คาร์บอนในเหล็กกล้าไร้สนิม

คาร์บอนเป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักของเหล็กอุตสาหกรรม ประสิทธิภาพและโครงสร้างของเหล็กนั้นส่วนใหญ่กำหนดโดยเนื้อหาและการกระจายของคาร์บอนในเหล็ก ผลกระทบของคาร์บอนมีความสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสแตนเลส อิทธิพลของคาร์บอนต่อโครงสร้างของสแตนเลสนั้นแสดงออกมาในสองด้านเป็นหลัก ในแง่หนึ่ง คาร์บอนเป็นองค์ประกอบที่ทำให้ออสเทไนต์มีเสถียรภาพ และผลกระทบนั้นมีขนาดใหญ่ (ประมาณ 30 เท่าของนิกเกิล) ในอีกแง่หนึ่ง เนื่องมาจากความสัมพันธ์ที่สูงของคาร์บอนและโครเมียม ขนาดใหญ่ โดยมีโครเมียมเป็นชุดคาร์ไบด์ที่ซับซ้อน ดังนั้น ในแง่ของความแข็งแกร่งและความต้านทานการกัดกร่อน บทบาทของคาร์บอนในสแตนเลสจึงขัดแย้งกัน

เมื่อตระหนักถึงกฎของอิทธิพลนี้ เราจึงสามารถเลือกเหล็กกล้าไร้สนิมที่มีปริมาณคาร์บอนต่างกันได้ตามความต้องการใช้งานที่แตกต่างกัน
ตัวอย่างเช่น ปริมาณโครเมียมมาตรฐานของเหล็ก 5 เกรด ได้แก่ 0Crl3~4Cr13 ซึ่งเป็นเกรดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในอุตสาหกรรมและน้อยที่สุด ถูกกำหนดไว้ที่ 12~14% นั่นคือ ปัจจัยที่คาร์บอนและโครเมียมก่อตัวเป็นคาร์ไบด์โครเมียมจะถูกนำมาพิจารณา จุดประสงค์ที่สำคัญคือ หลังจากคาร์บอนและโครเมียมผสมกันเป็นคาร์ไบด์โครเมียมแล้ว ปริมาณโครเมียมในสารละลายของแข็งจะไม่ต่ำกว่าปริมาณโครเมียมขั้นต่ำที่ 11.7%

สำหรับเหล็กทั้ง 5 เกรดนี้ เนื่องมาจากปริมาณคาร์บอนที่แตกต่างกัน ความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อนจึงแตกต่างกันด้วย เหล็ก 0Cr13~2Crl3 มีความต้านทานการกัดกร่อนดีกว่าแต่ความแข็งแรงต่ำกว่าเหล็ก 3Crl3 และ 4Cr13 เหล็กชนิดนี้ส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้าง
เนื่องจากมีปริมาณคาร์บอนสูง เหล็กทั้งสองเกรดจึงมีความแข็งแรงสูง และส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตสปริง มีด และชิ้นส่วนอื่นๆ ที่ต้องมีความแข็งแรงและทนต่อการสึกหรอสูง ตัวอย่างเช่น เพื่อเอาชนะการกัดกร่อนตามขอบเกรนของเหล็กกล้าไร้สนิมโครเมียม-นิกเกิล 18-8 สามารถลดปริมาณคาร์บอนในเหล็กให้น้อยกว่า 0.03% หรือเติมธาตุ (ไททาเนียมหรือไนโอเบียม) ที่มีความสัมพันธ์มากกว่าโครเมียมและคาร์บอนเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดคาร์ไบด์ ตัวอย่างเช่นโครเมียม เมื่อความแข็งสูงและความต้านทานการสึกหรอเป็นข้อกำหนดหลัก เราสามารถเพิ่มปริมาณคาร์บอนของเหล็กในขณะที่เพิ่มปริมาณโครเมียมอย่างเหมาะสม เพื่อตอบสนองข้อกำหนดด้านความแข็งและความต้านทานการสึกหรอ และคำนึงถึงความต้านทานการกัดกร่อนบางประการ การใช้ในอุตสาหกรรม เช่น ตลับลูกปืน เครื่องมือวัด และใบมีดด้วยเหล็กสแตนเลส 9Cr18 และ 9Cr17MoVCo ถึงแม้ว่าปริมาณคาร์บอนจะสูงถึง 0.85 ~ 0.95% เนื่องจากปริมาณโครเมียมจะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย ดังนั้นจึงยังคงรับประกันความต้านทานการกัดกร่อนได้

โดยทั่วไปแล้ว ปริมาณคาร์บอนของสเตนเลสที่ใช้ในอุตสาหกรรมในปัจจุบันค่อนข้างต่ำ สเตนเลสส่วนใหญ่มีปริมาณคาร์บอน 0.1 ถึง 0.4% และเหล็กทนกรดมีปริมาณคาร์บอน 0.1 ถึง 0.2% สเตนเลสที่มีปริมาณคาร์บอนมากกว่า 0.4% คิดเป็นเพียงเศษเสี้ยวเล็กน้อยของจำนวนเกรดทั้งหมด เนื่องจากในสภาพการใช้งานส่วนใหญ่ สเตนเลสมักมีวัตถุประสงค์หลักเพื่อต้านทานการกัดกร่อน นอกจากนี้ ปริมาณคาร์บอนที่ต่ำยังเกิดจากข้อกำหนดของกระบวนการบางอย่าง เช่น การเชื่อมที่ง่ายและการเสียรูปเมื่อเย็น