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.
