อธิบายเกรดสแตนเลส: 304 กับ 316 กับ 430 กับ 2205

เกรดสแตนเลสบอกอะไรคุณได้จริงๆ

“เกรด” สเตนเลสเป็นสูตรมาตรฐานและหน้าต่างคุณสมบัติ (การประมวลผลโครงสร้างจุลภาคทางเคมี) ที่คาดการณ์พฤติกรรมการกัดกร่อน ความแข็งแรง การขึ้นรูป ความสามารถในการเชื่อม แม่เหล็ก และต้นทุน

ในระดับที่ง่ายที่สุด สแตนเลสจะต้านทานการเกิดสนิมได้เนื่องจากมีโครเมียมเพียงพอที่จะสร้างฟิล์มพาสซีฟออกไซด์ที่บางและซ่อมแซมตัวเองได้ ในมาตรฐานส่วนใหญ่ สเตนเลสถูกกำหนดให้เป็น โครเมียม ≥10.5% โดยมวล โดยทั่วไปโครเมียมที่มากขึ้นจะช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน การเติมเช่นโมลิบดีนัมและไนโตรเจนช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการเกิดรูพรุนของคลอไรด์ นิกเกิลทำให้ออสเทนไนต์คงตัวและเพิ่มความเหนียวและความสามารถในการขึ้นรูป

อย่างไรก็ตาม “สเตนเลส” ไม่ใช่ “กันรอยเปื้อน” คลอไรด์ (เกลือ) รอยแยก น้ำนิ่ง อุณหภูมิสูง หรือการตกแต่งที่ไม่ดีสามารถทำลายความเฉื่อยและทำให้เกิดรูพรุน การกัดกร่อนตามรอยแยก คราบชา การกัดกร่อนจากความเค้นแตก หรือการกัดกร่อนตามขอบเกรน การเลือกเกรดที่เหมาะสมเป็นเรื่องเกี่ยวกับการจับคู่โลหะผสมกับความเป็นจริงของการสัมผัสและการผลิต

ชื่อเกรดทำงานอย่างไร (AISI, สหประชาชาติ, TH 1.xxxx)

ป้ายเกรดจะแตกต่างกันไปตามภูมิภาค แต่จะจับคู่กับคำจำกัดความของวัสดุพื้นฐานที่เหมือนกัน คุณมักจะเห็น:

• AISI/ASTM 3 หลัก (เช่น 304, 316, 430): ชวเลขที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับครอบครัวทั่วไป
• UNS (เช่น S30400, S31603): รหัสที่ชัดเจนที่ใช้ในมาตรฐาน “03” มักหมายถึงคาร์บอนต่ำ (เช่น 316ล = S31603)
• EN (เช่น 1.4301 สำหรับ 304, 1.4404 สำหรับ 316ล): พบได้ทั่วไปในยุโรป

เหตุใดเกรด “L”, “H” และความเสถียรจึงมีความสำคัญ

คาร์บอนต่ำ (“L”) เกรด (304L, 316L) ช่วยลดความเสี่ยงในการเกิดอาการแพ้ (การก่อตัวของโครเมียมคาร์ไบด์ที่ขอบเขตของเกรน) หลังการเชื่อมหรือการสัมผัสที่อุณหภูมิสูง ซึ่งช่วยป้องกันการกัดกร่อนตามขอบเกรนในสภาพแวดล้อมการบริการต่างๆ

คาร์บอนสูง (“H”) เกรด (เช่น 304H) รองรับความทนอุณหภูมิสูง (คืบ) ได้ดีกว่า แต่อาจเพิ่มความเสี่ยงต่อการแพ้ได้หากไม่ได้รับการจัดการ

มีเสถียรภาพ เกรด (321 พร้อม Ti, 347 พร้อม Nb) ได้รับการออกแบบมาเพื่อต้านทานการแพ้ในระหว่างการให้บริการที่อุณหภูมิสูงหรือการเชื่อม โดยที่เคมี "L" เพียงอย่างเดียวอาจไม่เพียงพอ

ตระกูลสเตนเลสที่คุณเลือกได้จริง

การตัดสินใจเลือกสเตนเลสส่วนใหญ่เป็นการตัดสินใจเกี่ยวกับโครงสร้างจุลภาคจริงๆ แต่ละครอบครัวมีข้อดีข้อเสียที่แตกต่างกัน:

ออสเตนิติก (ซีรี่ส์ 300: 304, 316)

