ความรู้เกี่ยวกับ สแตนเลส

สแตนเลส หรือตามศัพท์บัญญัติเรียกว่า เหล็กกล้าไร้สนิม เป็นเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำ(น้อยกว่า 2%)ของน้ำหนัก มีส่วนผสมของโครเมียม อย่างน้อย 10.5% กำเนิดขึ้นในปี พ.ศ.1903 เมื่อนักวิทยาศาสตร์พบว่า การเติมนิเกิล โมบิดินัม ไททาเนียม ไนโอเนียม หรือโลหะอื่นแตกต่างกันไปตามชนิด ของคุณสมบัติเชิงกล และการใช้ลงในเหล็กกล้าธรรมดา ทำให้เหล็กกล้ามีความต้านทานการเกิดสนิมได้

สแตนเลส สตีล แบ่งเป็น 5 ชนิดหลัก

เกรด ออสเตนิติก (Austenitic) : แม่เหล็ดดูดไม่ติด นอกจากส่วนผสมของโครเมียม 18%แล้ว ยังมีนิเกิลที่ช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนอีกด้วย ชนิดออสเตนิติกเป็นที่นิยมใช้อย่างกว้างขวางมากที่สุด ในบรรดาสแตนเลสด้วยกัน ส่วนออสเตนิติกที่มีโครเมียมผสมอยู่สูง 20% ถึง 25% และนิกเกิล 1%ถึง 20% จะสามารถทนการเกิดออกซิไดซ์ได้ที่อุณหภูมิสูง ซึ่งใช้ในส่วนประกอบของเตาหลอม ท่อนำความร้อน และแผ่นกันความาร้อนในเครื่องยนต์ จะเรียกว่า เหล็กกล้าไร้สนิม ชนิดทนความร้อน (Heat Resisting Steel)

เกรดเฟอร์ริติก (Ferritic) : แม่เหล็กดูดติด มีส่วนผสมของคาร์บอนต่ำ และมีโครเมียมเป็นส่วนผสมหลัก คือประมาณ 13% หรือ 17%

เกรดมาร์เทนซิติก (Martensitic) : แม่เหล็กดูดติด โดยทั่วไปจะมีโครเมียมผสมอยู่ 12%และมีส่วนผสมของคาร์บอนในระดับปานกลาง มักนำไปใช้ทำส้อม มีด เครื่องมือตัด และเครื่องมือวิศวกรอื่นๆ ซึ่งต้องการคุณสมบัติเด่นในด้าน การต้านทานการสึกกร่อน และ ความแข็งแรงทนทาน

เกรดดูเพล็กซ์ (Duplex) : แม่เหล็กดูดติด มีโครงสร้างผสมระหว่างเฟอร์ไรต์และออสเตไนต์ มีโครเมียมผสมอยู่ประมาณ 18-28% และนิเกิล 4.5-8% เหล็กชนิดนี้มักถูกนำไปใช้งานที่มีคลอรีนสูงเพื่อป้องกันมิให้เกิดการกัดกร่อนแบบรูเข็ม (Pitting corrosion) และช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน ที่เป็นรอยร้าวอันเนื่องมาจากแรงกดดัน (Stress corrosion cracking resistance) เหล็กกล้าชุบแข็งแบบตกผลึก (Precipitation Hardening Steel) มีโครเมียมผสมอยู่ 17 % และมีนิเกิล ทองแดง และไนโอเบียมผสมอยู่ด้วย เนื่องจากเหล็กชนิดนี้สามารถชุบแข็งได้ในคราวเดียว จึงเหมาะสำหรับทำแกน ปั้ม หัววาล์ว และส่วนประกอบของอากาศยาน สแตนเลส สตีล ที่นิยมใช้ทั่วไปคือ ออสเตนิก และเฟอร์ริติก ซึ่งคิดเป็น 95%ของเหล็กกล้าไร้สนิม ที่ใช้งานอยู่ในปัจจุบัน

คุณสมบัติทั่วไปและคุณสมบัติทางกายภาพของสแตนลส

ค่าความหนาแน่นสูงของสแตนลสแตกต่างจากวัสดุที่ใช้ในการก่อสร้างอื่นๆ อย่างเห็นได้ชัด ในส่วนของคุณสมบัติเกี่ยวกับความสามารถทนความร้อนของสแตนลส มีข้อสังเกต 3 ประการคือ

- การที่มีจุดหลอมเหลวสูง ทำให้มีอัตราความคืบดี เมื่อเทียบกับเซรามิกที่อุณหภูมิต่ำกว่า 1000 องศา C

