สเตนเลสคืออะไร

สเตนเลส หรือตามศัพท์บัญญัติเรียกว่า เหล็กกล้าไร้สนิม เป็นเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำ(น้อยกว่า 2%)ของน้ำหนัก มีส่วนผสมของโครเมียม อย่างน้อย 10.5% กำเนิดขึ้นในปี พ.ศ.1903 เมื่อนักวิทยาศาสตร์พบว่า การเติมนิเกิล โมบิดินัม ไททาเนียม ไนโอเนียม หรือโลหะอื่นแตกต่างกันไปตามชนิด ของคุณสมบัติเชิงกล และการใช้ลงในเหล็กกล้าธรรมดา ทำให้เหล็กกล้ามีความต้านทานการเกิดสนิมได้ โดยโครเมียมที่เป็นส่วนผสมหลักของสเตนเลส(ประมาณ 10.5 % หรือมากกว่า) จะทำให้เกิดการสร้างฟิล์มโครเมียมออกไซด์ (chromium oxide film : CrO2 หรือเรียกว่า passive film)ที่มองไม่เห็นเกาะติด แน่นอยู่ที่ผิวหน้าทำให้เหล็กกล้า มีความต้านทานการกัดกร่อน ฟิลม์ปกป้อง นี้จะมีความบางเทียบเท่ากับวางกระดาษ 1 แผ่นบนตึกสูง 20 ชั้น ถ้าฟิล์มที่ผิวหน้านั้น ถูกทำลายไม่ว่าจากแรงกล หรือสารเคมี ออกซิเจนที่มีอยู่ในบรรยากาศ แม้จำนวนน้อยนิดจะเข้าทำปฏิกิริยากับโครเมียม สร้างฟิล์มโครเมียมออกไซด์ทดแทน ขึ้น ใหม่ด้วยตัวมันเอง

…สเตนเลสมีคุณสมบัติที่ไม่เหมือนใคร เช่น ยากต่อการขึ้นสนิมเมื่อเทียบกับโลหะหรือวัสดุชนิดอื่นๆ ค่าบำรุงรักษาต่ำ ง่ายต่อการเชื่อมและการขึ้นรูป ระยะเวลาการใช้งานคุ้มค่ากับราคา และสามารถนำกลับมาใช้ได้ใหม่ทั้งหมด จึงทำให้สเตนเลสเป็นโลหะที่ทรงคุณค่าิและมีประโยชน์ใช้สอยที่ไร้ขีด จำกัด

สเตนเลส สตีล แบ่งเป็น 5 ชนิดหลัก

เกรด ออสเตนิติก (Austenitic) แม่เหล็ดดูดไม่ติด นอกจากส่วนผสมของโครเมียม 18%แล้ว ยังมีนิเกิลที่ช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนอีกด้วย ชนิดออสเตนิติกเป็นที่นิยมใช้อย่างกว้างขวางมากที่สุด ในบรรดาสเตนเลสด้วยกัน 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 สเตนเลส สตีล ที่นิยมใช้ทั่วไปคือ ออสเตนิก และเฟอร์ริติก ซึ่งคิดเป็น 95%ของเหล็กกล้าไร้สนิม ที่ใช้งานอยู่ในปัจจุบัน

ตระกูลเพิ่มความแข็งโดยการตกผลึก มีความต้านทานกการกัดกร่อนเทียบเคียงกับตระกูลออสเทนนิติค มีความแข็งแรงมากกว่าตระกูลมาร์เทนซิติค เกรด 17-4H ที่รู้จักกันทั่วไป มีโครเมียมผสมอยู่ 17 เปอร์เซนต์และมีนิกเกิล 4 เปอร์เซนต์ ทองแดง และไนโอเบียม ผสมอยู่ด้วย เนื่องจาก สเตนเลสชนิดนี้สามารถชุบแข็งได้ในคราวเดียว จึงเหมาะสำหรับทำแกน ปั๊มหัววาล์ว และส่วนประกอบของ อากาศยาน

คุณสมบัติทั่วไปและคุณสมบัติทางกายภาพของสเตนเลส
ค่าความหนาแน่นสูงของสเตนเลสแตกต่างจากวัสดุที่ใช้ในการก่อสร้างอื่นๆ อย่างเห็นได้ชัด ในส่วนของคุณสมบัติเกี่ยวกับความสามารถทนความร้อนของสเตนเลส มีข้อสังเกต 3 ประการคือ
– การที่มีจุดหลอมเหลวสูง ทำให้มีอัตราความคืบดี เมื่อเทียบกับเซรามิกที่อุณหภูมิต่ำกว่า 1000 องศา C
– การที่มีค่านำความร้อนระดับปานกลาง ทำให้สเตนเลสเหมาะที่จะใช้ในงานที่ต้องทนความร้อน (คอนเทนเนอร์) หรือต้องการคุณสมบัตินำความร้อนได้ดี (เครื่องถ่ายความร้อน)
– การมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวระดับปานกลาง จึงสามารถใช้ความยาวมากๆได้ โดยใช้ตัวเชื่อมน้อย (เช่น ในการทำหลังคา)