• ขึ้นรูปได้และมีความเหนียวดีเยี่ยม (แม้ที่อุณหภูมิต่ำ)
• โดยทั่วไปไม่ใช่แม่เหล็กในสภาวะอบอ่อน (อาจกลายเป็นแม่เหล็กเล็กน้อยหลังจากงานเย็น)
• มีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุนของคลอไรด์/รอยแยก และการกัดกร่อนจากการกัดกร่อนจากความเค้นคลอไรด์ในสภาวะที่ร้อนและเค็ม

เฟอริติก (400 ซีรีส์เช่น 430)

• แม่เหล็ก โดยทั่วไปจะมีต้นทุนต่ำกว่า (นิกเกิลน้อย/ไม่มีเลย)
• ทนต่อการกัดกร่อนและออกซิเดชั่นในชั้นบรรยากาศได้ดี ความต้านทานคลอไรด์มีจำกัดเมื่อเทียบกับ 316 และเกรดดูเพล็กซ์หลายเกรด
• มักจะมีรูปร่างน้อยกว่า 304; ความสามารถในการเชื่อมอาจมีข้อจำกัดมากกว่าสำหรับส่วนที่หนา

มาร์เทนซิติก (410, 420)

• ผ่านการอบชุบด้วยความร้อนเพื่อเพิ่มความแข็งและทนต่อการสึกหรอ
• แม่เหล็ก; โดยทั่วไปความต้านทานการกัดกร่อนจะต่ำกว่า 304/316
• ใช้สำหรับมีด ด้าม ชิ้นส่วนวาล์ว และชิ้นส่วนสึกหรอเมื่อความแข็งมีความสำคัญ

ดูเพล็กซ์ (2205 ขึ้นไป)

• โครงสร้างเฟอร์ไรต์ออสเทนไนต์ผสม: มีความแข็งแรงสูงและต้านทานคลอไรด์ได้ดีขึ้น
• บ่อยครั้ง ประมาณ 2 เท่าของกำลังรับผลผลิต 304/316 ในสภาวะทั่วไป ทำให้สามารถตัดส่วนที่บางลงได้
• การเชื่อมจำเป็นต้องมีการป้อนความร้อนและการควบคุมฟิลเลอร์ที่เข้มงวดมากขึ้น เพื่อรักษาสมดุลของเฟสและประสิทธิภาพการกัดกร่อน

การตกตะกอนแข็งตัว (17-4พีเอช)

• มีความแข็งแรงสูงผ่านการบำบัดความร้อนตามวัย ทั่วไปในส่วนประกอบการบินและอวกาศ/อุตสาหกรรม
• ความต้านทานการกัดกร่อนมักจะอยู่ระหว่าง 304 ถึง 316 ขึ้นอยู่กับสภาพและสภาพแวดล้อม

304 กับ 316 ไม่ใช่คำถามที่แท้จริง: มุ่งเน้นไปที่คลอไรด์และรอยแยก

วิธีการเลือกสเตนเลสที่ใช้งานได้จริงเริ่มต้นจากตัวขับเคลื่อนความล้มเหลวที่พบบ่อยที่สุด ได้แก่ การสัมผัสกับคลอไรด์ รอยแยก/ความซบเซา อุณหภูมิ และสภาพพื้นผิว เกรดที่ "ถูกต้อง" อาจเปลี่ยนแปลงได้หากคุณมีรอยแยกที่แน่น มีคราบจุลินทรีย์ เปียกเป็นช่วง ๆ หรือมีพื้นผิวที่หยาบ

ใช้ PREN เพื่อเปรียบเทียบความต้านทานการเกิดรูพรุน (รวดเร็ว ไม่สมบูรณ์แบบ)

ตัวชี้วัดการคัดกรองทั่วไปคือ Pitting Resistance Equivalent Number (PREN):

เพรน data %Cr 3.3×%Mo 16×%N

ค่า PREN ของสนามเบสบอลทั่วไป (ค่าที่แน่นอนขึ้นอยู่กับช่วงมาตรฐานเฉพาะและเคมีความร้อน):

PREN เป็นเครื่องมือเปรียบเทียบ ไม่ใช่การรับประกัน ประสิทธิภาพที่แท้จริงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความพร้อมของออกซิเจน รอยแยก การสะสมตัว คุณภาพการเชื่อม และการตกแต่งพื้นผิว อย่างไรก็ตาม สำหรับผู้ซื้อจำนวนมาก ประเด็นสำคัญคือ: 316 เป็นขั้นตอนที่มีความหมายเพิ่มขึ้นจาก 304 ในคลอไรด์ และ 2205 เป็นการเปลี่ยนแปลงขั้นตอนอีกครั้ง .

