ในทางโลหะวิทยา เหล็กกล้าไร้สนิมคือโลหะผสมเหล็กที่มีโครเมียมอย่างน้อย 10.5% โดยมีหรือไม่มีธาตุผสมอื่น ๆ และมีคาร์บอนสูงสุด 1.2% โดยมวลเหล็กกล้าไร้สนิมหรือที่รู้จักกันในชื่อ inox steel หรือ inox จากภาษาฝรั่งเศส inoxydable (inoxidizable) ได้แก่โลหะผสมเหล็กที่เป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องความต้านทานการกัดกร่อนซึ่งจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณโครเมียมที่เพิ่มขึ้นความต้านทานการกัดกร่อนอาจเพิ่มขึ้นได้ด้วยการเติมนิกเกิลและโมลิบดีนัมความต้านทานของโลหะผสมเหล่านี้ต่อผลกระทบทางเคมีของสารกัดกร่อนจะขึ้นอยู่กับการสร้างทู่เพื่อให้ทู่เกิดขึ้นและคงตัว โลหะผสม Fe-Cr จะต้องมีปริมาณโครเมียมขั้นต่ำประมาณ 10.5% โดยน้ำหนัก ซึ่งเกินกว่านั้นสามารถเกิดขึ้นได้ และต่ำกว่านั้นเป็นไปไม่ได้โครเมียมสามารถใช้เป็นองค์ประกอบในการชุบแข็งได้ และมักใช้ร่วมกับองค์ประกอบที่ทำให้แข็ง เช่น นิกเกิล เพื่อสร้างคุณสมบัติทางกลที่เหนือกว่า

ดูเพล็กซ์สแตนเลส

ตามชื่อบ่งบอกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์เป็นส่วนผสมของโลหะผสมสองประเภทหลักพวกมันมีโครงสร้างจุลภาคผสมระหว่างออสเทนไนต์และเฟอร์ไรต์ โดยปกติแล้วจุดมุ่งหมายคือการผลิตส่วนผสม 50/50 แม้ว่าในโลหะผสมเชิงพาณิชย์อาจมีอัตราส่วน 40/60 ก็ตามความต้านทานการกัดกร่อนมีความคล้ายคลึงกับความต้านทานการกัดกร่อนของออสเทนนิติก แต่ความต้านทานต่อความเค้น-การกัดกร่อน (โดยเฉพาะอย่างยิ่งการแตกร้าวของการกัดกร่อนจากความเค้นคลอไรด์) ความต้านทานแรงดึง และความแข็งแรงของผลผลิต (ประมาณสองเท่าของความแข็งแรงของผลผลิตของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก) โดยทั่วไปจะเหนือกว่าของออสเทนนิติก เกรดในเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ คาร์บอนจะถูกรักษาให้อยู่ในระดับต่ำมาก (C<0.03%)ปริมาณโครเมียมอยู่ระหว่าง 21.00 ถึง 26.00% ปริมาณนิกเกิลอยู่ระหว่าง 3.50 ถึง 8.00% และโลหะผสมเหล่านี้อาจมีโมลิบดีนัม (มากถึง 4.50%)โดยทั่วไปความเหนียวและความเหนียวจะอยู่ระหว่างเกรดออสเทนนิติกและเฟอร์ริติกเกรดดูเพล็กซ์มักจะแบ่งออกเป็นสามกลุ่มย่อยตามความต้านทานการกัดกร่อน: ดูเพล็กซ์แบบลีน ดูเพล็กซ์มาตรฐาน และซูเปอร์ดูเพล็กซ์เหล็กกล้าซุปเปอร์ดูเพล็กซ์มีความแข็งแกร่งและทนทานต่อการกัดกร่อนทุกรูปแบบเพิ่มขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กกล้าออสเทนนิติกมาตรฐานการใช้งานทั่วไป ได้แก่ การใช้งานทางทะเล โรงงานปิโตรเคมี โรงงานแยกเกลือ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และอุตสาหกรรมการผลิตกระดาษปัจจุบัน อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซเป็นผู้ใช้รายใหญ่ที่สุด และได้ผลักดันให้ใช้เกรดที่ทนต่อการกัดกร่อนมากขึ้น ซึ่งนำไปสู่การพัฒนาเหล็กกล้าซูเปอร์ดูเพล็กซ์