คุณสมบัติเชิงกล

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

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

คุณสมบัติของสเตนเลส

สเตนเลสต่างชนิดกันที่มีโครงสร้างต่างกัน จะมีลักษณะค่าความแข็งแรงที่เปลี่ยนแปลงแตกต่างกันดังในรูปจะแสดงให้เห็น แนวโค้งของค่าความแข็งแรง โดยทั่วไปของเกรดสเตนเลส 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? สเตนเลสจึงทนต่อการกัดกร่อนได้ โลหะทุกชนิดทั่วไปจะทำปฎิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ เกิดเป็นฟิล์มออกไซต์บนผิวโลหะ หรือออกไซต์ ที่เกิดบนผิวเหล็กทั่วไป จะทำปฎิกิริยาออกซิไดซ์ และทำให้เกิดสภาพพื้นผิวเหล็กผุกร่อน ที่เราเรียกว่า เป็นสนิม แต่สเตนเลสมีโครเมียมผสมอยู่ 10.5% ขึ้นไป ทำให้คุณสมบัติของฟิล์มออกไซต์บนพื้นผิวเปลี่ยนแปลงไป กลายเป็นฟิล์มปกป้อง หรือพลาสซิฟเลเยอร์ (Passive Layer) ที่เหมือนเกราะป้องกัน การกัดกร่อน ซึ่งปรากฎการณ์นี้เรียกว่า พาสซิวิตี้ (Passivity)
ฟิล์มปกป้องนี้จะมีขนาดบางมาก (สำหรับแผ่นสเตนเลสบางขนาด 1 มม. ฟิล์มหรือพาสซีฟ เลเยอร์นี้ จะมีความบางเทียบเท่ากับวางกระดาษ 1 แผ่น บนตึกสูง 20 ชั้น) และมองตาเปล่าไม่เห็นฟิล์มนี้จะเกาะติดแน่น และทำหน้าที่ปกป้องสเตนเลส จากการกัดกร่อนทั้งมวล หากนำไปผลิตแปรรูปหรือใช้งานในสภาพเหมาะสม เมื่อเกิดมีการขีดข่วน ฟิล์มปกป้องนี้จะสร้างขึ้นใหม่ได้เองตลอดเวลา

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

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

ผิวสำเร็จชนิดต่างๆ ของสเตนเลส
No.1 – ผิวผ่านการรีดร้อน อบอ่อน ขจัดสนิม และกัดกรด (Descaling & Pickling)
ผิวมีสีขาวเทา ค่ิอนข้างหยาบ 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 ใช้ล้างสเตนเลสได้เป็นครั้งคราว แต่ต้องล้างออกด้วยน้ำเย็นให้หมด
– ยาฆ่าเชื้อ ในบ้านและในอุตสาหกรรม ต้องใช้ยาฆ่าเชื้อเจือจาง โดยจำกัดจำนวนครั้งที่ใช้ ต้องล้างออกด้วยน้ำให้สะอาด
– สารละลาย แอลกอฮอล์ และอะเซโทน สำหรับคราบที่ล้างด้วยสบู่ไม่ออก เช่น สี และคราบมันจากสารอนินทรีย์ จากนั้นล้างด้วยสารละลายแล้วเช็ดออกด้วยสบู่ และล้างออกด้วยน้ำสะอาด
– กรดทำความสะอาด สารละลายทำความสะอาดที่มีส่วนผสมของฟอสฟอรัสและไนตริก เป็นวิธีสุดท้ายที่ควรใช้ทำความสะอาดสเตนเลส ล้างออกด้วยน้ำร้อนหลายๆครั้ง โดยใช้ความระมัดระวัง ควรปรึกษาผู้เชี่ยวชาญสำหรับการใช ้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 แล้วล้างออกด้วยน้ำเย็นและเช็คให้แห้งCarbob Deposit or Bked-on – จุ่มลงในน้ำ ใช้สารละลายที่มีแอมโมเนียเป็นส่วนประกอบ ล้างออกด้วยน้ำเย็นและเช็ดให้แห้ง