ตัวอย่างการตรวจสอบความเป็นจริงอย่างรวดเร็ว

หากคุณระบุอุปกรณ์ยึด ราวจับ หรือฉากยึดใกล้ชายฝั่งหรือรอบๆ สระน้ำ 304 มักจะเกิดคราบชาหรือหลุมในบริเวณที่มีคราบเกลือเกาะและเปียกอยู่ การเปลี่ยนไปใช้ 316 โดยทั่วไปจะช่วยปรับปรุงอายุการใช้งานเนื่องจากโมลิบดีนัมเพิ่มความต้านทานต่อการโจมตีเฉพาะที่ หากชิ้นส่วนมีรอยแยกที่แน่น (ข้อต่อตัก ปะเก็น รากเกลียว) หรือมีคลอไรด์อุ่น duplex 2205 อาจเป็นตัวเลือกที่แข็งแกร่งกว่าแม้จะมีต้นทุนวัสดุสูงกว่าก็ตาม

เกรดทั่วไปที่อธิบายด้วยกฎ “เลือกได้เมื่อ…” ในทางปฏิบัติ

หากคุณจำกฎได้เพียงข้อเดียว: คลอไรด์ทำให้เกิดความอบอุ่น คือจุดที่ “สเตนเลสมาตรฐาน” เสียก่อน นั่นคือเหตุผลที่การอัพเกรดในโลกแห่งความเป็นจริงจำนวนมากเพิ่มเป็น 304 → 316L → 2205 (หรือสูงกว่า) เมื่อความรุนแรงของเกลือเพิ่มขึ้น

ความแตกต่างของคุณสมบัติทางกลที่เปลี่ยนแปลงการออกแบบ

เกรดไม่เพียงแต่มีความต้านทานการกัดกร่อนที่แตกต่างกันเท่านั้น ความแข็งแรงและความแข็งส่งผลต่อความหนา น้ำหนัก และการบิดเบี้ยว ตัวอย่างความแข็งแรงของผลผลิตอุณหภูมิห้องโดยทั่วไป (ลำดับความสำคัญ รูปแบบของผลิตภัณฑ์และเงื่อนไข):

• 304/316 อบอ่อน: ประมาณ 200–250 เมกะปาสคาล อัตราผลตอบแทน (รายการข้อกำหนดจำนวนมากขั้นต่ำใกล้ 205–215 MPa)
• 2205 ดูเพล็กซ์: โดยทั่วไปจะอยู่รอบๆ 450 เมกะปาสคาล ให้ผลผลิตขั้นต่ำ ทำให้ได้ส่วนที่บางลงสำหรับการโหลดเท่ากัน
• 17-4PH (อายุ): เกินได้ 900–1100 เมกะปาสคาล ผลผลิตขึ้นอยู่กับสภาวะการรักษาความร้อน

ความหมายโดยนัย: หากคุณกำลังออกแบบฉากยึด โครง หรือชิ้นส่วนที่มีแรงดัน ดูเพล็กซ์อาจลดความหนา เวลาในการเชื่อม และการโก่งตัวลง ซึ่งสามารถชดเชยต้นทุนโลหะผสมต่อปอนด์ที่สูงขึ้นได้ หากคุณสามารถประดิษฐ์มันได้อย่างถูกต้อง

แม่เหล็กและงานเย็นที่น่าประหลาดใจ

เกรดเฟอริติกและมาร์เทนซิติกเป็นเกรดแม่เหล็ก โดยทั่วไปเกรดออสเทนนิติกจะไม่เป็นแม่เหล็กในรูปแบบอบอ่อน แต่งานเย็น (การดัด การรีด การขึ้นรูป) สามารถกระตุ้นให้เกิดสนามแม่เหล็กบางส่วนได้ หากแม่เหล็กเป็นข้อกำหนดที่เข้มงวด (เช่น การโต้ตอบของเซ็นเซอร์) ให้ระบุการตอบสนองทางแม่เหล็กที่ยอมรับได้ แทนที่จะถือว่า "304 ไม่ใช่แม่เหล็ก"

การเชื่อมและการผลิต: ในกรณีที่เกรดที่ดีในทางปฏิบัติล้มเหลว

ปัญหาการกัดกร่อนของสเตนเลสหลายอย่างเกิดขึ้นที่การผลิตมากกว่าเกรดพื้นฐาน เกรดเดียวกันสามารถทำงานได้แตกต่างกันมาก ขึ้นอยู่กับขั้นตอนการเชื่อม การกำจัดสีด้วยความร้อน ผิวสำเร็จ และการออกแบบรอยแยก

