ซูเปอร์สเตนเลสสตีลและโลหะผสมนิกเกิลคืออะไร ใช้ที่ไหน?

สเตนเลสสตีลชนิดพิเศษและโลหะผสมนิกเกิลเป็นสเตนเลสสตีลชนิดพิเศษที่แตกต่างจากสเตนเลสสตีลทั่วไปในองค์ประกอบทางเคมี สเตนเลสสตีลชนิดนี้เป็นโลหะผสมสูงที่มีปริมาณนิกเกิล โครเมียม และโมลิบดีนัมสูง

ตามลักษณะโครงสร้างจุลภาคของวัสดุสแตนเลส สแตนเลสสตีลซูเปอร์สามารถแบ่งออกได้เป็นหลายประเภท ได้แก่ สแตนเลสซูเปอร์เฟอร์ริติก สแตนเลสซูเปอร์ออสเทนนิติก สแตนเลสซูเปอร์มาร์เทนซิติก และสแตนเลสซูเปอร์ดูเพล็กซ์

สเตนเลสสตีลซูเปอร์ออสเทนนิติก

บนพื้นฐานของสแตนเลสออสเทนนิติกธรรมดา โดยการเพิ่มความบริสุทธิ์ของโลหะผสม เพิ่มจำนวนธาตุที่มีประโยชน์ ลดปริมาณ C ป้องกันการตกตะกอนของ Cr23C6 และทำให้เกิดการกัดกร่อนตามขอบเกรน ทำให้ได้คุณสมบัติทางกลที่ดี ประสิทธิภาพกระบวนการ และความต้านทานการกัดกร่อนในพื้นที่ และแทนที่สแตนเลสที่เสถียรด้วย Ti

สแตนเลสซุปเปอร์เฟอร์ริติก

สเตนเลสเฟอร์ริติกซูเปอร์มีคุณสมบัติความแข็งแรงสูง ทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันได้ดี และทนต่อการกัดกร่อนจากความเค้นได้ดีเยี่ยมของสเตนเลสเฟอร์ริติกทั่วไป ในขณะเดียวกันก็ปรับปรุงข้อจำกัดของการเปลี่ยนผ่านจากเปราะบางเป็นเหนียว ความไวต่อการกัดกร่อนตามเกรน และความเหนียวต่ำในสถานะการเชื่อมของสเตนเลสเฟอร์ริติก ด้วยการนำเทคโนโลยีการกลั่นมาใช้ ลดปริมาณคาร์บอนและไนโตรเจน เพิ่มองค์ประกอบการทำให้เสถียรและการทำให้โลหะเชื่อมมีความเหนียว จึงสามารถผลิตสเตนเลสเฟอร์ริติกซูเปอร์ที่มีโครเมียม โมลิบดีนัมสูง และมีคาร์บอนและไนโตรเจนต่ำมาก ซึ่งได้เข้าสู่ขั้นตอนใหม่ในการใช้สเตนเลสเฟอร์ริติกในการต้านทานการกัดกร่อน การกัดกร่อนแบบมีรูพรุนคลอไรด์ และการกัดกร่อนแบบรอยแยก

สแตนเลสซุปเปอร์ดูเพล็กซ์

เหล็กประเภทนี้ได้รับการพัฒนาในช่วงปลายทศวรรษ 1980 โดยมีเกรดหลักๆ ได้แก่ SAF2507, UR52N, Zeron100 เป็นต้น ลักษณะเด่นคือมีปริมาณ C ต่ำ มีปริมาณ Mo และ N สูง และมีปริมาณเฟอร์ไรต์ 40% ถึง 45% ในเหล็ก ซึ่งมีความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม

สแตนเลสสตีลซุปเปอร์มาร์เทนซิติก

สเตนเลสที่ชุบแข็งได้ มีความแข็ง ความแข็งแรง และทนต่อการสึกหรอสูง แต่มีความเหนียวและเชื่อมได้ไม่ดี สเตนเลสมาร์เทนซิติกทั่วไปขาดความเหนียวเพียงพอและมีความไวสูงต่อความเครียดระหว่างการเสียรูป ทำให้ขึ้นรูปได้ยากผ่านการขึ้นรูปเย็น สเตนเลสซูเปอร์มาร์เทนซิติกสามารถผลิตได้โดยการลดปริมาณคาร์บอนและเพิ่มปริมาณนิกเกิล ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ประเทศต่างๆ ได้ลงทุนอย่างหนักในการพัฒนาเหล็กกล้าซูเปอร์มาร์เทนซิติกคาร์บอนต่ำและไนโตรเจนต่ำ และได้พัฒนาเหล็กกล้าซูเปอร์มาร์เทนซิติกหลายชุดที่มีการใช้งานที่แตกต่างกัน เหล็กกล้าซูเปอร์มาร์เทนซิติกถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์สกัดน้ำมันและก๊าซ อุปกรณ์จัดเก็บและขนส่ง การผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ อุตสาหกรรมเคมี และอุปกรณ์ผลิตเยื่อกระดาษที่อุณหภูมิสูง

สแตนเลสฟังก์ชั่น

ด้วยความต้องการของตลาดที่เปลี่ยนแปลงไป สเตนเลสสตีลต่างๆ ที่มีวัตถุประสงค์และฟังก์ชันพิเศษจึงเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง วัสดุสเตนเลสสตีลออสเทนนิติกชนิดใหม่ที่ปราศจากนิเกิลในทางการแพทย์คือสเตนเลสสตีลออสเทนนิติก Cr Ni เป็นหลัก ซึ่งมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพดีและมีนิเกิล 13% ถึง 15% นิเกิลเป็นปัจจัยที่ทำให้เกิดความไวและก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสิ่งมีชีวิต รวมถึงความพิการแต่กำเนิดและการเกิดมะเร็ง สเตนเลสสตีลที่ฝังไว้ซึ่งมีนิเกิลจะค่อยๆ เสียหายและปลดปล่อยไอออนของนิเกิลออกมาหลังจากใช้งานในร่างกายเป็นเวลานาน เมื่อไอออนของนิเกิลสะสมอยู่ในเนื้อเยื่อใกล้ร่างกายมนุษย์ที่ฝังไว้ อาจทำให้เกิดผลข้างเคียงที่เป็นพิษได้ ส่งผลให้เกิดปฏิกิริยาที่ไม่พึงประสงค์ เช่น เซลล์เสียหายและการอักเสบ สเตนเลสสตีลออสเทนนิติกชนิด Cr-Mn-N ทางการแพทย์ที่ปราศจากนิเกิลที่พัฒนาโดยสถาบันโลหะแห่งสถาบันวิทยาศาสตร์จีน มีประสิทธิภาพดีกว่าสเตนเลสสตีลออสเทนนิติก Cr Ni ที่ใช้ในคลินิกในปัจจุบัน ผ่านการทดสอบความเข้ากันได้ทางชีวภาพ ตัวอย่างเช่น สเตนเลสป้องกันแบคทีเรีย ด้วยการปรับปรุงมาตรฐานการครองชีพของผู้คน ผู้คนจึงให้ความสำคัญกับสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของตนเองมากขึ้น ซึ่งส่งเสริมการวิจัยและพัฒนาวัสดุป้องกันแบคทีเรีย ตั้งแต่ปี 1980 ประเทศพัฒนาแล้วที่เป็นตัวแทนโดยญี่ปุ่นได้เริ่มค้นคว้าและนำวัสดุป้องกันแบคทีเรียไปใช้ในเครื่องใช้ในครัวเรือน บรรจุภัณฑ์อาหาร สิ่งของจำเป็นในชีวิตประจำวัน อุปกรณ์อาบน้ำ และสาขาอื่นๆ ตามลำดับ บริษัท Nissin Steel Co., Ltd. และ Kawasaki Steel Co., Ltd. ได้พัฒนาสเตนเลสป้องกันแบคทีเรียที่มี Cu และ Ag ตามลำดับ สเตนเลสป้องกันแบคทีเรียที่มี Cu ผลิตขึ้นโดยการเติม Cu ลงในสเตนเลส 0.5% ถึง 1.0% แล้วใช้การอบด้วยความร้อนพิเศษเพื่อกระจายสเตนเลสจากพื้นผิวไปยังภายในอย่างสม่ำเสมอ ตะกอน ε-Cu มีบทบาทในการต่อต้านแบคทีเรีย สเตนเลสป้องกันแบคทีเรียที่มี Cu นี้เหมาะสำหรับใช้ในเครื่องครัวระดับไฮเอนด์และผลิตภัณฑ์ชุดอื่นๆ ที่ต้องการคุณสมบัติในการแปรรูปและป้องกันแบคทีเรียสูง การเติมสเตนเลสสตีลต้านเชื้อแบคทีเรีย Ag จะทำให้มีผลต้านเชื้อแบคทีเรีย Escherichia coli และ Staphylococcus aureus สูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการแปรรูป การบด หรือการสึกหรอบนพื้นผิว วัสดุนี้จึงสามารถรักษาผลต้านเชื้อแบคทีเรียได้ดีอยู่เสมอ

