SlideShare a Scribd company logo
1 of 17
2.2.3 ชนิดของเหล็ก
โลหะประเภทเหล็กสามารถแบ่งออกได้ดังนี้
1. เหล็กอ่อน (Wrought Iron)
2. เหล็กดิบ (Pig Iron)
3. เหล็กหล่อ (Cast Iron)
4. เหล็กกล้า (Steel)
1. เหล็กอ่อน (Wrought Iron)
เหล็กอ่อนเป็นเหล็กที่มีความบริสุทธิ์สูง ไม่นิยมนามาใช้งานเพราะอ่อนเกินไป แต่เป็นที่นิยมของ
ช่างดีเหล็ก เรพาะดีให้ขึ้นรูปได้ง่าย เหล็กอ่อนนี้มีความบริสุทธิ์ ถึง 99.9% ซึ่งทางโลหะวิทยาเรียกเหล็กที่บริสุทธิ์นี้ว่า “Ferrite”
เหล็กอ่อนถลุงได้จากเตาพุดเดิ้ล (Puddle Furnace) ซึ่งเป็นกรรมวิธีการผลิตเหล็กอ่อนที่เก่าแก่มากทีเดียว
1.2 การผลิตเหล็กอ่อน
กรรมวิธีในการผลิตเหล็กอ่อนมีอยู่ 2 วิธี ดังนี้
1.2.1 กรรมวิธีพุดเดิ้ล (Puddling Process)
กรรมวิธีการผลิตเหล็กอ่อนวิธีนี้ ถูกคิดค้นขึ้นประมาณปี ค.ศ.1780 การผลิตเหล็ก่อนวิธีนี้จะ
อาศัยเตาพุดเดิ้ล (Puddle Furnace) ลักษณะดังรูป 6.3 โดยการใส่เหล็กดิบลงไปที่บริเวณก้นเตา ซึ่งมีลักษณะคล้ายจานรองถ้วย
ความร้อนที่ใช้ในการหลอมได้จากเปลวไฟที่อยู่เหนือก้นเตา ซึ่งมาจากห้องเผาไหม้ คล้ายกับของเตากระทะ ขณะที่เหล็กดิบ
กาลังหลอมละลายอยู่ อ๊อกไซด์ของเหล็กจะไปรวมตัวกับแมงกานีส และซิลิกอน ในน้าเหล็กกลายเป็นขี้ตะกรัน ส่วนคาร์บอน
จะรวมตัวกับออกซิเจนกลายเป็นก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) และจะถูกเผาไหม้ไป น้าเหล็กจะเริ่มตกตะกอนในช่วงนี้
พนักงานคุมเตาจะทาการกวนน้าเหล็กที่ตกตะกอนให้รวมตัวเป็นก้อนกลม ดังรูป 6.2 จากนั้นจะนาออกจากเตาเพื่อกาจัดขี้
ตะกรันออก แล้วนาไปรีด ออกมาเป็นแท่งเหล็กอ่อนที่เรียกว่า muck bar ซึ่งจะตัดเป็นท่อนสั้น ๆ เพื่อนาไปใช้งานต่อไป
เนื่องจากการผลิตเหล็กอ่อนด้วยกรรมวิธีพุดเดิ้ลนี้ ต้องอาศัยแรงงานคนมาก ดังนั้นเหล็กอ่อน
ที่ผลิตออกมาถึงมีราคาแพง ในปัจจุบันไม่นิยมใช้ทาการผลิต
รูปที่ 2.14 พนักงานคุมเตาขณะทาการกวนน้าเหล็ก
ลักษณะของเตาพุดเดิ้ล
เตาพุดเดิ้ลเป็นของประเทศอังกฤษ ลักษณะเตาเป็นเตารูปยาว ข้างบนมีลักษณะเป็นอ่างกระทะที่ข้าง ๆ กระทะมีกอง
ไฟสาหรับใช้ความร้อนตามมากับลมร้อนที่จะออกทางปล่อง ดังรูปที่ 5.1
รูปที่ 2.15 ภาพหน้าตัดเตาพุดเดิ้ล
รูปที่ 2.16 ลักษณะของพุดเดิ้ล
วัตถุดิบที่จะใส่ลงไปในเตา
- เหล็กดิบสีขาว
- เศษเหล็ก (เหล็กออกไซด์)
- ลมร้อน
1.2.2 กรรมวิธีแอสตัน (Aston Process)
กรรมวิธีการผลิตเหล็กอ่อนวิธีนี้มีชื่อเรียกอีกอย่างว่า กรรมวิธีไบเออร์ (Byers
Process) ถูกคิดค้นขึ้นมาในปี ค.ศ. 1952 โดย เจมส์ แอสตัน ซึ่งมีความเห็นว่าการผลิตเหล็กอ่อนด้วยกรรมวิธีพุดเดิ้ล ต้องอาศัย
แรงงานคนมาก และมีความยุ่งยากในการผลิตมาก ดังนั้น จึงได้ทาการพัฒนาการผลิตเหล็ก่อ่อนขึ้นใหม่ ซึ่งไม่ต้องอาศัยเตาพุด
เดิ้ล
กรรมวิธีนี้ จะใช้น้าเหล็กกล้าจากเตาเบสเซมเมอร์ ซึ่งยังไม่ได้ทาการขจัดออกซิเจน เป็นวัตถุดิบ โดยการเทน้าเหล็กลง
ไปในน้า (Laddle) ซึ่งบรรจุขี้ตะกรันไว้น้าเหล็กและขี้ตะกรันจะทาปฏิกิริยากันอย่างรุนแรงเนื่องจากน้าเหล็กมีอุณหภูมิสูงกว่า
อุณหภูมิของขี้ตะกรันมาก ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นนี้ทาให้น้าเหล็กมีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิของขี้ตะกรันมาก ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นนี้ทา
ให้น้าเหล็กและขี้ตะกรันรวมตัวกัน ทาให้กลายเป็นเหล็กอ่อน ต่อจากนั้นจะนาไปทาการรีดเป็นแท่งเหล็กอ่อน เหล็กอ่อนที่ได้
จากกรรมวิธีแอสตันมีคุณภาพดีกว่าเหล็กอ่อนที่ได้จากกรรมวิธีพุดเดิ้ล
ส่วนผสมของเหล็กอ่อน
ธาตุที่ผสมอยู่ในเหล็กอ่อนประกอบด้วย คาร์บอน, แมงกานีส, ฟอสฟอรัส. ซัลเฟอร์, ซิลิกอน และมีขี้ตะกรันผสมอยู่
ด้วย สาหรับปริมาณส่วนผสมของเหล็กอ่อนแสดงในตารางที่ 6.1
ตารางที่2.1 ส่วนผสมของเหล็กอ่อน
ส่วนผสม ปริมาณ (%)
คาร์บอน
แมงกานีส
ฟอสฟอรัส
ซัลเฟอร์
ซิสิกอน
ขี้ตะกรัน
0.02
0.03
0.12
0.02
0.15
3.0
คุณสมบัติของเหล็กอ่อน
เหล็กอ่อนมีคุณสมบัติทางกลที่ต่ากว่าเหล็กกล้า โดยมีค่าความแข็งแรงทางแรงดึง ประมาณ 48,000 – 52,000 ปอนด์
ต่อตารางนิ้ว มีค่าความแข็ง 55Rockwell scale B เหล็กอ่อนมีคุณสมบัติการยืดตัว (Ductility) สูง ดังนั้นจึงสามารถนามาขึ้นรูปด้วย
กรรมวิธีตีขึ้นรูป (Forged) และนามาเชื่อมได้ดี
คุณสมบัติ
1. มีความบริสุทธิ์สูง
2. มีคาร์บอนไม่เกิน 1%
3. มีสแลกอยู่ในเนื้อเหล็ก
4. ดีขึ้นรูปไดง่ายมาก
5. ดีเชื่อมปรานได้ดี
6. ทนต่อแรงกระแทกแบบกะทันหันได้ดียิ่ง
ประโยชน์
1. ใช้ทาโซ่
2. ใช้ทาขอเกี่ยว
3. ใช้ทาข้อต่อรถไฟ
2. เหล็กดิบ (Pig Iron)
เหล็กดิบเป็นเหล็กที่ได้จากการนาสินแร่เหล็กมาทาการถลุง โดยการให้ความร้อนแก่สินแร่ ภายในเตาสูง
(Blast Furnace) โดยการบรรจุวัตถุดิบ คือสินแร่เหล็ก (Iron Ore) ถ่านหิน (Coal) และหินปูน (Limestone) โดยใช้รถลาก
วัตถุดิบ (Skip Car) เป็นตัวช่วยดึงวัตถุดิบขึ้นไปสู่ปากเตาเพื่อบรรจุวัตถุดิบเข้าตาแล้วจุดถ่านหินที่อยู่ภายในเตา
ให้ลุกติดไฟ แล้วจึงเป่าลมให้เข้าไปในเตาเพื่อช่วยในการเผาไหม้ ความร้อนภายในเตาสูงประมาณ 1,600 –
1,900 องศาเซลเซียส จนกระทั่งความร้อนสามารถถลุงสินแร่เหล็กที่อยู่ภายในเตาจนเป็นโลหะเหลว ซึ่งจะ
ละลายไหลแทรกตัวอยู่ระหว่างช่องว่างของถ่านหิน ที่อยู่บริเวณก้นเตาโดยมีขี้ตะกรัน
(Slag) ลอยอยู่บนส่วนบนของโลหะที่หลอมละลาย เจ้าหน้าที่จะเจาะเตาถลุงเพื่อให้ขี้ตะกรันที่ลอยอยู่บนน้า
เหล็กให้ไหลออกก่อน จากนั้นจึงจะเจาะให้น้าเหล็กไหลออกจากเตาเหล็กที่ได้จากการถลุงแร่ เหล็กในเตา
ถลุงนี้เป็นเหล็กที่ยังไม่บริสุทธิ์มักเรียกว่าเหล็กดิบ (Pig Iron)
เราจะนาเหล็กดิบที่ถลุงได้ส่วนหนึ่งไปหล่อเป็นแท่ง โดยเครื่องจักรอัตโนมัติ (Pig Molding Machine) เพื่อจะ
นาไปใช้เป็นวัตถุดิบสาหรับทาเหล็กกล้าหรือเหล็กหล่อในภายหลัง โดยนาเหล็กดิบที่ยังร้อนหลอมเหลวแล้ว
จะนาไปบรรจุลงในเบ้า (Ladle) แล้วนาไปผลิตเป็นเหล็กกล้าต่อไปในการถลุงสินแร่เหล็กนี้จะทางานต่อเนื่อง
ตลอด 24 ชั่วโมงติดต่อกัน ประมาณ 5-6 ปี จึงจะหยุดทาการซ่อมแซมเตากันครั้งหนึ่ง
ภาพที่ 2.17 การถลุงสินแร่เหล็กโดยใช้เตาสูง
2.1 เหล็กดิบ (Pig Iron)
เหล็กดิบผลิตขึ้นจากเตาสูง (Blast Furace) โดยการหล่อหลอมสินแร่เหล็กกับถ่านโค้กและหินปูน ซึ่งคุณภาพของเหล็กที่
ได้ขึ้นอยู่กับชนิดของสินแร่ที่นามาใช้ในการหลอม
โ ดยปกติแล้วเหล็กดิบที่ผลิตได้จะมีธาตุต่าง ๆ ประสมอยู่โดยประมาณดังนี้
คาร์บอน (Carbon : C) 3-4%
ซิลิคอน (Silicon: Si) 1-3%
แมงกานีส (Manganese : Mn) 1%
ฟอสฟอรัส (Phosphorus : P) 0.1-1%
กามะถัน(Sulphur: S) 0.05-0.1%
เหล็กดิบจะมีความแข็งและเปราะ ดังนั้นจึงมีความแข็งแรง ความเหนียว ไม่มากนักและทนต่อแรงกระแทกได้น้อย
เหล็กดิบส่วนมากจะถูกนาไปหล่อเป็นเหล็กชนิดต่างๆ เช่น เหล็กหล่อ และเหล็กกล้า เป็นต้น
ชนิดของเหล็กดิบ เหล็กดิบที่ผลิตได้จากเตาสูงมีอยู่ด้วยกันหลายชนิดและนามาใช้ประโยชน์ต่างกันสามารถพิจารณา
ได้ดังนี้
1. เหล็กดิบเบสิก (Basic Pig Iron) นาไปใช้การหล่อเหล็กกล้าและรีดขึ้นรูป
2. เหล็กดิบเอซิด (Acid Pig Iron) นาไปใช้ในการหล่อเหล็กกล้า ผลิตเหล็กอ่อนและรีดขึ้นรูป