ใช้การควบคุมการผลิตเหล่านี้เป็นรายการตรวจสอบ

• เลือกเกรด "L" สำหรับการผลิตแบบเชื่อม เว้นแต่คุณจะมีเหตุผลที่จะไม่ทำ (ช่วยลดความเสี่ยงในการแพ้)
• ลบสีความร้อน (การดอง/ทู่) ในบริการที่มีความสำคัญต่อการกัดกร่อน โทนสีความร้อนอาจเป็นจุดอ่อนสำหรับการเกิดรูพรุน
• หลีกเลี่ยงการปนเปื้อนเหล็กจากเครื่องมือเหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กอิสระสามารถเกิดสนิมและคราบสกปรกบนพื้นผิวสแตนเลสได้
• ออกแบบรอยแยก (รอยเชื่อมต่อเนื่อง รอยต่อที่ปิดสนิท ทางเดินระบายน้ำ) ซึ่งมีคลอไรด์หรือสารเคมีทำความสะอาดตกค้างอยู่
• สำหรับดูเพล็กซ์ (2205) ให้ควบคุมอินพุตความร้อนและอุณหภูมิอินเตอร์พาส การควบคุมที่ไม่ดีสามารถลดความต้านทานการกัดกร่อนและความเหนียวได้

ตัวอย่างง่ายๆ: เหตุใดการจบจึงมีความสำคัญ

พื้นผิวที่หยาบและมีรอยขีดข่วนจะคงคราบเกลือไว้และส่งเสริมการโจมตีเฉพาะที่ หากรูปลักษณ์ภายนอกและประสิทธิภาพการชะล้างมีความสำคัญ ให้ระบุขั้นตอนการทำความสะอาดและพื้นผิว ไม่ใช่แค่เกรดเท่านั้น ในกรณีทางสถาปัตยกรรมหลายๆ กรณี การอัพเกรดพื้นผิว (และกำจัดรอยแยก) สามารถทำได้ดีกว่าการข้ามเกรดโดยไม่ต้องเปลี่ยนการออกแบบ

การสัมผัสความร้อนและสารเคมี: เลือกเกรด “ผู้เชี่ยวชาญ” ที่เหมาะสม

หากการสัมผัสแสงหลักของคุณคืออุณหภูมิสูง (ความเสี่ยงต่อการเกิดออกซิเดชัน ตะกรัน การแพ้) หรือสารเคมีเฉพาะ (กรด น้ำยาทำความสะอาดที่มีคลอรีน) การจัดเฟรม 304/316 ทั่วไปอาจผิดพลาด

เมื่อความร้อนเป็นตัวขับเคลื่อนหลัก

• สำหรับอุณหภูมิที่สูงขึ้นอย่างต่อเนื่องโดยเกี่ยวข้องกับการเชื่อม ให้พิจารณาเกรดที่มีความเสถียร เช่น 321/347 (ความต้านทานต่อความไวในการให้บริการ)
• สำหรับความต้านทานต่อออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงมาก เกรด Cr/Ni สูง เช่น 310 มักใช้
• หลีกเลี่ยงการสมมติว่า 316 “ดีกว่า 304 เสมอ” ที่อุณหภูมิ การคัดเลือกขึ้นอยู่กับการพิจารณาออกซิเดชัน ความแข็งแรง และอาการแพ้

เมื่อสารเคมีเป็นตัวขับเคลื่อนหลัก

ความเข้ากันได้ของสารเคมีนั้นกว้างเกินไปสำหรับตารางเดียว แต่คุณสามารถใช้ขั้นตอนการทำงานที่ปลอดภัยได้: กำหนดความเข้มข้น อุณหภูมิ การเติมอากาศ และสิ่งปนเปื้อน จากนั้นศึกษาข้อมูลการทนต่อสารเคมีและระบุเกรดที่ผ่านการทดสอบ ตามหมายเหตุในทางปฏิบัติ น้ำยาทำความสะอาดและสารฟอกขาวที่มีคลอไรด์เป็นตัวทำลายสเตนเลสบ่อยครั้งในงานบริการอาหารและการบำรุงรักษาอาคาร ในกรณีเหล่านั้น การควบคุมกระบวนการและการล้าง สามารถมีความสำคัญได้มากเท่ากับโลหะผสม

เมทริกซ์การเลือกเกรดที่ใช้งานได้จริง (สภาพแวดล้อม → รายการสั้น)