- การที่มีค่านำความร้อนระดับปานกลาง ทำให้สแตนลสเหมาะที่จะใช้ในงานที่ต้องทนความร้อน (คอนเทนเนอร์) หรือต้องการคุณสมบัตินำความร้อนได้ดี (เครื่องถ่ายความร้อน)

- การมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวระดับปานกลาง จึงสามารถใช้ความยาวมากๆได้ โดยใช้ตัวเชื่อมน้อย (เช่น ในการทำหลังคา)

คุณสมบัติเชิงกล

สแตนลสโดยทั่วไปจะมีส่วนผสมของเหล็กประมาณ 70-80% จึงทำให้มีคุณสมบัติของเหล็กที่สำคัญ 2 ประการคือ ความแข็งและความแกร่ง คุณสมบัติเชิงกลเปรียบเทียบกับวัสดุชนิดอื่น จะเห็นได้ว่าพลาสติกซึ่งเป็นวัสดุที่นิยมใช้กันอย่างกว้างขวางมีความแข็งแรง และโมดูลัส ความยืดหยุ่นต่ำ ส่วนเซรามิกมีความแข็งแรงและความเหนียวสูงแต่มีความแกร่งหรือความสามารถรับแรงกระแทกโดยไม่แตกหักต่ำ

สแตนเลส ให้ค่าเป็นกลางของทั้งความแข็ง ความแกร่ง และความเหนียว เนื่องจากมีส่วนผสมของธาตุเหล็กอยุ่มาก และจะมีเพิ่มขึ้นอีกในชนิดออสเตนิติก ค่าความแข็งแรงสูงสุด (Ultimate Tensile Strength) ของสแตนลส ไม่ว่าจะชนิดที่อ่อนตัวง่าย ซึ่งสามารถทำให้ขึ้นรูปเย็นได้ดี เช่น การขึ้นรูปลึก (Deep Drawing) จนถึงชนิดความแข็งแรงสูงสุด ซึ่งได้จากการขึ้นรูปเย็นหรือการทำให้เย็นตัวโดยเร็ว (Quenching) หรือชนิดชุบแข็ง แบบตกผลึก (Preciptation Hardening) ซึ่งเหมาะใช้ทำสปริง

คุณสมบัติของสแตนเลส

สแตนเลสต่างชนิดกันที่มีโครงสร้างต่างกัน จะมีลักษณะค่าความแข็งแรงที่เปลี่ยนแปลงแตกต่างกันดังในรูปจะแสดงให้เห็น แนวโค้งของค่าความแข็งแรง โดยทั่วไปของเกรดสแตนเลส 4ชนิด

- เกรดมาร์เทนซิติก มีค่าความจำนนความแข็งแรง (Yield Strength : YS) และค่าความแข็งแรงสูงสุด (Ultimate Tensile Strenght : UTS) สูงมากในสภาพที่ผ่านกระบวนการอบชุบ แต่จะมีค่าการยืดตัว (Elongation : EL %) ต่ำ

- เกรดเฟอร์ริติก มีค่าความจำนนความแข็งแรง และค่าความแข็งแรงสูงสุดปานกลาง เมื่อรวมกับค่าความยืดตัวสูง จึงทำให้สามารถขึ้นรูปได้ดี

- เกรดออสเตนิติก มีค่าความจำนนความแข็งแรงใกล้เคียงกับชนิดเฟอร์ริติก แต่มีค่าความแข็งแรงสูงสุดและความยืดตัวสูง จึงสามารถขึ้นรูปได้ดีมาก

- เกรดดูเพล็กซ์ (ออสเตไนท์ - เฟอร์ไรต์) มีค่าความจำนนความแข็งแรง และค่าความยืดตัวสูงจึงเรียกได้ว่า เหล็กชนิดนี้มีทั้งความแข็งแรง และความเหนียว (Ductility) ที่สูงเป็นเลิศ

ความต้านทานการกัดกร่อน

เหตุใด? สแตนเลสจึงทนต่อการกัดกร่อนได้ โลหะทุกชนิดทั่วไปจะทำปฎิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ เกิดเป็นฟิล์มออกไซต์บนผิวโลหะ หรือออกไซต์ ที่เกิดบนผิวเหล็กทั่วไป จะทำปฎิกิริยาออกซิไดซ์ และทำให้เกิดสภาพพื้นผิวเหล็กผุกร่อน ที่เราเรียกว่า เป็นสนิม แต่สแตนเลสมีโครเมียมผสมอยู่ 10.5% ขึ้นไป ทำให้คุณสมบัติของฟิล์มออกไซต์บนพื้นผิวเปลี่ยนแปลงไป กลายเป็นฟิล์มปกป้อง หรือพลาสซิฟเลเยอร์ (Passive Layer) ที่เหมือนเกราะป้องกัน การกัดกร่อน ซึ่งปรากฎการณ์นี้เรียกว่า พาสซิวิตี้ (Passivity)

