เหตุใดนิกเกลจึงมีความสำคัญในเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติก
เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติกถูกกำหนดโดยคุณสมบัติดังต่อไปนี้โครงสร้างผลึกแบบลูกบาศก์ศูนย์กลางหน้า (FCC)ซึ่งคงตัวที่อุณหภูมิห้องได้เป็นอย่างดี เนื่องจากมีนิกเกลเป็นส่วนประกอบ หากไม่มีนิกเกลเพียงพอ เหล็กกล้าไร้สนิมมักจะเกิดเฟสเฟอร์ริติกหรือมาร์เทนซิติก ทำให้ความยืดหยุ่นและความต้านทานการกัดกร่อนลดลง
ในมุมมองทางโลหะวิทยา นิกเกลมีคุณสมบัติที่แข็งแกร่งสารทำให้เสถียรของออสเทนไนต์ซึ่งช่วยลดอุณหภูมิที่ออสเทนไนต์เปลี่ยนไปเป็นเฟสอื่น ทำให้มั่นใจได้ว่าคุณสมบัติทางกลจะคงที่ในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง
ปริมาณนิกเกลโดยทั่วไปในเกรดทั่วไป:
ผลกระทบของนิกเกลต่อคุณสมบัติเชิงกล
นิกเกิลช่วยปรับปรุงได้อย่างมากความยืดหยุ่น ความเหนียว และพฤติกรรมการเพิ่มความแข็งแรงจากการทำงานซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติก
| คุณสมบัติ (อบอ่อน) | 201 เอสเอส | 304 SS | 316L SS |
| ความแข็งแรงคราก (MPa) | ~275 | ~205 | ~170 |
| การยืดตัว (%) | ~40 | ~45 | ~50 |
| ความทนทานต่อแรงกระแทก | ปานกลาง | สูง | สูงมาก |
ประเด็นสำคัญ:
เมื่อปริมาณนิกเกลเพิ่มขึ้น ความแข็งแรงของจุดคราคจะลดลงเล็กน้อย แต่การยืดตัวและความเหนียวเพิ่มขึ้นทำให้เหล็กกล้าที่มีนิกเกิลเกรดสูงขึ้นขึ้นรูปได้ง่ายขึ้นและทนทานต่อการแตกร้าวได้ดีขึ้น
บทบาทของนิกเกลในการต้านทานการกัดกร่อน
นิกเกิลช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนโดย:
- การปรับปรุงความเสถียรของฟิล์มแบบพาสซีฟ
- ลดความเสี่ยงต่อการติดเชื้อการแตกร้าวจากการกัดกร่อนเนื่องจากความเค้น
- เพิ่มความทนทานในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดและมีคลอไรด์
ในขณะที่โครเมียมก่อตัวเป็นชั้นออกไซด์แบบพาสซีฟนิกเกิลช่วยเสริมความแข็งแรงและทำให้ชั้นนี้คงตัวโดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีสภาวะรีดิวซ์
ตัวอย่างเช่น:
- เหล็กกล้าไร้สนิม 304ทำงานได้ดีในสภาพแวดล้อมภายในอาคารและสภาพอากาศทั่วไป
- 316 ลิตรโดยที่ปริมาณนิกเกลที่สูงขึ้นและการเติมโมลิบเดนัมเข้าไป แสดงให้เห็นถึงความทนทานที่ดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัดในสภาพแวดล้อมทางทะเลและทางเคมี
นี่จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมเหล็กกล้าไร้สนิม 316L จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในงานก่อสร้างชายฝั่ง การแปรรูปอาหาร และอุปกรณ์ทางเคมี
ผลกระทบของนิกเกลต่อความสามารถในการขึ้นรูปและกระบวนการผลิต
ปริมาณนิกเกลที่สูงขึ้นส่งผลโดยตรงต่อการปรับปรุง:
- ความสามารถในการดึงลึก
- ประสิทธิภาพการดัดงอ
- ความต้านทานต่อการแตกร้าวระหว่างการขึ้นรูปเย็น
นี่คือเหตุผลเหล็กกล้าไร้สนิม 304 และ 316L นิยมใช้สำหรับการตกแต่งผิวงาน, เช่น:
- ขัดเงาเหมือนกระจก
- เส้นผม
- นูนและระลอกคลื่นน้ำพื้นผิว
เหล็กกล้าที่มีปริมาณนิกเกลต่ำอาจเกิดการคืนตัวสูงกว่าปกติและมีระยะขอบการขึ้นรูปที่ลดลงในระหว่างการผลิต
ปริมาณนิกเกลเทียบกับต้นทุนที่ต้องพิจารณา
นิกเกิลเป็นหนึ่งในนั้นธาตุผสมโลหะที่มีราคาผันผวนมากที่สุดและความผันผวนของตลาดส่งผลกระทบโดยตรงต่อราคาเหล็กกล้าไร้สนิม
| ระดับ | ปริมาณนิลโดยประมาณ | ต้นทุนสัมพัทธ์ |
| 201 | ต่ำ | ★ |
| 304 | ปานกลาง | ★★ |
| 316 ลิตร | สูง | ★★★ |
ผู้ผลิตมักเลือกใช้เหล็กกล้าที่มีปริมาณนิกเกิลต่ำกว่า เช่น เกรด 201 สำหรับโครงการที่คำนึงถึงต้นทุน แต่ก็ต้องแลกมาด้วยความต้านทานการกัดกร่อนและความทนทานในระยะยาวที่ลดลง
ผลกระทบเชิงปฏิบัติต่อการเลือกใช้วัสดุ
การเข้าใจบทบาทของนิกเกิลช่วยให้ผู้ซื้อเลือกเกรดที่เหมาะสมได้:
- นิกเกลต่ำ (201): การใช้งานภายในอาคารที่คำนึงถึงงบประมาณเป็นหลัก
- นิกเกิลขนาดกลาง (304): ใช้งานทั่วไปในเชิงโครงสร้างและตกแต่ง
- นิกเกลสูง (316L)สภาพแวดล้อมทางทะเล สภาพแวดล้อมที่ใช้กับอาหาร และสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนทางเคมี
การเลือกใช้ปริมาณนิกเกิลที่เหมาะสมจะช่วยให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดโดยไม่สิ้นเปลืองวัสดุโดยไม่จำเป็น
บทสรุป
นิกเกิลเป็นองค์ประกอบสำคัญที่ทำให้เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติกมีประสิทธิภาพสูง ด้วยการทำให้โครงสร้างออสเทนิติกมีความเสถียรและเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน ความยืดหยุ่น และความสามารถในการขึ้นรูป นิกเกิลจึงเป็นตัวกำหนดโดยตรงว่าเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติกสามารถนำไปใช้งานที่ไหนและอย่างไร ความเข้าใจที่ชัดเจนเกี่ยวกับบทบาทของนิกเกิลจะช่วยให้วิศวกร นักออกแบบ และผู้ซื้อสามารถตัดสินใจเลือกใช้วัสดุได้อย่างชาญฉลาดและคุ้มค่า
วันที่เผยแพร่: 12 มกราคม 2569
