32 ธาตุต่าง ๆ ที่นำมาผสมในเหล็ก, ชนิดของเหล็กกล้า

5.3.1 ธาตุที่นำมาผสม

 

      เหล็กกล้าทั้งหมดจะมีวัสดุธาตุอื่นผสมอยู่ในเนื้อเหล็กที่มีคาร์บอน ส่วนผสมโดยทั่วไปที่ผสมเราเรียก ธาตุที่มาผสม (Alloying element) ธาตุที่นำมาผสมอาจมีเล็กน้อย แต่ส่งผลที่ยิ่งใหญ่ในด้านคุณสมบัติของเหล็กกล้า มาดูธาตุที่นำมาผสมในเนื้อเหล็ก และคุณสมบัติของธาตุนั้นในตารางที่ 5.2

 

ตารางที่ 5.2 ผลของธาตุทั่วไปที่นำมาผสม

 

ตัวอย่างที่ 5.1  เหล็กกล้า AISI/SAE 8622 มีคาร์บอนผสมอยู่ 0.22%, โมลิบดีนัม 0.20%, โครเมียม 0.50% และนิกเกิล 0.55%

รูปเหล็กกล้า AISI/SAE 8622

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

 

      โมลิบดีนัมทำให้เหล็กมีความแข็งแกร่งขึ้นที่อุณหภูมิสูง โครเมียมทำให้ความต้านทานต่อการกัดกร่อนได้ดีขึ้น ในขณะที่นิกเกิลทำให้เหล็กมีความเหนียวเพิ่มขึ้น

 

กล่าวโดยรวม

คาร์บอน, แมงกานีส หรือนิกเกิล ที่เติมในเนื้อเหล็กจะทำให้เกิดความแข็งแกร่ง และทนทานต่อการกัดกร่อน หรือทนทานต่อสภาพแวดล้อมได้เพิ่มขึ้น

 โครเมียม หรือทองแดงที่เติมเข้าไปในเหล็กทำให้เหล็กเพิ่มความแข็งแกร่ง

ตะกั่ว หรือกำมะถัน ที่เติมลงไปในเนื้อเหล็ก จะทำให้เหล็กมีความสามารถในการกลึงกัดไสได้ง่ายขึ้น

ทังสเตน หรือโมลิบดีนัม ทำให้เหล็กยังคงคุณสมบัติทางฟิสิกส์อยู่ได้ เมื่อเหล็กมีอุณหภูมิที่สูงขึ้น

 

      การผสมธาตุต่าง ๆ เข้าไปในเนื้อเหล็กที่จะให้เกิดผลดี ก็ต่อเมื่ออัตราส่วนผสมที่เติมเข้าไปอยู่ที่ช่วงค่าค่าหนึ่ง โดยปกติแล้วค่าที่เติมทั่วไปไม่น่าจะเกิน 2% ของธาตุเดียวที่ผสมในเหล็ก ซึ่งจะทำให้มีผลต่อเหล็กแต่ถ้าเติมเข้าไปมากเกินจะเกิดผลต่อเหล็ก จะทำให้เหล็กมีคุณสมบัติที่ผิดปกติไปซึ่งอาจจะส่งผลทางข้อดี หรือทางข้อเสีย

 

ยกตัวอย่างเช่น ฟอสฟอรัส และกำมะถัน ที่เติมเข้าไปในเนื้อเหล็กกล้า จำนวนที่เติมรวมกันไม่ควรเกิน 0.05% เปอร์เซ็นต์ของเนื้อเหล็ก สำหรับนำไปใช้งานทั่วไปถ้ามากไปกว่านี้จะทำให้เหล็กกล้านั้นลดความแข็งแกร่งอย่างมาก ดังนั้นการเติมธาตุในปริมาณมากหรือน้อย ก็ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการนำไปใช้งานด้วย

     

5.3.2 การเปรียบเทียบเหล็กกล้า และเหล็กเหนียว

 

รูปตัวอย่างการใช้งานของเหล็กบริสุทธิ์ที่ไม่มีคาร์บอนผสมอยู่

 

รูปเหล็กกล้าจะมีคาร์บอนผสมอยู่ระหว่าง 0%-2%  

 

รูปเหล็กหล่อจะมีคาร์บอนอยู่ระหว่าง 2%-4%

 

   ความสัมพันธ์กันของเหล็กบริสุทธิ์ หรือเหล็กดัด (Wrought iron), เหล็กกล้า (Steel) ไปจนถึงเหล็กหล่อ (Cast ion) จะเกิดความแตกต่างในเนื้อวัสดุทั้งสามประเภท โดยมีปริมาณการผสมคาร์บอนที่แตกต่างกัน

 

เหล็กบริสุทธิ์จะไม่มีคาร์บอนผสมอยู่เลย เหล็กกล้านั้นจะมีคาร์บอนผสมอยู่ประมาณ 0%-2% เหล็กหล่อจะมีคาร์บอนอยู่ประมาณ 2%-4% แต่ถ้ามีคาร์บอนผสมอยู่ในเนื้อเหล็กสูงถึงประมาณ 6% วัสดุนั้นจะกลายเป็นวัสดุเปราะซึ่งจะไม่สามารถนำมาใช้งานได้

