ภาค 3
โลหะวิทยาเกี่ยวกับเหล็ก
บทที่ 5 เหล็กกล้า
เหล็กเป็นวัสดุที่มีการใช้งานกันมากที่สุดในโลก เพราะมันมีความแข็งแกร่งสูง สามารถนำมากลึงไส (Machinability) เพื่อเปลี่ยนรูปร่างได้ง่าย และมีราคาที่ไม่แพงมาก เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุประเภทอื่น ๆที่มีคุณสมบัติทางกายภาพเหมือนกัน
5.1 ส่วนประกอบของเหล็กกล้า
เหล็กกล้า (Steel) เป็นวัสดุที่ประกอบไปด้วยธาตุเหล็ก (Iron: Fe (Ferrous)) เป็นสารตั้งต้นพื้นฐาน แล้วก็มีการผสมธาตุต่าง ๆ ลงไปในเนื้อเหล็ก โดยทั่วไปแล้วในเหล็กกล้าจะมีธาตุเหล็กอยู่มากกว่า 90% ที่เหลือจะเจือผสมกับธาตุอื่น ๆ เช่น โมลิบดีนัม, นิเกิล, แมงกานีส ฯลฯ
ส่วนเหล็กกล้าคาร์บอนจะมีธาตุเหล็กอยู่สูงถึง 99% ที่เหลือจะเป็น คาร์บอน (Carbon) และอาจมีธาตุอื่น ๆ ผสมอยู่เล็กน้อยในเนื้อเหล็กกล้า เหล็กกล้าคาร์บอนนั้นธาตุที่เป็นหลักก็คือเหล็ก และคาร์บอน โดยเปอร์เซ็นต์ของคาร์บอนที่ไปผสม จะมีค่าอยู่ที่ระหว่าง 0-2% แต่ที่พบโดยส่วนใหญ่ในท้องตลาดจะมีคาร์บอนที่ประมาณ 0.15-1.0%
เหล็กกล้าที่มีคาร์บอนผสมอยู่น้อยจะมีความยืดหยุ่น (ความเหนียว) มากกว่า เหล็กกล้าที่มีคาร์บอนผสมอยู่มาก แต่ถ้ามีคาร์บอนผสมลงไปในเนื้อเหล็กมากเท่าไหร่ ก็ทำให้เหล็กเกิดความเปราะมากยิ่งขึ้นด้วย ดังนั้น จะพบว่าเมื่อผสมคาร์บอนเติมเข้าไปในเหล็ก ทำให้เหล็กมีผลต่อความแข็งแกร่ง, ความแข็ง และความเปราะของเหล็ก
รูปเหล็กรูปพรรณทำจากเหล็กกล้าผสมคาร์บอน
แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window
เมื่อมีการผลิตเหล็ก ธาตุเหล็กจะผสมกับคาร์บอน คาร์บอนจะแทรกซึมเข้าไปในธาตุเหล็ก ผลที่ได้ก็จะเป็นโลหะผสมที่เรียกว่า เหล็กกล้า คาร์บอนจะผสมอยู่ในเนื้อธาตุเหล็ก เป็นสีดำเล็ก ๆ มีรูปร่างต่าง ๆ ดังในรูป มีคาร์บอนผสมในธาตุเหล็กมีค่ามากสุดประมาณ 2%
รูปโครงสร้างทางจุลภาคของเหล็กกล้า ASTM A36 สีดำคือคาร์บอนที่แซมอยู่ในเนื้อเหล็ก
5.2 ระบบเรียกชื่อเหล็กกล้า
เหล็กกล้ามีอยู่มากมายหลายชนิด ซึ่งขึ้นอยู่กับการผสมธาตุ และกรรมวิธีการผลิต ดังนั้นเรามีความจำเป็นที่จะต้องจำแนกเหล็กออกเป็นชื่อเรียกต่าง ๆ กัน ซึ่งในปัจจุบันมีสถาบันที่ทำงานเกี่ยวกับโลหะมากมาย ยกตัวอย่างเช่น
· สถาบันเหล็ก และเหล็กกล้าของอเมริกา (American Iron and Steel Institute: AISI)
· สมาคมการทดสอบ และวัสดุของอเมริกา (American Society for Testing and Materials)
· สมาคมวิศวกรยานยนต์อเมริกา (Society of Automotive Engineers : SAE)
· สมาคมวิศวกรเครื่องกลอเมริกา (American Society of Mechanical Engineers :ASME)
· สถาบันมาตรฐานของเยอรมัน (Deutsches Institut für Normung: DIN)
· สถาบันมาตรฐานของญี่ปุ่น (Japanese Industrial Standards :JIS)
· ฯลฯ
