กลับสู่หน้า เหล็กเหนียว

กลับสู่หน้าหลัก

---

เหล็กกล้าผสมคุณสมบัติพิเศษ (Special alloy steels).

		เหล็กกล้าผสมทนแรงดึงสูง (High tensile strength alloy steels) เหล็กกล้าผสมพิเศษที่จะกล่าวถึงนี้เป็นเหล็กกล้าที่มีคุณสมบัติแตกต่างไปจากเหล็กกล้าผสมโดยทั่งไป กล่าวคือ เป็นเหล็กกล้าที่มีคุณสมบัติ
	ทนแรงดึงได้สูงมาก (150 - 200 kg/mm2) และความเหนียวสูง (% elongation 10 -20%) นอกจากนี้การชุบแข็งมีวิธีที่แตกต่างกับเหล็กกล้าผสมโดยทั่วไป จะขอกล่าวถึงเพียง 2 ชนิด คือ

1. เหล็กกล้า Maraging 2. เหล็กกล้า Ausforming

		เหล็กกล้า Maraging ตามความหมายคำว่า Mar มาจากมาร์เทนไซต์ และคำว่า Aging มาจากปรากฏการณ์ความแข็งที่เกิดจากการ
	ตกผลึก (Precipitation hardening) ดังนั้นจะเห็นว่าเหล็กกล้าผสม Maraging จึงเป็นเหล็กกล้าที่สามารถทำให้เกิดความแข็งขึ้นได้ จากการตกผลึกของธาตุผสมในโครงสร้างของมาร์เทนไซต์ เหล็กกล้าชนิดนี้แบ่งออกเป็น 3 กลุ่มคือ

		กลุ่มที่ 1 ซึ่งแบ่งออกเป็น 3 ประเภทคือ 1.1 เหล็กกล้ามาร์เอจจิ่งที่มีคุณสมบัติ Elastic limit ไม่เกิน 140 kg/mm2 มีส่วนผสมดังนี้ Ni 17-19% , Co 8-9% ,Mo 3-3.5%
	และ Ti 0.15-0.25%

		1.2 เหล็กกล้าที่มีคุณสมบัติ Elastic limit ไม่เกิน 175 kg/mm2 เป็นเหล็กที่ประกอบด้วย Ni 17-19%, Mo 4.6-5.2% และ Ti
	0.3-0.5%

		1.3 เหล็กกล้าที่มี Elastic limit ไม่เกิน 210 kg/mm2 มีส่วนผสมดังนี้ Ni 18-19%, Co 8.5-9.5%, Mo4.6-5.2% และ Ti 0.5-
	0.7%

		กลุ่มที่ 2 เป็นเหล็กกล้าผสมที่มีคุณสมบัติ Elastic Iimit 170-180 kg/mm2 เป็นเหล็กที่ประกอบด้วย Ni 18-20%, Ti 1.3-1.6%,
	Ai 0.15-.035%, Nb 0.3-0.5%

		กลุ่มที่ 3 เป็นเหล็กกล้าผสมที่มีคุณสมบัติ Elastic limit 175 -190 kg/mm2 มีส่วนผสมดังนี้ Ni 25-26%, Ti1.3-1.6%, Al
	0.15-0.35%, Nb 0.3-0.5% เหล็กมาร์เอจจิ่งทุกประเภทจะมีธาตุคาร์บอนพไม่เกิน 0.03%, แมงกานีส 0.1% กำมะถันและฟอสฟอรัส ไม่เกิน 0.01%

		การอบชุบเหล็กกล้าผสมมาร์เอจจิ่ง การอบชุบเหล็กกล้าผสมชนิดนี้จะต้องทำ 2 ขั้นคือ ขั้นแรกจะต้องชุบให้ได้โครงสร้างมาร์เทนไซต์ก่อนและหลังจากนั้นจึงนำ ไปทำให้ได้
	ความแข็งโดยการตกผลึกอีกครั้งหนึ่ง สิ่งที่น่าสมใจก็คือโครงสร้างมาร์เทนไซต์ที่กล่าวถึงนี้ไม่ใช่มาร์เทนไซต์ที่เกิดจากอะตอมคาร์บอน แต่จะเป็นมาร์เทนไซต์ที่เกิดจากนิเกิลจะให้ความแข็งได้ไม่สูงมากนัก (28-32 HRc ) แต่เหล็กที่ประกอบด้วยโครงสร้างเป็นมาร์เทนไซต์ของนิเกิลนี้จะมีความเหนียวสูง การอบชุบเหล็กกล้าผสมมาร์เอจจี่งมีขั้นตอนดังนี้

เหล็กมาร์เอจจิ่งกลุ่มแรก (18-20% Ni) ขั้นแรก เผาเหล็กที่อุณหภูมิ 800 -820๐C ใช้เวลา (Holding time) ประมาณ 1 ชั่วโมงต่อความหนา 25 มม.จากนั้นเอาเหล็กออกจากเตาปล่อยให้เย็นในอากาศ ในตอนนี้จะชุบเหล็กในน้ำหรือในน้ำมันจะได้โครงสร้างมาร์เทนไซต์ของนิเกิล เพราะเหล็กมีนิเกิลปริมาณสูง ความสามารถในการชุบแข็งจะดีมาก ความแข็งที่ได้ในขั้นนี้ประมาณ 28-32 HRc สามารถจะฟอร์มรูปร่างโดยการตัดเจาะหรือกลึงได้โดยปราศจากความยุ่งยาก ขั้นที่สอง เป็นการทำ Aging เพื่อให้เกิดความแข็งสูงสุด ถ้าสามารถควบคุมการตกผลึกให้เกิดลักษณะที่มีการยึดเหนี่ยวกับโครงสร้างพื้นฐาน (Coherent precipitation) ถ้าใช้เวลานานเกินไปความแข็งที่ได้จะลดลง เนื่องจากผลึกที่เกิดจากการรวมตัวของธาตุผสม แยกตัวและขยายตัวโดยไม่มีแรงยึดเหนี่ยวกับโครงสร้างพื้นฐาน (Noncoherent precipitation) ความแข็งที่ได้สูงสุดประมาณ 50 HRc

		จากการศึกษาด้วยกล้องขยายกำลังสูง (Electron microscope) จะพบว่าผลึกของธาตุผสมที่เกิดส่วนใหญ่จะเป็นการรวมตัวของนิเกิล
	กับไทเทเนียมและโมลิบดินั่ม ให้ผลึกของ Ni3Ti หรือ Ni3Mo ในกรณีที่มีอลูมิเนียมด้วยจะได้ผลึกของ Ni3(Ti,Al)

		เหล็กมาร์เอจจิ่ง 20% Ni การอบชุบกระทำคล้ายคลึงกับประเภทแรก คือ เผาที่อุณหภูมิ 815 องศา ใช้เวลา 1 ชั่วโมง ปล่อยให้เย็นในอากาศจะได้โครงสร้าง
	มาร์เทนไซต์ ที่มีความแข็งประมาณ 26-35 HRc ต่อจากนั้นนำไปทำ Aging ที่อุณหภูมิ 480 องศา - 500๐C โดยใช้เวลาสั้นกว่าคือใช้เวลาเพียง 1 ชั่วโมง หรือถ้าจะทำ Aging ที่อุณหภูมิต่ำที่ 460๐C โดยใช้เวลาประมาณ 4 ชั่วโมง จะได้เหล็กมีความแข็งประมาณ 50 HRc เช่นเดียวกัน

รูปที่ STEEL-SAS1 แสดงการอบชุบเหล็กกล้า Maraging 18-20 Ni.

		เหล็กมาร์เอจจิง 25% Ni การอบชุบจะมีปัญหายุ่งยากกว่าเหล็กมาร์เอจจิงสองชนิดที่กล่าวมาแล้ว ทั้งนี้เพราะเหล็กมาร์เอจจิงชนิดนี้มีปริมาณนิเกิลสูง จึงทำให้
	อุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงจากออสเตนไนท์ไปเป็นมาร์เทนไซท์ (Ms) ลดต่ำลงไปมาก ดังนั้นการปล่อยให้เหล็กเย็นในอากาศ หรือชุบน้ำ จะไม่ได้โครงสร้างมาร์เทนไซต์ แต่จะยังคงได้ออสเตนไนท์ที่อุณหภูมิห้องความแข็งที่ได้ต่ำประมาณ 10 HRc

		ขั้นที่สองเรียกว่าขั้นทำ Ausage เป็นการเผาเหล็กจากสภาพออสเตนไนท์ให้มีอุณหภูมิสูงประมาณ 700๐C เพื่อให้เกิดการตกผลึก
	ของ Ni3(Ti,Al) ทำให้ปริมาณของนิเกิลในออสเตนไนท์ลดลง อุณหภูมิของการเปลี่ยนแปลงจากออสเตนไนท์ไปเป็นมาร์เทนไซต์จะกลับสูงขึ้นอยู่ที่อุณหภูมิ 73 ๐C เวลาที่ใช้ในการทำ Ausage ประมาณ 4 ชั่วโมงจากนั้นปล่อยเหล็กให้อยู่ในอากาศ จะได้โครงสร้างมาร์เทนไซต์ของนิเกิลมีความแข็งประมาณ 30 HRc ในขั้นนี้สามารถทำให้ได้โครงสร้างมาร์เทนไซต์โดยไม่ต้องทำ Ausage ได้เหมือนกัน แต่จะต้องหาวิธีเปลี่ยนโครงสร้างออสเตนไนท์ให้เป็นมาร์เทนไซต์ โดยการชุบในน้ำยาทำความเย็น (Refrigirant) ที่อุณหภูมิ -37๐C หรือโดยการนำเอาเหล็กที่มีโครงสร้างเป็นออสเตนไนท์ที่ได้จากการอบชุบขั้นแรกมาผ่านการฟอร์มรูปเย็น (cold work) ปริมาณการฟอร์มไม่น้อยกว่า 25% (cod deformation) จะทำให้โครงสร้างออสเตนไนท์เปลี่ยนไปเป็นมาร์เทนไซต์ได้เช่นเดียวกัน

		ขั้นที่สามเป็นการทำ Ageing ที่อุณหภูมิ 480๐C ใช้เวลาประมาณ 3 ชั่วโมง ลักษณะการอบชุบเช่นเดียวกับการทำ Ageing
	เหล็กสองชนิดที่กล่าวมาแล็ว จะได้ความแข็งประมาณ 50 HRc เช่นเดียวกัน

รูปที่ STEEL-SAS2 แสดงการอบชุบเหล็กกล้า Maraging 25 % Ni.

ตาราง STEEL-SPECIAL ALLOY-1

รูปที่ STEEL-SAS3 โครงสร้างของเหล็ก Maraging .