ความต้านทานของสแตนเลสต่อผลกระทบทางเคมีของสารกัดกร่อนนั้นขึ้นอยู่กับการทู่เพื่อให้ทู่เกิดขึ้นและคงตัว โลหะผสม Fe-Cr จะต้องมีปริมาณโครเมียมขั้นต่ำประมาณ 10.5% โดยน้ำหนัก ซึ่งเกินกว่านั้นสามารถเกิดขึ้นได้ และต่ำกว่านั้นเป็นไปไม่ได้โครเมียมสามารถใช้เป็นองค์ประกอบในการชุบแข็งได้ และมักใช้ร่วมกับองค์ประกอบที่ทำให้แข็ง เช่น นิกเกิล เพื่อสร้างคุณสมบัติทางกลที่เหนือกว่า

ดูเพล็กซ์สแตนเลส – SAF 2205 – 1.4462

สเตนเลสดูเพล็กซ์ทั่วไปคือ SAF 2205 (เครื่องหมายการค้าของแซนด์วิคสำหรับสเตนเลสดูเพล็กซ์ 22Cr (เฟอริติก-ออสเทนนิติก)) ซึ่งโดยทั่วไปประกอบด้วยโครเมียม 22% และนิกเกิล 5%มีความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยมและมีความแข็งแรงสูง 2205 เป็นเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดการใช้งานของ SAF 2205 อยู่ในอุตสาหกรรมต่อไปนี้:

• การขนส่ง การจัดเก็บ และการแปรรูปทางเคมี
• อุปกรณ์การประมวลผล
• สภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์และทางทะเลสูง
• การสำรวจน้ำมันและก๊าซ
• เครื่องกระดาษ

คุณสมบัติของดูเพล็กซ์สแตนเลส

คุณสมบัติของวัสดุเป็นคุณสมบัติที่เข้มข้น ซึ่งหมายความว่าพวกมันไม่ขึ้นอยู่กับปริมาณของมวล และอาจแตกต่างกันไปในแต่ละสถานที่ภายในระบบได้ตลอดเวลาวัสดุศาสตร์เกี่ยวข้องกับการศึกษาโครงสร้างของวัสดุและเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของวัสดุ (เครื่องกล ไฟฟ้า ฯลฯ)เมื่อนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุรู้เกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและคุณสมบัตินี้แล้ว พวกเขาก็จะสามารถศึกษาประสิทธิภาพสัมพัทธ์ของวัสดุในการใช้งานที่กำหนดได้ปัจจัยกำหนดหลักของโครงสร้างของวัสดุและคุณสมบัติของวัสดุคือองค์ประกอบทางเคมีที่เป็นส่วนประกอบและวิธีการแปรรูปให้อยู่ในรูปแบบสุดท้าย

สมบัติทางกลของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์

วัสดุมักถูกเลือกสำหรับการใช้งานต่างๆ เนื่องจากมีการผสมผสานคุณสมบัติทางกลที่ต้องการสำหรับการใช้งานเชิงโครงสร้าง คุณสมบัติของวัสดุมีความสำคัญและวิศวกรต้องคำนึงถึงสิ่งเหล่านี้ด้วย

