ตระกูลสแตนเลส เหตุผลใดที่ใช้เป็นเครื่องกั้นคน/ประตูกั้นคน

จากบทความก่อนหน้านี้ ที่ได้มีการพูดถึงวัสดุที่นำมาใช้ผลิตเป็นเครื่องกั้นคน หรือเครื่องกั้นทางเข้า – ออก ซึ่งสแตนเลสเรียกอีกหนึ่งชื่อว่า เหล็กกล้าไร้สนิม เป็นเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำ (น้อยกว่า 2%) ของน้ำหนัก มีส่วนผสมของโครเมียม อย่างน้อย 10.5% ถือเป็นเหล็กกล้าที่มีความต้านทานการเกิดสนิมได้ นอกจากนี้สแตนเลสยังมีคุณสมบัติอีกมากมาย ทั้งต้านทานต่ออุณหภูมิสูงและอุณหภูมิต่ำ ทนทานต่อการกัดกร่อน ที่สำคัญง่ายต่องานประกอบ หรือแปรรูป สามารถออกแบบให้ดูสวยงามและดูทันสมัยได้ไปในตัว ที่สำคัญสแตนเลส ยังช่วยอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมสเตนเลส เพราะเป็นวัสดุที่นำกลับมาใช้ได้ใหม่เกือบ 100 เปอร์เซ็นต์ ฉะนั้นเรามาดู หรือมาศึกษากันให้เข้าใจมากขึ้นว่า สแตนเลสจริงๆเป็นอย่างไร เพื่อให้เข้าใจถึงเหตุใดต้องใช้สแตนเลสเป็นวัสดุหลักในการผลิต เครื่องกั้นคน

เราคงจะทราบถึงคุณสมบัติของสแตนเลสในเบื้องต้นแล้ว แต่เราต้องทราบต่อไปว่า สเตนเลสแม้จะผลิตออกมามากมายก็ตาม แต่ก็สามารถที่จะจำแนกออกเป็นกลุ่ม หรือแบ่งเป็นตระกูลต่างๆ เพราะแต่ละชนิดมีการผสมผสานที่แตกต่างกันออกไป ทำให้มีการใช้งานที่ไม่เหมือนกัน นำมาผลิตออกมาได้หลากหลายอย่าง ทั้งนี้แล้วในการแยกกลุ่มต้องมีการอาศัยหลักปัจจัยหลักเป็นตัวแบ่ง ขึ้นอยู่กับว่าการแบ่งกลุ่มนั้นเพื่อตอบสนองต่อวัตถุประสงค์ หรือวัสดุชนิดใด ซึ่งถือเป็นข้อมูลส่วนหนึ่งในเรื่องสแตนเลสให้เราได้ทราบถึงการนำใช้งาน ให้ได้เข้าใจมากยิ่งขึ้น

ตระกูลสแตนเลส โดยทั่วไปแบ่งเป็นกลุ่มอะไรบ้าง

ตระกูลออสเทนนิติค (Austenitic)

เป็นสเตนเลสตระกูลที่นำมาใช้อย่างกว้างขวาง นำมาผลิตเป็นอุปกรณ์เครื่องครัว เครื่องใช้บนโต๊ะ อาหาร เครื่องใช้ไฟฟ้า งานตกแต่งอาคาร หรือผลิตภัณฑ์เครื่องดื่มและอาหารที่มีสมบัติต้านทานที่เกี่ยวข้องกับความสะอาดและสุขอนามัย โดยสแตนเลสตระกูลนี้สามารถใช้งานที่อุณหภูมิต่ำติดลบ สำหรับถังเก็บแก๊สเหลว  สแตนเลสตระกูลออสเทนนิติค หรือรู้จักกันใน “ซีรี่ส 300” ซึ่งประมาณได้ว่า 70เปอร์เซนต์ของการผลิตสเตนเลสในโลกนี้เป็นสเตนเลสตระกูลออสเทนนิติค ประกอบด้วยคาร์บอนอย่างน้อย 0.15 เปอร์เซนต์ มีส่วนผสมของโครเมียมอย่างน้อย 16 เปอร์เซนต์ และนิกเกิล หรือช่วยปรับปรุงคุณสมบัติในการขึ้นรูปประกอบ และเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อน บางเกรดจะมีแมงกานีสผสมอยู่ด้วย

ตระกูลดูเพล็กซ์ (Duplex)