Head

		จากที่ได้อธิบายมาแล้วจะเห็นว่าเหล็กมาร์เอจจิงเป็นเหล็กที่มีคุณสมบัติสูงที่สุดสำหรับทำอุปกรณ์เครื่องจักรกลต่าง ๆ โดยเฉพาะพวก
	ที่ใช้งานหนักและต่อเนื่อง เพราะนอกจากจะมีความแข็งแรงสูงและความแข็งอยู่ในเกณฑ์ดีแล้วเหล็กกล้า ผสมชนิดนี้ยังมีความเหนียวที่ดีอีกด้วย พิจารณาในกรณีของการฟอร์มรูปร่างโดยการตัดเจาะหรือกลึงด้วยแล้วเหล็กมาร์เอจจิ่งจัดว่าเป็นเหล็กที่ดีมาก ยกตัวอย่างเช่น การทำเฟืองเกียร์ หรือชิ้นส่วนอุปกรณ์ที่ซับซ้อน ถ้าเป็นเหล็กกล้าผสมชนิดอื่น (AISI 4130 หรือ 4340) ภายหลังการตัดเฟืองแล้วเหล็กจะต้องถูกนำไปทำการชุบแข็ง จะเป็นการชุบธรรมดาหรือชุบแข็งพื้นผิว เหล็กจะถูกนำไปเผาที่อุณหภูมิสูง (ยกเว้นการทำไนตรายดิง แต่ได้ความหนาของผิวแข็งบาง) หลังจากนั้นจะถูกนำไปชุบน้ำหรือน้ำมัน ซึ่งนับว่าเป็นการเสี่ยงต่อการบิดงอ แตกร้าวอยู่มาก แม้ว่าจะทำแบบ Martempering หรือ Austempering ซึ่งก็นับว่ายุ่งยากพอสมควร หลังจากชุบแข็งแล้วจะต้องไปทำการอบคืนตัวเพื่อลดความแครียวดและเพิ่มความเหนียว ซึ่งก็ได้ความเหนียวไม่สูงมาก โดยความแข็งจะลดลง การเกิดอาการบิดงอหรือแตกร้าวเป็นเรื่องใหญ่ เพราะเกือบจะไม่มีทางที่จะซ่อมแซม หรือซ่อมแซมได้ก็จะต้องเสียวค่าใช้จ่ายสูง

		ในกรณีของเหล็กมาร์เอจจิงภายหลังการชุบโดยให้ได้โครงสร้างมาร์เทนไซต์แล้วเราสามารถฟอร์มรูปร่างโดยการตัด เจาะ หรือกลึงได้
	เพราะความแข็งประมาณ 30 HRc เมื่อได้รูปร่างโดยสมบูรณ์แล้วจึงนำไปทำ Ageing ให้ได้คุณภาพทั้งความแข็ง ความเหนียว และความแข็งแรงสูง โดยไม่มีโอกาสเกิดบิดงอหรือแตกร้าว เพราะใช้อุณหภูมิต่ำประมาณ 500 ๐C และจะไม่เกิดการเป็นอ๊อกไซด์ (Scaling) ในขณะทำ Aging ผลงานที่ผลิตได้จะมีคุณภาพที่ดี แต่เนื่องจากเหล็กกล้าผสมชนิดนี้มีราคาแพง จึงเหมาะที่จะใช้กับงานที่ต้องการความแข็งแรงและความเหนียวสูง เช่น ส่วนประกอบของจรวด เพลาเครื่องยนต์แกสเทอร์ไบน์ หรือเพลาเดินเรือทะเล และอื่น ๆ ที่ต้องการน้ำหนักเบาและใช้งานหนักในเวลาติดต่อกันระยะเวลานาน ปัจจุบันเหล็กกล้าผสมผชนิดนี้ยังไม่มีใช้ในประเทศไทย เพราะราคาอยู่ในเกณฑ์สูงมาก

		เหล็กกล้า Ausforming เหล็กกล้า Ausforming เป็นเหล็กกล้าผสมอีกชนิดหนึ่งที่มีคุณสมบัติทนแรงดึงได้สูงมาก และมีความเหนียวสูง (Tensile strength)
	ประมาณ 200 kg/mm2 , percent elongation 10%) คำว่า Ausforming หมายถึงการฟอร์มรูปร่างของเหล็กจะต้องทำในขณะที่เหล็กมีโครงสร้างเป็นออสเตนไนท์ และเมื่อฟอร์มได้รูปร่างแล็วจะต้องชุบเหล็กในน้ำหรือน้ำมัน เพื่อให้โครงสร้างออสเตนไนท์เปลี่ยนไปเป็นมาร์เทนไซท์ จากนั้นนำไปทำ การอบคืนตัวเพื่อความเหนียวและลดความเครียด จึงจะได้เหล็กที่มีคุณสมบัติดังกล่าว เหตุผลที่สำคัญที่ทำให้เหล็กมีค่าความเค้นแรงดึงสูงถึง 200 kg/mm2 ก็คือ ในขณะที่ทำการฟอร์มรูปร่างในช่วงอุณหภูมิสูงจะทำให้ออสเตนไนท์มีความเครียดเกิดขึ้น และอาจจะทำเกรนขนาดโตแตกออกเป็นขนาดเล็ก ซึ่งเมื่อทำให้เย็นเร็วจะเปลี่ยนไปเป็นมาร์เทนไซต์ที่มีเกรนเล็กและยังมีความเครียดเหลืออยู่จากการฟอร์มรูปร่าง ซึ่งจะมีส่วนทำให้ได้ความเค้นแรงดึงสูง ปัญหาที่สำคัญที่การฟอร์มรูปร่างในขณะที่เหล็กโครงสร้างเป็นออสเตนไนท์ จะทำได้ยากในเหล็กกล้าผสมทั่ว ๆ ไป เพราะเหล็กจะเย็นเสียก่อนที่การฟอร์มรูปร่างจะทำสำเร็จ ออสเตนไนท์อาจจะเปลี่ยนไปเป็นเพิรไลท์เสียก่อนไม่มีโอกาสที่จะได้มาร์เทนไซท์ ดังนั้นเหล็กที่จะใช้กรรมวิธีนี้ซึ่งในปัจจุบันเรียกว่ากรรมวิธีอบชุบแบบ Thermomechanical จะต้องมีลักษณะให้เสถียรภาพของออสเตนไนท์ได้นานพอสำหรับฟอร์มรูปร่าง จากการศึกษาที่ผ่านมาจะบอกให้ว่าเหล็กกล้าผสมที่มีคุณสมบัตินี้จะต้องเป็นเหล็กที่มีโครเมียมเป็นธาตุผสมเกินกว่า 3% เพราะโครเมียมมีบทบาทที่แยกลักษณะของแผ่นภาพ T.T.T . ออกเป็นสองส่วน โดยทำให้ส่วนที่ออสเตนไนท์เปลี่ยนไปเป็นเพิรไลท์สูงขึ้น และทำให้ส่วนที่เป็นเบนไนท์ต่ำลง ตรงช่วงของอุณหภูมิประมาณ 500 ๐C ซึ่งตรงช่วงอุณหภูมินี้บนแผ่นภาพ T.T.T. ออสเตนไนท์จะมีเสถียรภาพอยู่ได้นานพอที่จะฟอร์มรูปร่างได้ทันก่อนการชุลน้ำหรือน้ำมัน (ดังรูปที่ STEEL-SAS4 )

รูปที่ STEEL-SAS4 แสดงแผนภูมิ T T T ของเหล็ก AISI H11.

		เหล็กกล้าผสมที่จัดอยู่ในประเภท Ausforming มีหลายชนิดขึ้นอยู่กับส่วนผสมที่ควรทราบได้แก่ เหล็กมาตรฐาน AISI H11 และ
	4340 ชนิดปรับปรุงโดยการเพิ่มปริมาณซิลิกอน เพื่อให้มีลักษณะแผ่นภาพ T.T.T. ใกล้เคียงกับ H 11

		เหล็ก H11 เป็นเหล็กอยู่ในกลุ่มเหล็กทำเครื่องมือร้อน (Hot working tool steel) มีส่วนผสม 0.4%C, 5%Cr, 1.3%Mo, 0.5%V
	จากแผ่นภาพ T.T.T. ช่วงอุณหภูมิ 550 ๐C จะเป็นบริเวณที่มีการแยกระหว่างส่วนที่มีการเปลี่ยนแปลงจากออสเตนไนท์ไปเป็นเพิรไลท์กับส่วนที่เป็นแบนไนท์(ดังรูปที่STEEL-SAS5 )

รูปที่ STEEL-SAS5 แสดงช่วงอุณหภูมิที่ใช้ในการอบชุบ และการฟอร์มรูปร่างของเหล็ก Ausforming.

		การอบชุบในลักษณะใช้ความร้อนและการฟอร์มรูปร่าง (Thermo-mechanical) ของเหล็กชนิดนี้ จะต้องเผาเหล็กที่อุณหภูมิ 850 -
	900๐C เพื่อให้เป็นออสเตนไนท์ จากนั้นปล่อยให้เหล็กเย็นลงมาที่อุณหภูมิประมาณ 550๐C ทำการฟอร์มรูปร่างที่อุณหภูมินี้โดยการรีดหรือตีขึ้นรูป เสร็จแล้วจึงนำไปชุบน้ำหรือน้ำมัน และทำการอบคืนตัวต่อไป เพื่อลดความเครียดและเพิ่มความเหนียว ลักษณะการทำงานจะเป็น (ดังรูปที่STEEL-SAS6 )

รูปที่ STEEL-SAS6 แสดงผลของการฟอร์มรูปร่างที่อุณหภูมิต่างๆ และปริมาณการฟอร์มรูปร่างที่มีต่อคุณสมบัติเชิงกล.

		แฟคเตอร์ที่มีความสัมพันธ์กับค่าความเค้นแรงดึงที่ได้มีหลายประการดังนี้ คือ 1. ปริมาณการฟอร์มรูปร่าง (Degree of deformation) ปรากกว่าการเปลี่ยนแปลงรูปยิ่งมากความแค้นแรงดึงสูงสุด ที่ได้จะยิ่ง
	สูงขึ้นตามปริมาณการเปลี่ยนรูป (ดังรูปที่STEEL-SAS6 )

		2. อุณหภูมิที่ทำ Ausforming ยิ่งต่ำ คือต่ำกว่า 550๐C ค่าความเค้นแรงดึงจะสูงขึ้น แต่ต้องใช้พลังงานมากขึ้นและตรงกันข้ามถ้า
	ทำ Ausforming ที่อุณหภูมิสูงกว่า 550๐C จะได้ความเค้นแรงดึงลดลง

		3. ปริมาณคาร์บอนในเหล็กมีบทบาทสำคัญมาก พบว่ายิ่งปริมาณคาร์บอนสูงจะได้ความเค้นแรงดึงสูงตามแต่ความเหนียวจะลดลง 4. ไม่ปรากฏว่าเหล็ก Ausforming ให้คุณสมบัติ Secondary Hardening คือไม่เปลี่ยนแปลงค่าความเค้นแรงดึง
	ในขณะอบคืนตัว แต่ค่าความเค้นแรงดึงจะกลับลดลง เมื่อทำการอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูงขึ้น การใช้งานของเหล็ก Ausforming ใช้ทำชิ้นส่วนเครื่องจักรกลที่มีรูปร่างไม่ซับซ้อน เพราะจะต้องฟอร์มรูปร่างในช่วงอุณหภูมิต่ำ และจะต้องรีบชุบน้ำหรือน้ำมันเพื่อให้ได้โครงสร้างสุดท้ายเป็นมาร์เทนไซต์ ขอบเขตการใช้งานจะไม่กว้างขวางเท่ากับเหล็กผสมชนิดอื่น ๆ