สแตนเลสผสมไนโตรเจน

การเติม N เป็นธาตุผสมในเหล็กกล้าไร้สนิมสามารถปรับปรุงเสถียรภาพของออสเทไนต์ ปรับสมดุลสัดส่วนของเฟสในเหล็กดูเพล็กซ์ ปรับปรุงความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กโดยไม่กระทบต่อความเป็นพลาสติกและความเหนียว และแทนที่ Ni ในเหล็กกล้าไร้สนิมบางส่วน ในเหล็กกล้าสองเฟส N จะทำให้การแพร่กระจายและการตกตะกอนของสารประกอบอินเตอร์เมทัลลิกล่าช้า ในเหล็กกล้ามาร์เทนซิติก N จะสร้างไนไตรด์ร่วมกับธาตุอื่นๆ ที่กระจายอยู่ที่ขอบเกรน ซึ่งสามารถปรับปรุงความสามารถในการชุบแข็งและป้องกันการเติบโตของออสเทไนต์และเกรนเฟอร์ไรต์ในระหว่างการอบชุบที่อุณหภูมิสูง เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทไนต์ที่มีปริมาณ N สูงที่พัฒนาขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ได้แก่ เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทไนต์ที่ไม่เป็นแม่เหล็กที่มีความแข็งแรงสูง มีความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง และจะใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวัสดุตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิต่ำ ทนต่อการกัดกร่อนสูง และวัสดุที่ไม่เป็นแม่เหล็ก

สแตนเลสสตีลบริสุทธิ์ที่มีความบริสุทธิ์สูง

ปัจจุบัน อัตราการทิ้งผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากสิ่งเจือปนในโรงงานสแตนเลสในประเทศอยู่ที่มากกว่า 20% ดังนั้น การทำให้บริสุทธิ์ที่มีความสะอาดสูงซึ่งเน้นที่การควบคุมสิ่งเจือปนในกระบวนการหลอมสแตนเลสจึงดึงดูดความสนใจของผู้คนมากขึ้นเรื่อยๆ ในกระบวนการหลอมสแตนเลส สิ่งเจือปนภายในจะถูกสร้างขึ้นในระหว่างการกำจัดออกซิเดชัน การผสมโลหะผสม และการตกผลึกเหล็ก สิ่งเจือปนภายนอกในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปจะถูกสร้างขึ้นในระหว่างการหลอม การหล่อ และการขนส่งเหล็กหลอมเหลว เพื่อให้ได้สแตนเลสที่มีความสะอาดสูง ควรใส่ใจกับวัตถุดิบ ตัวกำจัดออกซิเดชัน ระบบการกำจัดออกซิเดชัน ระบบการกลั่นและการหล่อต่อเนื่อง เป็นต้น

เหล็กที่มีส่วนผสมของโมลิบดินัม 6% (254SMo) เป็นหนึ่งในวัสดุที่มีชื่อเสียงที่สุด เหล็กชนิดนี้มีความต้านทานการกัดกร่อนในพื้นที่ได้ดีเยี่ยม ในสภาวะต่างๆ เช่น น้ำทะเล ภาวะเงินเฟ้อ การมีช่องว่าง และการกัดเซาะที่ความเร็วต่ำ เหล็กชนิดนี้มีความต้านทานการกัดกร่อนแบบหลุม (PI มากกว่าหรือเท่ากับ 40) ได้ดี และทนต่อการกัดกร่อนจากความเค้นได้ดี เหล็กชนิดนี้เป็นวัสดุทดแทนโลหะผสมนิกเกิลและโลหะผสมไททาเนียม