18-8 สแตนเลส: องค์ประกอบ, ผลงาน & การใช้งาน

1. บทสรุปผู้บริหาร

“เหล็กกล้าไร้สนิม 18-8” เป็นชื่อสามัญของตระกูลสเตนเลสออสเทนนิติกที่มีลักษณะเฉพาะโดยคร่าว ๆ 18% โครเมียม และ 8% นิกเกิล (ดังนั้น "18-8").

สมาชิกที่รู้จักมากที่สุดคือ พิมพ์ 304 (US S30400 / ใน 1.4301). 18-8 โลหะผสมเป็นปัจจัยสำคัญของเทคโนโลยีสเตนเลสเนื่องจากมีความต้านทานการกัดกร่อนในวงกว้าง, ขึ้นรูปได้ดีเยี่ยม, ความเหนียวสูง, และการประดิษฐ์ที่เรียบง่าย.

พวกเขาไม่ได้, อย่างไรก็ตาม, ตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์รุนแรงหรือการใช้งานแบบคืบที่อุณหภูมิสูง ในกรณีดังกล่าว จะเป็นโลหะผสมที่มีการเติมโมลิบดีนัม, โครงสร้างจุลภาคที่มีความเสถียรหรือดูเพล็กซ์, หรือโลหะผสมนิกเกิลเบสเป็นที่ต้องการ.

2. “18-8” หมายถึงอะไร — คำจำกัดความและขอบเขต

“18-8” เป็นภาษาไม่เป็นทางการ, ผู้บอกเล่าทางประวัติศาสตร์ที่กำหนด สแตนเลส กับ ประมาณ 18 โดยน้ำหนัก%โครเมียม และ 8 น้ำหนัก % นิกเกิล—ส่วนประกอบสเตนเลสออสเทนนิติกคลาสสิกที่นำมาใช้ในต้นศตวรรษที่ 20.

โดยทั่วไปจะหมายถึง 300-ซีรีส์ออสเทนนิติก ตระกูล: โดยหลักการแล้ว พิมพ์ 304 และรุ่นของมัน (304ล, 304ชม), บวกกับเกรดเสถียรที่เกี่ยวข้อง (เช่น, 321, 347) ที่มีส่วนแบ่ง Cr 18–20% / 8–10% ฐาน Ni แต่เติมไทเทเนียมหรือไนโอเบียมเพื่อควบคุมการตกตะกอนของคาร์ไบด์.

ประเด็นสำคัญ:

• “18-8” เป็นการจดชวเลขที่ใช้ได้จริง — ระบุเกรดให้แน่ชัด (เช่น, 304, 304ล, 321) ในการจัดซื้อจัดจ้าง.
• โครงสร้างจุลภาคออสเทนนิติกมีความเสถียรโดย Ni; Cr ให้ความต้านทานต่อปฏิกิริยาออกซิเดชั่นและปฏิกิริยาออกซิเดชั่น.

3. เกรดและมาตรฐานทั่วไป

ใช้ในเชิงพาณิชย์ทั่วไป 18-8 ตัวแปรต่างๆ ได้แก่:

• พิมพ์ 304 (US S30400 / ใน 1.4301) - มาตรฐาน 18-8 สตีลไร้เดียงสา; วัตถุประสงค์ทั่วไป.
• ประเภท 304L (S30403 / 1.4306) — รุ่นคาร์บอนต่ำ (≤0.03% c) เพื่อลดอาการแพ้ระหว่างการเชื่อม.
• แบบ 304H (S30409 / 1.4307) — คาร์บอนที่สูงขึ้น (คงที่0.04–0.10%) เพื่อความแข็งแรงที่ดีขึ้นที่อุณหภูมิสูง.
• พิมพ์ 321 (S32100 / 1.4541) — Ti-stabilized เพื่อต้านทานการกัดกร่อนตามขอบเกรนได้ดีขึ้นหลังจากสัมผัสในช่วง 450–850 °C.
• พิมพ์ 347 (S34700 / 1.4550) — Nb-เสถียรเทียบเท่ากับ 321.