		เหล็กกล้าทนการเสียดสีและรับการกระแทก (Wear Resistant Steel) กล่าวโดยทั่วไปเหล็กที่มีความแข็งสูงทนการเสียดสีในขณะใช้งานได้มากมักจะทนต่อแรงกระแทกได้น้อย แม้ว่าจะทำการอบชุบได้ดี
	อย่างไร ก็ตาม ลักษณะของงานบางอย่างเช่น การบดแร่หรือการย่อยหิน เป็นต้น อุปกรณ์ที่ใช้สำหรับงานเช่นนี้จะต้องมีคุณสมบัติทนต่อการเสียดสีที่ผิว และรับแรงกระแทกได้เป็นอย่างดี มีเหล็กหลายชนิดที่ถูกนำมาใช้งาน เช่น เหล็กกล้าผสมโครเมียมสูง (โครงสร้างมาร์เทนไซต์), เหล็กหล่อผสมโครเมียม-โมลิบดินั่ม และเหล็กกล้าผสมแมงกานีสสูง (โครงสร้างออสเตนไนท์) ปรากฏว่าเหล็กประเภทหลังนี้มีคุณสมบัติที่เหมาะที่สุดของงานในลักษณะเช่นนี้ กล่าวคือ มีความต้านทานต่อการเสียดสีที่ผิวสูง และรับแรงกระแทกได้เป็นอย่างดี

		เหล็กผสมแมงกานีสสูงมีส่วนผสมที่สำคัญดังนี้ คาร์บอน 1.0 -1.3%, ซิลิกอน 0.4-1% แมงกานีส 11.0-14.0% และคุณสมบัติเชิง กล
	ดังนี้

ความเค้นแรงดึงสูงสุด ความเค้นพิสูจน์ (0.2%) ความต้านทานแรงกระแทก (charpy impact) เปอร์เซนต์อัตราการยืดตัว (ก่อนขาด) เปอร์เซนต์อัตราการหดตัว (ก่อนขาด) ความแข็ง (ในสภาพหล่อ)

70-80 kg/mm2 35-37 kg/mm2 10-40 kg-m/ mm2 30-50% 30-40% 170-185 HB

		เนื่องจากเป็นเหล็กที่มีแมงกานีสผสมอยู่ปริมาณสูง และแมงกานีสเป็นธาตุที่มีอิทธิพลในการรักษาเสถียรภาพของ ออสเตนไนท์
	ที่ค่อนข้างรุนแรง แต่แมงกานีสสามารถรวมกับคาร์บอนให้คาร์ไบด์ (Mn3C) และจะมีแนวโน้มจับอยู่ตามขอบของเกรน ทำให้เหล็กแมงกานีสสูง มีคุณสมบัติเปราะแตกง่ายในสภาพหล่อ ดังนั้นเหล็กแมงกานีสสูงจึงไม่เหมาะที่จะนำไปใช้งานภายหลังการหล่อ จะต้องนำไปทำการอบชุบเพื่อลดบทบาทของแมงกานีสคาร์ไบด์ตามขอบเกรนให้เหลือน้อยที่สุด โดยการเผาที่อุณหภูมิสูง 1000 - 1100 ๐C แมงกานีสคาร์ไบด์จะสลายตัว และละลายได้ดีในออสเตนไนท์ (ถ้าใช้อุณหภูมิต่ำกว่านี้แมงกานีสคาร์ไบด์ยังมีเสถียรภาพดี อาจไม่สลายตัวหมด) และเมื่อนำเอาเหล็กที่มีอุณหภูมิ 1000 - 1100 ๐C มาทำให้เย็นรวดเร็วโดยการชุบน้ำจะได้เหล็กที่มีโครงสร้างเป็นออสเตนไนท์ (ชนิด Metestable) ที่อุณหภูมิห้อง ซึ่งเป็นหลักที่มีคุณสมบัติเหนียว (Ductility สูง) อาจให้ค่าอัตราการยืดตัวสูงถึง 60% ในตอนนี้เหล็กผสมแมงกานีสสูงจะมีความแข็งต่ำไม่เกิน 200 HB

		ภายหลังเมื่อนำไปใช้งานในลักษณะที่ถูกแรงกระแทกหรือเสียดสีอย่างรุนแรงที่บริเวณ ผิวโครงสร้างที่เป็นออสเตนไนท์จะเปลี่ยน ไปเป็น
	มาร์เทนไซต์ หรือเกิดลักษณะความเครียดภายหลังรับแรงกระแทก (work hardening) ซึ่งจะมีความแข็งสูงถึง 400-500 HB เป็นคุณสมบัติที่นับว่าดีสำหรับลักษณะของงานที่มีการกระแทก เช่น การบดของแข็งเพราะบริเวณผิวที่ได้รับแรงกระแทกเท่านั้นที่จะให้ความแข็งเพิ่มขึ้น ส่วนเนื้อเหล็กที่อยู่ลึกลงไปซึ่งไม่ได้รับผลจากแรงกระแทก โครงสร้างยังคงเป็นออสเตนไนท์อย่างเดิม ทำให้เหล็กยังคงรักษาความเหนียวไว้ได้ดี เมื่อถูกใช้งานสึกหรอไป ส่วนผิวที่เหลือเมื่อรับแรงกระแทกก็จะเปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์ไปเรื่อย ๆ จนกว่าเหล็กจะหมดสภาพใช้งานสิ่งหนึ่งที่จะต้องพิจารณาก็คือ เหล็กแมงกานีสสูงไม่เหมาะกับงานที่มีแต่การเสียดสีเพียงอย่างเดียว เพราะเหล็กความแข็งที่เพิ่มขึ้นจะต้องได้รับแรงกระแทก

		เหล็กแมงกานีสสูงไม่สามารถตัดเจาะ หรือกลึงได้ง่าย เพระแรงกระทบที่เกิดจากมีดกลึง หรือใบเลื่อย จะไปทำให้เนื้อเหล็กเพิ่มความแข็ง
	ทำให้กลึงหรือตัดได้ยากมาก จะกลึงได้ต้องใช้มีดกลึงที่มีความแข็งสูงเช่น พวกทังสเตนคาร์ไบด์ชนิดพิเศษ และใช้ความเร็วในการตัดต่ำมาก การตบแต่งผิวสามารถกระทำได้โดยใช้หินเจียรนัยขัด

		เหล็กผสมแมงกานีสสูง ถ้านำไปทำการอบคืนตัว (Temper) หรือในกรณีใช้งานที่มีความร้อนระหว่าง 350 ๐C - 500๐C
	ออสเตนไนท์จะค่อย ๆ เปลี่ยนไปเป็นเฟอร์ไรท์กับแมงกานีสคาร์ไบด์ (Mn3C) ซึ่งแมงกานีสคาร์ไบด์จะมีแนวโน้มไปจับอยู่ตามเกรน ทำให้เหล็กเปลี่ยนคุณสมบัติจากเหนียวเป็นเปราะทันที (Temper Brittleness) เหมือนกับเหล็กในสภาพหล่อ

Head

		เหล็กกล้าความเร็วสูง (High-speed steels) เหล็กกล้าความเร็วสูง เป็นเหล็กกล้าที่พัฒนาขึ้นเพื่อความมุ่งหมายสำหรับงานกลึงหรือตัดโลหะ (Machining) แต่เดิมใช้เหล็กกล้า
	คาร์บอนสูง ภายหลังชุบแข็งจะทำให้เป็นมีดกลึงแต่ความแข็งจะลดลง หลังการใช้งานไปได้ระยะหนึ่งความร้อนที่เกิดขึ้นเนื่องมาจากการเสียดสี จะทำให้ความแข็งของเหล็กลดลงต้องเสียเวลานำไปลับให้คมจึงจะใช้งานได้ เป็นการเสียเวลาและผิวของโลหะจะไม่เรียบถ้าปลายแหลมของมีดกลึงเสียความคม และอีกประการหนึ่งจะใช้ความเร็วในการตัด (Cutting Speed) สูงไม่ได้ ดังนั้นการพัฒนาเหล็กกล้าความเร็วสูงขึ้นมาใช้แทนเหล็กกล้าคาร์บอนสูงจึงเป็นประโยชน์อย่างมากทางด้านงานตัดโลหะ ทำให้ลดค่าใช้จ่ายต่ำลงและเพิ่มผลผลิตได้สูงขึ้น

		การพัฒนาเหล็กกล้าความเร็วสูง เริ่มตั้งแต่ปี พ.ศ. 2404 โดยเริ่มศึกษษเหล็กที่ผสมธาตุตังสเตน 6 เปอร์เซต์เป็นเหล็กที่สามารถชุบแข็ง
	ได้โดยใช้ลมเป่าหลังจากเผาที่อุณหภูมิ 1100๐C การทดลองกระทำโดย Robert Mushet แห่ง Shefield หลังจากนั้นมาอีกประมาณ 20 ปี Maunsel white และ Frederick Taylor จากโรงงานเหล็ก Bethelhem ได้ปรับปรุงคุณภาพของเหล็กกล้าความเร็วสูงใหม่ โดยการเพิ่มปริมาณของตังสเตนและผสมธาตุโครเมียม ในขณะเดียวกันก็ลดปริมาณของธาตุคาร์บอนจาก 2% ลงมาอยู่ระหว่าง 0.6 - 0.8% ทำให้เหล็กกล้าที่มีคุณสมบัติทนความร้อนได้โดยความแข็งไม่เปลี่ยนแปลง สามารถใช้ความเร็วในการตัดสูงถึง 0.3 เมตร/วินาที ความร้อนที่เกิดขึ้นที่ปลายของมีดกลึงสูงจนทำให้ปลายมีดกลึงร้อนจัดจนเป็นสีแดง ความเร็วของมีดยังคงมีสภาพเดิม ซึ่งจะเรียกคุณสมบัติของเหล็กกล้านี้ว่ามีคุณสมบัติ Red hardness

		โครงสร้างและบทบาทของธาตุ วาเนเดียม มีบทบาทที่สำคัญนอกเหนือไปจากการรวมตัวกับคาร์บอนให้คาร์ไบด์พิเศษ (V4C3) ที่มีเสถียรภาพสูงแล้ว ยังสามารถป้องกัน
	การขยายตัวของเกรนออสเตนไนท์ในขณะเผาที่อุณหภูมิสูง ทำให้เหล็กมีความเหนียวดี แต่จะมีส่วนลดความสามารถในการชุบแข็งของเหล็กลงทางด้าน Secondary hardening วาเนเดียมยังคงมีส่วนให้เกิดขึ้นกับเหล็กกล้าความเร็วสูงเช่นเดียวกัน

		โคบอลต์ ไม่สามารถจะรวมตัวกับคาร์บอนให้คาร์ไบด์เหมือนธาตุต่าง ๆ ที่กล่าวมาแล้ว โคบอลต์จะละลายได้หมดในสภาพ Solid
	solution และมีผลทำให้คุณสมบัติ Red hardness ของเหล็กภายหลังการชุบแข็งเพิ่มขึ้นสำหรับโคบอลต์มีผลตรงกันข้ามกับธาตุอื่น ๆ ทางด้านคุณสมบัติความสามารถในการชุบแข็ง แต่เมื่อเทียบกับปริมาณที่ผสมในเหล็กแล้วจะไม่มีผลมากนักเพราะปริมาณของธาตุอื่นมีมากกว่า

		ในการศึกษาโครงสร้างของเหล็กกล้าความเร็วสูง เป็นการยากที่จะศึกษาได้จากแผ่นภาพ phase equilibrium ชนิดสองธาตุ (Binary
	diagram) ได้เพราะเหล็กกล้าความเร็วสูงผสมธาตุต่าง ๆ จำนวนมาก (อย่างน้อย 5 ธาตุ) แต่การศึกษาโครงสร้างกระทำได้โดยอาศัย Pseudo-binary diagram โดยกำหนดให้ตังสเตน 18%, โครเมียม 4% และวาเนเดียม 1% และเหล็กคงที่และแปรค่าเปอร์เซนต์ของคาร์บอนสัมพันธ์กับโครงสร้างและอุณหภูมิ (ดังรูปที่STEEL-SAS7 ) จากไดอะแกรมปรากฏว่ามีลักษณะที่แตกต่างไปจากเฟสไดอะแกรมของเหล็ก-คาร์บอน ดังเช่นจุดยูเต็คตอย์ (E) เลื่อนมาอยู่ที่จุดคาร์บอน 0.24% และมีอุณหภูมิสูงประมาณ 800 ๐C สำหรับจุดที่ออสเตนไนท์สามารถยอมให้ธาตุคาร์บอนละลายไดสูงสุด (S) จะลดลงเหลือเพียง 0.6% C และอุณหภูมิจะสูงขึ้นเป็น 1330 ๐C

รูปที่ STEEL-SAS7 แสดงPseudo - binary ของเหล็กกล้าความเร็วสูง.