3. เหล็กดิบฟอร์จิ้ง (Forging Pig Iron) นาไปใช้ในการผลิตเหล็กอ่อน เหล็กประสมและตีขึ้นรูป
4. เหล็กดิบโรงหล่อ (Foundry Pig Iron) นาไปใช้ในการหล่อเป็นเหล็กหล่อสีเทา และเหล็กหล่อประสม
5. เหล็กดิบมัลลิเอเบิลหรือเหล็กดิบเหนียว (Malleable Pig Iron)นาไปใช้ในการหล่อเป็นเหล็กหล่อสีขาว เหล็กหล่อ
เหนียว (เหล็กหล่อมัลลิเอเบิล) และเหล็กหล่อเหนียวประสม (เหล็กหล่อมัลลิเอเบิลประสม)
อิทธิพลของธาตุที่ประสมอยู่ในเหล็กดิบ ธาตุชนิดต่าง ๆ ที่ประสมอยู่ในเหล็กดิบจะทาให้เหล็กดิบมีสมบัติดังนี้
1. คาร์บอน (Carbon : C) คาร์บอนมีอิทธิพลต่อจุดหลอมเหลวของเหล็ก คือจะทาให้จุดหลอมเหลวต่าลงจึงทาให้เหล็ก
หลอมได้ง่ายขึ้น นอกจากนี้ยังทาให้เหล็กแข็งขึ้นสามารถชุบแข็งได้ความเหนียวและอัตราการขยายตัวลดลง สมบัติในการตี
ขึ้นรูปและการเชื่อมประสานลดลง
2. ซิลิคอน (Silicon: Si) ซิลิคอนในเนื้อเหล็กจะรวมตัวกับคาร์บอน เกิดเป็นซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ซึ่งมีความแข็งมาก
ดังนั้นเหล็กที่มีซิลิคอนประสมอยู่มากเกินไปจะมีความเปราะและแตกหักง่าย สมบัติในการเชื่อมประสานและปาดผิวลดลง
แต่ทาให้มีความคงทนต่อการกัดกร่อนได้ดี
3. แมงกานีส (Manganese :Mn) แมงกานีสที่ประสมอยู่ในเหล็กดิบจะทาให้เหล็กมีความแข็งและทนต่อการสึกเหรอได้ดี
และจุดหลอมเหลวเพิ่มขึ้นอยู่ด้วย
4. ฟอสฟอรัส (Phosphorus : P) ฟอสฟอรัสถ้ามีมากในสินแร่เหล็กจะทาให้การถลุงยากขึ้น และถ้ามีมากในเนื้อเหล็กจะ
ทาให้เปราะหักง่ายที่อุณหภูมิเย็น แต่ถ้ามีน้อยจะช่วยให้สามารถหล่อได้บาง ๆ หลอมไหลได้ง่ายสะดวกในการเทลงแบบ
5. กามะถัน (Sulphur :S) กามะถันถ้ามีมากในเนื้อเหล็กจะทาให้เหล็กเปราะหัก ง่าย ณ ที่อุณหภูมิสูง ๆ ทาให้การหลอม
ไหลยากไม่สะดวกที่จะเทลงแบบ ดังนั้นการนาไปใช้งานที่อุณหภูมิสูง ๆ จึงไม่ดี
3. เหล็กกล้า (Steel)
เหล็กกล้า เป็นโลหะที่มีความสาคัญอย่างหนึ่งในปัจจุบัน เหล็กกล้ามีธาตุคาร์บอนผสมอยู่ประมาณ 0.1-1.5% โดย
น้าหนัก ซึ่งปริมาณธาตุคาร์บอนที่ผสมอยู่ทาให้เหล็กกล้ามีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน เหล็กกล้าถูกนามาใช้ในอุตสาหกรรมต่าง
ๆ อย่างมาก นอกจากปริมาณของธาตุคาร์บอนแล้ว ยังมีการผสมธาตุต่าง ๆ ในเนื้อเหล็กกล้าอีกด้วย เช่น โครเมียม นิกเกิล
ทังสเตน วาเนเดียม โมลิบดีนัม เพื่อเป็นการปรับปรุงคุณสมบัติของเหล็กกล้าให้ดีขึ้น เหมาะสมกับการนาไปใช้ใน
อุตสาหกรรมเฉพาะอย่าง เช่น ทนต่อุณหภูมิได้สูง ทนต่อการเสียดสี ทนต่อการกัดกร่อน มีความแข็งแกร่งสูงขึ้น เหล็กกล้า
แบ่งออกได้2 ประเภท คือ
3.1 เหล็กกล้าคาร์บอน (Carbon Steel)
เหล็กกล้าคาร์บอน เป็นเหล็กที่มีส่วนผสมของธาตุคาร์บอนเป็นหลัก อาจจะมีธาตุอื่นผสมอยู่ได้บ้างเล็กน้อย เช่น
ซิลิคอน แมงกานีส กามะถัน ฟอสฟอรัส เหล็กกล้าคาร์บอนแบ่งออกได้หลายชนิดตามปริมาณของธาตุคาร์บอนที่ผสมอยู่ใน
เนื้อเหล็ก จะทาให้มีคุณสมบัติแตกต่างกัน และนาไปใช้งานในลักษณะต่าง กัน เช่น
3.1.1 เหล็กกล้าคาร์บอนต่า (Low Carbon Steel)
เหล็กกล้าคาร์บอนต่า จัดได้ว่าเป็นเหล็กกล้าที่มีปริมาณธาตุคาร์บอนผสมอยู่ในเนื้อเหล็กน้อยที่สุด
คือ มีธาตุคาร์บอนผสมอยู่ประมาณ 0.10 – 0.30% โดยน้าหนักกาหนดตามมาตรฐานอเมริกัน คือ AISI 1010 – 1030 กาหนด
มาตรฐานเยอรมัน คือ St37 เนื่องจากมีปริมาณธาตุคาร์บอนผสมอยู่น้อย ทา
ให้มีความแข็งแรงต่าไม่สามารถนาไปทาการชุบแข็งได้ เหมาะสาหรับนาไปใช้งานที่ไม่ต้องการความแข็งแรงมากนัก เช่น
นาไปรีดเป็นแผ่น ทาถังบรรจุของเหลว นาไปทาเป็นเหล็กเส้นใช้ในงานก่อสร้าง
ภาพที่ 2.18 เหล็กกล้าคาร์บอนต่านามาผลิตถังบรรจุ
3.1.2 เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง (Medium Carbon Steel)
เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง เป็นเหล็กกล้าที่มีปริมาณธาตุคาร์บอนเพิ่มขึ้นมากกว่าเหล็กกล้า
คาร์บอนต่า คือมีคาร์บอนผสมอยู่ประมาณ 0.31-0.55% โดยน้าหนัก กาหนดตามมาตรฐานอเมริกัน คือ AISI 1031-1055
กาหนดตามมาตรฐานเยอรมัน คือ St 50 สามารถนาไปปรับปรุงคุณสมบัติด้วยความร้อน โดยการนาไปชุบแข็ง (Hardening) คือนา
ชิ้นงานไปเผาให้ร้อนเพื่อให้เหล็กเปลี่ยนโครงสร้างเป็นออสเทนไนต์ (Austenite) ซึ่งการจะใช้อุณหภูมิสูงขนาดไหนขึ้นอยู่กับ
ปริมาณธาตุคาร์บอนที่ผสมอยู่ จากนั้นทาให้เย็นตัวลงโดยเร็ว เหล็กจะเปลี่ยนโครงสร้างเป็นมาแทนไซต์ (Martensite) ซึ่งเหล็กจะ
มีความแข็งเพิ่มขึ้น เหล็กกล้าชนิดนี้นาไปใช้ผลิตชิ้นส่วนของเครื่องจักรกลที่ต้องการความแข็งแรง เช่น เพลาส่งกาลัง เฟืองใน
เครื่องจักรต่าง ๆ
3.1.3 เหล็กกล้าคาร์บอนสูง (High Carbon Steel)
เหล็กกล้าคาร์บอนสูง เป็นเหล็กกล้าที่ปริมาณธาตุคาร์บอนผสมอยู่ในเนื้อสูงสุด คือมีคาร์บอนผสม
อยู่ประมาณ 0.56 – 1.5% โดยน้าหนัก กาหนดมาตรฐานอเมริกัน คือ AISI 1056 – 1090 กาหนดมาตรฐานเยอรมัน คือ St170 เป็น
เหล็กกล้าที่มีความแข็งแรงสูง นาไปผลิตเครื่องมือคมตัดต่างๆ เช่น มีดกลึง ดอกสว่าง ดอกคว้านละเอียด ดอกทาเกลียว ใบ
เลื่อย ตะไบ ซึ่งเครื่องมือคมตัดต่าง ๆ เหล่านี้ จะนาไปผ่านกระบวนการขึ้นรูป ตามขนาด และรูปร่าง แล้วนาชิ้นงานไป
ปรับปรุงคุณสมบัติด้วยความร้อน โดยการนาไปชุบแข็ง (Hardening) ซึ่งจะทาให้งานมีความแข็งสูงมาก แต่เมื่อได้รับแรง
กระแทกจะเปราะหักได้ง่าย
3.2 เหล็กกล้าผสม (Alloy Steel)
เหล็กกล้าผสม เป็นเหล็กกล้าที่ผสมธาตุหรือโลหะต่างๆ เช่น นิกเกิล โครเมียม โมลิบดีนัม วาเนเดียม ทังสเตน ธาตุ
ที่ปผสมเข้าไปนี้เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติต่าง ๆ ของเหล็กกล้า เช่น ความแข็งแรง (Strength)
ความทนต่อการกัดกร่อน (Corrosion) ทนต่อการเสียดสี (Wearresisting)
เหล็กกล้าผสมแบ่งออกได้ 2 ประเภท คือ
3.2.1 เหล็กกล้าผสมต่า (Low Alloy Steel) เป็นเหล็กกล้าที่ผสมธาตุหรือโลหะต่าง ๆ เข้าไปอยู่ในเนื้อมีปริมาณ
ไม่เกิน 10% เหล็กกล้าผสมต่ามีหลายอย่าง เช่น
1) เหล็กกล้าผสมสาหรับงานชุบแข็ง (Construction Alloy Steels) เป็นเหล็กกล้าที่เหมาะสมสาหรับนาไป
ผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักรกล ที่ต้องการความแข็งแรงโดยนาไปผ่านขบวนการขึ้นรูปด้วยเครื่องจักรกล ให้มีขนาดและรูปร่างตาม
ความต้องการ จากนั้นนาชิ้นงานไปทาการชุบแข็ง (Hardening) โดยการนาชิ้นงานไปเผาให้ร้อน ซึ่งจะใช้ความร้อนขนาดไหน
ขึ้นอยู่กับปริมาณของธาตุคาร์บอนที่มีผสมอยู่ในเนื้อเหล็กนั้น จากนั้นนาชิ้นงานไปชุบในสารชุบ เพื่อให้เย็นตัวลงโดยเร็ว
จากนั้นจะมีความแข็งเพิ่มขึ้น งานที่ผ่านการชุบแข็งแล้วจะมีความเครียดอยู่ในเนื้อเหล็ก ถ้านางานไปใช้อาจแตกหักได้จึงต้อง
นางานที่ชุบแข็งแล้วไปอบคลายความเครียด (Tempering) โดยนางานไปให้ความร้อน แล้วปล่อยให้เย็นตัวลงอย่างช้า ๆ ภายใน
เตาอบ จึงจะนาชิ้นงานไปทาการตกแต่งผิวสาเร็จโดยการเจียระไนชิ้นงานที่นาไปชุบแข็ง บางครั้งอาจจะเสียหายเนื่องจากงาน
บิดเบี้ยว โก่ง งอ เสียรูปร่าง หรืออาจเกิดแตกร้าว จึงต้องปฏิบัติงานด้วยความระมัดระวัง
2) เหล็กกล้าผสมชนิดความแข็งแรงสูง (High Strength Alloy Steel)