      การเรียกชื่อเหล็กกล้าที่มีความแตกต่างกันไปนั้น ตัวเลขเหล่านี้นอกจากบอกส่วนผสมแล้ว ยังสามารถบ่งบอกได้ถึงปริมาณ, ความแข็งแกร่ง และการต้านทานการกัดกร่อนในเนื้อเหล็กอีกด้วย

 

ตัวอย่างเหล็กกล้าที่เติมธาตุต่าง ๆ เข้าไปในเนื้อเหล็ก

ชนิดของเหล็กกล้าที่ผสมธาตุต่าง ๆ
เหล็กกล้า	ชนิดของเหล็กกล้า	ความแข็งแกร่งทางดึง (´ 1000 psi)	C	Mn	P	S	Si	Ni	Cr	Mo	V
1025	คาร์บอนธรรมดา(Plain carbon)	60 - 103	0.22-0.28	0.30-0.60	สูงสุด 0.04	สูงสุด 0.05
1045	คาร์บอนธรรมดา	80 - 182	0.43-0.50	0.60-0.90	สูงสุด 0.04	สูงสุด 0.05
1095	คาร์บอนธรรมดา	90-213	0.90-1.03	0.30-0.50	สูงสุด 0.04	สูงสุด 0.05
1112	คาร์บอนตัดอิสระ (Free cutting carbon)	60-100	สูงสุด 0.13	0.70-1.00	0.07-0.12	0.16-0.23
1330	แมงกานีส	90-162	0.28-0.33	1.60-1.90	0.035	0.040	0.20-0.35
2517	นิกเกิล	88-190	0.15-0.20	0.45-0.60	0.025	0.025	0.20-0.35	4.75-5.25
3310	นิกเกิล-โครเมียม	104-172	0.08-0.13	0.45-0.60	0.025	0.025	0.20-0.35	3.25-3.75	1.40-1.75
4023	โมลิบดีนัม	105-170	0.20-0.25	0.70-0.90	0.035	0.040	0.20-0.35			0.20-0.30
52100	โครเมียม	100-240	0.98-1.10	0.25-0.45	0.035	0.040	0.20-0.35		1.30-1.60
6150	โครเมียม-วาเนเดียม	96-230	0.48-0.53	0.70-0.90	0.035	0.040	0.20-0.35		0.80-1.10		ต่ำสุด0.15
9840	นิกเกิล-โครเมียม โมลิบดีนัม	120-280	0.38-0.43	0.70-0.90	0.040	0.040	0.20-0.35	0.85-1.15	0.70-0.90	0.20-0.30
4140	โครเมียม-โมลิบดีนัม	95-125	0.38-0.43	0.75-1.00	0.035	0.040	0.20-0.35		0.80-1.10	0.15-0.25

ตาราง 5.3 ธาตุที่ผสมเข้าไปในเหล็กกล้าแต่ละชนิด

 

5.3 ชนิดของเหล็กกล้า

 

เหล็กกล้ามีอยู่หลายประเภท ปกติแล้วแบ่งออกได้เป็น

o  เหล็กกล้าคาร์บอน (Carbon steel)

รูปท่อเหล็กกล้าผสมคาร์บอน

 

o  เหล็กกล้าผสม (Alloy steel)

รูปตัวอย่างเหล็กกล้าผสมที่นำมาทำเป็นโครงตลับลูกปืน

 

o  เหล็กกล้าเครื่องมือ (Tool steel)

รูปเหล็กกล้าเครื่องมือที่นำมาทำแม่พิมพ์โลหะ

 

o  เหล็กกล้าไร้สนิม (Stainless steel)

รูปตัวอย่างเหล็กกล้าไร้สนิมที่นำมาใช้งานในห้องครัว

 

o  เหล็กกล้าอื่น ๆ เช่น เหล็กกล้าสปริง , เหล็กล้าที่นำมาใช้ในงานไฟฟ้า, เหล็กกล้าทนทานต่อการกัดกร่อนพิเศษ

รูปเหล็กกล้าสปริง

 

เหล็กกล้าคาร์บอนก็มีธาตุอื่นผสมอยู่ด้วยแต่น้อยจึงไม่ค่อยมีคุณสมบัติพิเศษ ทำให้มีราคาที่ถูกกว่าเหล็กกล้าผสม ในเหล็กกล้าผสมจะมีคุณสมบัติเฉพาะ เช่น ความแข็งแกร่งที่เพิ่มขึ้น, ความทนทานต่อการกัดกร่อน และความทนทานต่อการเสียดสี ที่อุณหภูมิสูงได้ดี ดูตารางที่ 5.4

 

เหล็กกล้า
เหล็กกล้าคาร์บอน	เหล็กกล้าผสม
ราคาถูก	ราคาแพง
ผสมธาตุเล็กน้อย	ผสมธาตุมาก
ไม่ค่อยมีคุณสมบัติพิเศษ	มีคุณสมบัติพิเศษ

ตารางที่ 5.4 แสดงประเภทเหล็กกล้าที่แบ่งเป็น เหล็กกล้าคาร์บอน และเหล็กกล้าผสม

 

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“ประชาชีจะสับสนเรื่องดีชั่ว
ถ้วนทุกทั่วจะมุดขุดรูหนี
ไม่แน่ใจสิ่งที่ทำนำความดี
เกรงเป็นผีตายตกไปตามกัน”