ฟิล์มปกป้องนี้จะมีขนาดบางมาก (สำหรับแผ่นสแตนเลสบางขนาด 1 มม. ฟิล์มหรือพาสซีฟ เลเยอร์นี้ จะมีความบางเทียบเท่ากับวางกระดาษ 1 แผ่น บนตึกสูง 20 ชั้น) และมองตาเปล่าไม่เห็นฟิล์มนี้จะเกาะติดแน่น และทำหน้าที่ปกป้องสแตนลส จากการกัดกร่อนทั้งมวล หากนำไปผลิตแปรรูปหรือใช้งานในสภาพเหมาะสม เมื่อเกิดมีการขีดข่วน ฟิล์มปกป้องนี้จะสร้างขึ้นใหม่ได้เองตลอดเวลา

ความคงทนของพาสซีสเลเยอร์ เป็นปัจจัยหลักของความต้านทานการกัดกร่อนของสแตนเลส นอกจากนี้ ยังขึ้นอยู่กับสภาพการกัดกร่อนอันได้แก่ ความรุนแรง ของปฏิกิริยาออกซิไดซ์ ความเป็นกรดปริมาณสารละลายคลอไรต์ และอุณหภูมิ โดยทั่วไปแล้วการเพิ่มปริมาณ โครเมียมจะช่วยเพิ่มความ ต้านทาน การกัดกร่อนของสแตนเลส การเติมนิเกิลจะช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนโดยทั่วไป ให้ทนสภาวะกัดกร่อนรุนแรงได้ ส่วนโมลิบดินัมจะช่วยเพิ่ม ความต้านทานการกัดกร่อนเฉพาะที่ เช่น การกัดกร่อนแบบรูเข็ม (Pitting Corrosion)

ในทางปฏิบัติ สแตนลสชนิดเฟอร์ริติก มีการใช้งานจำกัดในสภาพการกัดกร่อนปานกลางและในสภาพชนบท ทั้งชนิดเฟอร์ริติกและออสเตนิติก สามารถใช้ทำ อุปกรณ์เครื่องใช้ในครัวเรือนได้แต่เนื่องจากชนิดออสเตนิติกสามารถทนการกัดกร่อนได้ดี และทำความสะอาดง่าย จึงนิยมใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร และเครื่องดื่ม นอกจากนี้ชนิดออสเตนิติกยังทนการกัดกร่อนจากสารเคมีหลายประเภทได้แก่ กรด, อัลคาลายด์ เป็นต้น ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลาย ในอุตสาหกรรมเคมี และกระบวนการผลิตต่าง ๆ

ผิวสำเร็จชนิดต่างๆ ของเสตนเลส

No.1 - ผิวผ่านการรีดร้อน อบอ่อน ขจัดสนิม และกัดกรด (Descaling & Pickling) ผิวมีสีขาวเทา ค่อนข้างหยาบ เนื่อจากผ่านการกัดกรดที่รุนแรง

2D -ผิวผ่านการรีดเย็น อบอ่อน และกัดกรด

2B - ผิวผ่านการรีดเย็น อบอ่อน กัดกรด และรีดปรับความเรียบผิว (Skin pass rolling)

BA - ผิวผ่านการรีดเย็น และอบอ่อน ในสภาพบรรยากาศควบคุม ทำให้ผิวมีลักษณะมันเงา

No.3 - ผิวที่ผ่านการขัดด้วยวัสดุสำหรับขัด เบอร์ 100-200

No.4 - ผิวที่ผ่านการขัดด้วยวัสดุสำหรับขัด เบอร์ 150-180

#240 - ผิวที่ผ่านการขัดด้วยวัสดุสำหรับขัด เบอร์ 240

#320 - ผิวที่ผ่านการขัดด้วยวัสดุสำหรับขัด เบอร์ 320

#400 - ผิวที่ผ่านการขัดด้วยวัสดุสำหรับขัด เบอร์ 400

HL - ผิวผ่านการขัดละเอียด โดยมีลายขัดเป็นเส้นต่อเนื่องคล้ายเส้นผม (Hair line)