		จากเหล็กกล้าความเร็วสูงชนิด 18-4-1 ซึ่งมีคาร์บอน 0.78% จะพบว่าโครงสร้างของเหล็กที่อุณหภูมิต่ำกว่า 800 ๐C จะประกอบด้วย
	โครงสร้างพื้นฐานที่เป็นเฟอร์ไรท์ และมีคาร์ไบด์ของตังสเตน โครเมียม และวาเนเดียม ซึ่งจะอยู่ในรูปของ Fe4 W2C, (MoW)6C และ V4C3 กระจายอยู่ทั่วไป และเมื่อเผาเหล็กให้ร้อนเกินกว่า 800 ๐C จะปรากฏโครงสร้างประกอบด้วยออสเตนไนท์และคาร์ไบด์ที่ไม่สลายตัว (Nondissolved Carbide) แม้อุณหภูมิจะสูงจนใกล้จุดหลอมเหลว จะยังปรากฏคาร์ไบด์ที่ไม่สลายตัวกระจัดกระจายอยู่ จะเห็นว่าเป็นการยากที่จะทำให้คาร์ไบด์สลายตัวได้หมดซึ่งจะมีผลต่อการชุบแข็ง

		การอบชุบเหล็กกล้าความเร็วสูง เหล็กกล้าความเร็วสูงภายหลังการหล่อ จะนำมาตีขึ้นรูปที่อุณหภูมิระหว่าง 900 ๐C - 1150๐C และทำการอบเพื่อคลายความเครียดที่
	อุณหภูมิ 750๐C ปล่อยให้เย็นในอากาศ ในกรณีที่ต้องการให้เหล็กมีความอ่อนตัวสูงเพื่อสามารถกลึงหรือตัดเจาะได้ จะนำเหล็กไปเผาที่อุณหภูมิ 850 - 900๐C และทิ้งไว้ที่อุณหภูมินี้ประมาณ 4 ชั่วโมง และปล่อยให้เย็นในเตา (Furnace cooled) จนถึงอุณหภูมิ 600๐C จึงจะเอาออกจากเตาปล่อยให้เย็นในอากาศ จะได้โครงสร้างสุดท้ายเป็นเฟอร์ไรท์และคาร์ไบด์กระจัดกระจายดังที่ได้กล่าวมาแล้ว

		สำหรับการชุบแข็งเหล็กกล้าความเร็วสูง จะต้องเผาอุณหภูมิสูงระหว่าง 1290 ๐C - 1300 ๐C ทั้งนี้ด้วยเหตุผลที่ว่าเพื่อให้คาร์ไบด์
	สลายตัวได้มากที่สุด และเพื่อให้ออสเตนไนท์สามารถละลายธาตุคาร์บอนได้ปริมาณมาก เพื่อเปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์ในขณะเย็นตัวเร็ว จึงจะได้ความแข็งสูง เราสามารถเผาที่อุณหภูมิต่ำได้ เช่นที่อุณหภูมิ 850๐C โครงสร้างของเหล็กจะประกอบด้วยออสเตนไนท์ซึ่งมีคาร์บอนละลายอยู่ในปริมาณต่ำ เมื่อนำเหล็กไปชุบน้ำหรอน้ำมันจะได้โครงสร้างมาร์เทนไซต์ที่มีความแข็งต่ำ เหล็กจะมีคุณสมบัติที่จะใช้เป็นมีดกลึงหรืออุปกรณ์ตั่ดไม่ได้ผล

		การเผาเหล็กที่อุณหภูมิสูงจะมีปัญหาที่จะต้องแก้ไขสองประการคือ ปัญหาเรื่องการเกิดอ๊อคซิเคชั่น และ ปัญหาเรื่องเหล็กจะมีเกรนโต
	ทำให้ คุณสมบัติความเหนียวลดลง การแก้ปัญหาเรื่องอ๊อคซิเคชั่นสามารถแก้ไขได้ โดยการควบคุมบรรยากาศภายในเตาเผาให้มีเสถียรภาพเป็นคาร์เบอร์ไรชิงเล็กน้อย (Carburizing atmosphere) โดยการใช้เศษกลึงเหล็กหล่อคลุมชิ้นเหล็กกล้าความเร็วสูงไว้ หรือจะใช้แก๊สเฉื่อย เช่น อาร์กอน หรือ ไนโตรเจนเป่าเข้าเตาเผาเพื่อไล่แก๊สอ๊อคซิเจนให้เหลือน้อยที่สุด จะเป็นการป้องกันมิให้เหล็กเกิดอ๊อคซิเคชั่น

		สำหรับปัญหาเรื่องเหล็กมีเกรนโตจะแก้ไขได้ยาก จะกระทำได้ก็โดยการเผาในอัตราที่ค่อนข้างสูงและใช้เวลาที่เหล็กอยู่ ในช่วงอุณหภูมิสูง
	ให้สั้น ซึ่งจะต้องอาศัยประสบการณ์ในการควบคุมให้ได้ผล

		ในทางปฏิบัติจะใช้วิธีเผาขั้นแรก (preheating) ที่อุณหภูมิ 850๐C ด้วยอัตราการเผาที่ไม่สูงมากนัก จากนั้นจะนำเอาเหล็กออก
	จากเตา ไปเผาอีกเตาหนึ่งที่เผาเตรียมไว้แล้วที่อุณหภูมิ 1300๐C ในการเผาช่วงที่สองนี้จะมีอัตราค่อนข้างสูง แต่เหล็กจะไม่เกิดการแตกหรือบิดเบี้ยวเพราะโครงสร้างพื้นฐานในช่วงอุณหภูมิเหนือ 850๐C จะเป็นออสเตนไนท์ ภายหลังเมื่อเหล็กถูกเผาจนมีอุณหภูมิ 1300๐C เท่ากันทั้งที่ผิวและใจกลางแท่งแล้ว จะนำเอาเหล็กออกจากเตาทำให้เย็นโดยการชุบในน้ำมัน หรือใช้ลมเป่า (air blast) จะได้โครงสร้างเป็นมาร์เทนไซต์และออสเตนไนท์เหลือค้าง เนื่องจากเหล็กกล้าความเร็วสูงมีความสามารถในการชุบแข็งอยู่ในเกณฑ์สูง เพราะธาตุผสมต่าง ๆ ที่ผสมในเหล็กจะมีบทบาทในการเลื่อน S-Curve หรือ T.T.T. curve ไปทางขวามือ ทำให้อัตราการเย็นวิกฤต (Critical cooling rate) ช้ามาก และอีกประการหนึ่งอุณหภูมิการสิ้นสุดของการเปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์ (Mf) จะเลื่อนลงไปอยู่ต่ำกว่า 0๐C จึงทำให้เหล็กภายหลังการชุบแข็งมีออสเตนไนท์เหลือค้างอยู่เป็นจำนวนมาก ดังภาพแสดงจาก S Curve การทำเทมเปอร์ริงเหล็กกล้าความเร็วสูง ถ้าทำในช่วงอุณหภูมิ 300 - 400๐C ความแข็งของเหล็กจะลดลงเล็กน้อย เนื่องจากเหล็กลดความเครียดและมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง โดยเฉพาะออสเตนไนท์เหลือค้างบางส่วนจะปรับตัวให้คาร์ไบด์และเฟอร์ไรท์ทำเทมเปอร์ริงในช่วงอุณหภูมิ 400 - 600๐C เหล็กจะมีความแข็งเพิ่มขึ้นเพราะเกิดปรากฏการณ์ Secondary hardening โดยธาตุตังสเตน, โครเมียม และวาเนเดียม จะจับตัวกับคาร์บอนให้คาร์ไบด์ ที่เล็กละเอียดกระจัดกระจายอยู่ในโครงสร้างพี้นฐานมาร์เทนไซต์ การให้ผลึกของคาร์ไบด์ในช่วงอุณหภูมิไม่เกิน 600๐C จะเป็นไปในลักษณะ Coherent precipitate อยู่ในสภาพที่เรียกว่านิวเคลียส หรือ Embryo และถ้าทำเทมเปอร์ริงที่อุณหภูมิสูงกว่า 600๐C จะเกิดการรวมตัวและขยายตัวของผลึกคาร์ไบด์ เปลี่ยนเป็นลักษณะ Noncoherent คือแยกตัวออกเป็นผลึกคาร์ไบด์ที่ไม่เชื่อมประสานกับโครงสร้างพื้นฐานทำให้ความแข็งลดลง (ดังรูปที่STEEL-SAS8 )

รูปที่ STEEL-SAS8 แผนภูมิ TTT ของเหล็กกล้าความเร็วสูง.