เปลี่ยนสีเนื่องจากความร้อน – ทาครีม (เช่น บรัสโซ) ลงบนแผ่นขัดที่ไม่ได้ทำจากเหล็ก แล้วขัดคราบที่ติดบนสเตนเลสออก ขัดไปในทิศทางเดียวกันกับพื้นผิว ล้างออกด้วยน้ำเย็น และเช็ดให้แห้ง

ป้ายและสติกเกอร์ – จุ่มลงในน้ำอุ่น ๆ ลอกเอาป้ายออกแล้วถูกาวออกด้วยเบนซิน ล้างออกด้วยสบู่และน้ำจากนั้นให้ล้าง
วยน้ำอุ่น เช็คให้แห้งด้วยผ้านุ่ม ๆ

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

คราบชา กาแฟ – ล้างด้วยโซดาไบคาร์บอเนต ในน้ำ ล้างออกด้วยสบู่และน้ำ จากนั้นล้างให้สะอาดด้วยน้ำอุ่น เช็คให้แห้งด้วยผ้านุ่ม ๆ

คราบสนิม – จุ่มในน้ำอุ่นที่มีส่สนผสมสารละลายกรดไนตริก ในอัตราส่วน 9 ต่อ 1 ประมาณครึ่งถึงหนึ่งชั่วโมง ล้างออกด้วยน้ำให้สะอาด หรือล้างผิวด้วยสารละลายกรดออกชาลิค ทิ้งไว้ประมาณ 20 นาที ล้างออกด้วยน้ำเย็นและเช็คให้แห้งหรือต้องใช้เครื่องมือล้างหากคราบสนิมติดแน่น

ข้อปฎิบัติสำหรับงานสเตนเลส

ควรทำ
– เมื่อไม่ได้มีการทำความสะอาดสเตนเลส อย่างสม่ำเสมอ เมื่อสังเกตเห็นคราบหรือฝุ่นละอองใด ๆ ต้องรีบทำความสะอาดทันที
– การทำความสะอาดสเตนเลส ควรเริ่มจากผลิตภัณฑ์ทำความสะอาด ที่อ่อนที่สุด โดยเริ่มใช้ในบริเวณเล็ก ๆ ก่อนเพื่อดูว่าเกิดผลกระทบอะไร กับผิวสเตนเลสหรือไม่
– ใช้น้ำอุ่นล้างคาบความมันออก ไม่ควรใช้ยาฆ่าเชื้อในการทำความสะอาดชิ้นส่วนสเตนเลส
– หมั่นล้างสเตนเลสด้วนน้ำสะอาด เป็นขั้นตอนสุดท้ายเช็ดให้แห้งด้วยผ้านุ่ม หรือกระดาษชำระ
– เมื่อใช้กรดกัดทำความสะอาดสเตนเลส ควรใช้ด้วยความระมัดระวัง
– หลังจากใช้เครื่องครัวที่ทำด้วยสเตนเลส ควรล้างให้สะอาดทุกครั้ง
– หลีกเลี่ยงคราบ/สนิมเหล็ก ที่อาจติดมากับอุปกรณ์ทำความสะอาด ที่ทำมาจากเหล็ก หรือใช้ทำความสะอาดชิ้นส่วนเหล็กกล้าคาร์บอน
– ในกรณีที่ประสบปัญหาในการทำความสะอาด
สเตนเลสควรปรึกษาผู้เชี่ยวชาญ

ไม่ควรทำ
– ไม่ควรเคลือบผิวสเตนเลสด้วยแว็กหรือวัสดุที่ผสมน้ำมันเพราะจะทำให้คราบสกปรกหรือฝุ่นละอองติดบนพื้นผิวได้ง่ายขึ้นและล้างทำความสะอาดออกได้ยาก
– ไม่ควรใช้ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาด ที่มีส่วนประกอบของคลอไรด์และฮาไลด์ เช่น โบรไมน์, ไอโอดีนและผลูออรีน
– ไม่ควรใช้กรดไฮโดรคลอริก (HCI) ในการทำความสะอาด เพราะอาจก่อให้เกิดการกัดกร่อน แบบรูเข็ม และการแตกเนื่องจากความเครียด (Stress Corrosion Crocking)
– ไม่ควรใช้ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดที่เราไม่แน่ใจ
– ไม่ควรใช้ผลิตภัณฑ์ที่ทำความสะอาดเครื่องเงิน ในการทำความสะอาดสเตนเลส
– ไม่ควรใช้สบู่ หรือผงซักฟอกมากเกินไป เพราะจะทำให้ผิวสเตนเลสมัวและหมองลง
– ไม่ควรทำความสะอาด และทำพาสซิเวชั่นในขั้นตอนเดียวกัน ควรทำตามขั้นตอน คือ ล้างก่อนแล้วค่อยทำพาสซิเวชั่น