, 00Cr26Mol, 00Cr30Mo2 ของจีน เหล็กประเภทนี้มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดี (โดยเฉพาะความเหนียว) ความสามารถในการเชื่อม ความต้านทานการกัดกร่อนตามขอบเกรน ความต้านทานการกัดกร่อนแบบรูพรุน ความต้านทานการกัดกร่อนของรอยแยก และความต้านทานการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้นที่ดีเยี่ยม ตัวอย่างเช่น เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก 18-2 มีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีในกรดไนตริก กรดอะซิติก NaOH ความต้านทานการกัดกร่อนแบบรูพรุนใน NaCl และ FeCl3 3% เทียบเท่าหรือเกินกว่าสเตนเลสออสเทนนิติก 18-8 เหล็ก 26CrMo ในสื่อหลายประเภท ความต้านทานการกัดกร่อน โดยเฉพาะในกรดอินทรีย์ กรดออกซิไดซ์ และด่างแก่ มีความต้านทานการกัดกร่อนแบบรูพรุนได้ดีในตัวกลางคลอไรด์เข้มข้น ไม่มีการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้นเกิดขึ้นในคลอไรด์ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ กรดซัลฟิวริกที่มากเกินไป และด่างแก่ 30Cr-2Mo มีความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุนและการกัดกร่อนตามรอยแยกได้สูงกว่า ในขณะที่ยังคงความต้านทานการกัดกร่อนจากความเค้นได้
ความต้านทานการกัดกร่อนของสเตนเลสเฟอร์ริติก
(1) การกัดกร่อนสม่ำเสมอ
โครเมียมเป็นองค์ประกอบที่ง่ายที่สุดในการกลั้น ในสภาพแวดล้อมในชั้นบรรยากาศ โลหะผสมเหล็ก-โครเมียมที่มีปริมาณโครเมียมมากกว่า 12% สามารถทะลุผ่านได้ด้วยตัวเอง ในสื่อออกซิไดซ์ ปริมาณโครเมียมสามารถผ่านได้หากมีมากกว่า 17% ในสื่อที่มีฤทธิ์กัดกร่อนบางชนิด สามารถเพิ่มโครเมียมและโมลิบดีนัมสูง นิกเกิล ทองแดง และองค์ประกอบอื่นๆ เพื่อให้มีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดี
(2) การกัดกร่อนตามขอบเกรน
สเตนเลสเฟอร์ไรท์ เช่น สเตนเลสออสเทนนิติก ต้องเผชิญกับการกัดกร่อนตามขอบเกรน แต่การบำบัดอาการแพ้และการบำบัดความร้อนเพื่อหลีกเลี่ยงการกัดกร่อนนี้กลับตรงกันข้าม สเตนเลสเฟอร์ริติกมีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อนตามขอบเกรนจากการทำความเย็นอย่างรวดเร็วที่สูงกว่า 925°C และสถานะ (สถานะไวต่อการกัดกร่อน) ที่ไวต่อการกัดกร่อนตามขอบเกรนสามารถกำจัดออกได้หลังจากช่วงเวลาสั้นๆ ของการแบ่งเบาบรรเทาที่ 650-815°C การกัดกร่อนตามขอบเกรนของเหล็กเฟอร์ริติกยังเป็นผลมาจากการสูญเสียโครเมียมที่เกิดจากการตกตะกอนของคาร์ไบด์ ดังนั้นการลดปริมาณคาร์บอนและไนโตรเจนในเหล็กและเพิ่มองค์ประกอบเช่นไทเทเนียมและไนโอเบียมสามารถลดความไวต่อการกัดกร่อนตามขอบเกรนได้
(3) การกัดกร่อนของรูพรุนและรอยแยก
โครเมียมและโมลิบดีนัมเป็นองค์ประกอบที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนแบบรูพรุนและรอยแยกของสแตนเลส เมื่อปริมาณโครเมียมเพิ่มขึ้น ปริมาณโครเมียมในฟิล์มออกไซด์ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน และความเสถียรทางเคมีของฟิล์มก็เพิ่มขึ้น โมลิบดีนัมถูกดูดซับบนพื้นผิวโลหะที่ใช้งานอยู่ในรูปของ MoO4 ซึ่งยับยั้งการละลายของโลหะ ส่งเสริมการกลับคืนสภาพเดิม และป้องกันความเสียหายของฟิล์ม ดังนั้นเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกโครเมียมและโมลิบดีนัมสูงจึงมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุนและรอยแยกได้ดีเยี่ยม
(4) ความต้านทานต่อการแตกร้าวจากการกัดกร่อนของความเค้น
เนื่องจากลักษณะของโครงสร้างองค์กร สเตนเลสเฟอร์ริติกจึงมีความทนทานต่อการกัดกร่อนในตัวกลาง ซึ่งสเตนเลสออสเทนนิติกทำให้เกิดการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น
คุณสมบัติทางกลของเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก
สแตนเลสเฟอริติกไม่สามารถเสริมความแข็งแรงได้ด้วยการบำบัดความร้อน เนื่องจากไม่มีการเปลี่ยนเฟส โดยทั่วไปจะใช้หลังจากการหลอมที่อุณหภูมิ 700-800°C เนื่องจากเหล็กและโครเมียมมีขนาดอะตอมใกล้เคียงกัน ผลการเสริมความแข็งแกร่งของสารละลายของแข็งจึงมีน้อย ความแข็งแรงของผลผลิตและความต้านทานแรงดึงของเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกจะสูงกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำเล็กน้อย และความเหนียวต่ำกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ .
1) ความเปราะที่อุณหภูมิห้องของเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกธรรมดา
เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกทั่วไปไวต่อรอยบาก และอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านที่เปราะนั้นสูงกว่าอุณหภูมิห้อง ยกเว้นเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกโครเมียมต่ำ ยิ่งปริมาณโครเมียมสูงเท่าไร ความเปราะบางของความเย็นก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ความเปราะเย็นนี้สัมพันธ์กับองค์ประกอบคั่นระหว่างหน้า เช่น คาร์บอนและไนโตรเจนในเหล็ก และเหล็กเฟอร์ริติกบริสุทธิ์พิเศษมีปริมาณคาร์บอนต่ำมากในองค์ประกอบคั่นระหว่างหน้า เช่น คาร์บอนและไนโตรเจน ดังนั้นจึงสามารถรับความเหนียวที่ดีและการเปลี่ยนแปลงที่เปราะได้ อุณหภูมิสามารถลดลงต่ำกว่าอุณหภูมิห้องได้
2) การเปราะที่อุณหภูมิสูงของเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกธรรมดา
สเตนเลสเฟอร์ริติกธรรมดาจะถูกให้ความร้อนที่สูงกว่า 927°C จากนั้นจึงทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วจนถึงอุณหภูมิห้อง ความเป็นพลาสติกและความเหนียวจะลดลงอย่างมาก การเปราะที่อุณหภูมิสูงนี้เกี่ยวข้องกับการตกตะกอนอย่างรวดเร็วของสารประกอบคาร์บอน (ไนไตรด์) บนขอบเขตของเมล็ดพืชหรือการเคลื่อนตัวที่อุณหภูมิ 427-927 °C การลดปริมาณคาร์บอนและไนโตรเจนในเหล็ก (โดยใช้เทคโนโลยีบริสุทธิ์พิเศษ) สามารถปรับปรุงความเปราะบางนี้ได้อย่างมาก นอกจากนี้ เมื่อเหล็กเฟอร์ริติกถูกให้ความร้อนสูงกว่า 927°C ความจุของเกรนจะหยาบลง และเกรนหยาบจะทำให้ความเป็นพลาสติกและความเหนียวของเหล็กลดลง
3) การก่อตัวของσ-เฟส
ตามแผนภาพเฟสเหล็ก-โครเมียม เมื่อเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 500-800°C โลหะผสมที่มีโครเมียม 40%-50% จะเกิดเป็นเฟสเดียว σ และโลหะผสมที่มีโครเมียมน้อยกว่า 20% หรือมากกว่า 70% จะก่อตัวขึ้น โครงสร้างเฟสคู่α+σ การก่อตัวของเฟส σ จะลดความเหนียวและความเหนียวของเหล็กลงอย่างมาก จึงไม่ควรใช้สเตนเลสเฟอร์ริติกเป็นเวลานานที่อุณหภูมิ 500-800 °C
4) ความเปราะบางที่ 475°C
เหล็กเฟอร์ริติกโครเมียมสูง (>15%) จะเกิดการเปราะอย่างแรงเมื่อเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 400-500 °C การเปราะแบบนี้ใช้เวลาสั้นกว่าการตกตะกอนของเฟส σ ตัวอย่างเช่น เมื่อสเตนเลสเฟอร์ริติก 0.080C-0.4Si-16.9Cr ถูกเก็บไว้ที่ 450°C เป็นเวลา 4 ชั่วโมง อุณหภูมิห้องจะส่งผลต่อความเหนียวเกือบลดลงเหลือศูนย์ ระดับของการเปราะจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณโครเมียมที่เพิ่มขึ้น แต่ความเหนียวสามารถคืนสภาพได้หลังการบำบัดที่อุณหภูมิสูงกว่า 600 °C การแตกตัวที่อุณหภูมิ 475°C เป็นผลมาจากการตกตะกอนของเฟสอัลฟาที่มีโครเมียมสูง เหล็กดังกล่าวควรหลีกเลี่ยงการให้ความร้อนใกล้ 475°C
เวลาโพสต์: May-02-2023