ก่อนหน้านี้เหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มดูเพล็กซ์และซุปเปอร์ดูเพล็กซ์ มีการประยุกต์ใช้งานกันอย่างมาก โดยเฉพาะในโรงกลั่นน้ำมันและแยกก๊าซ และอุตสาหกรรมการผลิตทั่วไป แต่ในปัจจุบัน เหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มดังกล่าวมีราคาสูงขึ้นอย่างมาก ดังนั้นจึงได้มีการพัฒนาเหล็กกล้าไร้สนิมเกรดซุปเปอร์มาร์เทนซิติก (Supermartensitic Stainless Steel) เพื่อเป็นทางเลือกให้กับผู้ที่ใช้เหล็กกล้าคาร์บอนและสารยับยั้งการกัดกร่อน (Inhibitor) รวมทั้งทดแทนเหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มดูเพล็กซ์ที่ใช้ในระบบท่อใต้ทะเล (Offshore Pipeline) เนื่องจากจากมีราคาถูกกว่า มีสมบัติทางกลและการกัดกร่อนที่อยู่ในเกณฑ์ยอมรับได้ ซึ่งมีการผลิตมาตั้งแต่ปี ค.ศ. 1990 และประยุกต์ใช้ในระบบลำเลียงแก๊ส (Gas Flow Line) [106] ซึ่งเป็นโลหะผสมระหว่าง เหล็ก-โครเมียม-นิกเกิล-โมลิบดีนัม ที่ปริมาณคาร์บอน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และซัลเฟอร์ต่ำ (C ≤ 0.02 และ N, P, S ≤ 0.003) โดยทั่วไปมีสมบัติทางกลอยู่ในช่วงต่างๆ ดังนี้ มีความแข็งอยู่ในช่วง 25-32 HRC มีความต้านทานแรงดึงที่จุดคราก (0.2%) ในช่วง 650-750 MPa มีความต้านทานแรงดึงสูงสุดในช่วง 880-950 MPa สามารถยืดตัวจนถึงจุดแตกหักได้มากถึง 20% และต้านทานแรงกระแทกได้มากถึง 100 จูล [107] เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มมาร์เทนซิติกทั่วไปแล้ว เกรดซุปเปอร์มาร์เทนซิติกมีความแข็งแรง ความแกร่ง ต้านทานการกัดกร่อนสูง และมีความสามารถในการเชื่อมที่ดีกว่า [108] นอกจากนี้ยังมีความต้านทานการกัดกร่อนต่อ CO2 และ H2S เนื่องจากมีคาร์บอนต่ำและมีโมลิบดีนัมเป็นธาตุผสม ทั้งนี้สมบัติที่ดีเหล่านี้ขึ้นอยู่กับกระบวนการอบชุบทางความร้อนและสัดส่วนของส่วนผสมทางเคมีเป็นหลัก ดังนั้นจึงต้องควบคุมกระบวนการทางความร้อนให้ถูกต้องเหมาะสม เนื่องจากการควบคุมอัตราการเย็นตัว จะมีผลต่อการฟอร์มเฟสเดลต้าและแอลฟ่าเฟอร์ไรต์ (δ- and α-ferrite) ปริมาณคาร์บอนที่ต่ำในโลหะผสมดังกล่าวทำให้สามารถเติมนิกเกิล ซึ่งเป็นธาตุที่เพิ่มเสถียรภาพให้กับออสเตนไนต์ที่อุณหภูมิสูงลงไปได้ สามารถป้องกันการฟอร์มตัวของเดลต้าเฟอร์ไรต์ ซึ่งจะลดสมบัติทางกลของวัสดุ นอกจากนี้ ถ้ามีออสเตนไนต์เหลือค้างในเหล็กกล้าไร้สนิมซุปเปอร์มาร์เทนซิติก จะส่งเสริมให้เกิดการสลายตัวของโมลิบดีนัมและโครเมียมคาร์โบไนไตรด์ ซึ่งจะเพิ่มปริมาณธาตุที่ละลายดังกล่าวในโครงสร้างพื้นฐาน ซึ่งการตกตะกอนของสารประกอบดังกล่าวจะลดความไวต่อการกัดกร่อนตามขอบเกรน โดยเฉพาะบริเวณแนวกระทบร้อน (HAZ) ที่เกิดขึ้นจากการเชื่อม [109]
ตัวอย่างโครงสร้างจุลภาคของเหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มมาร์เทนซิติกเกรด AISI 420 แสดงในรูปที่ 1 และตัวอย่างการประยุกต์ใช้งานแสดงในรูปที่ 2
รูปที่ 2 ตัวอย่างการประยุกต์ใช้งานของเหล็กกล้าไรสนิมกลุ่มมาร์เทนซิติก ก) กรรไกรเกรด AISI 420 และ ข) สลักเกลียวตัวผู้เกรด AISI 410
ความสัมพันธ์ของเหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มมาร์เทนซิติกเกรดต่างๆ แสดงในรูปที่ 3
รูปที่ 3 แผนผังแสดงความสัมพันธ์ระหว่างเหล็กกล้าไร้สนิมเกรดต่างๆ ในกลุ่มมาร์เทนซิติก
เอกสารอ้างอิง
[106] P. Bala Srinivasan, S. W. Sharkawy, W. Dietzel. Hydrogen assisted stress-cracking behaviour of electron beam welded supermartensitic stainless steel weldments. Materials Science and Engineering A 2004; 385(1-2): pp. 6-12.
[107] P. Toussaint, J.J. Dufrane, Proc. Conf. Supermartensitic Stainless Steels (2002) 23–27.
[108] C.A.D. Rodrigues, P.L.D. Lorenzo, A. Sokolowski, C.A. Barbosa, J.M.D.A. Rollo. Titanium and molybdenum content in supermartensitic stainless steel. Materials Science and Engineering: A 2007; 460-461: pp. 149-52.
[109] J.M. Aquino, C.A. Della Rovere, S.E. Kuri. Intergranular corrosion susceptibility in supermartensitic stainless steel weldments. Corrosion Science 2009; 51(10): pp. 2316-23.
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น