องค์กรเหล่านี้กำหนดรายละเอียดของเหล็กกล้าเอาไว้ แตกต่างกันไป การจำแนกเหล็กออกเป็นประเภทเราเรียกว่า ระบบเรียกชื่อเหล็กกล้า (Steel number system) คือระบบการแบ่งเหล็กกล้าออกเป็นประเภทต่าง ๆ โดยเหล็กกล้าจะถูกเรียกเป็นตัวเลข ในหนังสือเล่มนี้จะกล่าวถึงระบบเรียกชื่อเหล็กกล้าเป็นแบบ AISI และ SAE เป็นหลัก ยกตัวอย่างเช่น
AISI/SAE 1121
อธิบาย
ตัวอักษรด้านหน้าเป็นการเรียกชื่อเหล็กตามมาตรฐานในที่นี้ก็คือ สถาบันเหล็ก และเหล็กกล้าของอเมริกา และสมาคมวิศวกรยานยนต์อเมริกา ส่วนตัวเลขปกติแล้วจะมีตัวเลขอยู่สี่ตัว โดยตัวเลขสองอันดับแรกแสดงถึงสารที่นำมาเจือปน และตัวเลขอีกสองตัวหลังด้านท้าย (มีอยู่บางประเภทจะมีอยู่สามตัวเลข) แสดงถึงเปอร์เซ็นต์ของคาร์บอนภายในเนื้อเหล็กกล้า
ยกตัวอย่างเช่น AISI/SAE 1020
o เป็นไปตามมาตรฐานของ AISI หรือ SAE
o ตัวเลขแรก (1) บอกถึงมีคาร์บอนผสมอยู่
o ตัวเลขลำดับที่สอง (0) ก็คือไม่มีธาตุอื่นผสมอยู่มีเพียงคาร์บอนเท่านั้น
o ตัวเลขสองตัวสุดท้าย (20) เหล็กกล้าที่มีคาร์บอนผสมอยู่ประมาณ 0.20%
ตัวอย่าง AISI/SAE 4340
o เป็นไปตามมาตรฐานของ AISI หรือ SAE
o ตัวเลขสองตัวแรก (43) ก็คือ เหล็กกล้ามีการผสม นิกเกิล-โครเมียม-โมลิบดีนัม
o ตัวเลขสองตัวหลัง (40) มีคาร์บอนเป็นส่วนผสมมีค่าประมาณ 0.4%
ระบบเรียกชื่อเหล็กกล้าที่แสดงในตารางที่ 5.1
|
ระบบเรียกชื่อเหล็กกล้า |
|
|
ตัวเลขที่แสดงตามมาตรฐานตาม
AISI-SAE |
ชื่อเรียกเหล็กกล้า
และ
จำนวนธาตุที่ผสมเจือในเหล็กกล้า (%) |
|
เหล็กกล้าผสมคาร์บอน(Carbon steels) |
|
|
10xx |
คาร์บอนธรรมดา (Plain Carbon), ผสมแมงกานีส (Mn) สูงสุด 1 % |
|
11xx |
เติมกำมะถันอิสระเพื่อนำไปใช้ในงานเครื่องกล (Resulfurized) |
|
12xx |
เติมกำมะถัน/ ฟอสฟอรัสอิสระเพื่อนำไปใช้ในงานเครื่องกล (Resulfurized and rephosphorized) |
|
15xx |
คาร์บอนธรรมดา, แมงกานีส 1.00-1.65% |
|
เหล็กกล้าผสมแมงกานีส (Manganese steel) |
|
|
13xx |
แมงกานีส 1.75% |
|
เหล็กกล้าผสมนิเกิล (Nickel steels) |
|
|
23xx |
นิกเกิล (Ni) 3.50% |
|
25xx |
นิกเกิล 5.00% |
|
เหล็กกล้าผสมนิเกิล-โครเมียม (Nickel-chromium steel) |
|
|
31xx |
นิกเกิล 1.25%, โครเมียม (Cr) 0.65-0.80% |
|
32xx |
นิกเกิล 1.75%, โครเมียม 1.07% |
|
33xx |
นิกเกิล 3.50%, โครเมียม 1.50-1.57% |
|
34xx |
นิกเกิล 3.00%, โครเมียม 0.77% |
|
เหล็กกล้าผสมโมลิบดีนัม (Molybdenum steels) |
|
|
40xx |
โมลิบดีนัม (Mo) 0.20-0.25% |
|
44xx |
โมลิบดีนัม (Mo) 0.40-0.52% |
|
เหล็กกล้าผสมโครเมียม-โมลิบดีนัม (Chromium-molybdenum steels) |
|
|
41xx |
โครเมียม 0.50-0.95%, โมลิบดีนัม 0.12-0.30% |
|
เหล็กกล้าผสมนิเกิล-โครเมียม-โมลิบดีนัม (Nickel-chromium-molybdenum steels) |
|
|
43xx |
