โลหะผสมนิกเกิลกับเหล็กกล้าไร้สนิม: ความแตกต่างที่สำคัญ คุณสมบัติ และการใช้งานทางอุตสาหกรรม

โลหะผสมนิกเกิลและสแตนเลสเป็นวัสดุโลหะที่มีความแข็งแรงสูง-ทนทานต่อการกัดกร่อนและมีความแข็งแรงสูงในการใช้งานทางอุตสาหกรรม เมื่อเลือกวัสดุอุตสาหกรรม วิศวกรและทีมจัดซื้อมักเผชิญกับคำถามสำคัญ: เราควรเลือกโลหะผสมนิกเกิลหรือสแตนเลส อย่างไรก็ตาม ทั้งสองมีความแตกต่างกันอย่างมากในด้านองค์ประกอบ คุณสมบัติหลัก และสถานการณ์ที่เกี่ยวข้อง บทความนี้จะอธิบายรายละเอียดความแตกต่างระหว่างโลหะผสมนิกเกิลและเหล็กกล้าไร้สนิมจากห้าประเด็น ได้แก่ อุณหภูมิในการทำงาน องค์ประกอบทางเคมี ความต้านทานการกัดกร่อน การใช้งาน และราคา

ประการแรก จากมุมมองขององค์ประกอบทางเคมี เหล็กกล้าไร้สนิมส่วนใหญ่เป็นโลหะผสมเฟอร์โรอัลลอย โมเนล เฟอร์โรโครเมียม-นิกเกิล และแฮสเตลลอยเป็นโลหะผสมนิกเกิล

ส่วนประกอบหลักของเหล็กกล้าไร้สนิมคือเหล็ก ซึ่งมีปริมาณเหล็กเกิน 65% และสเตนเลสเฟอร์ริติกและมาร์เทนซิติกบางชนิดมีถึงมากกว่า 80% อีกด้วย ในทางตรงกันข้าม โลหะผสมนิกเกิลมักมีปริมาณเหล็กต่ำกว่า 50% โลหะผสมนิกเกิลบางชนิด เช่น Hastelloy C-2000 มีปริมาณเหล็กต่ำกว่า 3% ด้วยซ้ำ

เกี่ยวกับปริมาณนิกเกิล โลหะผสมนิกเกิลมักจะมีปริมาณนิกเกิลมากกว่า 30% หรือบางส่วนอาจเกิน 70% ด้วยซ้ำ ในทางกลับกัน สแตนเลสมีปริมาณนิกเกิลน้อยกว่า 30% และสแตนเลสเฟอร์ริติกและมาร์เทนซิติกบางชนิดไม่มีนิกเกิลเลย

ทั้งเหล็กกล้าไร้สนิมและโลหะผสมนิกเกิลมีโครเมียมประมาณ 20% โครเมียมเป็นตัวยับยั้งการกัดกร่อนที่มีประสิทธิภาพมากและเป็นแหล่งหลักของความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมและโลหะผสมนิกเกิล

อุณหภูมิในการทำงานคือความแตกต่างที่ใหญ่ที่สุดระหว่างเหล็กกล้าไร้สนิมและโลหะผสมนิกเกิล โดยทั่วไปแล้ว สแตนเลสมักใช้ในการใช้งานที่อุณหภูมิห้อง ในขณะที่โลหะผสมนิกเกิลส่วนใหญ่จะใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง- ปัจจัยที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งที่กำหนดคุณลักษณะนี้คือปริมาณนิกเกิล เนื่องจากเหล็กไม่สามารถรักษาโครงสร้างที่มั่นคงที่อุณหภูมิสูงได้ จึงเป็นเรื่องยากที่จะรับประกันประสิทธิภาพในอุณหภูมิสูง-ของเหล็กกล้าไร้สนิมซึ่งประกอบด้วยเหล็กเป็นหลัก

ในทางกลับกัน นิกเกิลจะรักษาโครงสร้างออสเทนนิติกของโลหะผสมได้อย่างสมบูรณ์แบบที่อุณหภูมิสูง เฉพาะโลหะผสมที่มีนิกเกิล-เท่านั้นที่ทำงานได้ดีที่อุณหภูมิสูง แม้ว่านิกเกิลจะมีอยู่ในสเตนเลสออสเทนนิติกบางชนิด แต่ปริมาณนิกเกิลก็ยังคงต่ำมาก

นอกจากนี้,โลหะผสมโมเนลมักใช้ที่อุณหภูมิห้องเนื่องจากความต้านทานการกัดกร่อนของทองแดงจะลดลงที่อุณหภูมิสูง

นิกเกิล โครเมียม และโมลิบดีนัมเป็นองค์ประกอบหลักที่กำหนดความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมและโลหะผสมนิกเกิล

นิกเกิลและโมลิบดีนัมเป็นความแตกต่างที่แท้จริงระหว่างโลหะผสมนิกเกิลและเหล็กกล้าไร้สนิม นิกเกิลนั้นเป็นองค์ประกอบที่ทนทานต่อการกัดกร่อน-ได้ดีเยี่ยม ซึ่งแตกต่างจากเหล็กซึ่งกัดกร่อนได้ง่ายในอากาศ โลหะผสมนิกเกิลมีรากฐานในการต้านทานการกัดกร่อนได้ดีกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมโดยธรรมชาติ

โครเมียมจะสร้างฟิล์มออกไซด์บนพื้นผิวโลหะเมื่อสัมผัสกับออกซิเจน ฟิล์มออกไซด์นี้ป้องกันการเกิดออกซิเดชันของโลหะผสมเพิ่มเติมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ความแตกต่างของปริมาณโครเมียมระหว่างโลหะผสมนิกเกิลและเหล็กกล้าไร้สนิมไม่มีนัยสำคัญ ทั้งสองมีความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่ดีเยี่ยม

โมลิบดีนัมเป็นองค์ประกอบโลหะที่มีความต้านทานต่อการกัดกร่อนได้ดี เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิม โลหะผสมนิกเกิลมักมีปริมาณโมลิบดีนัมสูงกว่า โลหะผสมทั่วไปที่มีปริมาณโมลิบดีนัมสูงคือ Hastelloy B-3 ซึ่งมีปริมาณโมลิบดีนัมสูงถึง 30% โดยสรุป โลหะผสมนิกเกิลมีความเหนือกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมในแง่ของความต้านทานการกัดกร่อนโดยรวม

สแตนเลส

ไนกี้ อัลลอย

โลหะผสมนิกเกิลและเหล็กกล้าไร้สนิมมีการใช้งานที่ทับซ้อนกันหลายอย่าง เนื่องจากทั้งคู่เป็นโลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อน- อย่างไรก็ตาม มีความแตกต่างหลักสามประการในการใช้งาน:

1. สแตนเลสไม่เหมาะกับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง- ในขณะที่การใช้งานที่อุณหภูมิสูง-ส่วนใหญ่จำเป็นต้องใช้โลหะผสมนิกเกิล เช่น เครื่องยนต์ เครื่องปฏิกรณ์ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ และบ่อน้ำมันลึก

2. เหล็กกล้าไร้สนิมมีการใช้งานอย่างกว้างขวางในด้านพลเรือน เช่น เครื่องใช้บนโต๊ะอาหาร เวชภัณฑ์ และการก่อสร้าง โลหะผสมนิกเกิลส่วนใหญ่ใช้ในงานอุตสาหกรรมและการทหาร

3. ความต้านทานการกัดกร่อนของสแตนเลสถูกจำกัดอยู่ในสภาพแวดล้อมออกซิไดซ์ หากสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนกลายเป็นลักษณะพิเศษและซับซ้อน เหล็กกล้าไร้สนิมส่วนใหญ่ไม่สามารถต้านทานการกัดกร่อนดังกล่าวได้

ประการแรก โลหะผสมนิกเกิลมีราคาแพงกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมอย่างมาก เนื่องจากนิกเกิลและเหล็กมีความแตกต่างกันอย่างมากของราคา

ประการที่สอง โลหะผสมนิกเกิลมักมีปริมาณโมลิบดีนัมสูงกว่า และโมลิบดีนัมมีราคาแพงกว่านิกเกิลหลายเท่า ภายใต้สภาวะปกติ โลหะผสมนิกเกิลจะแข็งแรงกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม ซึ่งเพิ่มความยากในการตัดเฉือน ความยากในการตัดเฉือนที่เพิ่มขึ้นนี้เป็นอีกปัจจัยสำคัญที่ทำให้ราคาสูงขึ้น

ในที่สุด องค์ประกอบที่ซับซ้อนมากขึ้นของโลหะผสมนิกเกิล การควบคุมธาตุรองที่เข้มงวดยิ่งขึ้น และความต้องการวัตถุดิบที่สูงขึ้นส่งผลให้ราคาทางอ้อมเพิ่มขึ้น

ทั้งเหล็กกล้าไร้สนิมและโลหะผสมนิกเกิลเป็นวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อน- ในกรณีส่วนใหญ่โลหะผสมนิกเกิลเหล็กกล้าไร้สนิมที่มีประสิทธิภาพดีกว่า ความแตกต่างที่สำคัญอยู่ที่สภาพแวดล้อมการทำงาน: โดยทั่วไปจะใช้เหล็กกล้าไร้สนิมที่อุณหภูมิห้อง ในขณะที่โลหะผสมนิกเกิลมักใช้ที่อุณหภูมิสูง โดยธรรมชาติแล้ว ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าของโลหะผสมนิกเกิลนั้นมาพร้อมกับราคาที่สูงกว่า ลูกค้าสามารถเลือกวัสดุที่เหมาะสมที่สุดตามงบประมาณและความต้องการ