		ในทางปฏิบัติการทำเทมเปอร์ริง มักจะกระทำสองครั้ง (Double Tempering) หรือบางกรณีอาจทำสามครั้ง เหตุผลที่ต้องทำสอง
	ครั้งเพราะในขณะทำเทมเปอร์ริงครั้งแรก ออสเตนไนท์เหลือค้างจะมีการปรับตัว (Conditioned) ซึ่งเปลี่ยนบางส่วนไปเป็นมาร์เทนไซต์ในขณะปล่อยให้เย็น ทำให้เกิดความเครียดขึ้นในชิ้นงาน เพราะการเปลี่ยนจากออสเตนไนท์ไปเป็นมาร์เทนไซต์จะมีการขยายตัวเล็กน้อย ดังนั้นเพื่อทำเทมเปอร์ริงในครั้งที่สองจะเป็นการทำลายความเครียดที่เกิดจากการทำเทมเปอร์ริงครั้งแรกให้หมดไป ยิ่งทำเทมเปอร์ริงครั้งที่สามจะยิ่งทำให้ความเครียดถูกทำลายจนหมดจะทำให้ชิ้นงานไม่เปลี่ยนรูปในขณะใช้งาน โครงสร้างสุดท้ายของเหล็กกล้าความเร็วสูงภายหลังการอบชุบ จะประกอบด้วยโครงสร้างพื้นมาร์เทนไซต์และมีคาร์ไบด์ชนิดไม่สลายตัว (Nondissolved) เป็นเม็ดกลมกระจัดกระจาย อยู่ทั่วไปในโครงสร้างพื้น และยังมีคาร์ไบด์ชนิด Coherent precipitate เกิดอยู่ในโครงสร้างมาร์เทนไซต์ซึ่งจะมองไม่เห็นภายใต้การขยายของกล้องไมโครสโคปที่กำลังขยายต่ำ จะเห็นลักษณะ ของ Coherent precipitate ได้ ต้องอาศัยกล้องไมโครสโคปอีเล็คตรอน ลำแสงผ่าน (Transmission Electron)

รูปที่ STEEL-SAS9 แสดงการเปลี่ยนแปลงความแข็งที่อุณหภูมิ อบคืนตัวต่าง ๆของเหล็กกล้าความเร็วสูง.

Head

เหล็กกล้าไร้สนิม (Stainless Steel)

		บทนำ เหล็กทั่ว ๆ ไป จะเกิดสนิมได้ง่ายในบรรยากาศที่มีความชื้น และการเกิดสนิมจะเกิดต่อ ๆ ไปไม่มีการหยุดกล่าวคือสนิมจะเกิดหนาขึ้น
	เรื่อย ๆ ยิ่งถ้าเหล็กอยู่ในน้ำก็จะยิ่งเป็นสนิม หรือผุกร่อนไปได้ เนื่องจากเกิดปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี (Electrochemical) เพราะเหล็กมีความเป็นแอโนด (anodic) สูง

		เมื่อธาตุโครเมียมในเหล็กให้มีปริมาณสูง ๆ เหล็กจะมีคุณสมบัติต้านทานต่อการเกิดสนิมได้มาก ขึ้นจนกระทั่งไม่เกิดสนิมแม้จะอยู่ในน้ำ
	หรือในสาร ละลายที่เป็นกรดเจือจางกล่าวได้ว่า เหล็กผสมโครเมียมมีคุณสมบัติเป็น Anodic ลดลงหรือมี Cathodic เพิ่มขึ้น เหล็กที่มีคุณสมบัติดังกล่าวนี้จะเรียกว่า เหล็กกล้าไร้สนิม (Stainless Steel) หรือ Inoxydable

		โครเมียมเป็นธาตุที่สำคัญในเหล็กกล้าไร้สนิม ตัวโครเมียมเองมี Anodic สูงกว่าไฮโดรเจน (เราจัดว่าไฮโดรเจนอยู่ตรงกลางระหว่าง
	Anode และ Cathodic กล่าวคือ ค่า electropotential มีค่าเป็นศูนย์) โครเมียมมีคุณสมบัติที่พิเศษอยู่ประการหนึ่ง คือ เมื่ออยู่ในเกรดไนตริค หรือกรดโครมิค ในตอนแรกจะมีคุณสมบัติเป็น Anodic แต่พอทิ้งไว้สักครู่มันจะกลับกลายเป็น cathodic ซึ่งมีค่า electropotential ไปทางด้าน Cathodic ประมาณ 0.8-0.9 โวลต์ ทำให้ไม่เกิดการผุกร่อนต่อไป คุณสมบัติเช่นนี้เรียกว่า Passivity หรือ Passive State ที่เป็นเช่นนี้เพราะโครเมียมเมื่อรวมกับออกซิเจนจะเกิดเป็นโครเมียมอ๊อกไซด์ เป็นฟิล์มที่เกาะติดแน่นและมีความทึบจนเป็นเสมือนเกราะป้องกันไม่ให้อีเล็คตรอนเคลื่อนที่ผ่าน หรือผ่านได้น้อยลง ทำให้ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีเกิดได้ยากขึ้น การสึกหรอจึงหยุด

		เมื่อผสมโครเมียมในเหล็กจะพบว่าต้องมีโครเมียมมากกว่า 12% (ประมาณ 1 อะตอมโครเมียม ต่อ 7 อะตอมของเหล็ก) จึงทำให้
	คุณสมบัติ Passivity นี้ได้ จากการทดลองวัดคุณสมบัติ Anodic และ Cathodic ของเหล็กผสมโครเมียมที่ปริมาณต่าง ๆ กัน ทดลองในสารละลายของกรดกำมะถันเจือจาง ปรากฏ (ดังรูปที่ STEEL-SAS10 ) (จะเกิด Oxide film ที่มีความหนาประมาณ 100 ๐A ถึง 300 ๐A คลุมผิวเหล็กไว้)

รูปที่ STEEL-SAS10

		เนื่องจากในเหล็กทั่ว ๆ ไป จะมีคาร์บอนผสมอยู่ เมื่อผสมโครเมียมลงไปโครเมียมเป็นธาตุที่รวมกับคาร์บอนได้ดีให้โครเมียมคาร์ไบด์
	ด้วยเหตุนี้ปริมาณของโครเมียมในเหล็กจะลดลงต่ำกว่า 12% (ถ้าผสมโครเมียมเพียง 12%) ทำให้เหล็กไม่มีคุณสมบัติต้านทานการเป็นสนิมได้ โดยทั่ว ๆ ไปจะผสมโครเมียมตั้งแต่ 15-18% เพื่อให้มีปริมาณโครเมียมสูงกว่า 12% แม้ว่าจะมีโครเมี่ยมรวมกับคาร์บอนเสียบ้างก็ตาม

		การเกิดโครเมียมคาร์ไบด์ ส่วนใหญ่จะเกิดอยู่ตามขอบเกรน (grain boundary) ดังนั้น ถ้าในเหล็กมีโครเมียมต่ำกว่า 15%
	อาจจะทำให้ตามบริเวณขอบเกรนของเหล็กมีโครเมียมต่ำกว่า 12% อาจจะทำให้เหล็กเกิดการสึกกร่อนขึ้นได้ตามบริเวณขอบเกรน ซึ่งเรียกว่า Intergranular Corrosion การเกิดผุกร่อนลักษณะนี้จะเกิดตามเกรน และกินลึกลงไปเมื่อเกรนที่ถูกกัดกร่อนหลุดไปทีละเกรน ดูที่ผิวอาจจะมองเห็ไม่มากแต่ลึกลงไปอาจจะลึกมากก็ได้ (ดังรูปที่ STEEL-SAS11 )

รูปที่ STEEL-SAS11

		วิธีแก้ไขหรือป้องกันการเกิด Intergranular corrosion 1. การอบชุบ (Heat treatment) โดยกอนนำชิ้นงานที่ผ่านการหล่อ หรือขึ้นรูปมาเผาที่ 1000๐C เพื่อให้โครเมียมคาร์ไบด์สลายตัว
	และกลายเป็นสารละลายในสภาพของแข็ง (Solid Solution) ในออสเตนไนท์ จากนั้นทำให้เย็นโดยการชุบน้ำ เพื่อไม่ให้โครเมียมและคาร์บอนมีโอกาสรวมตัวเป็นคาร์ไบด์ได้อีก

		2. ควรหลีกเลี่ยงการทำอบคืนตัว (Temper) หรือเผาเหล็กในช่วงอุณหภูมิ 650๐C - 700๐C เพราะจะทำให้อะตอมคาร์บอน
	สามารถ เคลื่อนไหว (diffusion) ไปรวมกับโครเมียมเกิดโครเมียมคาร์ไบด์ตามบริเวณขอบเกรนได้

		3. ลดปริมาณของคาร์บอนในเหล็กให้ต่ำจนถึงปริมาณ 0.03% เพื่อให้คาร์บอนละลายในเฟอร์ไรท์ได้หมดไม่มีส่วนเกิน มารวม
	กับโครเมียม (อาจจะทำให้เหล็กมีราคาสูงเพราะการลดปริมาณคาร์บอนให้ต่ำมาก ๆ จะต้องใช้ฟลักซ์มาก และความร้อนสูง)

4. เพิ่มปริมาณโครเมียมให้สูงมาก ๆ อาจจะสูงถึง 18-20% เพื่อให้มีโครเมียมเหลืออยู่ไม่ต่ำกว่า 12% ตามขอบเกรน

		5. ผสมธาตุบางตัวลงไป เช่น Ti, Nb, Mo, W & V ลงไปดึงคาร์บอนเสียเพื่อจะได้ไม่รวมกับโครเมียม ธาตุที่กล่าวมาจะเป็นธาตุที่มีการ
	รวมตัวสัมพันธ์ (Affinity) กับคาร์บอนสูงมากกว่าโครเมียม วิธีนี้เป็นที่นิยมมากในอุตสาหกรรมผลิตเหล็กไร้สนิม ธาตุ Ti และ Nb เมื่อรวมกับคาร์บอนจะมีอัตราส่วน Ti/C = 4 Nb/C = 8 โดยน้ำหนัก ในทางปฏิบัติคิดปริมาณของ Ti และ Nb ตามสูตร

% Ti / 6(C% - 0.02%) % Nb / 10(C% - 0.02%)

		ในงานเชื่อม เหล็กไร้สนิม เราจะพบว่าบริเวณห่างจากรอยเชื่อมประมาณ 25 มม. จะเกิดเป็นแนวกว้าง (Band) ซึงจะถูกกัดกร่อนได้ง่าย
	เมื่อนำไปใช้งาน เนื่องจากบริเวณนี้จะมีอุณหภูมิอยู่ในช่วง 650๐C - 700๐C ทำให้เกิดโครเมียมคาร์ไบด์ ดังนั้นงานที่ต้องการเชื่อมจะต้องนำไปทำการชุบความร้อนภายหลังเชื่อมก่อนใช้งาน ถ้าทำการอบชุบความร้อน ยากลำบากเพราะชิ้นโตจะต้องเลือกเหล็กชนิดที่มีปริมาณโครเมียมสูง หรือคาร์บอนต่ำ หรือประเภทที่ผสม Ti หรือ Nb เพื่อป้องกันการเกิดการกัดกร่อนตามขอบเกรน (Intergranular corrosion) ภายหลัง

		จากที่ได้กล่าวมาแล้วในบทนำถึงเรื่องราวของเหล็กกล้าไร้สนิม ในตลาดกาค้าเรามักจะเข้าใจกันเสมอว่าเหล็กกล้าไร้สนิม คือ เหล็กที่
	ต้องประกอบด้วย โครเมียม 18% และนิเกิล 8% และมักจะเรียกกันจนคุ้นเคยว่าเหล็กกล้าไร้สนิม 18/8 ซึ่งจัดเป็นหลักไร้สนิมที่ใช้ประโยชน์ ได้กว้าง ขวางที่สุด ความจริงแล้วเหล็กกล้าไร้สนิมมีหลายประเภทมากมายขึ้นอยู่กับปริมาณโครเมียมและขึ้นอยู่กับโครงสร้าง ในที่นี้เราจะแยกประเภทของ เหล็กกล้าไร้สนิม โดยอาศัยลักษณะแตกต่างของโครงสร้างออกเป็น 3 ประเภทคือ