Mirror - ผิวจะเงาและสะท้อนดีมาก ได้จากการขัดด้วยวัสดุที่ละเอียดมาก

Distressed - ผิวที่มีลวดลายรอยขีด (Scratch) ไม่เป็นระเบียบ (Random)

Embossing - ผิวมีลวดลายนูนจากการรีด

Plating - ผิวเคลือบด้วยโลหะมีสี หรือเคลือบด้วยโลหะมีค่า

ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดโดยทั่วไป

- ผงซักฟอก และสบู่ที่ใช้ในบ้าน น้ำยาทำความสะอาดกระจก ใช้ล้างสแตนเลสได้เป็นครั้งคราว แต่ต้องล้างออกด้วยน้ำเย็นให้หมด

- ยาฆ่าเชื้อ ในบ้านและในอุตสาหกรรม ต้องใช้ยาฆ่าเชื้อเจือจาง โดยจำกัดจำนวนครั้งที่ใช้ ต้องล้างออกด้วยน้ำให้สะอาด

- สารละลาย แอลกอฮอล์ และอะเซโทน สำหรับคราบที่ล้างด้วยสบู่ไม่ออก เช่น สี และคราบมันจากสารอนินทรีย์ จากนั้นล้างด้วยสารละลายแล้วเช็ดออกด้วยสบู่ และล้างออกด้วยน้ำสะอาด

- กรดทำความสะอาด สารละลายทำความสะอาดที่มีส่วนผสมของฟอสฟอรัสและไนตริก เป็นวิธีสุดท้ายที่ควรใช้ทำความสะอาดสแตนเลส ล้างออกด้วยน้ำร้อนหลายๆครั้ง โดยใช้ความระมัดระวัง ควรปรึกษาผู้เชี่ยวชาญสำหรับการใช้ ที่ถูกต้องและปลอดภัย

- ทำความสะอาดโดย ใช้เครื่องมือ การยิงผิวหน้า, การขัดผิวหน้า, การขัดด้วยลวด, การใช้ผงขัด คราบที่ล้างออกยาก ต้องใช้ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดเชิงกล ผลิตภัณฑ์ที่ใช้ต้องปลอดออกไซต์หลัก และระวังไม่ให้เกิดคราบขึ้นอีก การใช้ผลิตภัณฑ์ชนิดนี้จะทำให้ พื้นผิวสตนเลสมีการเปลี่ยนแปลง

วิธีทำความสะอาดสำหรับคราบสกปรกโดยทั่วไป

รอยนิ้วมือ - ล้างด้วยสบู่ ผงซักฟอก หรือสารละลาย เช่น แอลกอฮอล์ หรืออาเซโทน ล้างออกด้วยน้ำเย็น และเช็ดให้แห้ง

น้ำมัน คราบน้ำมัน - ล้างด้วยสารละลายไฮโดรคาร์บอน / ออร์กานิก (เช่น แอลกอฮอล์) แล้วล้างออกด้วยสบู่ /ผงซักฟอกอย่างอ่อน และน้ำ ล้างออกด้วยน้ำเย็น และเช็ดให้แห้ง แนะนำให้จุ่มชิ้นงานให้โชกก่อนล้างในน้ำสบู่อุ่น ๆ

สี - ล้างออกด้วยสารละลายสี ใช้แปลงไนล่อนนุ่ม ๆ ขัดออก แล้วล้างออกด้วยน้ำเย็นและเช็คให้แห้ง

Carbob Deposit or Bked-on - จุ่มลงในน้ำ ใช้สารละลายที่มีแอมโมเนียเป็นส่วนประกอบ ล้างออกด้วยน้ำเย็นและเช็ดให้แห้ง

เปลี่ยนสีเนื่องจากความร้อน - ทาครีม (เช่น บรัสโซ) ลงบนแผ่นขัดที่ไม่ได้ทำจากเหล็ก แล้วขัดคราบที่ติดบนสแตนเลสออก ความร้อนขัดไปในทิศทางเดียวกันกับพื้นผิว ล้างออกด้วยน้ำเย็น และเช็ดให้แห้ง

ป้ายและสติกเกอร์ - จุ่มลงในน้ำอุ่น ๆ ลอกเอาป้ายออกแล้วถูกาวออกด้วยเบนซิน ล้างออกด้วยสบู่และน้ำจากนั้นให้ล้างด้วยน้ำอุ่น เช็คให้แห้งด้วยผ้านุ่ม ๆ

