วันจันทร์ที่ 28 มกราคม พ.ศ. 2556

เหล็กกล้าไร้สนิม (ตอนที่ 27) : เหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มเพิ่มความแข็งโดยการตกตะกอนชนิดมาร์เทนซิติก (Martensitic PH)) เกรด 15-5 PH และ เกรด PH 13-8 Mo


เกรด 15-5 PH มีส่วนผสมของโครเมียม 15% นิกเกิล 5% ทองแดง 3% [141] ไนโอเบียม 0.3% และมีคาร์บอนค่อนข้างต่ำ ~0.02% จึงจัดเป็นโลหะผสมมาร์เทนซิติกที่มีคาร์บอนต่ำ (Low Carbon Martensitic Stainless Steel) สามารถเพิ่มความแข็งแรงได้โดยการตกตะกอนของเฟสที่มีทองแดงปริมาณสูงที่กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอบนโครงสร้างพื้นฐานแบบมาร์เทนซิติก การบ่มแข็งในช่วงอุณหภูมิ 450-470 องศาเซลเซียส จะทำให้วัสดุมีความแข็งและความแข็งแรงสูง อย่างไรก็ตามสมบัติดังกล่าวจะลดลงเมื่อบ่มแข็งในช่วงอุณหภูมิ 490-650 องศาเซลเซียส แต่ความแข็งจะเพิ่มเล็กน้อยอีกครั้งเมื่อบ่มแข็งที่ช่วงอุณหภูมิ 650-850 องศาเซลเซียส  มีอุณหภูมิเริ่มต้นเป็นมาร์เทนไซต์ในระหว่างการเย็นตัวคล้ายกับเกรด 17-4 PH คือ ประมาณ 105 องศาเซลเซียส ดังนั้นโครงสร้างมาร์เทนไซต์จึงเกิดขึ้นได้ง่ายในเกรดดังกล่าวหลังจากขั้นตอนการอบอ่อน หรือผ่านการขึ้นรูปที่อุณหภูมิสูงเพียงพอ มักผลิตเป็นชิ้นส่วนเครื่องจักร ใบพัดกังหัน และชิ้นส่วนในอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ที่สัมผัสกับอุณหภูมิสูง [144]

เกรด PH 13-8 Mo มีส่วนผสมของโครเมียม 13% นิกเกิล 8% [145] ซึ่งถือว่าเป็นเกรดที่มีนิกเกิลสูงกว่าทุกเกรดในประเภทโลหะผสมมาร์เทนซิติก มีโมลิบดีนัม 2% มีคาร์บอนค่อนข้างต่ำ และมีการเติมอะลูมิเนียมประมาณ 1% เพื่อฟอร์มตัวเป็นอนุภาคเชิงโลหะ (Intermetallic Phase) หลังจากบ่มแข็ง มีความแข็งและความแข็งแรงสูง รวมทั้งความต้านทานการกัดกร่อนแบบทั่วผิวหน้าและการแตกร้าวเนื่องจากความเค้นร่วมกับการกัดกร่อน เนื่องจากเป็นเกรดที่มีปริมาณออสเตนไนต์สูง ในสภาวะหลังจากการอบอ่อนวัสดุจะมีโครงสร้างพื้นฐานเป็นมาร์เทนไซต์แผ่น (Lath Martensite) และมีออสเตนไนต์เหลือค้างในปริมาณเล็กน้อย เมื่อนำไปบ่มที่อุณหภูมิในช่วง 450-620 องศาเซลเซียส จะเกิดการตกตะกอนของอนุภาคนิกเกิล-อะลูมิเนียมก้อนกลม (Round NiAl Particle) ซึ่งจะส่งผลให้เหล็กกล้ามีความแข็งเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ อนุภาคดังกล่าวยังช่วยลดการเกิดเกรนหยาบ สำหรับการแยกตัวตกตะกอนของโมลิบดีนัมและโครเมียมที่รอยต่อระหว่างอนุภาคที่ตกตะกอนและโครงสร้างพื้น จะยับยั้งการขยายตัวของอนุภาค NiAl ในขณะที่ถ้ามีการบ่มแข็งมากเกินไป (ที่อุณหภูมิมากกว่า 620 องศาเซลเซียส) จะเกิดการเปลี่ยนเฟสจากมาร์เทนไซต์ไปเป็นออสเตนไนต์ ลักษณะดังกล่าวจะทำให้วัสดุมีความแข็งลดลง ซึ่งจะเพิ่มความต้านทานการแตกร้าวเนื่องจากความเค้นร่วมกับการกัดกร่อนจากซัลไฟต์ (SSCC) โลหะผสมดังกล่าวมักผลิตเป็นชิ้นส่วนโครงสร้างที่วิกฤติ [146] เช่น โครงสร้างของระบบที่ใช้ในการลำเลียงน้ำมันและแก๊ส เนื่องจากมีความสามารถในการเชื่อมที่ดีและมีความต้านทานการกัดกร่อนจากคาร์บอนไดออกไซด์ดีเยี่ยม และยังสามารถเป็นชิ้นส่วนวาล์ว ข้อต่อ ชิ้นส่วนประกอบของอากาศยาน และชิ้นส่วนในโรงงานปิโตรเคมี เป็นต้น

เอกสารอ้างอิง 

[141]  M. Aghaie-Khafri, F. Adhami. Hot deformation of 15-5 PH stainless steel. Materials Science and Engineering: A 2010; 527(4-5): pp. 1052-7.

[142]  www.aalco.co.uk/.../Aalco_Datasheet_St_St_Precipitation_Hardening.pd

[143]  Samuels, Leonard. Metals Engineering: A Technical Guide. Editor: Carnes Publication Services Inc. ASM International, 1988, pp. 368-9.

[144]  H. R. Habibi Bajguirani. The effect of ageing upon the microstructure and mechanical properties of type 15-5 PH stainless steel. Materials Science and Engineering A 2002; 338(1-2): pp. 142-59.

[145]  L.W. Tsay, H.H. Chen, M.F. Chiang, C. Chen. The influence of aging treatments on sulfide stress corrosion cracking of PH 13-8 Mo steel welds. Corrosion Science 2007; 49(6): pp. 2461-73.

[146]  Y.S. Ding, L.W. Tsay, M.F. Chiang, C. Chen. Gaseous hydrogen embrittlement of PH 13-8 Mo steel. Journal of Nuclear Materials 2009; 385(3): pp. 538-44.

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น

การล้างผิวเหล็กกล้าไร้สนิมด้วยกรด (Pickling) และการสร้างฟิล์ม (Passivation)

Image credit: https://www.safefoodfactory.com/en/editorials/54-pickling-and-passivating-stainless-steel/ เหล็กกล้าไร้สนิมสามารถเกิดการกัดกร่...