1. เหล็ก เฟอร์ริติค สเตนเลส 2. เหล็ก มาร์เทนซิติค สเตนเลส และ 3. เหล็ก ออสเตนนิติค สเตนเลส

		1.เหล็ก เฟอร์ริติค สเตนเลส (Ferritic stainless steel) เป็นเหล็กที่มีโครงสร้างเป็นเฟอร์ไรท์ และเป็นเหล็กที่ผสมโครเมียมอยู่ ระหว่าง 15 - 16% ก่อนที่จะได้อธิบายถึงคุณสมบัติของ
	เหล็กชนิดนี้จำเป็นต้องกล่าวถึงบทบาทของโครเมียมในเหล็กเสียก่อน การศึกษาจะอาศัยแผ่นภาพ equilibrium diagram ของเหล็กกับโครเมียมและ pseudo-binary diagram ของ Fe-Cr-C

		จากแผ่นภาพสมดุลย์ Fe-Cr จะพบว่าโครเมียมเป็นธาตุที่ช่วยในการขยายพื้นที่ของ a และลดอาณาเขตของg ให้แคบลง โดยจะปิด
	g -loop ที่ปริมาณโครเมียม12 - 13% โดยมีพื้นที่ของ a+g ล้อมรอบอยู่ เมื่อปริมาณของโครเมียมเพิ่มขึ้นจนถึงปริมาณ 45% จะพบเฟส s ที่อุณหภูมิต่ำประมาณ 820 ๐C ลงมา โดยจะเกิดพื้นที่ของ s และมีพื้นที่ของเฟส a + s ล้อมรอบอยู่และขยายกว้างขวางขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลง (ดังรูปที่STEEL-SAS12 )

รูปที่ STEEL-SAS12

		เฟส s มีส่วนสำคัญมากในการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของเหล็กได้ เพราะ s มีคุณสมบัติแข็งและเปราะและสามารถตกผลึก
	(precipitation) ได้ง่ายที่อุณหภูมิต่ำ ถึงแม้ว่าจะมีโครเมียมไม่ถึง 45% เพียงแค่ 20% ถ้าเผาเหล็กอยู่ในช่วงอุณหภูมิ 650๐C - 800 ๐C จะเกิดปฏิกิริยา a > a+s แต่อัตราการเกิด s ช้ามากถ้าเหล็กดึงรีด หรือตีขึ้นรูปมาก่อน การเกิด s จะมีอัตราตกผลึกเร็วขึ้น ซึ่งเมื่อเกิด s ขึ้นแล้วเหล็กจะมีความแข็งเพิ่มขึ้น แต่คุณสมบัติทาง ductility จะลดลงอย่างรวดเร็ว

		การศึกษาจากแผ่นภาพ pseudo-binary diagram (Fe-Cr-C) โดยศึกษาเปรียบเทียบตามปริมาณของโครเมียมในเหล็กที่ 6, 12
	และ 18% จะเห็นได้ว่า เมื่อมีคาร์บอนผสอยู่ด้วยในเหล็ก เฟส g จะถูกกำจัดพื้นที่แคบลงเมื่อมีปริมาณโครเมียมเพิ่มขึ้น และปริมาณคาร์บอนที่สามารถจะละลายได้มากที่สุดใน g ก็จะลดลงโดยลำดับ ดังเช่น เหล็ก 18%พื้นที่ของ g จะถูกลดแคบลงโดยการลดปริมาณคาร์บอนใน g ทางด้านขวาและถูกลดอาณาเขตด้วยพื้นที่ g+ s ทางด้านซ้าย(ดังรูปที่ STEEL-SAS13 )

รูปที่ STEEL-SAS13 ภาพ Phase equilibrium diagram ของ Fe-Cr-C ที่เปอร์เซนต์โครเมี่ยมต่าง ๆกัน.

Head

		นอกจากนี้เมื่อเหล็กมีคาร์บอนสูงตั้งแต่ประมาณ 0.4% จะปรากฏมีโครเมียมคาร์ไบด์เกิดขึ้นและมีเสถียรภาพสูงจนถึงจุดหลอมเหลว
	ดังนั้นในเหล็กทีมีทั้งโครเมียมและคาร์บอนสูงจะเผาเหล็กให้เป็นออสเตนไนท์ โดยสมบูรณ์จะทำได้ยากมาก

เหล็กเฟอร์ริติคสเตนเลส แบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ

		- เหล็กเฟอร์ริติค สเตนเลสคาร์บอนต่ำ จะผสมโครเมียม 15-18% และมีคาร์บอนไม่เกิน 0.12% โครงสร้างจะเป็นเฟอร์ไรท์ไม่สามารถทำ Heat treatment
	เพิ่มความแข็งได้ การที่กำหนดปริมาณคาร์บอนไว้ให้ต่ำไม่เกิน 0.12% เพราะไม่ต้องการให้เกิดการรวมตัวระหว่างคาร์บอนกับโครเมียม ซึ่งจะไปทำให้คุณสมบัติทางด้านทนต่อการกัดกร่อนลดลง เพื่อที่จะให้ได้เฟอร์ไรท์อย่างสมบูรณ์จะเผาเหล็กที่อุณหภูมิประมาณ 1000 ๐C เพื่อให้คาร์ไบด์ที่มีอยู่สลายตัวหมด จากนั้นจึงทำการ quench ในน้ำ การใช้งานจะต้องระมัดระวังไม่ให้อยู่ช่วง 550 - 700 ๐C เพราะอาจจะทำให้เกิดเฟส s ขึ้นมาได้ซึ่งจะทำให้เหล็กเสียคุณสมบัติ ductility

		ในการเชื่อมเหล็ก เฟอร์ริติค สเตนเลส อาจจะเกิดโครงสร้าง Martensite ขึ้นได้ ตรงบริเวณรอยเชื่อม ซึ่งจะทำให้เกิดแตกร้าว
	ขึ้นได้ในขณะใช้งาน (ถ้าเหล็กมีปริมาณคาร์บอนต่ำมาก ๆ อาจจะไม่เกิด Martensite) ปกติในการเชื่อมจะพยายามให้สเตนเลสที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำกว่า 0.03%

		เหล็กเฟอร์ริติค สเตนเลสภายหลังการทำเนอร์มาลไลซิง ที่อุณหภูมิ 800 - 900 ๐C จะได้ความแข็งแรงดึงสูงสุด (Tensile
	strength) 58 kg/mm2 ความเค้นจุดคราด (Yield strength) 33 kg/mm2 และอัตราการยืดตัว (% elongation) 22%

		คุณสมบัติของเหล็กเฟอร์ริติค สเตนเลส จะสามารถทนต่อการเป็นสนิมได้ดี ในบรรยากาศทั่ว ๆ ไป ยกเว้นในน้ำทะเล และใน
	บรรยากาศอุตสาหกรรมบางประเภท โดยเฉพาะที่เป็นกรด - สามารถทนต่อกรดไนตริคได้ทุกความเข้มข้นจนถึงอุณหภูมิ 60 - 70 ๐C - ทนกรดฟอสฟอรัส ได้เฉพาะกรดเจือจางและที่อุณหภูมิต่ำ - ทนกรดอซิติค ได้ทุกความเข้มข้นจนถึงอุณหภูมิ 50 ๐C - ทนกรด Citric และ Tartaric ได้ทุกความเข้มข้น ได้เฉพาะที่อุณหภูมิต่ำ

		การใช้งานโดยทั่วไปจะใช้ทำพวกอ่างล่าง (Sink) ในห้องครัว, ทำมีด, ช้อนซ้อม และชิ้นงานประเภทตกแต่งจัดเป็น เหล็ก
	ที่มีราคาถูกเมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กสเตนเลสชนิดอื่น ๆ เพราะมีแต่โครเมียม

		- เหล็กเฟอร์ริติค สเตนเลสชนิดทนต่อความร้อน (Refractory Ferritic stainless Steel) เป็นเหล็กที่ผสมโครเมียมสูงกว่าประเภทเฟอร์ริติคชนิดแรก กล่าวคือ ผสมโครเมียมประมาณ 25-30% และมีคาร์บอน 0.3%
	เป็นเหล็กที่มีคุณสมบัติทนต่อความร้อนได้ดีที่อุณหภูมิสูงเกิน 1000 ๐C จนอาจถึง 1300 ๐C ขึ้นอยู่กับปริมาณของโครเมียมโครงสร้างของเหล็กชนิดนี้จะประกอบด้วยแมทริกซ์เป็นเฟอร์ไรท์ และมีโครเมียมคาร์ไบด์ตกผลึกอยู่ทั่ว ๆ ไป

		เนื่องจากมีปริมาณโครเมียมสูง ในขณะใช้งานนาน ๆ จะปรากฏ Sigma phase (o) เกิดขึ้นมีปริมาณมากขึ้นเรื่อย ๆ ทำให้
	คุณสมบัติเปราะแความเหนียวลดลง (ที่อุณหภูมิ 550 -750 ๐C ) จะเริ่มเกิด Sigma phase และอาจจะเกิดคุณสมบัติการแข็งแรงตัวโดยการตกผลึก (precipitation hardening) ที่อุณหภูมิประมาณ 475 ๐C ในกรณีใช้งานจำเป็นระวังไม่ให้รับแรงมาก ๆ ที่อุณหภูมิสูง จากสาเหตุนี้เองทำให้การใช้งานไม่กว้างขวางเท่าที่ควร ทั้ง ๆ ที่อาจจะมีราคาถูกกว่าเหล็กทนความร้อนชนิดอื่น ๆ

		การใช้งาน สามารถทำการขึ้นรูปโดยการตี (Forging ) และการรีด (Rolling) ได้ที่อุณหภูมิสูง ส่วนมากใช้ทำส่วนประกอบ
	ของเตา เช่นส่วนต่าง ๆ ที่ใช้ยึดเตา ตระกลับเตา ทำท่อสำหรับแก๊สร้อน โดยเฉพาะทนได้ดีกับแก๊ส SO2 และ SO3

		เหล็กเฟอร์ริติค สเตนเลสทนความร้อนบางชนิด อาจจะมีปริมาณคาร์บอนสูงจนอยู่ในลักษณะของเหล็กหล่อโครเมียมสูง (2-3%)
	สามารถใช้ได้เช่นเดียวกัน แต่จะมีคุณสมบัติแข็งและเปราะมากกว่าประเภทที่กล่าวถึง คุณสมบัติทนต่อความร้อนของเหล็กเฟอร์ริติค สเตนเลส สามารถปรับปรุงได้โดยการผสมอลูมิเนียม สามารถทนความร้อนได้สูงมากจนถึงอุณหภูมิ 1350 ๐C แต่จะเปราะมาก ดังตัวอย่างเช่น

- เหล็ก เฟอร์ริติค สเตนเลส 20% Cr ผสม Al 3.5% ทนความร้อนได้สูง 1250 ๐C - เหล็ก เฟอร์ริติค สเตนเลส 30% Cr ผสม Al 5% ทนความร้อนได้สูง 1250 ๐C - 1300 ๐C - เหล็ก เฟอร์ริติค สเตนเลส 30-35% Cr ผสม Al 6% ทนความร้อนได้สูง 1300 องศา - 1350 ๐C