เหล็กกล้าชนิดนี้ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อใช้แทนเหล็กกล้าผสมสาหรับงานชุบแข็งเพื่อลดค่าใช้จ่ายและเวลาในการปฏิบัติงาน
ลงอย่างมาก และยังหลีกเลี่ยงความเสียหายของชิ้นงานจากการชุบแข็งกล่าวคือ เมื่อนาเหล็กกล้าชนิดนี้ไปผ่านกระบวนการขึ้น
รูปแล้ว ชิ้นงานจะมีความแข็งแรงเพียงพอ สามารถนาไปใช้งานได้เลยโดยไม่ต้องทาการชุบแข็ง
ภาพที่ 2.19 การนาเหล็กกล้าผสมต่ามาทาตัวถังรถยนต์
3.2.2 เหล็กกล้าผสมสูง (High Alloy Steel)
เหล็กกล้าผสมสูงเป็นเหล็กกล่าที่ผสมธาตุต่าง ๆ อยู่ในเนื้อมากกว่า 10% เพื่อให้มีคุณสมบัติพิเศษ
เฉพาะตัวสาหรับใช้งานเฉพาะอย่าง เช่น ทนการเสียดสี ทนการกัดกร่อน เป็นต้น
1) เหล็กกล้าไร้สนิม (Stainless Steel) เหล็กกล้าไร้สนิม เป็นเหล็กกล้าที่ผสมโครเมียม และนิกเกิล ทา
ให้มีคุณสมบัติทนต่อการกัดกร่อนได้ดี นามาใช้ผลิตเครื่องใช้ต่าง ๆ เช่น ช้อนส้อม บรรทัดเหล็ก ท่อต่าง ๆ ในโรงงานเคมี
โรงงานผลิตอาหารสาเร็จรูป โรงงานกลั่นน้ามัน โรงงานกระดาษ เครื่องมือวัด อุปกรณ์เครื่องครัว เป็นต้น
2) เหล็กกล้าทนการสึกเหรอ (Wear Resisting Alloy Steel) เหล็กกล้าทนการสึกเหรอ เป็นเหล็กกล้าที่ผสม
แมงกานีส ทาให้มีคุณสมบัติที่ทนต่อการสึกเหรอ ทนต่อการกระแทกเหมาะสาหรับผลิตอุปกรณ์ที่ใช้งานสมบุกสมบัน เช่น
ฟันย่อยหิน กระฟ้อตักแร่ อุปกรณ์ประกอบ รางรถไฟ เป็นต้น
3) เหล็กกล้าทาเครื่องมือ (Tool Steel) เหล็กกล้าทาเครื่องมือ เป็นเหล็กกล้าที่ผสมทังสเตน โมลิบดีนัม
โครเมียม วาเนเดียม แมงกานีส ซึ่งเป็นโลหะที่มีจุดหลอมเหลวสูง
4. เหล็กหล่อ (Cast Iron) เป็นวัสดุช่างที่จัดอยู่ในพวกโลหะ เหล็กหล่อเป็นวัสดุช่างที่สาคัญ เหล็กหล่อมีเปอร์เซ็นต์ของ
คาร์บอนค่อนข้างสูงจึงทาให้เหล็กหล่อมีความแข็ง การขึ้นรูปต้องนาไปหลอมแล้วเทลงแบบผลิตภัณฑ์ที่ทาจากเหล็กหล่อมี
อยู่มากมาย เช่น ทาฐานเครื่องจักร ตัวเครื่องจักร รางเครื่องกลึง เสื้อสูบเครื่องยนต์ พูลเลย์สายพาน ชิ้นส่วนเครื่องจักรกล
4.1 คุณสมบัติของเหล็กหล่อ
1. ผลิตจากเหล็กดิบสีเทา (มี Si สูง)
2. มีสารมลทินปนอยู่มาก
3. รับแรงดึง (Tensile) ไม่ดี
4. รับแรงอัด (Compressive) ได้ดี
5. จุดหลอมเหลวต่า
6. แม่เหล็กจะดูดผงเศษเหล็กได้น้อย
7. ไม่เป็นสปริงจะหักเปราะง่าย
8. ผลิตจากเตาคูโพลา
9. มีเปอร์เซ็นต์คาร์บอนสูง 2-4%
10. การรวมของคาร์บอนอยู่ในรูปของกราไฟต์
11. ขึ้นรูปโดยการหลอมละลายแล้วเทลงในแบบ
12. การใช้งานมักนาไปทาพวกเหล็กโครงสร้าง
13. ผิวหยาบ เม็ดเกรนโตมองเห็นได้ชัด
14. ผงตะไบเหล็กจะทู่มีสีดา
15. เมื่อเผาให้ร้อนจะเสียทรง เพราะจะยุบตัว
รูปที่ 2.20 แท่นระดับทาด้วยเหล็กหล่อสีเทา
4.2 ชนิดของเหล็กหล่อ
4.2.1 เหล็กหล่อสีเทา (Gray Cast Iron)
เหล็กหล่อสีเทา หรือเหล็กหล่อธรรมดา มีสัญลักษณ์ GG เป็นเหล็กหล่อทั่ว ๆ ไป ซึ่งเกิดจากการหลอมเหล็ก
ดิบสีเทา เศษเหล็กเหนียว ถ่านโค้ก หินปูน มีธาตุต่าง ๆ ประสมอยู่ เช่น
คาร์บอน 2 – 4%
ซิลิคอน 1.8-2.5%
แมงกานีส 0.5-0.8%
กามะถัน 0.3%
เมื่อทาการหลอมละลายเหล็กในเตาคิวโปล่าให้เป็นน้าโลหะหลอมเหลวแล้วนาน้าโลหะเหลวไปเทลงใน
แบบหล่อ ในขณะที่น้าโลหะ ค่อย ๆ เย็นตัวลงอย่างช้า ๆ ธาตุคาร์บอนที่มีอยู่ในเนื้อเหล็กจะตกผลึกเป็นคาร์บอนอิสระแทรก
ตัวในเนื้อเหล็กนั้น ซึ่งถ้าเราหักเหล็กหล่อดูเนื้อภายในจะมีลักษณะเป็นเม็ดโลหะ
หยาบสีเทาดา เหล็กหล่อสีเทามีคุณสมบัติรับแรงสั่นสะเทือน (Damp Vibration) รับแรงกระแทก(Impact Strength) ทนต่อความล้า
(Fatigue) และสามารถทาการตกแต่งด้วยเครื่องจักรกลได้ดี (Machine Ability)เหล็กหล่อสีเทาเหมาะที่จะนาไปผลิตโครงสร้างของ
เครื่องจักรกลต่าง ๆ เช่น เครื่องกลึง เครื่องกัด เครื่องไส เครื่องเจาะ แท่นระดับ ปากกาชับงานตะไบ ทั่งตีเหล็ก เสื้อสูบ
เครื่องยนต์ เฟืองต่าง ๆ
ภาพที่ 2.21 โครงสร้างเหล็กหล่อสีเทา
คุณสมบัติ
1. ราคาถูก
2. อ่อนแปรรูปได้ง่าย
3. รับแรงดึงได้ต่า
4. เปราะแตกหักง่าย
5. รับแรงสะเทือนและแรงอัดได้ดี
6. คาร์บอนอยู่ในรูปของกราไฟต์ (อยู่อย่างอิสระ)
ประโยชน์
1. ทาแท่นเครื่องกลึง
2. ทาแท่นเครื่องเจียระไน
3. ทาปากจับชิ้นงานตะไบ
4. ทาแท่นระดับ
5. ทาเสื้อสูบรถยนต์
6. ทาเฟือง
7. ทาพูลเลย์
ภาพที่ 2.22 เสื้อสูบเครื่องยนต์หล่อขึ้นจากเหล็กหล่อสีเทา
4.2.2. เหล็กหล่อสีขาว (White Cast Iron)
เหล็กหล่อแข็ง หรือเหล็กหล่อสีขาว มีสัญลักษณ์GH
เหล็กหล่อสีขาว เป็นเหล็กที่มีธาตุคาร์บอนผสมอยู่ในลักษณะที่เป็นคาร์ไบด์ หรือซีเมนไตต์ (Fe3C)
ซึ่งมีผลทาให้เหล็กหล่อสีขาวเป็นเหล็กหล่อที่มีความแข็ง (Hardness) สูงด้วย การทาเหล็กหล่อสีขาว สามารถทาได้2 วิธี คือ
1. ควบคุมส่วนผสม คือ มีธาตุ
คาร์บอนผสมอยู่ประมาณ 2-3.5% และมี
ซิลิคอนผสมอยู่ประมาณ 0.5%โดยน้าหนัก
เมื่อนาน้าโลหะที่หลอมละลายได้ไปเทลงใน
แบบหล่อ เมื่อปล่อยให้เย็นตัวลง ธาตุคาร์บอน
จะไม่ตกผลึกออกมาเป็นอิสระในรูปกราไฟต์
2. ควบคุมอัตราการเย็นตัว การ
ทาเหล็กหล่อสีขาววิธีนี้ เหล็กหล่อจะมีส่วน
ผสมเหมือนเหล็กหล่อสีเทา โดยการบังคับ
ให้น้าโลหะที่เทลงในแบบเย็น (Chillers)ฝัง
ลงในแบบหล่อบริเวณผิวที่สัมผัสกับน้าเหล็ก
การทาเหล็กหล่อวิธีนี้ เหมาะสาหรับงานหล่อ
ที่มีรูปร่าง บาง ๆ ภาพที่ 2.23 โครงสร้างเหล็กหล่อสีขาว
เนื่องจากเหล็กหล่อสีขาวมีความแข็งสูงมาก จึงเหมาะสาหรับนาไปใช้งานที่ต้องทนต่อการเสียดสี (Abrasive)
เช่น อุปกรณ์โรงโม่หิน ลูกรีดโลหะ อุปกรณ์ในงานรถไฟ
ภาพที่ 2.24 ลูกรีดเหล็กทาจากเหล็กหล่อสีขาว
คุณสมบัติ
1. แข็งมาก
2. เปราะแปรขึ้นรูปได้ยาก
3. เม็ดเกรนเป็นสีขาว
4. คาร์บอนอยู่ในรูปของคาร์ไบด์
5. เป็นเหล็กหล่อที่เย็นตัวอย่างรวดเร็ว
6. สึกหรอยาก เพราะผิวแข็งมาก
ประโยชน์
1. ใช้ทาก้านลิ้น
2. ใช้ทาแคร่สะพานเครื่องกลึง
3. ใช้ทาชิ้นส่วนของเครื่องจักรกลการเกษตร
4. ใช้ทาอุปกรณ์ในงานอุตสาหกรรม
เหล็กหล่อแข็งหรือเหล็กสีขาวนี้มีผิวแข็งมาก ๆ ต้องเจียระไนหรือปาดผิวออกด้วยคมมีดที่ทาจากโลหะแข็งเท่านั้นจึง
จะปาดผิวออกได้
4.2.3. เหล็กหล่อเหนียว (Malleable Cast Iron)
เหล็กหล่อเหนียว หรือเหล็กหล่อมัลลิเอเบิล (Malleable Cast Iron) มีสัญลักษณ์ว่า GT
เหล็กหล่อชนิดนี้มีธาตุต่าง ๆ ประสมอยู่ เช่น
คาร์บอน 1-2%
ซิลิคอน 0.60-1.10%
แมงกานีส ต่ากว่า 0.30%
กามะถัน 0.60-0.15%
เหล็กหล่อเหนียว เกิดจากการประดิษฐ์ของข่างหล่อชาวอเมริกัน ชื่อ Seth Boyden เมื่อปี ค.ศ.1826 จากการ
คิดค้นของ Boyden จึงทาให้การนาเหล็กหล่อเหนียวมาใช้ในงานอุตสาหกรรมต่าง ๆ มากขึ้น เหล็กหล่อเหนียว ผลิตได้โดยการ
นาชิ้นงานที่ทาจากเหล็กหล่อสีขาว มาทาการอบอ่อน (Annealing)
เพื่อเปลี่ยนธาตุคาร์บอนที่อยู่ในรูปซีเมนต์ไตต์(Fe3 C) ในเหล็กหล่อสีขาว ให้ตกผลึกออกมาเป็นคาร์บอนอิสระซึ่งทาให้ความ
แข็งของเหล็กหล่อสีขาวลดลง งานก็จะมีความเหนียวเพิ่มขึ้นในการทาการอบอ่อน จะใช้เวลานานขนาดไหนขึ้นอยู่ กับรูปร่าง
และขนาดความหนาของงานนั้น ๆ
ภาพที่ 2.25 โครงสร้างเหล็กหล่อเหนียว
เหล็กหล่อเหนียวมี 2 ชนิด คือ
1) เหล็กหล่อเหนียวสีดา (Black Heart Malleable) ทาได้โดยนางานที่เป็นเหล็กหล่อสีขาวมาทาการอบอ่อนที่อุณหภูมิ
ประมาณ 900 องศาเซลเซียส จากนั้นปล่อยให้เย็นตัวลงอย่าง ช้า ๆ ภายในเตาอบ