นิกเกิล 1.82%, โครเมียม 0.50-0.80%, โมลิบดีนัม 0.25% |
|
43BVxx |
นิกเกิล 1.82%; โครเมียม 0.50%; โมลิบดีนัม 0.12%, 0.25%; วาเนเดียม (Vanadium: V) ต่ำสุด 0.03% |
|
47xx |
นิกเกิล 1.05%, โครเมียม 0.45%, โมลิบดีนัม 0.20-0.35% |
|
81xx |
นิกเกิล 0.30%, โครเมียม 0.40%, โมลิบดีนัม 0.12% |
|
86xx |
นิกเกิล 0.55%, โครเมียม 0.50%, โมลิบดีนัม 0.20% |
|
87xx |
นิกเกิล 0.55%, โครเมียม 0.50%, โมลิบดีนัม 0.25% |
|
88xx |
นิกเกิล 0.55%, โครเมียม 0.50%, โมลิบดีนัม 0.35% |
|
93xx |
นิกเกิล 3.25%, โครเมียม 1.20%, โมลิบดีนัม 0.12% |
|
94xx |
นิกเกิล 0.45%, โครเมียม 0.40%, โมลิบดีนัม 0.12% |
|
97xx |
นิกเกิล 1%, โครเมียม 0.20%, โมลิบดีนัม 0.20% |
|
98xx |
นิกเกิล 1.00%, โครเมียม 0.80%, โมลิบดีนัม 0.25% |
|
เหล็กกล้าผสมนิกเกิล-โมลิบดีนัม (Nickel -molybdenum steels) |
|
|
46xx |
นิกเกิล 0.85-1.82%, โมลิบดีนัม 0.20-0.25% |
|
48xx |
นิกเกิล 0.35%, โมลิบดีนัม 0.25% |
|
เหล็กกล้าผสมโครเมียม (Chromium steels) |
|
|
50xx |
โครเมียม 0.27, 0.40, 0.50, 0.65% |
|
51xx |
โครเมียม 0.80, 0.87, 0.92, 0.95, 1.00, 1.05% |
|
50xxx |
โครเมียม 0.50%, คาร์บอน (C) ต่ำสุด 1.00% |
|
51xxx |
โครเมียม 1.02%, คาร์บอน ต่ำสุด1.00% |
|
52xxx |
โครเมียม 1.45%, คาร์บอน ต่ำสุด 1.00% |
|
เหล็กกล้าผสมโครเมียม-วาเนเดียม (Chromium-vanadium steels) |
|
|
61xx |
โครเมียม 0.60, 0.80, 0.95%, วาเนเดียม (V) 0.10-0.15% |
|
เหล็กกล้าผสมทังสเตนโครเมียม (Tungsten-chromium steels) |
|
|
72xx |
วุลแฟรม (W) 1.75%, โครเมียม 0.75% |
|
เหล็กกล้าผสมซิลิกอนแมงกานีส (Silicon-manganese steels) |
|
|
92xx |
ซิลิกอน (Si) 1.40-2.00%, แมงกานีส 0.65, 0.82, 0.85%, โครเมียม 0-0.65% |
|
เหล็กกล้าผสมต่ำ แข็งแกร่งสูง |
|
|
9xx |
เกรด SAE ต่าง ๆ |
|
เหล็กกล้าผสมโบรอน |
|
|
xxBxx |
B หมายถึงเหล็กกล้าผสมโบรอน (Boron) |
|
เหล็กกล้าผสมตะกั่ว |
|
|
xxLxx |
L หมายถึงเหล็กกล้าผสมตะกั่ว (Lead) |
ตารางที่ 5.1 แสดงส่วนเจือผสมในเหล็กกล้ากำหนดเป็นตัวเลขสองอันดับแรก
ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก
“ไม่มีสิ่งใดๆในโลกที่ดีหรือเลว มีแต่ความคิดของเราเท่านั้นที่ทำให้เกิดความดีและความเลว”
W.Shakespeare
บทความนี้เกิดจากการเขียนและส่งขึ้นมาสู่ระบบแบบอัตโนมัติ สมาคมฯไม่รับผิดชอบต่อบทความหรือข้อความใดๆ ทั้งสิ้น เพราะไม่สามารถระบุได้ว่าเป็นความจริงหรือไม่ ผู้อ่านจึงควรใช้วิจารณญาณในการกลั่นกรอง และหากท่านพบเห็นข้อความใดที่ขัดต่อกฎหมายและศีลธรรม หรือทำให้เกิดความเสียหาย หรือละเมิดสิทธิใดๆ กรุณาแจ้งมาที่ ht.ro.apt@ecivres-bew เพื่อทีมงานจะได้ดำเนินการลบออกจากระบบในทันที