		2.เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติค (Martensitic Stainless Steel) เหล็กมาร์เทนซิติค สเตนเลส เป็นเหล็กที่มีโครงสร้างเป็นมาร์เทนไซต์ ซึ่งจะให้คุณสมบัติทั้งความแข็งและคุณสมบัติต้าน ทาน
	การกัดกร่อน เราแบ่งออกเป็น 4 ประเภท ตามปริมาณของคาร์บอนและโครเมียม

		- เหล็กมาร์เทนซิติค สเตนเลส คาร์บอนต่ำ มีคาร์บอนไม่เกิน 0.15% โครเมียมระหว่าง 12 -14 %เมื่อเผาที่อุณหภูมิ 1000 ๐C
	แล้วชุบน้ำมันจะได้เหล็กที่มีโครงสร้างเป็นมาร์เทนไซท์ของโครเมียม (เพราะปริมาณคาร์บอนต่ำ ซึ่งจะแตกต่างกับมาร์เทนไซท์ของคาร์บอน) เป็นโครงสร้างที่ให้ค่าความเค้นแรงดึงสูง 140 kg/mm2 ค่าความเค้นจุดครากสูง 120 kg/mm2 และมีอัตราการยืดตัวระหว่าง 10-15% ถ้านำเหล็กนี้มาทำการอบคืนตัวที่อุณหภูมิประมาณ 450 - 500 ๐C ค่าความเค้นแรงดึงจะไม่ลดลง แต่ค่าอัตราการยืดตัวจะสูงขึ้น

		ในการทำอบนิ่ม (Annealing) ที่อุณหภูมิ 800 - 900 ๐C ใช้เวลาประมาณ 1-3 ชั่วโมง จะได้ค่าความเค้นแรงดึง สูงสุด
	ประมาณ 50-70 kg/mm2 , อัตราการยืดตัว 25-30%

		การใช้งานจะใช้เมื่อต้องการชิ้นส่วนของเครื่องจักรกลที่ทนแรงสูง ๆ และมีคุณสมบัติทนต่อการกัดกร่อนเช่น เพลาของ Gas
	turbine, Valve, Crank shaft และพวกใบมีดสำหรับบดเนื้อ

		- เหล็กมาร์เทนซิติค สเตนเลส คาร์บอนปานกลาง มีคาร์บอนประมาณ 0.2-0.4% โครเมียม 13-15% เนื่องจากเป็นเหล็กที่มี
	คาร์บอนสูงขึ้น ดังนั้นเมื่อทำการชุบแข็ง โครงสร้างที่ได้จะเป็นมาร์เทนไซต์ที่แข็งอยู่ในช่วง 50-55 HRc และมีอัตราการยืดตัว ประมาณ 5-10% ถ้าทำอบนิ่ม (Annealing) ที่อุณหภูมิประมาณ 1000 ๐C จะได้ความเค้นแรงดึงสูงสุดประมาณ 60-70 kg/mm2 และอัตราการยืดตัวประมาณ 25%

		ในการชุบแข็งจะต้องเผาที่อุณหภูมิ 1000 ๐C - 1100 ๐C ทั้งนี้เพื่อให้ออสเตนไนท์ที่สม่ำเสมอ เหล็กชนิดนี้จะมี
	โครเมียมคาร์ไบด์อยู่บ้าง แต่จะให้สลายตัวหมดเมื่อเผาที่อุณหภูมิ 1000 ๐C - 1100 ๐C เมื่อเผาจนได้ออสเตนไนท์สม่ำเสมอแล้ว เราทำการชุบในน้ำก็จะได้โครงสร้างที่เป็นมาร์เทนไซต์ที่สม่ำเสมอด้วย เหล็กชนิดนี้เหมาะสำหรับทำเป็นอุปกรณ์สำหรับตัด โดยเฉพาะอุปกรณ์ที่ใช้ในการผ่าตัดในโรงพยาบาล และมีดตัดทั่ว ๆ ไป ในโรงงานอุตสาหกรรมทั่ว ๆ ไป จะเรียกว่า Cutlery stainless ในบางกรณีอาจใช้ทำพวกชิ้นส่วนจักรกลที่ต้องการทั้งความแข็งและความเหนียว

		- เหล็กมาร์เทนซิติค สเตนเลส ชนิดคาร์บอนสูง เหล็กสเตนเลสชนิดนี้จะมีคาร์บอนระหว่าง 0.6-1% เนื่องจากมีปริมาณ
	คาร์บอนสูงจึงต้องเพิ่มปริมาณโครเมียมเป็น 14-16%

		จาก pseudo binary diagram จะเห็นว่าเมื่อปริมาณโครเมียมและคาร์บอนสูงขึ้น จะพบว่าเกิดโครเมียมคาร์ไบด์ (Cm)
	ที่อุณหภูมิสูง ดังนั้นในการชุบแช็งจะไม่มีโอกาสที่จะได้มาร์เทนไซต์ที่สม่ำเสมอ เพราะจะปรากฏคาร์ไบด์ที่ไม่สลายตัว (Nondisolved carbide) เกิดอยู่ตลอดเวลาไม่สามารถทำให้คาร์ไบด์นี้หมดไปได้ ทำให้ความสามารถในการชุบแข็ง (Hardenability) ของเหล็กลดลง ในการชุบแข็งที่อุณหภูมิ 1000 -1100 ๐C โดยการชุบน้ำจะได้มาร์เทนไซต์ความแข็ง 55-60 H Rc ซึ่งจะได้ความแข็งต่ำกว่าเหล็กคาร์บอนธรรมดา (60-66 HRc ) ทั้งนี้เพราะคาร์บอนจำนวนหนึ่งจะไปรวมกับโครเมียมคาร์ไบด์ทำให้ปริมาณคาร์บอนในออสเตนไนท์ต่ำความแข็งจึงลดลง

		คาร์ไบด์ที่เกิดในเหล็กนี้จะมีลักษณะเป็นโครงสร้างยูเต็คติค (Eutectic structure) ซึ่งเรียกว่า Lederburite แก้ไข
	ปรับปรุงให้คุณสมบัติทางด้านการกัดกร่อนทำได้โดยการผสม Ti หรือ Nb ลงไปเล็กน้อยเพื่อให้ดึงคาร์บอนไม่ให้รวมกับโครเมียมมากนัก

		การใช้งานเหล็กชนิดนี้เหมาะสำหรับอุปกรณ์ตัด เช่นเดียวกับประเภทที่ 2 อาจจะดีกว่าตรงที่มีความแข็งสูงกว่าและทนทาน
	ใช้งานได้นานกว่า แต่จะเสียตรงที่เปราะแตกหักได้ง่ายกว่า และในการชุบแข็งจะต้องทำ การอบคืนตัว (Tempering) เสมอ

		- เหล็กมาร์เทนซิติค สเตนเลส ประเภทคาร์บอนต่ำ โครเมียมสูง จัดเป็นเหล็กพิเศษ โดยปรับปรุงจากประเภทที่ 1 เพื่อเพิ่ม
	คุณสมบัติทางด้านคุณสมบัติทนการกัดกร่อนได้ดี โดยผสมโลหะนิเกิล 2-4% และเพิ่มปริมาณโครเมียมเป็น 15-20% ซึ่งทำให้เผาที่อุณหภูมิ 950 ๐C - 1000 ๐C จะได้ออสเตนไนท์ 100% เพราะนิเกิลเป็นธาตุช่วยให้ g มีเสถียรภาพเมื่อชุบในน้ำมันจะได้คุณสมบัติ

ความเค้นแรงดึงสูงสุด ความเค้นจุดคราก อัตราการยืดตัว

120 kg/mm2 100 kg/mm2 11%

Head

		เหล็กกล้าไร้สนิมชนิดนี้จะไม่ลดความแข็งแรงถ้าทำการอบคืนตัวที่อุณหภูมิต่ำกว่า 500 ๐C แต่ความเหนียวจะกลับดีขึ้น
	ในกรณีที่ต้องการคุณสมบัติทนความร้อนสูงกว่า 500 ๐C สามารถทำได้โดยการผสมตังสเตนและโมลิบดินั่มลงไปเล็กน้อย

		การใช้งานเหมาะสำหรับทำชิ้นส่วนจักรกลที่ต้องการความแข็งแรงสูง และทนการกัดกร่อนได้ดี โดยเฉพาะในน้ำและในน้ำทะเล
	ได้ดีมาก

3. เหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติค (Austenitic Stainless Steels)

		เหล็ก Austenitic stainless ผลิตครั้งแรกตั้งแต่สมัยสงครามโลกครั้งแรก โดยมีส่วน 20% Cr, 7% Ni, 0.35% C ต่อมาได้
	ปรับปรุงค้นคว้าจนได้ส่วนผสม 18% Cr, 8% Ni, 0.15% C ซึ่งเป็นเหล็กที่ผลิตกันในปัจจุบัน และลดปริมาณคาร์บอนให้ต่ำจนถึง 0.03% C เพื่อคุณสมบัติทางด้านความต้านทานการกัดกร่อนปัจจุบันนี้เหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนไนท์ ที่ผลิตกันในอุตสาหกรมมมีส่วนผสมแตกต่างกันมาก จะพบว่ามีปริมาณโครเมียมตั้งแต่ 14-30% และนิเกิลระหว่าง 8-35% และบางทีก็ผสมธาตุอื่น ๆ ลงไปอีก เช่น อาจจะผสม Mo, Ti, Nb, Cu, Si และ Mn เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติด้านอื่น ๆ ให้ดีขึ้น

		การศึกษาโครงสร้างของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนไนท์ ต้องอาศัยไดอะแกรมกึ่งธาตุสองตัว (pseudo binary equilibrium
	diagram) โดยศึกษาโครงสร้างที่เปลี่ยนแปลง เมื่อส่วนผสมโครเมียม, นิเกิล และคาร์บอนในเหล็กเปลี่ยนแปลง

		เนื่องจากธาตุนิเกิล เป็นธาตุที่มีอิทธิพลทำให้ออสเตนไนท์มีเสถียรภาพและโครเมียมที่มีผลตรงกันข้ามกล่าวคือ มีอิทธิพลทำ
	ให้เฟอร์ไรท์มีเสถียรภาพ ดังนั้นผลของธาตุทั้งสองจึงหักล้างกัน แต่ปรากฏว่าผลของนิเกิลรุนแรงกว่าสามารถทำให้ได้โครงสร้างเป็นออสเตนไนท์ ได้ที่อุณหภูมิห้องเมื่อมีปริมาณสูงถึง 8% (ดังรูปที่STEEL-SAS14 )

รูปที่ STEEL-SAS14 แสดงบทบาทของนิเกิลที่มีต่อโครงสร้าง ในเหล็ก 18 % โครเมี่ยม.