เพื่อทาให้คาร์บอนที่ผสมอยู่ในเนื้อเหล็กตกผลึกมาเป็นอิสระ ซึ่งเมื่อเรานาชิ้นงานมาหักดูเนื้องานภายในจะเป็นสีดา ซึ่งจะมี
คุณสมบัติในการยืดตัว และความเหนียวดีขึ้น
2) เหล็กหล่อเหนียวสีขาว (White Heart Malleable) ทาได้โดยนางานที่เป็นเหล็กหล่อสีขาวมาทาการอบอ่อนที่อุณหภูมิ
ประมาณ 1,020 องศาเซลเซียส จากนั้นปล่อยให้เย็นตัวลงอย่าง ช้า ๆ ภายในเตาอบ เมื่อนาชิ้นงานมาหักดูเนื้อภายในจะเป็นสี
ขาว จะมีคุณสมบัติคล้ายเหล็กหล่อเหนียวสีดา แต่จะมีการยืดตัวน้อยกว่าเหล็กหล่อเหนียวนามาใช้ทาชิ้นส่วนของรถยนต์
เครื่องจักรที่ใช้ในงานเกษตร เครื่องจักทอผ้า อุปกรณ์ในงานประปา
คุณสมบัติ
1. มีเปอร์เซ็นต์คาร์บอนต่า (1.8%)
2. ทนต่อความเค้นแรงดึง
3. มีส่วนยึดตัวเครียดได้มากขึ้น
4. สามารถตีขึ้นรูปได้
5. สามารถอาบสังกะสีได้
6. ชุบให้แข็งได้ด้วยความร้อน
7. บัดกรีได้ทั้งบัดกรีอ่อนและบัดกรีแข็ง
8. สามารถเชื่อมได้
ประโยชน์
1. ใช้ทาชิ้นส่วนต่าง ๆ ของรถยนต์
2. ใช้ทาชิ้นส่วนของเครื่องจักรในงานเกษตร
3. ชิ้นส่วนเครื่องจักรโรงงานทอผ้า
4. หัวเผาแก๊ส (Gas Burner)
5. หัวเผาน้ามัน
6. อุปกรณ์งานประปาต่าง ๆ เช่น ทาข้อต่อท่อปั๊มน้า
7. ชิ้นงานหล่อบาง ๆ ที่ใช้ในสานักงาน
รูปที่ 2.26 คาร์บูเรเตอร์ทาจากเหล็กหล่อ
เหล็กหล่อเหนียวสีดา หรือ เหล็กหล่อมัลลิเอเบิ้ล แบลคฮาร์ท (Malieable Black Heart)สัญลักษณ์ GTS ผลิตด้วยกรรมวิธี
อเมริกัน เหล็กหล่อชนิดนี้ทาโดยนาเหล็กดิบสีขาวไปหมกทรายไว้กันไม่ให้ออกซิเจนเข้าไปได้ แล้วให้ความร้อน 950°C ใน
การอบทิ้งไว้หลาย ๆ วันทาให้คาร์บอนลดลง เม็ดเกรนจะมีสีดา
คุณสมบัติและประโยชน์ในการใช้งานเหมือนกับเหล็กหล่อเหนียวสีขาวหรือเหล็กหล่อมัลลิเอเบิ้ลไวท์ฮาร์ท
4.2.4. เหล็กหล่อกราไฟต์ก้อนกลม (Nodular Cast Iron)
เหล็กหล่อกราไฟต์ก้อนกลม เป็นเหล็กหล่อที่สมาคมช่างหล่ออเมริกา (American
Foundryman’s Society) ค้นพบเมื่อปี ค.ศ. 1948 ต่อมาเหล็กหล่อชนิดนี้ได้รับการพัฒนา และปรับปรุงโดย British Cast Iron Research
Association (BCIRA) โดยการใช้ซีเรียม (Cerium) ใส่ลงในเหล็กหล่อที่หลอมเหลวอยู่ ซีเรียมจะเป็นตัวดึงกามะถันออก แล้วตัวซีเรียม
จะเหลืออยู่ในเหล็กประมาณ 0.02% ทาให้กราไฟต์จับตัวเป็นก้อนกลม ส่วนกรรมวิธีของบริษัท Internation Nickle Company (INCO)
ใช้แมกนีเซียม (Magnesium) ใส่ลงในเหล็กหล่อที่หลอมเหลวอยู่ ทาให้กราไฟต์จับตัวกันเป็นก้อนกลม เหล็กหล่อกราไฟต์ก้อน
กลม เป็นเหล็กหล่อที่รวมคุณสมบัติที่ดีของเหล็กหล่อสีเทา (จุดหลอมเหลวต่า ไหลตัวดี ตกแต่งด้วย
เครื่องจักรกลได้ดี ต้านทานต่อการกระแทก) และเหล็กกล้า (มีความแข็งแรง ความเหนียว ยืดตัวได้ดี แข็งแรงสูง)
เหล็กหล่อกราไฟต์ก้อนกลม เหมาะที่จะนาไปทาโครงสร้างเครื่องจักรกลขนาดใหญ่ เครื่องจักรกลการเกษตร เพลา
ข้อเหวี่ยง และเฟือง เป็นต้น
ภาพที่ 2.27 โครงสร้างเหล็กหล่อกราไฟต์ก้อนกลม
เหล็กหล่อพิเศษกราไฟต์ก้อนกลม (Spherical Graphite Cast Iron) เหล็กหล่อชนิดนี้มีธาตุแมกนีเซียม และนิกเกิลประสมอยู่
ในเนื้อเหล็ก ทาให้คาร์บอนอยู่ในรูปของกราไฟต์จับตัวกันเป็นก้อนกลม ๆ
คุณสมบัติ
1. ทนต่อความเครียดได้ดีมาก เพราะมีอัตราการยืดตัวประมาณ 1-5%
2. งอโค้งได้โดยไม่มีรอยแตกรอยปริในเนื้อเหล็ก
3. ทนต่อการสึกหรอได้ดี
4. ทนต่อความร้อนได้ดี
5. สามารถนาไปตีขึ้นรูปได้
6. สามารถรับแรงกระแทกได้ดี
7. สามารถชุบผิวให้แข็งได้ด้วยวิธีเผาด้วย เปลวไฟหรือเตาแรงเหนี่ยวนาไฟฟ้า
8. ความแข็งและความเปราะลดลงทาให้กลึง กัด ไส เจาะได้ง่าย
ประโยชน์
1. ใช้ทาชิ้นส่วนเครื่องยนต์ เช่น เพลาข้อเหวี่ยง
2. เครื่องมือการเกษตร
3. ชิ้นส่วนเรือเดินทะเล
4. โครงสร้างเครื่องจักรขนาดใหญ่
5. ท่อส่งน้า
6. ท่อส่งแก๊ส
เหล็กหล่อพิเศษชนิดนี้ถ้าต้องการกลึง ให้กลึงด้วยมีดที่ทาด้วยโลหะแข็งความเร็วรอบตัดสูง
เหล็กหล่อพิเศษมีแฮนไนต์ (Spherical Mehandnite Cast Iron) เหล็กหล่อชนิดนี้ผลิตโดยชาวอเมริกัน เป็นเหล็กหล่อชนิดดี
ราคาแพง คาร์บอนจะอยู่ในรูปของกราไฟต์ แต่อยู่อย่างกระจัดกระจายคล้ายกิ่งไผ่ ชิ้นงานหล่อที่ได้จะไม่มีความเค้นเหลืออยู่
ในเนื้อชิ้นงานเลย ไม่มีความคดงอผิดจากขนาด ไม่มีรอยปริหรือรอยแตก ไม่มีรอยเว้าลึกเข้าไปในเนื้อ
คุณสมบัติ
1. ราคาแพง
2. เป็นหล่อชนิดดีเยี่ยม
3. มีความเค้นแรงดันโค้งสูง
4. มีความเค้นแรงดึงสูง
5. มีความเค้นแรงอัดสูง
ประโยชน์
1. ใช้ทาเสื้อสูบเครื่องยนต์
2. เสาคอลัมน์
3. เครื่องมือกล
4. รูนาส่งลิ้นหรือวาล์วไกด์
รูปที่ 2.28 เสื้อสูบเครื่องยนต์ทาด้วยเหล็กหล่อพิเศษมีแฮนไนต์
รูปที่ 2.29 เม็ดเกรนของเหล็กหล่อมีแฮนไนต์
4.2.5 เหล็กเหนียวหล่อ มีสัญลักษณ์ว่า GS เหล็กเหนียวหล่อชนิดนี้จะผิดกับเหล็กหล่อในขณะที่นาเหล็ก
เหนียวมาหลอมนั้น เหล็กดิบที่ใช้จะต้องมีธาตุฟอสฟอรัสประสมอยู่มาก เพื่อสะดวกในการเทน้าเหล็กได้ง่าย นอกจากนี้ยัง
เติมเศษเหล็กเหนียวลงไปด้วยประมาณ 1 ใน 3 ของเหล็กดิบ ชิ้นงานที่ทาจากเหล็กเหนียวหล่อ เมื่อหล่อเสร็จแล้วต้องนาไป
อบร้อนเพื่อคลายความเค้นแรงดึงภายในเนื้อเหล็กออกด้วยเตาที่ใช้หลอมเหล็กเหนียวหล่อเป็นเตาไฟฟ้า
คุณสมบัติ
1. มีคาร์บอน 0.25-0.6%
2. ชุบให้แข็งทั้งแท่งได้
3. ทนต่อการสึกหรอ
4. มีผิวแข็ง
5. มีความเค้นแรงดึงและมีความแข็งแรงมาก
ประโยชน์
ใช้ทาผานของรถไถนา หรือแผ่นเหล็กขดดินของรถไถนา
4.2.6 เหล็กหล่อผสม (Alloy Cast Iron)
เหล็กหล่อผสมเป็นเหล็กหล่อที่ผสมโลหะ หรือธาตุต่าง ๆ เข้าไปในขณะหลอมละลาย
โครเมียม ทังสเตน โมลิบดีนัม วาเนเดียม เพื่อทาให้คุณสมบัติบางอย่างดีขึ้น และเหมาะสมกับการนาไปใช้งานเฉพาะอย่างได้
ดี เช่น ทนต่อการสึกหรอ (Wear Resistance) ทนต่อการกัดกร่อน (Corrosion Resistance) ทนต่อความร้อน (Heat Resistance) เหล็กหล่อผสม
สามารถผลิตให้มีคุณสมบัติเหมาะสมกับอุตสาหกรรมต่าง ๆ ได้อย่างกว้างขวางทุกประเภท
ตารางที่ 4 ลักษณะงานของเหล็กหล่อ
ลาดับ ชนิดของเหล็กหล่อ ตัวอย่างงาน
1
2
3
4
5
6
7
8
9
เหล็กหล่อขึ้นรูปทั่วไป
เหล็กหล่อละเอียด
เหล็กหล่อทาเครื่องจักรกลชนิดทั่วๆ ไป
เหล็กหล่อทาเครื่องจักรกลชนิดดี
เหล็กหล่อทาเครื่องจักรกลที่ต้องมี
คุณสมบัติแม่เหล็ก
เหล็กหล่อแข็ง (GH)
เหล็กหล่อที่ทนกรดและทนด่าง
เหล็กหล่อทนไฟ
เหล็กหล่อพิเศษ
เสาคอลัมน์ เตาเหล็ก ท่อน้าทิ้ง
เสาโคมไฟ รูปปั้นต่าง ๆ เป็นเหล็กหล่อที่ต้องการ
ความสวยงาม
งานสร้างเครื่องจักร เครื่องมือกลทั่วไป
กระบอกสูบ แหวนลูกสูบ ลูกสูบ
เครื่องจักรไฟฟ้า
ฟันเฟือง ลูกสูบไฮโดรลิก แผ่นภายในนอลมิลล์
ล้อรถไฟ ลูกกลิ้งต่าง ๆ ในเครื่องพิมพ์เครื่อง
นากระดาษ ฯลฯ
ปั๊มน้ากรด ภาชนะต้มผลิตสบู่
เตาไฟ หลอดไฟ ภาชนะหลอมโลหะ
ทั่งตีเหล็ก เหล็กรัดปล่อง เหล็กห้ามล้อรถไฟ
ข้อควรจาเมื่อปฏิบัติงานเกี่ยวกับเหล็กหล่อ
เหล็กหล่อผิวนอกจะแข็งมาก เวลาปาดผิวนอกจึงต้องใช้แรงมากกว่าปกติช่างจะต้องรู้จักระวัง ส่วนผิวภายในจะอ่อน
ปาดออกได้ง่าย
คาศัพท์ประจาบท
1. GG แปลว่า เหล็กหล่อสีเทา
2. GH แปลว่า เหล็กหล่อแข็ง
3. GT แปลว่า เหล็กหล่อเหนียว
4. GTW แปลว่า เหล็กหล่อเหนียวสีขาว
5. GTS แปลว่า เหล็กหล่อเหนียวสีดา
6. GGG แปลว่า เหล็กหล่อโนดูลาร์
7. GS แปลว่า เหล็กเหนียวหล่อ