เนื่องจากมีโครงสร้างผสมระหว่าง โครงสร้างเฟอร์ไรต์และออสตไนต์ จึงทำให้มีความแข็งแรงมากกว่าออสเทนนิติค และมีความทนทานต่อการกัดกร่อนชนิด รูเข็ม ซอกอับ มีโครเมียมเป็นธาตุผสมอยู่ระหว่าง 19 ถึง 28 เปอร์เซนต์ โมลิบดินัมสูงกว่า 5 เปอร์เซนต์ และมีนิกเกิลน้อยกว่าตระกูลออสเทนนิติคใช้งานมากในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์สูง แม่เหล็กดูดติด มีโครงสร้างผสมระหว่างเฟอร์ไรต์และออสเตไนต์ มีโครเมียมผสมอยู่ประมาณ 18-28% และนิเกิล 4.5-8% เหล็กชนิดนี้มักถูกนำไปใช้งานที่มีคลอรีนสูงเพื่อป้องกันมิให้เกิดการกัดกร่อนแบบรูเข็ม (Pitting corrosion) และช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน ที่เป็นรอยร้าวอันเนื่องมาจากแรงกดดัน

 ตระกูลมาร์เทนซิติค (Martensitic)

เป็น ตระกูลที่มีความต้านทานการกัดกร่อนน้อยกว่าออสเทนนิติค และเฟอร์ริติค แต่มีความทนทานและแข็งแรงมากกว่า มีคุณสมบัติดูดแม่เหล็ก โดยทั่วไปจะมีส่วนผสมของโครเมียม 12 -14 เปอร์เซนต์ โมลิบดินัม 0.2-1 เปอร์เซนต์  มีนิกเกิ้ล 0-2 เปอร์เซนต์และมีคาร์บอนผสม อยู่ประมาณ 0.1-1 เปอร์เซนต์ ซึ่งสามารถชุบแข็งได้ การให้ความร้อนแล้วทำให้เย็นตัวอย่างรวดเร็วและอบ คืนตัว โดยทั่วไปจะรู้จักกันใน “ซีรี่ส -00” สามารถนำไปใช้ในงานที่ต้องการความทนทาน และมีความแข็ง เช่น ทำใบมีด เครื่องมือผ่าตัด ตัวยึด กระสวยหรือแกนเพลา หัวฉีด เพลา และสปริง โดยทั่วไปผลิตออกมาในรูปเป็นท่อนแบน แผ่น และงานหล่อ

ตระกูลเฟอร์ริติค (Ferritic)

มีคุณสมบัติดูดแม่เหล็ก มีโครเมียมเป็นธาตุผสมหลักระหว่าง 10.5-27 เปอร์เซนต์ บางเกรดผสมนิกเกิ้ลลงไปเล็กน้อย บางเกรดผสมโมลิบดินัม หรืออลูมิเนียม ไททาเนียม ถือเป็นตระกูลที่นิยมใช้มากที่สุดในงานอุปกรณ์ตกแต่งในอาคาร เครื่องใช้บนโต๊ะอาหาร และเครื่องใช้ในครัว หรืออุปกรณ์เครื่องใช้ภายในบ้าน เครื่องถ่ายความร้อนในกระบวนการผลิต และอุปกรณ์เครื่องใช้ในการผลิตอาหารนม แกนและถังปั่นในเครื่องซักผ้า/เครื่องล้างจาน นอกจากนี้สามารถนำไปใช้ในงานเรือเดินสมุทร ทำแผ่นดาดฟ้าเรือ ฝายน้ำล้น โซ่ในงานขนถ่ายสินค้า อุปกรณ์ดูดฝุ่นและควัน เป็นต้น

 ตระกูลเพิ่มความแข็งโดยการตกผลึก

มีความต้านทานกการกัดกร่อนเทียบเคียงกับตระกูลออสเทนนิติค มีความแข็งแรงมากกว่าตระกูลมาร์เทนซิติค เกรด 17-4H ที่รู้จักกันทั่วไป มีโครเมียมผสมอยู่ 17 เปอร์เซนต์และมีนิกเกิล 4 เปอร์เซนต์ ทองแดง และไนโอเบียม ผสมอยู่ด้วย เนื่องจากสเตนเลสชนิดนี้สามารถชุบแข็งได้ในคราวเดียว จึงเหมาะสำหรับทำแกน ปั๊มหัววาล์ว และส่วนประกอบของ อากาศยาน  สเตนเลสกลุ่มนี้มีส่วนผสมของโครเมียม 15-18% และนิกเกิล 3.00-7.75% เมื่อเพิ่มความแข็งแรงโดยกลไกเพิ่มความแข็งจากการตกผลึก (Precipitation hardening mechanism) จะสามารถเพิ่มความแข็งแรงสูงมาก มีค่าความเค้นพิสูจน์ (Proof stress) อยู่ระหว่าง 1,000 – 1,500 เมกาปาสคาล (MPa) ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดและกรรมวิธีการปรับปรุงคุณสมบัติด้วยความร้อน (Heat treatment) จึงมักนำเหล็กตระกูลนี้ไปใช้ทำชิ้นส่วนพวก วาร์ว ข้อต่อ เฟือง เพลา ชิ้นส่วนในอุตสาหกรรมเคมี และชิ้นส่วนในเครื่องบิน