มาตรฐานที่ครอบคลุมเกรดเหล่านี้ได้แก่ ASTM A240 / A240M (จาน, แผ่น), ASTM A276 (บาร์), ASME/ASME II, และเทียบเท่า EN/ISO. อ้างอิงมาตรฐานที่แม่นยำและหมายเลข UNS/EN ในข้อมูลจำเพาะเสมอ.

4. องค์ประกอบทางเคมีของ 18-8 สแตนเลส

5. คุณสมบัติทางกลของ 18-8 สแตนเลส

ตารางด้านล่างนี้แสดงคุณสมบัติทางกลที่เป็นตัวแทนสำหรับทั่วไป 18-8 เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก (เช่น, พิมพ์ 304 ตระกูล) ในสารละลายอบอ่อน / สภาพอบอ่อน.

6. ทางกายภาพ & คุณสมบัติทางความร้อน

• ความหนาแน่น: ≈ 7.9 ก.ซม.⁻³.
• โมดูลัสความยืดหยุ่น (อี): ≈ 193–200 เกรดเฉลี่ย.
• การนำความร้อน: ค่อนข้างต่ำสำหรับโลหะ, ≈ 14–16 วัตต์·ม⁻¹·K⁻¹ ที่ 100 องศาเซลเซียส (ตกตามอุณหภูมิ).
• ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน: ≈ 16–17×10⁻⁶ K⁻¹ (20–100 ° C) — สูงกว่าเหล็กกล้าคาร์บอน, สำคัญสำหรับการออกแบบข้อต่อระบายความร้อน.
• ช่วงการหลอมละลาย: Solidus ~ 1375–1400 ° C, ของเหลว ~ 1400–1450 องศาเซลเซียส (ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ).
• พฤติกรรมแม่เหล็ก: โดยพื้นฐานแล้ว ไม่ใช่แม่เหล็ก ในสภาพอบอ่อน; งานเย็นหรือการก่อตัวของมาร์เทนไซต์ทำให้เกิดภาวะแม่เหล็กอ่อน.

ขีดจำกัดการให้บริการด้านอุณหภูมิ: ใช้งานต่อเนื่องได้ถึง ~400–800 องศาเซลเซียส เป็นไปได้ขึ้นอยู่กับโลหะผสมและสภาพแวดล้อม; ระวังเขตแพ้ (~425–850 องศาเซลเซียส) และคาร์บูไรเซชัน/ออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง.

สำหรับความแข็งแกร่งของ T สูงที่ยั่งยืน ให้พิจารณา 304H, 309, 310 หรือโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงอื่นๆ.

7. พฤติกรรมการกัดกร่อน — จุดแข็งและข้อจำกัด

จุดแข็ง

• ความต้านทานการกัดกร่อนทั่วไปที่ดี ในบรรยากาศออกซิไดซ์และสารเคมีหลายชนิด (กรด/เบส) ที่อุณหภูมิแวดล้อม.
  ฟิล์ม Cr₂O₃ แบบพาสซีฟให้ประโยชน์ในวงกว้างในอาหาร, สถาปัตยกรรมและสภาพแวดล้อมกระบวนการต่างๆ.
• สุขอนามัยที่ดีและความสะอาด, ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไม 18-8 ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอาหาร, เครื่องดื่มและอุปกรณ์ทางการแพทย์.