More Related Content

What's hot

13แบบทดสอบโครโมโซมและการถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรม
13แบบทดสอบโครโมโซมและการถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรม13แบบทดสอบโครโมโซมและการถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรม
13แบบทดสอบโครโมโซมและการถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรมสำเร็จ นางสีคุณ
 
แบบสอบถามความคิดเห็นสำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านเนื้อหาเกี่ยวกับ
แบบสอบถามความคิดเห็นสำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านเนื้อหาเกี่ยวกับแบบสอบถามความคิดเห็นสำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านเนื้อหาเกี่ยวกับ
แบบสอบถามความคิดเห็นสำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านเนื้อหาเกี่ยวกับบุญรักษา ของฉัน
 
ใบความรู้+แผนการสอน และใบกิจกรรม ประถม 4-6 เรื่อง วงจรไฟฟ้า+ป.5+273+dltvscip5...
ใบความรู้+แผนการสอน และใบกิจกรรม ประถม 4-6 เรื่อง วงจรไฟฟ้า+ป.5+273+dltvscip5...ใบความรู้+แผนการสอน และใบกิจกรรม ประถม 4-6 เรื่อง วงจรไฟฟ้า+ป.5+273+dltvscip5...
ใบความรู้+แผนการสอน และใบกิจกรรม ประถม 4-6 เรื่อง วงจรไฟฟ้า+ป.5+273+dltvscip5...Prachoom Rangkasikorn
 
โครงการค่ายคุณธรรม
โครงการค่ายคุณธรรมโครงการค่ายคุณธรรม
โครงการค่ายคุณธรรมphochai
 
ข้อสอบวิชาช่าง
ข้อสอบวิชาช่างข้อสอบวิชาช่าง
ข้อสอบวิชาช่างkrupeak
 
เค้าโครงโครงงานวิทยาศาสตร์
เค้าโครงโครงงานวิทยาศาสตร์เค้าโครงโครงงานวิทยาศาสตร์
เค้าโครงโครงงานวิทยาศาสตร์โทโต๊ะ บินไกล
 
1.แผนการเรียนรู้ยาเสพติดม.1
1.แผนการเรียนรู้ยาเสพติดม.11.แผนการเรียนรู้ยาเสพติดม.1
1.แผนการเรียนรู้ยาเสพติดม.1Kruthai Kidsdee
 
การต่อแอมมิเตอร์ โวลต์มิเตอร์1
การต่อแอมมิเตอร์     โวลต์มิเตอร์1การต่อแอมมิเตอร์     โวลต์มิเตอร์1
การต่อแอมมิเตอร์ โวลต์มิเตอร์1yasotornrit
 
ใบความรู้+แผนการสอนและใบกิจกรรม ประถม4-6 เรื่อง วรจรไฟฟ้า+ป.6+290+dltvscip6+P...
ใบความรู้+แผนการสอนและใบกิจกรรม ประถม4-6 เรื่อง วรจรไฟฟ้า+ป.6+290+dltvscip6+P...ใบความรู้+แผนการสอนและใบกิจกรรม ประถม4-6 เรื่อง วรจรไฟฟ้า+ป.6+290+dltvscip6+P...
ใบความรู้+แผนการสอนและใบกิจกรรม ประถม4-6 เรื่อง วรจรไฟฟ้า+ป.6+290+dltvscip6+P...Prachoom Rangkasikorn
 
ชุดกิจกรรมพัฒนาการเรียนรู้ วงจรไฟฟ้ามหาสนุก
ชุดกิจกรรมพัฒนาการเรียนรู้ วงจรไฟฟ้ามหาสนุก ชุดกิจกรรมพัฒนาการเรียนรู้ วงจรไฟฟ้ามหาสนุก
ชุดกิจกรรมพัฒนาการเรียนรู้ วงจรไฟฟ้ามหาสนุก Suparat2804
 
เปรียบเทียบสงครามโลกครั้งที่ 1 และ 2
เปรียบเทียบสงครามโลกครั้งที่ 1 และ 2เปรียบเทียบสงครามโลกครั้งที่ 1 และ 2
เปรียบเทียบสงครามโลกครั้งที่ 1 และ 2Taraya Srivilas
 
เฉลยแบบฝึกหัดหน่วยที่ 3
เฉลยแบบฝึกหัดหน่วยที่ 3เฉลยแบบฝึกหัดหน่วยที่ 3
เฉลยแบบฝึกหัดหน่วยที่ 3Thanawut Rattanadon
 
แผนบูรณาการสะเต็ม ร่มพยุงไข่
แผนบูรณาการสะเต็ม ร่มพยุงไข่แผนบูรณาการสะเต็ม ร่มพยุงไข่
แผนบูรณาการสะเต็ม ร่มพยุงไข่Wijitta DevilTeacher
 
นวัตกรรมการบริหาร การจัดกิจกรรมการเรียนการสอน
นวัตกรรมการบริหาร การจัดกิจกรรมการเรียนการสอนนวัตกรรมการบริหาร การจัดกิจกรรมการเรียนการสอน
นวัตกรรมการบริหาร การจัดกิจกรรมการเรียนการสอนssuser66968f
 

What's hot (20)

13แบบทดสอบโครโมโซมและการถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรม
13แบบทดสอบโครโมโซมและการถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรม13แบบทดสอบโครโมโซมและการถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรม
13แบบทดสอบโครโมโซมและการถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรม
 
แบบสอบถามความคิดเห็นสำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านเนื้อหาเกี่ยวกับ
แบบสอบถามความคิดเห็นสำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านเนื้อหาเกี่ยวกับแบบสอบถามความคิดเห็นสำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านเนื้อหาเกี่ยวกับ
แบบสอบถามความคิดเห็นสำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านเนื้อหาเกี่ยวกับ
 
ใบงาน 1.4 คอมพิวเตอร์และอุปกรณ์
ใบงาน 1.4 คอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ใบงาน 1.4 คอมพิวเตอร์และอุปกรณ์
ใบงาน 1.4 คอมพิวเตอร์และอุปกรณ์
 
ใบความรู้+แผนการสอน และใบกิจกรรม ประถม 4-6 เรื่อง วงจรไฟฟ้า+ป.5+273+dltvscip5...
ใบความรู้+แผนการสอน และใบกิจกรรม ประถม 4-6 เรื่อง วงจรไฟฟ้า+ป.5+273+dltvscip5...ใบความรู้+แผนการสอน และใบกิจกรรม ประถม 4-6 เรื่อง วงจรไฟฟ้า+ป.5+273+dltvscip5...
ใบความรู้+แผนการสอน และใบกิจกรรม ประถม 4-6 เรื่อง วงจรไฟฟ้า+ป.5+273+dltvscip5...
 
โครงการค่ายคุณธรรม
โครงการค่ายคุณธรรมโครงการค่ายคุณธรรม
โครงการค่ายคุณธรรม
 
ข้อสอบวิชาช่าง
ข้อสอบวิชาช่างข้อสอบวิชาช่าง
ข้อสอบวิชาช่าง
 
เค้าโครงโครงงานวิทยาศาสตร์
เค้าโครงโครงงานวิทยาศาสตร์เค้าโครงโครงงานวิทยาศาสตร์
เค้าโครงโครงงานวิทยาศาสตร์
 
1.แผนการเรียนรู้ยาเสพติดม.1
1.แผนการเรียนรู้ยาเสพติดม.11.แผนการเรียนรู้ยาเสพติดม.1
1.แผนการเรียนรู้ยาเสพติดม.1
 
การต่อแอมมิเตอร์ โวลต์มิเตอร์1
การต่อแอมมิเตอร์     โวลต์มิเตอร์1การต่อแอมมิเตอร์     โวลต์มิเตอร์1
การต่อแอมมิเตอร์ โวลต์มิเตอร์1
 
การนำไฟฟ้า
การนำไฟฟ้าการนำไฟฟ้า
การนำไฟฟ้า
 
8. ชุดที่ 5 การลำเลียง
8. ชุดที่ 5 การลำเลียง8. ชุดที่ 5 การลำเลียง
8. ชุดที่ 5 การลำเลียง
 
ใบความรู้+แผนการสอนและใบกิจกรรม ประถม4-6 เรื่อง วรจรไฟฟ้า+ป.6+290+dltvscip6+P...
ใบความรู้+แผนการสอนและใบกิจกรรม ประถม4-6 เรื่อง วรจรไฟฟ้า+ป.6+290+dltvscip6+P...ใบความรู้+แผนการสอนและใบกิจกรรม ประถม4-6 เรื่อง วรจรไฟฟ้า+ป.6+290+dltvscip6+P...
ใบความรู้+แผนการสอนและใบกิจกรรม ประถม4-6 เรื่อง วรจรไฟฟ้า+ป.6+290+dltvscip6+P...
 
