สเตนเลส 304 คืออะไร?
“สเตนเลส 304 ” หรือชื่ออย่างเป็นทางการ คือ “เหล็กกล้าไร้สนิม” เป็น ศัพท์ทั่วไปที่ใช้เรียกเหล็กใน กลุ่มที่มีความต้าน ทานการกัดกร่อนสูง สเตนเลสเป็นโลหะผสมระหว่างเหล็กและคาร์บอน ซึ่งส่วนประกอบจะมีปริมาณคาร์บอนต่ำ มีโครเมียม เป็นส่วนผสมหลัก ประมาณ 10.5 % หรือมากกว่าทำให้เกิดการสร้างฟิล์มโครเมียมออกไซด์ (chromium oxide film : CrO2 หรือเรียกว่า passive film) ที่มองไม่เห็นเกาะติด แน่นอยู่ที่ผิวหน้าทำให้เหล็กกล้า มีความต้านทานการกัดกร่อน ฟิลม์ปกป้อง นี้จะมีความบางเทียบเท่ากับวางกระดาษ 1 แผ่นบนตึกสูง 20 ชั้น ถ้าฟิล์มที่ผิวหน้านั้น ถูกทำลายไม่ว่าจากแรงกล สารเคมี หรือออกซิเจนที่มีอยู่ในบรรยากาศ แม้จำนวนน้อยนิดจะเข้าทำปฏิกิริยากับโครเมียม สร้างฟิล์มโครเมียมออกไซด์ทดแทน ขึ้น ใหม่ด้วยตัวมันเอง
สเตนเลส สามารถปรับปรุงคุณสมบัติในการต้านทานการกัดกร่อนและสมบัติอื่นๆที่ต้องการ ให้สูงขึ้นได้โดยการเพิ่ม ส่วนผสมของโครเมียมและเพิ่ม ธาตุอื่นๆเช่นโมลิบดิบนัม นิกเกิลและไนโตรเจนเข้าไป สเตนเลส มีอยู่มากกว่า 60 ชนิด
ด้วยคุณสมบัติที่ไม่เหมือนใคร เช่น ยากต่อการขึ้นสนิมเมื่อเทียบกับโลหะหรือวัสดุชนิดอื่นๆ ค่าบำรุงรักษาต่ำ ง่ายต่อการเชื่อมและการขึ้นรูป ระยะเวลาการใช้งานคุ้มค่ากับราคา และสามารถนำกลับมาใช้ได้ฝหม่ทั้งหมด จึงทำให้สเตนเลส เป็นโลหะที่ทรงคุณค่า คุณสมบัติและประโยชน์ใช้สอยที่ไร้ขีด จำกัด
สเตนเลส ไม่เป็นสนิมจริงหรือไม่ ?
สเตนเลสมีพื้นผิวที่ต้านทานการกัดกร่อนที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ โดยอาศัยโครงสร้างภายในของสเตนเลสนั่นเอง ชั้นฟิล์มต้าน (Passive layer) มี ลักษณะใสบางอยู่ที่ผิว หากผิวสเตนเลสถูกรอยขีดข่วนหรือถูกทำลาย ชั้นฟิล์มต้านหนา ประมาณสองสามอะตอมจะถูกสร้างขึ้นใหม่จากการรวมตัวกับ ออกซิเจนที่ได้จากใน อากาศ หรือในน้ำ สิ่งนี้จะช่วยอธิบายได้ว่าทำไมโลหะสเตนเลส จึงป้องกันการกัดกร่อน ได้ดี ถึงแม้สเตนเลสจะมีคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม แต่ในโลกนี้ สเตนเลสมีมากมายหลายชนิด แต่ละชนิดมีคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนในแต่ละ ประเภทไม่เท่ากัน ดังนั้น การเลือกใช้ชนิดสเตนเลสให้เหมาะแก่การใช้งานในแต่ละ สภาพแวดล้อมจึงเป็น ปัจจัยหลักเบื้องต้น และในขณะการใช้งานสเตนเลสจำเป็นต้อง คอยดูแลทำความสะอาดเฉกเช่นโลหะอื่นๆ เพียงแต่ความถี่ในการทำความสะอาดเพียง ทำน้อยกว่า แต่เมื่อไรก็ตาม สเตนเลสที่เราใช้งานอยู่หากเกิดการสูญเสียฟิล์มต้านและ ไม่สามารถสร้างฟิล์ม ขึ้นมาใหม่ได้ นั่นย่อมหมายถึง สเตนเลสเหล่านั้นกำลังจะมี โอกาสถูกกัดกร่อนด้วยสาเหตุใดสาเหตุหนึ่งอย่างแน่นอน
สเตนเลส มีประเภทใดบ้าง ?