ข้อจำกัด

• การกัดกร่อนแบบรูพรุนและรอยแยกในคลอไรด์: ไม่มีโม, 18-8 ไวต่อการโจมตีเฉพาะที่ในตัวกลางที่มีคลอไรด์ (น้ำทะเล, น้ำเกลือ) โดยเฉพาะที่อุณหภูมิสูงหรือในรอยแยก.
  หากมีคลอไรด์อยู่, พิมพ์ 316 (กับโม) หรือมักเลือกใช้โลหะผสมดูเพล็กซ์.
• การกัดกร่อนจากความเครียดแตกร้าว (เอสซีซี): ออสเตนิติก 18-8 เหล็กจะไวต่อ SCC ที่เกิดจากคลอไรด์ภายใต้ความเค้นดึงและอุณหภูมิสูง; หลีกเลี่ยงการรวมกันของความเค้นดึง + คลอไรด์ + อุณหภูมิ.
• การกัดกร่อนระหว่างเกรน (อาการแพ้): เกิดขึ้นหลังจากสัมผัสกับอุณหภูมิ 425–850 °C เว้นแต่จะมีอุณหภูมิต่ำ (304ล) หรือเกรดเสถียร (321/347) ถูกนำมาใช้.
• การกัดกร่อนของกัลวานิก: เมื่อจับคู่กับโลหะผสมที่มีตระกูลมากขึ้น, 18-8 สามารถทำหน้าที่เป็นขั้วบวกในอิเล็กโทรไลต์บางชนิดได้ — ออกแบบเพื่อหลีกเลี่ยงการสัมผัสโลหะที่แตกต่างกันหรือเป็นฉนวน.

กฎการเลือกปฏิบัติ: สำหรับบริการทั่วไปที่เกิดคลอไรด์หรือสภาวะรีดิวซ์หนัก, ประเมิน 316 (โม), ซุปเปอร์ออสเทนนิติก, ดูเพล็กซ์ หรือ โลหะผสมนิกเกิล.

8. การผลิต: การขึ้นรูป, เครื่องจักรกล, การเชื่อมและการเข้าร่วม

การขึ้นรูป

• การสร้างที่ยอดเยี่ยม ในสภาวะอบอ่อนเนื่องจากมีความเหนียวสูง. ใช้เครื่องมือที่เหมาะสมเพื่อพิจารณาการสปริงกลับ (สูงกว่าเหล็กอ่อน) และพฤติกรรมแข็งกระด้างในการทำงาน.
• ภาพวาดลึก & การหมุน เป็นเรื่องปกติสำหรับเครื่องครัวและภาชนะที่มีผนังบาง.

เครื่องจักรกล

• “เหนียว” ขึ้นชื่อ เมื่อเทียบกับเหล็กกล้าคาร์บอน; สเตนเลสออสเทนนิติกจะแข็งตัวในการตัด, ซึ่งจะเพิ่มการสึกหรอของเครื่องมือ. แนวปฏิบัติที่ดีที่สุด:

• • ใช้เครื่องมือที่เข้มงวด, เครื่องมือคราดคาร์ไบด์เชิงบวก.
  • ใช้ความเร็วตัดปานกลาง, อัตราป้อนสูงสำหรับการกัดหยาบ, และสารหล่อเย็นปริมาณมากเพื่อหลีกเลี่ยงการสะสมของขอบและความร้อน.
  • ใช้ขอบคมและร่องคายเศษ.

การเชื่อม & เข้าร่วม

• เชื่อมได้ดีเยี่ยม โดยวิธีการทั่วไป (GTAW, GMAW, สมาว, เอฟซีเอ). ประเด็นสำคัญ:

• • ใช้คาร์บอนต่ำ (304ล) สำหรับชิ้นส่วนเชื่อมที่มีปัญหาเรื่องอาการแพ้หลังการเชื่อม.
  • ใช้โลหะตัวเติมที่เหมาะสม (เช่น, 308ฟิลเลอร์สแตนเลส L/308 สำหรับ 304 โลหะฐาน) เพื่อให้เข้ากับเคมีและหลีกเลี่ยงการแตกร้าวจากความร้อน.
  • ควบคุมความร้อนเข้า & อุณหภูมิระหว่างทาง; ความร้อนที่มากเกินไปจะทำให้บริเวณที่ไวต่อความรู้สึกกว้างขึ้น.
  • สารละลายหลังการเชื่อมอบอ่อน (1050–1100 ° C) ตามด้วยการดับอย่างรวดเร็วสามารถคืนความต้านทานการกัดกร่อนได้ในทางปฏิบัติ; มักไม่สามารถทำได้สำหรับโครงสร้างที่ประกอบแล้ว.
    อีกทางหนึ่ง, ใช้เกรดที่มี C ต่ำหรือเกรดเสถียรเพื่อหลีกเลี่ยงความจำเป็นในการใช้ PWHT.
  • ระวังการแตกร้าวจากการแข็งตัวในโครงสร้างการเชื่อมบางรูปแบบ — ปฏิบัติตาม WPS ที่ผ่านการรับรองและขั้นตอนที่ผ่านการรับรองล่วงหน้า.