คำประสม
คำประสมคำประสม
คำประสม
 
STEM Education KMUTNB
STEM Education KMUTNBSTEM Education KMUTNB
STEM Education KMUTNB
 
5.ชุดที่ 2 โครงสร้างของเซลล์
5.ชุดที่ 2 โครงสร้างของเซลล์5.ชุดที่ 2 โครงสร้างของเซลล์
5.ชุดที่ 2 โครงสร้างของเซลล์
 
ชุดกิจกรรมพัฒนาการเรียนรู้ วงจรไฟฟ้ามหาสนุก
ชุดกิจกรรมพัฒนาการเรียนรู้ วงจรไฟฟ้ามหาสนุก ชุดกิจกรรมพัฒนาการเรียนรู้ วงจรไฟฟ้ามหาสนุก
ชุดกิจกรรมพัฒนาการเรียนรู้ วงจรไฟฟ้ามหาสนุก
 
เปรียบเทียบสงครามโลกครั้งที่ 1 และ 2
เปรียบเทียบสงครามโลกครั้งที่ 1 และ 2เปรียบเทียบสงครามโลกครั้งที่ 1 และ 2
เปรียบเทียบสงครามโลกครั้งที่ 1 และ 2
 
เฉลยแบบฝึกหัดหน่วยที่ 3
เฉลยแบบฝึกหัดหน่วยที่ 3เฉลยแบบฝึกหัดหน่วยที่ 3
เฉลยแบบฝึกหัดหน่วยที่ 3
 
แผนบูรณาการสะเต็ม ร่มพยุงไข่
แผนบูรณาการสะเต็ม ร่มพยุงไข่แผนบูรณาการสะเต็ม ร่มพยุงไข่
แผนบูรณาการสะเต็ม ร่มพยุงไข่
 
นวัตกรรมการบริหาร การจัดกิจกรรมการเรียนการสอน
นวัตกรรมการบริหาร การจัดกิจกรรมการเรียนการสอนนวัตกรรมการบริหาร การจัดกิจกรรมการเรียนการสอน
นวัตกรรมการบริหาร การจัดกิจกรรมการเรียนการสอน
 

More from Pannathat Champakul (20)

เค้าโครงวิทยานิพนธ์ ระบบการจัดการเรียนรู้ยูบิควิตัสด้วยจินตวิศวกรรมฯ
เค้าโครงวิทยานิพนธ์ ระบบการจัดการเรียนรู้ยูบิควิตัสด้วยจินตวิศวกรรมฯเค้าโครงวิทยานิพนธ์ ระบบการจัดการเรียนรู้ยูบิควิตัสด้วยจินตวิศวกรรมฯ
เค้าโครงวิทยานิพนธ์ ระบบการจัดการเรียนรู้ยูบิควิตัสด้วยจินตวิศวกรรมฯ
 