		จากการชุบแข็งด้วยความร้อนเหล็ก 18/8 โดยเผาที่อุณหภูมิ 1000 ๐C ทำให้เย็นโดยการชุบน้ำจะได้โครงสร้างเป็นออสเตนไนท์
	ซึ่งเป็นโครงสร้างกึ่งเสถียรภาพที่อุณหภูมิห้อง ในการชุบแข็ง (quench) อาจจะทำให้ได้โครงสร้างเป็นมาร์เทนไซต์ได้เหมือนกัน แต่จะต้องชุบแข็งให้อุณหภูมิต่ำกว่า 0 ๐C มาก เพราะอุณหภูมิที่จะเปลี่ยนจากออสเตนไนท์ไปเป็นมาร์เทนไซต์ จะอยู่ต่ำกว่า 0 ๐C เพราะ Ni เมื่อละลายอยู่ในออสเตนไนท์จะมีบทบาทออสเตนไนท์มีเสถียรภาพมากจะเปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์ก็ต่อเมื่ออุณหภูมินั้นต่ำมาก ๆ ดังนั้นเหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติค จึงมีคุณสมบัติให้ความแข็งแรงและความเหนียงสูง และมีคุณสมบัติทนต่อการกัดกร่อนได้ดี และที่อุณหภูมิห้องอัตราการเกิดแพร่ซึม (Diffusion) มีน้อยมาก ดังนั้นออสเตนไนท์จึงไม่มีการเปลี่ยนแปลง

		ที่อุณหภูมิ 500 ๐C - 800 ๐C จะพบว่าจะเกิดการแพร่ซึมของธาตุคาร์บอนได้ ทำให้เกิดการตกผลึกของโครเมียมคาร์ไบด์
	และจะเกิดอยู่ตามรอบ ๆ เกรน นอกจากเกิดคาร์ไบด่แล้วอาจจะเกิดเฟอร์ไรท์กระจัดกระจายทั่ว ๆ ไปในโครงสร้างพื้นฐานที่เป็นออสเตนไนท์

		เหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติคส่วนใหญ่เมื่อทำอบชุบด้วยความร้อน โดยการอบชุบน้ำจากอุณหภูมิ 1000 ๐C แล้วจะไม่ทำการอบคืนตัว
	เพื่อไม่ให้เกิดโครเมียมคาร์ไบด์ จากเหล็ก 18/8 (0.05 -0.1%) ภายหลังชุบน้ำเหล็กจะมีความเค้นแรงดึงสูงสุด 55-65 kg/mm2 ความเค้นจุดคราก 20-30 kg/mm2 และจะได้อัตราการยืดตัว 40-60% จากคุณสมบัตินี้จะเห็นว่าเหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติคสามารถแปรได้หลายวิธี เช่น การรีด, การดึง, การอัดขึ้นรูปและสามารถทำเหรียญ (Coining) ได้

		เนื่องจากออสเตนไนท์สามารถเปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์ได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0 ๐C ดังนั้นถ้าเราอบชุบเหล็กชนิดนี้ในอากาศเหลวอาจจะ
	ได้เหล็ก ที่มีความเค้นแรงดึงสูงถึง 190 kg/mm2 และมีอัตราการยืดตัวประมาณ 25%

		การปรับปรุงคุณสมบัติของเหล็กชนิดนี้สามารถทำได้อีกโดย วิธีการเพิ่มความแข็งโดยความเครียดภายหลังจากการอบชุบ ให้ได้
	โครงสร้างที่เป็นออสเตนไนท์ (100%) แล้วนำมาทำการขึ้นรูปเย็น (Cold work) จะเกิดการเปลี่ยนแปลงจาก g >> g + มาร์เทนไซต์ ซึ่งจะให้ค่าความเค้นแรงดึงสูงสุด สูงขึ้นไปอีกประมาณ 3 เท่า ดังเช่น

สภาพ อบชุบ สภาพหลังการขึ้นรูปเย็น

ความเค้นแรงดึง ความเค้นจุดคราก ความเค้นแรงดึง ความเค้นจุดคราก

61 kg/mm2 26 kg/mm2 180 kg/mm2 152 kg/mm2

		สำหรับคุณสมบัติความเหนียว (Ductility) จะลดลงเล็กน้อย นอกจากการเพิ่มความแข็งโดยอาศัยความเครียด (Strain hardening) แล้วเหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติคยังสามารถทำการ
	ชุบแข็งด้วยการตกผลึก (Precptiation hardening) ได้ แต่จะได้ความเค้นแรงดึงไม่สูงนักขึ้นอยู่กับปริมาณของคาร์บอนในเหล็กดังตัวอย่าง เช่น เหล็กที่มีคาร์บอน 0.2-0.4% ภายหลังการอบชุบจาก 1000 ๐C จนได้ออสเตนไนท์อย่างสม่ำเสมอแล้วนำไปที่อุณหภูมิ 700 ๐C จะทำให้เกิดคาร์ไบด์ตกผลึกถ้าควบคุมเวลาได้พอเหมาะก็จะได้เหล็กที่มีความเค้นแรงดึงสูงสุด 70-80 kg/mm2 ความเค้นจุดคราก 30.50 kg/mm2

		นอกจากคุณสมบัติของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติค ที่กล่าวมาแล้วในบางประเภท เมื่อผสมโบรอนด้วยอาจจะให้คุณสมบัติเพิ่ม
	ความแข็งด้วยการตกผลึก (Preciptitation hardening) โดยการตกผลึกของโบรอนคาร์ไบด์และจะได้ความเค้นแรงดึงสูงสุด 70 -80 kg/mm2 โดยการเผาหลังการอบชุบ ที่อุณหภูมิ 700 - 750 ๐C

		มีการทดลองทำการชุบแข็งด้วยการเพิ่มความเครียดและกระทำการชุบแข็งด้วยการตกผลึกต่อเนื่องกัน ผลปรากฏว่าได้เหล็กที่มี
	ความเค้นแรงดึงสูง 160 kg/mm2 และมีความเค้นจุดคราก 150 kg/mm2 โดยมีค่าอัตราการยืดตัว 7%

		การแบ่งประเภทของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติค เนื่องจากเป็นเหล็กที่แพร่หลายในอุตสาหกรรมมาก จึงมีบริษัทผลิตเหล็ก
	ประเภทนี้ออกสู่ตลาดมากมายหลายชนิด และมีส่วนผสมแตกต่างกันออกไปตามลักษณะการใช้งานอย่างไรก็ตามประเภทที่แพร่หลายและรู้จักกันมากที่สุดก็คือ เหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติค 18/8 โดยอาจจะมีธาตุไทเทเนียมหรือนิโอเบียมผสมอยู่ทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมปริมาณคาร์บอน ในออสเตนไนท์ทั่ว ๆ ไป จะมีส่วนผสม

		Cr 17 - 20% Ni 7 - 14% C 0.03 - 0.2%

		ประเภทที่ต้องการคุณสมบัติทางด้านการกัดกร่อนสูง ๆ จะผสมโมลิบดินั่มซึ่งมักจะเขียนเป็น 18/8-Mo และประเภทที่ต้องการ
	คุณสมบัติทางด้านความเหนียว (ductility) สูง ๆ สำหรับงานในประเภทขึ้นรูปแบบดึงขึ้นรูป (Deep drawing) มักจะมีธาตุนิเกิลสูง เช่น เหล็ก 12/12 จากการแยกประเภทและกำหนดมาตรฐานของแต่ละประเภท มีดังนี้

- เหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติค แยกออกเป็นกลุ่มย่อย ๆ คือ

ประเภทคาร์บอนต่ำ น้อยกว่า 0.08%

มาตรฐาน	อเมริกา(AISI)	304	(C 0.08%)
	ฝรั่งเศษ (NORME)	Z 5 CN 18-08	(C 0.05%)
	เยอรมัน (DIN)	4301 - x5 Cr Ni 18-9	(C 0.07%)
	สวีเดน (SIS)	2332	(C 0.10%)

ประเภทคาร์บอน ปานกลาง 0.08 - 0.2%

มาตรฐาน	อเมริกา (AISI)	320	(C:0.08-0.20%)
	ฝรั่งเศษ (NORME)	Z 8 Cn 18-08	(C 0.12%)
	เยอรมัน (DIN)	4300-12 Cr Ni 18-08	(C:0.08-0.2%)
	สวีเดน (SIS)	2330 & 2331	(C 0.15%)

ประเภทผสม Ti และ Nb (คาร์บอนต่ำกว่า 0.10%)

มาตรฐาน	อเมริกา (AISI)	321 (Ti) & 347 (Nb)
	ฝรั่งเศษ (NORME)	Z 8 CNT 18-08 (Ti)
	เยอรมัน (DIN)	4541-X 10 Cr Ni Ti 18-9 4550-X 10 Cr Ni Ti 18-9
	สวีเดน (SIS)	2334, 2335, 2340

Head

- เหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติค 18/8 - Mo เหล็กประเภทนี้จะประกอบ ด้วย Cr : 18-20%, Ni : 8-14%, Mo : 2-3%, C : 0.10% (อาจจะผสม Ti หรือ Nb สำหรับใช้ในงานเชื่อมโดยเฉพาะ)

มาตรฐาน	อเมริกา (AISI)	316 (C 0.08%) 317 (Mo : 3-4%)	(C 0.10%)
	ฝรั่งเศษ (NORME)	Z 8 C N D T 18-08 (Ti)	(C 0.08%)
	เยอรมัน (DIN)	4401-S Cr Ni Mo 18-10 4571-X 10 Cr Ni Mo Ti 18-10	(C 0.07%) (C 0.10%)
	สวีเดน (SIS)	2342	(C 0.10%)

- เหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติค ประเภทที่ทนต่อการกัดกร่อน โดยเฉพาะสำหรับใช้งานในอุตสาหกรรมเคมีส่วนใหญ่จะต้องผสมทั้งโครเมียม นิเกิลสูง และยังผสมธาตุที่ช่วยเพิ่มคุณสมบัติทาง ด้านทนต่อการกัดกร่อน เช่น Mo และ Cu ดังตัวอย่างเช่น

Cr : 20-25%, Ni : 25-30%, Mo : 4-5% Cu : 1.5-4%, C : 0.10%

		- เหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติค ประเภทที่ต้องการความเหนียวสูง เพื่อใช้ในงานแปรรูปชนิดดึงขึ้นรูปสูง (Deep drawing) เช่นทำ อ่างล้าง, ภาชนะ และอื่น ๆ ส่วนใหญ่เหล็กประเภทนี้จะผสม
	นิเกิลสูง เช่น เหล็ก 12/12 หรือ 18/12

คุณสมบัติคงทนต่อการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติค

		เหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติค 18/18 ธรรมดาจัดว่าเป็นเหล็กชนิดเดียวที่สามารถทนต่อการกัดกร่อนในบรรยากาศทั่ว ๆ ไปได้ดี
	แม้บรรยากาศที่อยู่ใกล้ทะเล ยกเว้นในบรรยากาศที่มีแก๊ส SO2 หรือ แก๊สบางชนิดที่เป็นพวกกัดกร่อนสูง (corrosive) ที่เกิดจากโรงงานอุตสาหกรรม

		เหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติค 18/18 เมื่ออยู่ในน้ำทะเลโดยเฉพาะที่มี micro-organism เหล็กจะไม่สามารถทนต่อการกัดกร่อนได้
	ยิ่งเป็นเหล็กที่ไม่มี Ti หรือ Nb จะถูกกัดกร่อนในลักษณะการกัดกร่อนตามขอบเกรน แม้จะเป็นเหล็กประเภท 18/18 ก็ยังทนได้ไม่ดีนัก

ความคงทนต่อกรดของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติค

กรดไนตริค