ใช้สิ่งนี้เป็นจุดเริ่มต้นในการสร้างข้อกำหนดของคุณ ตรวจสอบกับระดับคลอไรด์ อุณหภูมิ สารเคมีในการทำความสะอาด และความรุนแรงของรอยแยกที่แน่นอนเสมอ

หลักการตัดสินใจ: หากคุณไม่สามารถกำจัดรอยแยกหรือคราบสะสมและมีคลอไรด์อยู่ได้ อัพเกรดเกรดและอัพเกรดรายละเอียด —การทำเพียงครั้งเดียวทำให้หลายโครงการล้มเหลว

การตรวจสอบการจัดซื้อจัดจ้าง: หลีกเลี่ยงการทดแทน "เทียบเท่า" ที่ส่งผลย้อนกลับ

การทดแทนเกิดขึ้นเนื่องจากสเตนเลสมักจะซื้อโดยใช้เกรดชวเลขเพียงอย่างเดียว เพื่อควบคุมความเสี่ยง ให้รวมการตรวจสอบเหล่านี้ไว้ในข้อกำหนดหรือบันทึกใบสั่งซื้อของคุณ:

1. ระบุการกำหนดแบบเต็ม (เช่น 316L / UNS S31603 / EN 1.4404) เพื่อลดความกำกวม
2. กำหนดรูปแบบและสภาพของผลิตภัณฑ์ (แผ่น แผ่น แท่ง ท่อ อบอ่อน เย็น งานบ่ม) เนื่องจากคุณสมบัติแตกต่างกันอย่างมาก
3. กล่าวถึงข้อกำหนดการตกแต่งพื้นผิวหากลักษณะการกัดกร่อนมีความสำคัญ (ความหยาบและวิธีการตกแต่งผิวมีอิทธิพลต่อการสะสมของคราบสะสม)
4. สำหรับการเชื่อม ให้ระบุเกรด L หรือเกรดที่มีความเสถียร ความคาดหวังในการทำความสะอาดหลังการเชื่อม และเกณฑ์การยอมรับสำหรับสีย้อมความร้อน
5. หากบริการคลอไรด์มีความสำคัญ ให้พิจารณากำหนดให้มีการควบคุมทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับ PREN ขั้นต่ำ (หรือรายการเกรดที่ได้รับอนุมัติ) แทนที่จะเป็น "304 หรือเทียบเท่า"

ข้อผิดพลาดที่มีราคาแพงทั่วไปคือการยอมรับ "เทียบเท่า" โลหะผสมที่ต่ำกว่าสำหรับชิ้นส่วนภายนอกอาคารเพื่อความสวยงาม การประหยัดต้นทุนเริ่มแรกมักจะหายไปเมื่อการย้อมสีนำไปสู่การทำความสะอาด การทำงานซ้ำ หรือการเปลี่ยนใหม่

สรุปด่วน: วิธีที่ง่ายที่สุดในการเลือกอย่างมั่นใจ

หากต้องการเปลี่ยน “เกรดสแตนเลสที่อธิบาย” ให้เป็นตัวเลือกที่มั่นใจ ให้ทำดังนี้:

• กำหนดการสัมผัส: คลอไรด์ (เกลือ) อุณหภูมิ วงจรเปียก/แห้ง และคราบจะตกค้างหรือไม่
• ระบุรอยแยก: ด้าย ข้อต่อตัก ปะเก็น โซนใต้คราบสกปรก กระเป๋านิ่ง
• เลือกระดับการกัดกร่อน: 304 (อ่อนโยน) → 316L (คลอไรด์ปานกลาง) → 2205 (คลอไรด์อุ่น/ตามซอกซอน) → โลหะผสมที่สูงขึ้นสำหรับน้ำทะเล/น้ำเกลือร้อน
• การควบคุมการผลิตล็อค: เกรด L สำหรับการเชื่อม, ขจัดคราบความร้อน, หลีกเลี่ยงการปนเปื้อนของเหล็ก, ระบุการเคลือบ
• หากความแข็งแกร่งทำให้เกิดความหนา ให้พิจารณาเกรดดูเพล็กซ์หรือ PH แต่ระบุสภาพและตรวจสอบความต้องการการกัดกร่อน

บรรทัดล่าง: การเลือกเกรดสเตนเลสไม่ได้เกี่ยวกับการเลือกโลหะผสมที่ "ดีที่สุด" แต่เป็นการเลือกโลหะผสมที่ตรงกับความรุนแรงของคลอไรด์ ความเสี่ยงต่อรอยแยก อุณหภูมิ และคุณภาพการผลิต