การเข้าร่วมอื่น ๆ

• การประสาน, การบัดกรี, การติดกาว ใช้กับฟลักซ์และการเตรียมพื้นผิวที่เหมาะสม. การติดกาวมักต้องมีการกระตุ้นพื้นผิว (เปลวไฟ, พลาสมา, กัดสารเคมี).

9. การรักษาความร้อน & การประมวลผลความร้อน

• ไม่สามารถชุบแข็งได้ด้วยการดับ & อารมณ์ (ออสเตนิติก 18-8 ไม่ก่อให้เกิดมาร์เทนไซต์ผ่านการบำบัดความร้อนเหมือนเหล็กกล้าคาร์บอน).
• สารละลายหลอม: ปกติที่ 1010–1120 องศาเซลเซียส ตามด้วยการดับอย่างรวดเร็ว (น้ำ) เพื่อละลายคาร์ไบด์และฟื้นฟูความต้านทานการกัดกร่อนและความเหนียว. ใช้หลังการเชื่อม/งานเย็นหนักเมื่อเป็นไปได้.
• บรรเทาความเครียด: ผลประโยชน์ที่จำกัด; ถ้าดำเนินการ, หลีกเลี่ยงอุณหภูมิในช่วงที่ทำให้แพ้ เว้นแต่จะตามด้วยการอบอ่อนของสารละลาย.
• ริ้วรอยก่อนวัย: การสัมผัสกับมันเป็นเวลานาน 475 องศาเซลเซียส (475 °C การเปราะ) ในโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิล-โครเมียมบางชนิดอาจทำให้วัสดุเปราะได้ ซึ่งไม่ใช่เรื่องปกติสำหรับ 304, แต่ควรระมัดระวังในการเปิดรับแสงเป็นเวลานาน.

10. การตกแต่งพื้นผิว, ทู่และการทำความสะอาด

• เสร็จสิ้นเครื่องจักรกล: 2บี, ปริญญาตรี, ฉบับที่ 1, ฉบับที่ 4 (แปรง) ฯลฯ. เลือกเสร็จสิ้นการสมัคร: ขัดเพื่อสุขอนามัย, เคลือบด้านสำหรับสถาปัตยกรรม.
• การดอง & ทู่: การดองด้วยสารเคมีช่วยขจัดสีความร้อนและเหล็กที่ฝังอยู่; ทู่ (การบำบัดด้วยกรดไนตริกหรือซิตริก) ฟื้นฟูและเสริมความแข็งแรงให้กับฟิล์มแบบพาสซีฟ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งหลังการเชื่อมหรือการผลิต.
  การทำทู่ด้วยกรดซิตริกเป็นที่ต้องการมากขึ้นด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัยและสิ่งแวดล้อม.
• การขัดด้วยไฟฟ้า: ลดความหยาบของพื้นผิวและปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อน (มีประโยชน์ในอุตสาหกรรมยา/อาหาร).
• การทำความสะอาด: หลีกเลี่ยงน้ำยาทำความสะอาดที่มีคลอรีน; ต้องการน้ำยาทำความสะอาดหรือผงซักฟอกที่เป็นด่างอ่อนๆ ตามด้วยการล้างด้วยน้ำดื่ม. สำหรับการใช้งานด้านสุขอนามัยที่สำคัญ, ตรวจสอบระบบการทำความสะอาด.