ความแข็งแกร่งของดูเพล็กซ์สแตนเลส

ในกลศาสตร์ของวัสดุนั้นความแข็งแรงของวัสดุคือความสามารถในการทนต่อโหลดที่ใช้โดยไม่เกิดความเสียหายหรือเสียรูปพลาสติกความแข็งแรงของวัสดุจะพิจารณาความสัมพันธ์ระหว่างแรงภายนอกที่ใช้กับวัสดุกับการเสียรูปหรือการเปลี่ยนแปลงขนาดวัสดุที่เกิดขึ้นความแข็งแรงของวัสดุคือความสามารถในการทนต่อภาระที่ใช้นี้โดยไม่เกิดความเสียหายหรือการเสียรูปของพลาสติก

แรงดึงสูงสุด

ความต้านทานแรงดึงสูงสุดของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ – SAF 2205 คือ 620 MPa

ที่แรงดึงสูงสุดเป็นจุดสูงสุดทางวิศวกรรมเส้นโค้งความเค้น-ความเครียด.สิ่งนี้สอดคล้องกับความเครียดสูงสุดที่ได้รับจากโครงสร้างที่มีความตึงเครียดค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุดมักสั้นลงเป็น “ค่าความต้านทานแรงดึง” หรือ “ค่าแรงดึงสูงสุด”หากใช้และรักษาความเครียดนี้ไว้ จะส่งผลให้เกิดการแตกหักบ่อยครั้ง ค่านี้มากกว่าค่าความเครียดของผลผลิตอย่างมีนัยสำคัญ (มากกว่าค่าของโลหะบางชนิดถึง 50 ถึง 60 เปอร์เซ็นต์)เมื่อวัสดุที่มีความเหนียวถึงจุดแข็งสูงสุด มันจะเกิดการคอตรงที่พื้นที่หน้าตัดลดลงเฉพาะจุดกราฟความเค้น-ความเครียดไม่มีความเค้นสูงกว่าความแรงสูงสุดแม้ว่าการเสียรูปจะยังคงเพิ่มขึ้นต่อไป แต่ความเครียดมักจะลดลงหลังจากบรรลุจุดแข็งสูงสุดแล้วเป็นคุณสมบัติที่เข้มข้นดังนั้นค่าของมันจึงไม่ขึ้นอยู่กับขนาดของชิ้นงานทดสอบอย่างไรก็ตาม ขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่นๆ เช่น การเตรียมชิ้นงานทดสอบ การมีอยู่หรือข้อบกพร่องที่พื้นผิว และอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมและวัสดุในการทดสอบค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุดแตกต่างกันไปตั้งแต่ 50 MPa สำหรับอะลูมิเนียม จนถึงสูงถึง 3000 MPa สำหรับเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงมาก

ความแข็งแรงของผลผลิต

ความแข็งแรงของผลผลิตของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ – SAF 2205 คือ 440 MPa

ที่จุดผลผลิตคือจุดบนเส้นโค้งความเค้น-ความเครียดที่บ่งบอกถึงขีดจำกัดของพฤติกรรมยืดหยุ่นและพฤติกรรมพลาสติกเริ่มต้นความแข็งแรงของผลผลิตหรือความเค้นของผลผลิตคือคุณสมบัติของวัสดุที่กำหนดให้เป็นความเค้นที่วัสดุเริ่มเปลี่ยนรูปเป็นพลาสติกในทางตรงกันข้าม จุดครากคือจุดที่การเสียรูปแบบไม่เชิงเส้น (ยืดหยุ่น + พลาสติก) เริ่มต้นขึ้นก่อนถึงจุดคราก วัสดุจะเปลี่ยนรูปอย่างยืดหยุ่นและกลับสู่รูปร่างเดิมเมื่อขจัดความเค้นที่ใช้ออกไปเมื่อผ่านจุดครากแล้ว การเปลี่ยนรูปบางส่วนจะเป็นแบบถาวรและไม่สามารถย้อนกลับได้เหล็กบางชนิดและวัสดุอื่นๆ มีพฤติกรรมที่เรียกว่าปรากฏการณ์จุดครากความแข็งแรงของผลผลิตแตกต่างกันไปตั้งแต่ 35 MPa สำหรับอะลูมิเนียมที่มีความแข็งแรงต่ำ ไปจนถึงมากกว่า 1,400 MPa สำหรับเหล็กที่มีความแข็งแรงสูง