505
505505
505
 
407
407407
407
 
603
603603
603
 
602
602602
602
 
601
601601
601
 
600
600600
600
 
504
504504
504
 
503
503503
503
 
502
502502
502
 
501
501501
501
 
500
500500
500
 
406
406406
406
 
405
405405
405
 
404
404404
404
 
403
403403
403
 
402
402402
402
 
401
401401
401
 
400
400400
400
 
305
305305
305
 

2 3

  • 1. 2.2.3 ชนิดของเหล็ก โลหะประเภทเหล็กสามารถแบ่งออกได้ดังนี้ 1. เหล็กอ่อน (Wrought Iron) 2. เหล็กดิบ (Pig Iron) 3. เหล็กหล่อ (Cast Iron) 4. เหล็กกล้า (Steel) 1. เหล็กอ่อน (Wrought Iron) เหล็กอ่อนเป็นเหล็กที่มีความบริสุทธิ์สูง ไม่นิยมนามาใช้งานเพราะอ่อนเกินไป แต่เป็นที่นิยมของ ช่างดีเหล็ก เรพาะดีให้ขึ้นรูปได้ง่าย เหล็กอ่อนนี้มีความบริสุทธิ์ ถึง 99.9% ซึ่งทางโลหะวิทยาเรียกเหล็กที่บริสุทธิ์นี้ว่า “Ferrite” เหล็กอ่อนถลุงได้จากเตาพุดเดิ้ล (Puddle Furnace) ซึ่งเป็นกรรมวิธีการผลิตเหล็กอ่อนที่เก่าแก่มากทีเดียว 1.2 การผลิตเหล็กอ่อน กรรมวิธีในการผลิตเหล็กอ่อนมีอยู่ 2 วิธี ดังนี้ 1.2.1 กรรมวิธีพุดเดิ้ล (Puddling Process) กรรมวิธีการผลิตเหล็กอ่อนวิธีนี้ ถูกคิดค้นขึ้นประมาณปี ค.ศ.1780 การผลิตเหล็ก่อนวิธีนี้จะ อาศัยเตาพุดเดิ้ล (Puddle Furnace) ลักษณะดังรูป 6.3 โดยการใส่เหล็กดิบลงไปที่บริเวณก้นเตา ซึ่งมีลักษณะคล้ายจานรองถ้วย ความร้อนที่ใช้ในการหลอมได้จากเปลวไฟที่อยู่เหนือก้นเตา ซึ่งมาจากห้องเผาไหม้ คล้ายกับของเตากระทะ ขณะที่เหล็กดิบ กาลังหลอมละลายอยู่ อ๊อกไซด์ของเหล็กจะไปรวมตัวกับแมงกานีส และซิลิกอน ในน้าเหล็กกลายเป็นขี้ตะกรัน ส่วนคาร์บอน จะรวมตัวกับออกซิเจนกลายเป็นก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) และจะถูกเผาไหม้ไป น้าเหล็กจะเริ่มตกตะกอนในช่วงนี้ พนักงานคุมเตาจะทาการกวนน้าเหล็กที่ตกตะกอนให้รวมตัวเป็นก้อนกลม ดังรูป 6.2 จากนั้นจะนาออกจากเตาเพื่อกาจัดขี้ ตะกรันออก แล้วนาไปรีด ออกมาเป็นแท่งเหล็กอ่อนที่เรียกว่า muck bar ซึ่งจะตัดเป็นท่อนสั้น ๆ เพื่อนาไปใช้งานต่อไป เนื่องจากการผลิตเหล็กอ่อนด้วยกรรมวิธีพุดเดิ้ลนี้ ต้องอาศัยแรงงานคนมาก ดังนั้นเหล็กอ่อน ที่ผลิตออกมาถึงมีราคาแพง ในปัจจุบันไม่นิยมใช้ทาการผลิต รูปที่ 2.14 พนักงานคุมเตาขณะทาการกวนน้าเหล็ก
  • 2. ลักษณะของเตาพุดเดิ้ล เตาพุดเดิ้ลเป็นของประเทศอังกฤษ ลักษณะเตาเป็นเตารูปยาว ข้างบนมีลักษณะเป็นอ่างกระทะที่ข้าง ๆ กระทะมีกอง ไฟสาหรับใช้ความร้อนตามมากับลมร้อนที่จะออกทางปล่อง ดังรูปที่ 5.1 รูปที่ 2.15 ภาพหน้าตัดเตาพุดเดิ้ล รูปที่ 2.16 ลักษณะของพุดเดิ้ล วัตถุดิบที่จะใส่ลงไปในเตา - เหล็กดิบสีขาว - เศษเหล็ก (เหล็กออกไซด์) - ลมร้อน
  • 3. 1.2.2 กรรมวิธีแอสตัน (Aston Process) กรรมวิธีการผลิตเหล็กอ่อนวิธีนี้มีชื่อเรียกอีกอย่างว่า กรรมวิธีไบเออร์ (Byers Process) ถูกคิดค้นขึ้นมาในปี ค.ศ. 1952 โดย เจมส์ แอสตัน ซึ่งมีความเห็นว่าการผลิตเหล็กอ่อนด้วยกรรมวิธีพุดเดิ้ล ต้องอาศัย แรงงานคนมาก และมีความยุ่งยากในการผลิตมาก ดังนั้น จึงได้ทาการพัฒนาการผลิตเหล็ก่อ่อนขึ้นใหม่ ซึ่งไม่ต้องอาศัยเตาพุด เดิ้ล กรรมวิธีนี้ จะใช้น้าเหล็กกล้าจากเตาเบสเซมเมอร์ ซึ่งยังไม่ได้ทาการขจัดออกซิเจน เป็นวัตถุดิบ โดยการเทน้าเหล็กลง ไปในน้า (Laddle) ซึ่งบรรจุขี้ตะกรันไว้น้าเหล็กและขี้ตะกรันจะทาปฏิกิริยากันอย่างรุนแรงเนื่องจากน้าเหล็กมีอุณหภูมิสูงกว่า อุณหภูมิของขี้ตะกรันมาก ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นนี้ทาให้น้าเหล็กมีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิของขี้ตะกรันมาก ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นนี้ทา ให้น้าเหล็กและขี้ตะกรันรวมตัวกัน ทาให้กลายเป็นเหล็กอ่อน ต่อจากนั้นจะนาไปทาการรีดเป็นแท่งเหล็กอ่อน เหล็กอ่อนที่ได้ จากกรรมวิธีแอสตันมีคุณภาพดีกว่าเหล็กอ่อนที่ได้จากกรรมวิธีพุดเดิ้ล ส่วนผสมของเหล็กอ่อน ธาตุที่ผสมอยู่ในเหล็กอ่อนประกอบด้วย คาร์บอน, แมงกานีส, ฟอสฟอรัส. ซัลเฟอร์, ซิลิกอน และมีขี้ตะกรันผสมอยู่ ด้วย สาหรับปริมาณส่วนผสมของเหล็กอ่อนแสดงในตารางที่ 6.1 ตารางที่2.1 ส่วนผสมของเหล็กอ่อน ส่วนผสม ปริมาณ (%) คาร์บอน แมงกานีส ฟอสฟอรัส ซัลเฟอร์ ซิสิกอน ขี้ตะกรัน 0.02 0.03 0.12 0.02 0.15 3.0 คุณสมบัติของเหล็กอ่อน เหล็กอ่อนมีคุณสมบัติทางกลที่ต่ากว่าเหล็กกล้า โดยมีค่าความแข็งแรงทางแรงดึง ประมาณ 48,000 – 52,000 ปอนด์ ต่อตารางนิ้ว มีค่าความแข็ง 55Rockwell scale B เหล็กอ่อนมีคุณสมบัติการยืดตัว (Ductility) สูง ดังนั้นจึงสามารถนามาขึ้นรูปด้วย กรรมวิธีตีขึ้นรูป (Forged) และนามาเชื่อมได้ดี คุณสมบัติ 1. มีความบริสุทธิ์สูง 2. มีคาร์บอนไม่เกิน 1% 3. มีสแลกอยู่ในเนื้อเหล็ก 4. ดีขึ้นรูปไดง่ายมาก
  • 4. 5. ดีเชื่อมปรานได้ดี 6. ทนต่อแรงกระแทกแบบกะทันหันได้ดียิ่ง ประโยชน์ 1. ใช้ทาโซ่ 2. ใช้ทาขอเกี่ยว 3. ใช้ทาข้อต่อรถไฟ 2. เหล็กดิบ (Pig Iron) เหล็กดิบเป็นเหล็กที่ได้จากการนาสินแร่เหล็กมาทาการถลุง โดยการให้ความร้อนแก่สินแร่ ภายในเตาสูง (Blast Furnace) โดยการบรรจุวัตถุดิบ คือสินแร่เหล็ก (Iron Ore) ถ่านหิน (Coal) และหินปูน (Limestone) โดยใช้รถลาก วัตถุดิบ (Skip Car) เป็นตัวช่วยดึงวัตถุดิบขึ้นไปสู่ปากเตาเพื่อบรรจุวัตถุดิบเข้าตาแล้วจุดถ่านหินที่อยู่ภายในเตา ให้ลุกติดไฟ แล้วจึงเป่าลมให้เข้าไปในเตาเพื่อช่วยในการเผาไหม้ ความร้อนภายในเตาสูงประมาณ 1,600 – 1,900 องศาเซลเซียส จนกระทั่งความร้อนสามารถถลุงสินแร่เหล็กที่อยู่ภายในเตาจนเป็นโลหะเหลว ซึ่งจะ ละลายไหลแทรกตัวอยู่ระหว่างช่องว่างของถ่านหิน ที่อยู่บริเวณก้นเตาโดยมีขี้ตะกรัน (Slag) ลอยอยู่บนส่วนบนของโลหะที่หลอมละลาย เจ้าหน้าที่จะเจาะเตาถลุงเพื่อให้ขี้ตะกรันที่ลอยอยู่บนน้า เหล็กให้ไหลออกก่อน จากนั้นจึงจะเจาะให้น้าเหล็กไหลออกจากเตาเหล็กที่ได้จากการถลุงแร่ เหล็กในเตา ถลุงนี้เป็นเหล็กที่ยังไม่บริสุทธิ์มักเรียกว่าเหล็กดิบ (Pig Iron) เราจะนาเหล็กดิบที่ถลุงได้ส่วนหนึ่งไปหล่อเป็นแท่ง โดยเครื่องจักรอัตโนมัติ (Pig Molding Machine) เพื่อจะ นาไปใช้เป็นวัตถุดิบสาหรับทาเหล็กกล้าหรือเหล็กหล่อในภายหลัง โดยนาเหล็กดิบที่ยังร้อนหลอมเหลวแล้ว จะนาไปบรรจุลงในเบ้า (Ladle) แล้วนาไปผลิตเป็นเหล็กกล้าต่อไปในการถลุงสินแร่เหล็กนี้จะทางานต่อเนื่อง ตลอด 24 ชั่วโมงติดต่อกัน ประมาณ 5-6 ปี จึงจะหยุดทาการซ่อมแซมเตากันครั้งหนึ่ง ภาพที่ 2.17 การถลุงสินแร่เหล็กโดยใช้เตาสูง
  • 5. 2.1 เหล็กดิบ (Pig Iron) เหล็กดิบผลิตขึ้นจากเตาสูง (Blast Furace) โดยการหล่อหลอมสินแร่เหล็กกับถ่านโค้กและหินปูน ซึ่งคุณภาพของเหล็กที่ ได้ขึ้นอยู่กับชนิดของสินแร่ที่นามาใช้ในการหลอม โ ดยปกติแล้วเหล็กดิบที่ผลิตได้จะมีธาตุต่าง ๆ ประสมอยู่โดยประมาณดังนี้ คาร์บอน (Carbon : C) 3-4% ซิลิคอน (Silicon: Si) 1-3% แมงกานีส (Manganese : Mn) 1% ฟอสฟอรัส (Phosphorus : P) 0.1-1% กามะถัน(Sulphur: S) 0.05-0.1% เหล็กดิบจะมีความแข็งและเปราะ ดังนั้นจึงมีความแข็งแรง ความเหนียว ไม่มากนักและทนต่อแรงกระแทกได้น้อย เหล็กดิบส่วนมากจะถูกนาไปหล่อเป็นเหล็กชนิดต่างๆ เช่น เหล็กหล่อ และเหล็กกล้า เป็นต้น ชนิดของเหล็กดิบ เหล็กดิบที่ผลิตได้จากเตาสูงมีอยู่ด้วยกันหลายชนิดและนามาใช้ประโยชน์ต่างกันสามารถพิจารณา ได้ดังนี้ 1. เหล็กดิบเบสิก (Basic Pig Iron) นาไปใช้การหล่อเหล็กกล้าและรีดขึ้นรูป 2. เหล็กดิบเอซิด (Acid Pig Iron) นาไปใช้ในการหล่อเหล็กกล้า ผลิตเหล็กอ่อนและรีดขึ้นรูป 3. เหล็กดิบฟอร์จิ้ง (Forging Pig Iron) นาไปใช้ในการผลิตเหล็กอ่อน เหล็กประสมและตีขึ้นรูป 4. เหล็กดิบโรงหล่อ (Foundry Pig Iron) นาไปใช้ในการหล่อเป็นเหล็กหล่อสีเทา และเหล็กหล่อประสม 5. เหล็กดิบมัลลิเอเบิลหรือเหล็กดิบเหนียว (Malleable Pig Iron)นาไปใช้ในการหล่อเป็นเหล็กหล่อสีขาว เหล็กหล่อ เหนียว (เหล็กหล่อมัลลิเอเบิล) และเหล็กหล่อเหนียวประสม (เหล็กหล่อมัลลิเอเบิลประสม) อิทธิพลของธาตุที่ประสมอยู่ในเหล็กดิบ ธาตุชนิดต่าง ๆ ที่ประสมอยู่ในเหล็กดิบจะทาให้เหล็กดิบมีสมบัติดังนี้ 1. คาร์บอน (Carbon : C) คาร์บอนมีอิทธิพลต่อจุดหลอมเหลวของเหล็ก คือจะทาให้จุดหลอมเหลวต่าลงจึงทาให้เหล็ก หลอมได้ง่ายขึ้น นอกจากนี้ยังทาให้เหล็กแข็งขึ้นสามารถชุบแข็งได้ความเหนียวและอัตราการขยายตัวลดลง สมบัติในการตี ขึ้นรูปและการเชื่อมประสานลดลง 2. ซิลิคอน (Silicon: Si) ซิลิคอนในเนื้อเหล็กจะรวมตัวกับคาร์บอน เกิดเป็นซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ซึ่งมีความแข็งมาก ดังนั้นเหล็กที่มีซิลิคอนประสมอยู่มากเกินไปจะมีความเปราะและแตกหักง่าย สมบัติในการเชื่อมประสานและปาดผิวลดลง แต่ทาให้มีความคงทนต่อการกัดกร่อนได้ดี 3. แมงกานีส (Manganese :Mn) แมงกานีสที่ประสมอยู่ในเหล็กดิบจะทาให้เหล็กมีความแข็งและทนต่อการสึกเหรอได้ดี และจุดหลอมเหลวเพิ่มขึ้นอยู่ด้วย 4. ฟอสฟอรัส (Phosphorus : P) ฟอสฟอรัสถ้ามีมากในสินแร่เหล็กจะทาให้การถลุงยากขึ้น และถ้ามีมากในเนื้อเหล็กจะ ทาให้เปราะหักง่ายที่อุณหภูมิเย็น แต่ถ้ามีน้อยจะช่วยให้สามารถหล่อได้บาง ๆ หลอมไหลได้ง่ายสะดวกในการเทลงแบบ 5. กามะถัน (Sulphur :S) กามะถันถ้ามีมากในเนื้อเหล็กจะทาให้เหล็กเปราะหัก ง่าย ณ ที่อุณหภูมิสูง ๆ ทาให้การหลอม ไหลยากไม่สะดวกที่จะเทลงแบบ ดังนั้นการนาไปใช้งานที่อุณหภูมิสูง ๆ จึงไม่ดี
