คุณสมบัติสองด้านของคาร์บอนในเหล็กกล้าไร้สนิม

คาร์บอนเป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักของเหล็กอุตสาหกรรม คุณสมบัติและโครงสร้างของเหล็กส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยปริมาณและการกระจายตัวของคาร์บอนในเหล็ก ผลกระทบของคาร์บอนมีความสำคัญอย่างยิ่งในเหล็กกล้าไร้สนิม อิทธิพลของคาร์บอนต่อโครงสร้างของเหล็กกล้าไร้สนิมนั้นปรากฏให้เห็นในสองด้านหลักๆ ด้านหนึ่ง คาร์บอนเป็นองค์ประกอบที่ช่วยให้โครงสร้างออสเทนไนต์มีเสถียรภาพ และมีผลกระทบมาก (ประมาณ 30 เท่าของนิกเกล) อีกด้านหนึ่ง เนื่องจากความสัมพันธ์ที่สูงระหว่างคาร์บอนและโครเมียม ทำให้เกิดสารประกอบคาร์ไบด์ที่ซับซ้อนกับโครเมียม ดังนั้นในแง่ของความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อน บทบาทของคาร์บอนในเหล็กกล้าไร้สนิมจึงมีความขัดแย้งกัน

เมื่อเข้าใจกฎแห่งอิทธิพลนี้แล้ว เราสามารถเลือกเหล็กกล้าไร้สนิมที่มีปริมาณคาร์บอนแตกต่างกันตามความต้องการใช้งานที่แตกต่างกันได้
ตัวอย่างเช่น ปริมาณโครเมียมมาตรฐานของเหล็กกล้า 5 เกรด ตั้งแต่ 0Cr13 ถึง 4Cr13 ซึ่งเป็นเกรดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในอุตสาหกรรมและมีปริมาณโครเมียมต่ำที่สุด กำหนดไว้ที่ 12-14% โดยคำนึงถึงปัจจัยที่คาร์บอนและโครเมียมรวมตัวกันเป็นโครเมียมคาร์ไบด์ จุดประสงค์ที่สำคัญคือ หลังจากที่คาร์บอนและโครเมียมรวมตัวกันเป็นโครเมียมคาร์ไบด์แล้ว ปริมาณโครเมียมในสารละลายของแข็งจะต้องไม่ต่ำกว่าปริมาณโครเมียมขั้นต่ำที่ 11.7%

สำหรับเหล็กกล้าทั้งห้าเกรดนี้ เนื่องจากปริมาณคาร์บอนที่แตกต่างกัน ความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อนจึงแตกต่างกันด้วย เหล็กกล้า 0Cr13~2Cr13 มีความต้านทานการกัดกร่อนดีกว่า แต่ความแข็งแรงต่ำกว่าเหล็กกล้า 3Cr13 และ 4Cr13 โดยส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้าง
เนื่องจากมีปริมาณคาร์บอนสูง เหล็กกล้าทั้งสองเกรดจึงมีความแข็งแรงสูงและส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตสปริง มีด และชิ้นส่วนอื่นๆ ที่ต้องการความแข็งแรงและความทนทานต่อการสึกหรอสูง ยกตัวอย่างเช่น เพื่อแก้ไขปัญหาการกัดกร่อนตามขอบเกรนของเหล็กกล้าไร้สนิมโครเมียม-นิกเกิล 18-8 สามารถลดปริมาณคาร์บอนในเหล็กให้น้อยกว่า 0.03% หรือเติมธาตุ (ไทเทเนียมหรือไนโอเบียม) ที่มีแรงดึงดูดมากกว่าโครเมียมและคาร์บอนเพื่อป้องกันการเกิดคาร์ไบด์ ยกตัวอย่างเช่น ในกรณีของเหล็กโครเมียม เมื่อต้องการความแข็งและความทนทานต่อการสึกหรอสูง เราสามารถเพิ่มปริมาณคาร์บอนในเหล็กพร้อมกับเพิ่มปริมาณโครเมียมอย่างเหมาะสม เพื่อให้ได้ความแข็งและความทนทานต่อการสึกหรอตามที่ต้องการ พร้อมทั้งคำนึงถึงความทนทานต่อการกัดกร่อนด้วย เหล็กสแตนเลส 9Cr18 และ 9Cr17MoVCo ที่ใช้ในอุตสาหกรรม เช่น ตลับลูกปืน เครื่องมือวัด และใบมีด แม้ว่าจะมีปริมาณคาร์บอนสูงถึง 0.85 ~ 0.95% แต่เนื่องจากปริมาณโครเมียมก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย จึงยังคงรับประกันความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ตามต้องการ

โดยทั่วไปแล้ว ปริมาณคาร์บอนในเหล็กกล้าไร้สนิมที่ใช้ในอุตสาหกรรมในปัจจุบันค่อนข้างต่ำ เหล็กกล้าไร้สนิมส่วนใหญ่มีปริมาณคาร์บอน 0.1 ถึง 0.4% และเหล็กกล้าทนกรดมีปริมาณคาร์บอน 0.1 ถึง 0.2% เหล็กกล้าไร้สนิมที่มีปริมาณคาร์บอนมากกว่า 0.4% คิดเป็นเพียงส่วนน้อยของจำนวนเกรดทั้งหมด เนื่องจากภายใต้สภาวะการใช้งานส่วนใหญ่ เหล็กกล้าไร้สนิมมักมีวัตถุประสงค์หลักคือความทนทานต่อการกัดกร่อน นอกจากนี้ ปริมาณคาร์บอนที่ต่ำยังเป็นผลมาจากข้อกำหนดของกระบวนการบางอย่าง เช่น การเชื่อมและการขึ้นรูปเย็นที่ง่าย