โมดูลัสความยืดหยุ่นของ Young

โมดูลัสความยืดหยุ่นของ Young ของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ – SAF 2205 คือ 200 GPa

โมดูลัสความยืดหยุ่นของยังคือโมดูลัสยืดหยุ่นสำหรับแรงดึงและแรงอัดในรูปแบบความยืดหยุ่นเชิงเส้นของการเสียรูปในแกนเดียว และโดยปกติจะได้รับการประเมินโดยการทดสอบแรงดึงร่างกายจะสามารถคืนขนาดได้เมื่อนำภาระออก จนถึงขีดจำกัดความเครียดความเค้นที่ใช้ทำให้อะตอมในคริสตัลเคลื่อนที่จากตำแหน่งสมดุล และทั้งหมดอะตอมถูกแทนที่ในปริมาณที่เท่ากันและรักษาเรขาคณิตสัมพัทธ์ไว้เมื่อความเครียดถูกกำจัดออกไป อะตอมทั้งหมดจะกลับสู่ตำแหน่งเดิม และไม่มีการเสียรูปถาวรเกิดขึ้นตามกฎของฮุคความเค้นจะเป็นสัดส่วนกับความเครียด (ในบริเวณยืดหยุ่น) และความชันคือโมดูลัสของยังโมดูลัสของยังเท่ากับความเค้นตามยาวหารด้วยความเครียด

ความแข็งของ Duplex Stainless Steel

ความแข็งบริเนลของสเตนเลสดูเพล็กซ์ – SAF 2205 มีค่าประมาณ 217 MPa

ในสาขาวัสดุศาสตร์ความแข็งคือความสามารถในการทนต่อการเยื้องพื้นผิว (การเปลี่ยนรูปพลาสติกเฉพาะที่) และรอยขีดข่วนความแข็งอาจเป็นคุณสมบัติของวัสดุที่มีการกำหนดไว้ได้ไม่ดีนัก เนื่องจากอาจบ่งบอกถึงความต้านทานต่อการขีดข่วน การเสียดสี การเยื้อง หรือแม้แต่ความต้านทานต่อรูปร่างหรือการเสียรูปของพลาสติกเฉพาะจุดความแข็งเป็นสิ่งสำคัญจากมุมมองทางวิศวกรรม เนื่องจากความต้านทานต่อการสึกหรอจากการเสียดสีหรือการกัดเซาะด้วยไอน้ำ น้ำมัน และน้ำโดยทั่วไปจะเพิ่มขึ้นตามความแข็ง

การทดสอบความแข็งของบริเนลเป็นหนึ่งในการทดสอบความแข็งของการเยื้องที่พัฒนาขึ้นเพื่อการทดสอบความแข็งในการทดสอบ Brinell หัวกดทรงกลมที่แข็งจะถูกบังคับให้เข้าสู่พื้นผิวของโลหะภายใต้ภาระเฉพาะที่จะทดสอบการทดสอบทั่วไปใช้ลูกบอลเหล็กชุบแข็งเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 มม. (0.39 นิ้ว) เป็นหัวกดด้วยแรง 3,000 kgf (29.42 kN; 6,614 lbf)โหลดจะคงที่ตามเวลาที่กำหนด (ระหว่าง 10 ถึง 30 วินาที)สำหรับวัสดุที่นิ่มกว่า จะใช้แรงที่น้อยกว่าสำหรับวัสดุที่แข็งกว่า จะใช้ลูกบอลทังสเตนคาร์ไบด์แทนลูกบอลเหล็ก