เมื่อ ทราบถึงคุณสมบัติของสเตนเลสแล้ว การจะตัดสินใจเลือกใช้สเตนเลสควรจะทราบว่าสเตนเลสมีประเภท และแต่ละชนิดแตกต่างกันอย่างไร ซึ่งโดยทั่วไปสเตนเลสแบ่งออกเป็น 5 กลุ่มใหญ่ตามโครงสร้างคือ ออสเทนนิติค เฟอร์ริติค ดูเพล็กซ์ มาร์เทนซิติค และเหล็กกล้าชุบแข็งแบบตกผลึก
- ตระกูลออสเทนนิติค (Austenitic) หรือที่รู้จักกันใน “ซีรี่ส 300” ซึ่งประมาณได้ว่า 70เปอร์เซนต์ของการผลิตสเตนเลสในโลกนี้เป็นสเตนเลสตระกูลออสเทนนิติค ที่ประกอบด้วยคาร์บอนอย่างน้อย 0.15 เปอร์เซนต์ มีส่วนผสมของโครเมียมอย่างน้อย 16 เปอร์เซนต์ และ นิกเกิล หรือซึ่งช่วยปรับปรุง คุณสมบัติในการขึ้นรูปประกอบและเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อน บางเกรดจะมีแมงกานีสผสมอยู่ด้วย โดยทั่วไปจะมีโครเมียน 18 เปอร์เซนต์ นิกเกิ้ล 10 เปอร์เซนตื และมักเรียกกันว่า 18/10 ซึ่งคล้ายกับ 18/0 และ 18/8
- ตระกูลเฟอร์ริติค (Ferritic) มีสมบัติดูดแม่เหล็ก มีโครเมียมเป็นธาตุผสมหลักระหว่าง 10.5-27 เปอร์เซนต์ บางเกรดผสมนิกเกิ้ลลงไปเล็กน้อย บางเกรดผสมโมลิบดินัม หรืออลูมิเนียม ไททาเนียม
- ตระกูลมาร์เทนซิติค (Martensitic) เป็น ตระกูลที่มีความต้านทานการกัดกร่อนน้อยกว่าออสเทนนิติค และเฟอร์ริติค แต่มีความทนทานและแข็งแรงมากกว่า มีคุณสมบัติดูดแม่เหล็ก โดยทั่วไปจะมีส่วนผสมของโครเมียม 12 -14 เปอร์เซนต์ โมลิบดินัม 0.2-1 เปอร์เซนต์ มีนิกเกิ้ล 0-2 เปอร์เซนต์และมีคาร์บอนผสม อยู่ประมาณ 0.1-1 เปอร์เซนต์ ซึ่งสามารถชุบแข็งได้โดยการให้ความร้อนแล้วทำให้เย็นตัวอย่างรวดเร็วและอบ คืนตัว โดยทั่วไปจะรู้จักกันใน “ซีรี่ส -00”
- ตระกูลดูเพล็กซ์ (Duplex) เนื่องจากมีโครงสร้างผสมระหว่าง โครงสร้างเฟอร์ไรต์และออสตไนต์ จึงทำให้มีความแข็งแรงมากกว่าออสเทนนิติคและมีความทนทานต่อการกัดกร่อนชนิด รูเข็ม ซอกอับ มีโครเมียมเป็นธาตุผสมอยู่ระหว่าง 19 ถึง 28 เปอร์เซนต์ โมลิบดินัมสูงกว่า 5 เปอร์เซนต์ และมีนิกเกิลน้อยกว่าตระกูลออสเทนนิติคใช้งานมากในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์ สูง
- ตระกูลเพิ่มความแข็งโดยการตกผลึก มีความต้านทานการกัดกร่อนเทียบเคียงกับตระกูลออสเทนนิติค มีความแข็งแรงมากกว่าตระกูลมาร์เทนซิติค เกรด 17-4H ที่รู้จักกันทั่วไป มีโครเมียมผสมอยู่ 17 เปอร์เซนต์และมีนิกเกิล 4 เปอร์เซนต์ ทองแดง และไนโอเบียม ผสมอยู่ด้วย เนื่องจาก สเตนเลสชนิดนี้สามารถชุบแข็งได้ในคราวเดียว จึงเหมาะสำหรับทำแกน ปั๊มหัววาล์ว และส่วนประกอบของ อากาศยาน