11. การใช้งานทั่วไปของ 18-8 สแตนเลส

• บริการอาหารและอุปกรณ์แปรรูป: อ่างล้างมือ, สายพานลำเลียง, ถัง — ถูกสุขลักษณะ, ทำความสะอาดได้ง่าย.
• พื้นผิวทางสถาปัตยกรรมและการตัดแต่ง: ทนทาน, เคลือบป้องกันการกัดกร่อน.
• ของใช้ในครัวเรือน: มีด, เครื่องครัว, แผงเครื่องใช้ไฟฟ้า.
• อุปกรณ์กระบวนการทางเคมี (บริการที่ไม่รุนแรง): ท่อ, วาล์วสำหรับสภาพแวดล้อมที่ไม่มีคลอไรด์.
• รัด, สปริง (เมื่อทำงานเย็น), การใช้เครื่องมือ: โดยใช้การชุบแข็งสำหรับงานทางกล.
• อุปกรณ์การแพทย์และการปลูกถ่าย (เลือกเกรด, ควบคุมการผลิต): เนื่องจากความเข้ากันได้ทางชีวภาพและการฆ่าเชื้อ (แต่ไม่ใช่ทั้งหมด 18-8 ตัวแปรต่างๆ เป็นเกรดทางการแพทย์).

12. เปรียบเทียบกับโลหะผสมที่เกี่ยวข้อง

13. บทสรุป

18-8 สแตนเลส แสดงถึงหนึ่งในระบบวัสดุที่มีความสมดุลและนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในวิศวกรรมสมัยใหม่.

โดยผสมผสานกันประมาณ 18% โครเมียมและ 8% นิกเกิล, ทำให้ได้โครงสร้างจุลภาคออสเทนนิติกที่เสถียร ซึ่งให้การผสมผสานที่ยอดเยี่ยมในการต้านทานการกัดกร่อน, ความน่าเชื่อถือทางกล, ความสามารถในการขึ้นรูป, และความสามารถในการเชื่อม.

ลักษณะเหล่านี้อธิบายถึงความโดดเด่นในการแปรรูปอาหารที่มีมายาวนาน, อุปกรณ์เคมี, โครงสร้างทางสถาปัตยกรรม, ภาชนะรับความดัน, และงานอุตสาหกรรมทั่วไป.

 

คำถามที่พบบ่อย

“18-8” หมายถึงอะไรในสแตนเลส?

“18-8” หมายถึงองค์ประกอบทางเคมีที่ระบุประมาณ 18% โครเมียมและ 8% นิกเกิล.

องค์ประกอบนี้ทำให้โครงสร้างออสเตนิติกคงที่, ให้ความต้านทานการกัดกร่อน, ความเหนียว, และพฤติกรรมที่ไม่ใช่แม่เหล็กในสภาวะอบอ่อน.

เป็น 18-8 สแตนเลสเช่นเดียวกับประเภท 304?

พิมพ์ 304 เป็นเกรดมาตรฐานที่พบมากที่สุดภายใน 18-8 ตระกูล.

ในขณะที่ “18-8” เป็นศัพท์อุตสาหกรรมทั่วไป, พิมพ์ 304 (และรุ่นต่างๆ เช่น 304L และ 304H) แสดงถึงข้อกำหนดที่กำหนดไว้อย่างแม่นยำภายใต้มาตรฐานสากล.

เป็น 18-8 สแตนเลสแม่เหล็ก?

ในสภาวะการอบอ่อนด้วยสารละลาย, 18-8 สแตนเลสโดยพื้นฐานแล้วไม่ใช่แม่เหล็ก. อย่างไรก็ตาม, การทำงานที่เย็นสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติกได้บางส่วน, ส่งผลให้เกิดการตอบสนองทางแม่เหล็กเล็กน้อย.

อะไรคือข้อดีหลักของ 18-8 สแตนเลสเหนือสแตนเลสดูเพล็กซ์?

18-8 สแตนเลสมีความสามารถในการขึ้นรูปที่เหนือกว่า, เชื่อมได้ง่ายขึ้น, ความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำดีขึ้น, และลดต้นทุนวัสดุและการผลิต.

เหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์มีความแข็งแรงสูงกว่าและต้านทานคลอไรด์ได้ดีขึ้น แต่ต้องใช้กระบวนการแปรรูปมากกว่า.