การทดสอบนี้ให้ผลลัพธ์เป็นตัวเลขเพื่อระบุปริมาณความแข็งของวัสดุ ซึ่งแสดงโดยเลขความแข็งบริเนล – HBเลขความแข็งบริเนลถูกกำหนดโดยมาตรฐานการทดสอบที่ใช้บ่อยที่สุด (ASTM E10-14[2] และ ISO 6506–1:2005) เป็น HBW (H จากความแข็ง B จากบริเนล และ W จากวัสดุของหัวกด ทังสเตน (วุลแฟรม) คาร์ไบด์)ในมาตรฐานเดิม HB หรือ HBS ใช้เพื่ออ้างถึงการวัดที่ทำด้วยหัวกดเหล็ก

เลขความแข็งบริเนล (HB) คือน้ำหนักหารด้วยพื้นที่ผิวของการเยื้องเส้นผ่านศูนย์กลางของรอยพิมพ์วัดด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่มีสเกลซ้อนทับหมายเลขความแข็งของบริเนลคำนวณจากสมการ:

มีวิธีการทดสอบต่างๆ ที่ใช้กันทั่วไป (เช่น Brinell,คนุป,วิคเกอร์, และร็อคเวลล์).มีตารางที่สัมพันธ์กับตัวเลขความแข็งจากวิธีทดสอบต่างๆ ที่มีความสัมพันธ์กันในทุกสเกล ตัวเลขความแข็งสูงหมายถึงโลหะแข็ง

สมบัติทางความร้อนของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์

สมบัติทางความร้อนของวัสดุหมายถึงการตอบสนองของวัสดุต่อการเปลี่ยนแปลงในวัสดุอุณหภูมิและการประยุกต์ใช้ความร้อน.เป็นของแข็งดูดซับพลังงานในรูปของความร้อน อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้น และขนาดของมันจะเพิ่มขึ้นแต่วัสดุที่แตกต่างกันจะตอบสนองต่อการใช้ความร้อนต่างกัน

ความจุความร้อน,การขยายตัวทางความร้อน, และการนำความร้อนมักมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการใช้งานจริงของของแข็ง

จุดหลอมเหลวของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์

จุดหลอมเหลวของดูเพล็กซ์สแตนเลส – เหล็ก SAF 2205 อยู่ที่ประมาณ 1,450°C

โดยทั่วไป การหลอมละลายคือการเปลี่ยนเฟสของสารจากสถานะของแข็งเป็นสถานะของเหลวที่จุดหลอมเหลวของสารคืออุณหภูมิที่เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟสนี้จุดหลอมเหลวยังกำหนดสภาวะที่ของแข็งและของเหลวสามารถดำรงอยู่ได้อย่างสมดุล

การนำความร้อนของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์

ค่าการนำความร้อนของเหล็กสเตนเลสดูเพล็กซ์ – SAF 2205 คือ 19 W/(m. K)

คุณลักษณะการถ่ายเทความร้อนของวัสดุแข็งวัดโดยคุณสมบัติที่เรียกว่าการนำความร้อน, k (หรือ λ) วัดเป็น W/mK เป็นการวัดความสามารถของสารในการถ่ายเทความร้อนผ่านวัสดุโดยการนำ.โปรดทราบว่ากฎของฟูริเยร์ใช้กับสสารทุกประเภท โดยไม่คำนึงถึงสถานะ (ของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ)ดังนั้นจึงกำหนดไว้สำหรับของเหลวและก๊าซด้วย

ที่การนำความร้อนของเหลวและของแข็งส่วนใหญ่แปรผันตามอุณหภูมิ และสำหรับไอระเหยก็ขึ้นอยู่กับความดันด้วยโดยทั่วไป:

วัสดุส่วนใหญ่เกือบจะเป็นเนื้อเดียวกัน ดังนั้น เราจึงสามารถเขียนได้ k = k (T)คำจำกัดความที่คล้ายกันเกี่ยวข้องกับการนำความร้อนในทิศทาง y และ z (ky, kz) แต่สำหรับวัสดุไอโซโทรปิก ค่าการนำความร้อนไม่ขึ้นอยู่กับทิศทางการถ่ายโอน kx = ky = kz = k