เพิ่มเติม
- ซีรีส 200 – ตระกูลออสเทนนิติคที่มีส่วนผสมของแมงกานีสสูง
- ซีรีส 300- ตระกูลออสเทนนิติค
304- เป็นเกรดในตระกูลออสเทนนิติคที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย บางครั้งเรียก18/8
316- เป็นเกรดในตระกูลออสเทนนิติคที่ใช้กันอย่างแพร่หลายรองลงมา ใช้สำหรับเครื่องมือผ่าตัด อุตสาหกรรมอาหาร อุตสาหกรรมยา บางครั้งเรียก “เกรดใต้น้ำ”เพราะ ทนทานการกัดกร่อนแบบคลอไรด์ได้ดี
- ซีรีส 400- ตระกูลเฟอร์ริติค
- ซีรีส 500- โลหะที่มีส่วนผสมของโครเมียมและทนความร้อนได้สูง
- ซีร๊ส 600- ตระกูลมาร์เทนซิติคที่เพิ่มความแข็งโดยการตกผลึก
630- รู้จักกันดีใน 17-4 หรือหมายถึงมีส่วนผสมโครเมียม 17 เปอร์เซนต์ นิกเกิ้ล 4 เปอร์เซ็นต์
ตารางแสดงการเปรียบเทียบชนิดและส่วนผสมของสเตนเลส
| เกรดสเตนเลส | โครเมี่ยม | นิเกิล | แมงกานีส | คาร์บอน | โมลิบดีนั่ม | ไนโตรเจน |
| 201 | 16.0-18.0 | 3.5-5.5 | 5.5-7.5 | 0.15 | – | 0.25 |
| 202 | 17.0-19.0 | 4.0-6.0 | 7.5-10.0 | 0.15 | – | 0.25 |
| 205 | 16.5-18.0 | 1.0-1.75 | 14.0-15.5 | 0.12-0.25 | – | 0.32-0.40 |
| 302 | 17.0-19.0 | 8.0-10.0 | 2.0 | 0.15 | – | – |
| 304 | 18.0-20.0 | 8.0-10.5 | 2.0 | 0.08 | – | – |
| 305 | 17.0-19.0 | 10.5-13.0 | 2.0 | 0.12 | – | – |
| 316 | 16.0-18.0 | 10.0-14.0 | 2.0 | 0.08 | 2.0-3.0 | – |
สเตนเลส ที่เหมาะสมกับการนำมาใช้งาน
เพื่อที่จะสามารถใช้งานได้ยาวนาน โอกาสเกิดการกัดกร่อน หรือสนิมน้อย ดังนั้นควรจะเป็นสเตนเลสที่มีส่วนผสมของธาตุโลหะต่างๆ ดังนี้
1. ปริมาณ คาร์บอน น้อยกว่า 0.15 % เพื่อป้องกันการเกิดสนิมและการกัดกร่อน
2. ปริมาณ โครเมี่ยม มากกว่า 18 % เพื่อให้เกิดชั้นฟิลม์ในการป้องกันการกัดกร่อน
3. ปริมาณ นิเกิล มากกว่า 8 % เพื่อเสริมความแข็งแรงและเกิดกระบวนการซ่อมแซมตัวเองของชั้นฟิลม์ เมื่อเกิดการกัดกร่อน
เอกสารอ้างอิง
- สมาคมพัฒนาสเตนเลสไทย http://www.tssda.org
- สเตนเลสเพื่อคนไทย http://www.siamstainless.com
- บริษัท ไทย-เยอรมัน โปรดักส์ จำกัด (มหาชน) http://www.tgpro.co.th
- http://en.wikipedia.org/wiki/SAE_steel_grades