รอยน้ำ / มะนาว - จุ่มลงในน้ำส้มสายชูเจือจาง (25%) หรือกรดไนตริก (15%) ล้างให้สะอาด ล้างออกด้วยสบู่และน้ำ จากนั้นล่างให้สะอาดด้วนน้ำอุ่น เช็คให้แห้งด้วยผ้านุ่ม ๆ

คราบชา กาแฟ - ล้างด้วยโซดาไบคาร์บอเนต ในน้ำ ล้างออกด้วยสบู่และน้ำ จากนั้นล้างให้สะอาดด้วยน้ำอุ่น เช็คให้แห้งด้วยผ้านุ่ม ๆ

คราบสนิม - จุ่มในน้ำอุ่นที่มีส่วนผสมสารละลายกรดไนตริก ในอัตราส่วน 9 ต่อ 1 ประมาณครึ่งถึงหนึ่งชั่วโมง ล้างออกด้วยน้ำให้สะอาด หรือล้างผิวด้วยสารละลายกรดออกชาลิค ทิ้งไว้ประมาณ 20 นาที ล้างออกด้วยน้ำเย็นและเช็คให้แห้งหรือต้องใช้เครื่องมือล้างหากคราบสนิมติดแน่น

ข้อปฎิบัติสำหรับงานสแตนลส

ควรทำ

- เมื่อไม่ได้มีการทำความสะอาดสแตนเลส อย่างสม่ำเสมอ เมื่อสังเกตเห็นคราบหรือฝุ่นละอองใด ๆ ต้องรีบทำความสะอาดทันที

- การทำความสะอาดสแตนเลส ควรเริ่มจากผลิตภัณฑ์ทำความสะอาด ที่อ่อนที่สุด โดยเริ่มใช้ในบริเวณเล็ก ๆ ก่อนเพื่อดูว่าเกิดผลกระทบอะไร กับผิวสแตนเลสหรือไม่

- ใช้น้ำอุ่นล้างคาบความมันออก ไม่ควรใช้ยาฆ่าเชื้อในการทำความสะอาดชิ้นส่วนสแตนเลส

- หมั่นล้างสแตนเลสด้วนน้ำสะอาด เป็นขั้นตอนสุดท้ายเช็ดให้แห้งด้วยผ้านุ่ม หรือกระดาษชำระ

- เมื่อใช้กรดกัดทำความสะอาดสแตนเลส ควรใช้ด้วยความระมัดระวัง

- หลังจากใช้เครื่องครัวที่ทำด้วยสแตนเลส ควรล้างให้สะอาดทุกครั้ง

- หลีกเลี่ยงคราบ/สนิมเหล็ก ที่อาจติดมากับอุปกรณ์ทำความสะอาด ที่ทำมาจากเหล็ก หรือใช้ทำความสะอาดชิ้นส่วนเหล็กกล้าคาร์บอน

- ในกรณีที่ประสบปัญหาในการทำความสะอาดสแตนเลสควรปรึกษาผู้เชี่ยวชาญ

ไม่ควรทำ

- ไม่ควรเคลือบผิวสแตนเลสด้วยแว็กหรือวัสดุที่ผสมน้ำมันเพราะจะทำให้คราบสกปรกหรือฝุ่นละอองติดบนพื้นผิวได้ง่ายขึ้นและล้างทำความสะอาดออกได้ยาก

- ไม่ควรใช้ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาด ที่มีส่วนประกอบของคลอไรด์และฮาไลด์ เช่น โบรไมน์, ไอโอดีนและผลูออรีน

- ไม่ควรใช้กรดไฮโดรคลอริก (HCI) ในการทำความสะอาด เพราะอาจก่อให้เกิดการกัดกร่อน แบบรูเข็ม และการแตกเนื่องจากความเครียด (Stress Corrosion Crocking)

- ไม่ควรใช้ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดที่เราไม่แน่ใจ

- ไม่ควรใช้ผลิตภัณฑ์ที่ทำความสะอาดเครื่องเงิน ในการทำความสะอาดสแตนเลส

- ไม่ควรใช้สบู่ หรือผงซักฟอกมากเกินไป เพราะจะทำให้ผิวสแตนเลสมัวและหมองลง

- ไม่ควรทำความสะอาด และทำพาสซิเวชั่นในขั้นตอนเดียวกัน ควรทำตามขั้นตอน คือ ล้างก่อนแล้วค่อยทำพาสซิเวชั่น