ผลของอุณหภูมิ เวลา และ ออกซิเจน ของการอบอ่อนต่อการเกิดผิวออกไซด์ทุติยภูมิและพฤติกรรมการกัดผิวด้วยกรดของเหล็กกล้าไร้สนิม AISI 304

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาผลของอุณหภูมิการอบอ่อนที่ 1000 และ 1100 °ซ เวลา 90 วินาที และ 150 วินาที ในบรรยากาศจำลองที่มีออกซิเจนร้อยละ 1.01, 4.63 และ 7.08 ต่อการเกิดออกไซด์ทุติยภูมิของเหล็กกล้าไร้สนิม AISI 304 คอยด์ดำที่ผ่านการรีดแบบต่อเนื่องและการกัดด้วยสารละลายกรด2 ขั้นตอน ขั้นตอนแรกใช้สารละลาย 4 M HCl + 15 g/L H2O2 อุณหภูมิ 60°ซ ขั้นตอนสองใช้สารละลาย 1 M H2NO3 + 1 M HF อุณหภูมิ 45°ซ การศึกษาออกไซด์ใช้กล้องจุลทรรศน์แบบแสงกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกวาด และวิเคราะห์องค์ประกอบเคมีของออกไซด์ด้วยเครื่องวิเคราะห์รูปแบบการเลียวเบนของรังสีเอ็กซ์ (x-ray diffraction) ผลการทดลองพบว่าออกไซด์ปฐมภูมิมีความหนาประมาณ 5-6 ไมโครเมตร องค์ประกอบเคมีเป็น FeCr2O4 และ Fe2O3 หลังการอบอ่อนและจุ่มชิ้นงานลงน้ำพบว่าน้ำหนักของชิ้นงานจะลดลงเพราะออกไซด์ทุติยภูมิที่มีรูพรุนหลุดออก การอบอ่อนที่อุณหภูมิ 1100°ซ มีปริมาณออกไซด์ทุติยภูมิที่เหลืออยู่น้อยกว่าการอบอ่อนที่อุณหภูมิ 1000°ซ ผลของอุณหภูมิและเวลาจะมากกว่าผลของออกซิเจน ส่วนใหญ่ออกไซด์ทุติยภูมิมีองค์ประกอบเป็น Fe2O3 และ FeCr2O4 ยกเว้นการอบอ่อนที่อุณหภูมิ 1100°ซ เวลา 150 วินาที พบองค์ประกอบออกไซด์เป็น Fe2O3, FeCr2O4 และ Cr2O3 ความสัมพันธ์ระหว่างน้ำหนักที่เพิ่มกับเวลาการอบอ่อนเป็นสมการเส้นตรง อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ 1100°ซ ในบรรยากาศจำลองที่มีออกซิเจนร้อยละ 1.01 มากกว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ 1000°ซ ในบรรยากาศจำลองที่มีออกซิเจนร้อยละ 7.08 การอบอ่อนที่อุณหภูมิ 1000°ซ เวลา 90 วินาที ในบรรยากาศจำลองที่มีออกซิเจนร้อยละ 7.08 เป็นสภาวะที่ออกไซด์ทุติยภูมิถูกกำจัดออกได้หมดด้วยสารละลายกรดในขั้นตอนแรก การอบอ่อนที่อุณหภูมิ 1100°ซ เวลา 150 วินาที บรรยากาศจำลองที่มีออกซิเจนร้อยละ1.01 และ 4.63 เป็นสภาวะที่ไม่สามารถกำจัดออกไซด์ด้วยการกัดกรดทั้งสองขั้นตอน