  • 6. 3. เหล็กกล้า (Steel) เหล็กกล้า เป็นโลหะที่มีความสาคัญอย่างหนึ่งในปัจจุบัน เหล็กกล้ามีธาตุคาร์บอนผสมอยู่ประมาณ 0.1-1.5% โดย น้าหนัก ซึ่งปริมาณธาตุคาร์บอนที่ผสมอยู่ทาให้เหล็กกล้ามีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน เหล็กกล้าถูกนามาใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ อย่างมาก นอกจากปริมาณของธาตุคาร์บอนแล้ว ยังมีการผสมธาตุต่าง ๆ ในเนื้อเหล็กกล้าอีกด้วย เช่น โครเมียม นิกเกิล ทังสเตน วาเนเดียม โมลิบดีนัม เพื่อเป็นการปรับปรุงคุณสมบัติของเหล็กกล้าให้ดีขึ้น เหมาะสมกับการนาไปใช้ใน อุตสาหกรรมเฉพาะอย่าง เช่น ทนต่อุณหภูมิได้สูง ทนต่อการเสียดสี ทนต่อการกัดกร่อน มีความแข็งแกร่งสูงขึ้น เหล็กกล้า แบ่งออกได้2 ประเภท คือ 3.1 เหล็กกล้าคาร์บอน (Carbon Steel) เหล็กกล้าคาร์บอน เป็นเหล็กที่มีส่วนผสมของธาตุคาร์บอนเป็นหลัก อาจจะมีธาตุอื่นผสมอยู่ได้บ้างเล็กน้อย เช่น ซิลิคอน แมงกานีส กามะถัน ฟอสฟอรัส เหล็กกล้าคาร์บอนแบ่งออกได้หลายชนิดตามปริมาณของธาตุคาร์บอนที่ผสมอยู่ใน เนื้อเหล็ก จะทาให้มีคุณสมบัติแตกต่างกัน และนาไปใช้งานในลักษณะต่าง กัน เช่น 3.1.1 เหล็กกล้าคาร์บอนต่า (Low Carbon Steel) เหล็กกล้าคาร์บอนต่า จัดได้ว่าเป็นเหล็กกล้าที่มีปริมาณธาตุคาร์บอนผสมอยู่ในเนื้อเหล็กน้อยที่สุด คือ มีธาตุคาร์บอนผสมอยู่ประมาณ 0.10 – 0.30% โดยน้าหนักกาหนดตามมาตรฐานอเมริกัน คือ AISI 1010 – 1030 กาหนด มาตรฐานเยอรมัน คือ St37 เนื่องจากมีปริมาณธาตุคาร์บอนผสมอยู่น้อย ทา ให้มีความแข็งแรงต่าไม่สามารถนาไปทาการชุบแข็งได้ เหมาะสาหรับนาไปใช้งานที่ไม่ต้องการความแข็งแรงมากนัก เช่น นาไปรีดเป็นแผ่น ทาถังบรรจุของเหลว นาไปทาเป็นเหล็กเส้นใช้ในงานก่อสร้าง ภาพที่ 2.18 เหล็กกล้าคาร์บอนต่านามาผลิตถังบรรจุ 3.1.2 เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง (Medium Carbon Steel) เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง เป็นเหล็กกล้าที่มีปริมาณธาตุคาร์บอนเพิ่มขึ้นมากกว่าเหล็กกล้า คาร์บอนต่า คือมีคาร์บอนผสมอยู่ประมาณ 0.31-0.55% โดยน้าหนัก กาหนดตามมาตรฐานอเมริกัน คือ AISI 1031-1055
  • 7. กาหนดตามมาตรฐานเยอรมัน คือ St 50 สามารถนาไปปรับปรุงคุณสมบัติด้วยความร้อน โดยการนาไปชุบแข็ง (Hardening) คือนา ชิ้นงานไปเผาให้ร้อนเพื่อให้เหล็กเปลี่ยนโครงสร้างเป็นออสเทนไนต์ (Austenite) ซึ่งการจะใช้อุณหภูมิสูงขนาดไหนขึ้นอยู่กับ ปริมาณธาตุคาร์บอนที่ผสมอยู่ จากนั้นทาให้เย็นตัวลงโดยเร็ว เหล็กจะเปลี่ยนโครงสร้างเป็นมาแทนไซต์ (Martensite) ซึ่งเหล็กจะ มีความแข็งเพิ่มขึ้น เหล็กกล้าชนิดนี้นาไปใช้ผลิตชิ้นส่วนของเครื่องจักรกลที่ต้องการความแข็งแรง เช่น เพลาส่งกาลัง เฟืองใน เครื่องจักรต่าง ๆ 3.1.3 เหล็กกล้าคาร์บอนสูง (High Carbon Steel) เหล็กกล้าคาร์บอนสูง เป็นเหล็กกล้าที่ปริมาณธาตุคาร์บอนผสมอยู่ในเนื้อสูงสุด คือมีคาร์บอนผสม อยู่ประมาณ 0.56 – 1.5% โดยน้าหนัก กาหนดมาตรฐานอเมริกัน คือ AISI 1056 – 1090 กาหนดมาตรฐานเยอรมัน คือ St170 เป็น เหล็กกล้าที่มีความแข็งแรงสูง นาไปผลิตเครื่องมือคมตัดต่างๆ เช่น มีดกลึง ดอกสว่าง ดอกคว้านละเอียด ดอกทาเกลียว ใบ เลื่อย ตะไบ ซึ่งเครื่องมือคมตัดต่าง ๆ เหล่านี้ จะนาไปผ่านกระบวนการขึ้นรูป ตามขนาด และรูปร่าง แล้วนาชิ้นงานไป ปรับปรุงคุณสมบัติด้วยความร้อน โดยการนาไปชุบแข็ง (Hardening) ซึ่งจะทาให้งานมีความแข็งสูงมาก แต่เมื่อได้รับแรง กระแทกจะเปราะหักได้ง่าย 3.2 เหล็กกล้าผสม (Alloy Steel) เหล็กกล้าผสม เป็นเหล็กกล้าที่ผสมธาตุหรือโลหะต่างๆ เช่น นิกเกิล โครเมียม โมลิบดีนัม วาเนเดียม ทังสเตน ธาตุ ที่ปผสมเข้าไปนี้เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติต่าง ๆ ของเหล็กกล้า เช่น ความแข็งแรง (Strength) ความทนต่อการกัดกร่อน (Corrosion) ทนต่อการเสียดสี (Wearresisting) เหล็กกล้าผสมแบ่งออกได้ 2 ประเภท คือ 3.2.1 เหล็กกล้าผสมต่า (Low Alloy Steel) เป็นเหล็กกล้าที่ผสมธาตุหรือโลหะต่าง ๆ เข้าไปอยู่ในเนื้อมีปริมาณ ไม่เกิน 10% เหล็กกล้าผสมต่ามีหลายอย่าง เช่น 1) เหล็กกล้าผสมสาหรับงานชุบแข็ง (Construction Alloy Steels) เป็นเหล็กกล้าที่เหมาะสมสาหรับนาไป ผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักรกล ที่ต้องการความแข็งแรงโดยนาไปผ่านขบวนการขึ้นรูปด้วยเครื่องจักรกล ให้มีขนาดและรูปร่างตาม ความต้องการ จากนั้นนาชิ้นงานไปทาการชุบแข็ง (Hardening) โดยการนาชิ้นงานไปเผาให้ร้อน ซึ่งจะใช้ความร้อนขนาดไหน ขึ้นอยู่กับปริมาณของธาตุคาร์บอนที่มีผสมอยู่ในเนื้อเหล็กนั้น จากนั้นนาชิ้นงานไปชุบในสารชุบ เพื่อให้เย็นตัวลงโดยเร็ว จากนั้นจะมีความแข็งเพิ่มขึ้น งานที่ผ่านการชุบแข็งแล้วจะมีความเครียดอยู่ในเนื้อเหล็ก ถ้านางานไปใช้อาจแตกหักได้จึงต้อง นางานที่ชุบแข็งแล้วไปอบคลายความเครียด (Tempering) โดยนางานไปให้ความร้อน แล้วปล่อยให้เย็นตัวลงอย่างช้า ๆ ภายใน เตาอบ จึงจะนาชิ้นงานไปทาการตกแต่งผิวสาเร็จโดยการเจียระไนชิ้นงานที่นาไปชุบแข็ง บางครั้งอาจจะเสียหายเนื่องจากงาน บิดเบี้ยว โก่ง งอ เสียรูปร่าง หรืออาจเกิดแตกร้าว จึงต้องปฏิบัติงานด้วยความระมัดระวัง 2) เหล็กกล้าผสมชนิดความแข็งแรงสูง (High Strength Alloy Steel) เหล็กกล้าชนิดนี้ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อใช้แทนเหล็กกล้าผสมสาหรับงานชุบแข็งเพื่อลดค่าใช้จ่ายและเวลาในการปฏิบัติงาน ลงอย่างมาก และยังหลีกเลี่ยงความเสียหายของชิ้นงานจากการชุบแข็งกล่าวคือ เมื่อนาเหล็กกล้าชนิดนี้ไปผ่านกระบวนการขึ้น รูปแล้ว ชิ้นงานจะมีความแข็งแรงเพียงพอ สามารถนาไปใช้งานได้เลยโดยไม่ต้องทาการชุบแข็ง
  • 8. ภาพที่ 2.19 การนาเหล็กกล้าผสมต่ามาทาตัวถังรถยนต์ 3.2.2 เหล็กกล้าผสมสูง (High Alloy Steel) เหล็กกล้าผสมสูงเป็นเหล็กกล่าที่ผสมธาตุต่าง ๆ อยู่ในเนื้อมากกว่า 10% เพื่อให้มีคุณสมบัติพิเศษ เฉพาะตัวสาหรับใช้งานเฉพาะอย่าง เช่น ทนการเสียดสี ทนการกัดกร่อน เป็นต้น 1) เหล็กกล้าไร้สนิม (Stainless Steel) เหล็กกล้าไร้สนิม เป็นเหล็กกล้าที่ผสมโครเมียม และนิกเกิล ทา ให้มีคุณสมบัติทนต่อการกัดกร่อนได้ดี นามาใช้ผลิตเครื่องใช้ต่าง ๆ เช่น ช้อนส้อม บรรทัดเหล็ก ท่อต่าง ๆ ในโรงงานเคมี โรงงานผลิตอาหารสาเร็จรูป โรงงานกลั่นน้ามัน โรงงานกระดาษ เครื่องมือวัด อุปกรณ์เครื่องครัว เป็นต้น 2) เหล็กกล้าทนการสึกเหรอ (Wear Resisting Alloy Steel) เหล็กกล้าทนการสึกเหรอ เป็นเหล็กกล้าที่ผสม แมงกานีส ทาให้มีคุณสมบัติที่ทนต่อการสึกเหรอ ทนต่อการกระแทกเหมาะสาหรับผลิตอุปกรณ์ที่ใช้งานสมบุกสมบัน เช่น ฟันย่อยหิน กระฟ้อตักแร่ อุปกรณ์ประกอบ รางรถไฟ เป็นต้น 3) เหล็กกล้าทาเครื่องมือ (Tool Steel) เหล็กกล้าทาเครื่องมือ เป็นเหล็กกล้าที่ผสมทังสเตน โมลิบดีนัม โครเมียม วาเนเดียม แมงกานีส ซึ่งเป็นโลหะที่มีจุดหลอมเหลวสูง 4. เหล็กหล่อ (Cast Iron) เป็นวัสดุช่างที่จัดอยู่ในพวกโลหะ เหล็กหล่อเป็นวัสดุช่างที่สาคัญ เหล็กหล่อมีเปอร์เซ็นต์ของ คาร์บอนค่อนข้างสูงจึงทาให้เหล็กหล่อมีความแข็ง การขึ้นรูปต้องนาไปหลอมแล้วเทลงแบบผลิตภัณฑ์ที่ทาจากเหล็กหล่อมี อยู่มากมาย เช่น ทาฐานเครื่องจักร ตัวเครื่องจักร รางเครื่องกลึง เสื้อสูบเครื่องยนต์ พูลเลย์สายพาน ชิ้นส่วนเครื่องจักรกล 4.1 คุณสมบัติของเหล็กหล่อ 1. ผลิตจากเหล็กดิบสีเทา (มี Si สูง) 2. มีสารมลทินปนอยู่มาก 3. รับแรงดึง (Tensile) ไม่ดี 4. รับแรงอัด (Compressive) ได้ดี 5. จุดหลอมเหลวต่า 6. แม่เหล็กจะดูดผงเศษเหล็กได้น้อย 7. ไม่เป็นสปริงจะหักเปราะง่าย 8. ผลิตจากเตาคูโพลา
  • 9. 9. มีเปอร์เซ็นต์คาร์บอนสูง 2-4% 10. การรวมของคาร์บอนอยู่ในรูปของกราไฟต์ 11. ขึ้นรูปโดยการหลอมละลายแล้วเทลงในแบบ 12. การใช้งานมักนาไปทาพวกเหล็กโครงสร้าง 13. ผิวหยาบ เม็ดเกรนโตมองเห็นได้ชัด 14. ผงตะไบเหล็กจะทู่มีสีดา 15. เมื่อเผาให้ร้อนจะเสียทรง เพราะจะยุบตัว รูปที่ 2.20 แท่นระดับทาด้วยเหล็กหล่อสีเทา 4.2 ชนิดของเหล็กหล่อ 4.2.1 เหล็กหล่อสีเทา (Gray Cast Iron) เหล็กหล่อสีเทา หรือเหล็กหล่อธรรมดา มีสัญลักษณ์ GG เป็นเหล็กหล่อทั่ว ๆ ไป ซึ่งเกิดจากการหลอมเหล็ก ดิบสีเทา เศษเหล็กเหนียว ถ่านโค้ก หินปูน มีธาตุต่าง ๆ ประสมอยู่ เช่น คาร์บอน 2 – 4% ซิลิคอน 1.8-2.5% แมงกานีส 0.5-0.8% กามะถัน 0.3% เมื่อทาการหลอมละลายเหล็กในเตาคิวโปล่าให้เป็นน้าโลหะหลอมเหลวแล้วนาน้าโลหะเหลวไปเทลงใน แบบหล่อ ในขณะที่น้าโลหะ ค่อย ๆ เย็นตัวลงอย่างช้า ๆ ธาตุคาร์บอนที่มีอยู่ในเนื้อเหล็กจะตกผลึกเป็นคาร์บอนอิสระแทรก ตัวในเนื้อเหล็กนั้น ซึ่งถ้าเราหักเหล็กหล่อดูเนื้อภายในจะมีลักษณะเป็นเม็ดโลหะ หยาบสีเทาดา เหล็กหล่อสีเทามีคุณสมบัติรับแรงสั่นสะเทือน (Damp Vibration) รับแรงกระแทก(Impact Strength) ทนต่อความล้า (Fatigue) และสามารถทาการตกแต่งด้วยเครื่องจักรกลได้ดี (Machine Ability)เหล็กหล่อสีเทาเหมาะที่จะนาไปผลิตโครงสร้างของ เครื่องจักรกลต่าง ๆ เช่น เครื่องกลึง เครื่องกัด เครื่องไส เครื่องเจาะ แท่นระดับ ปากกาชับงานตะไบ ทั่งตีเหล็ก เสื้อสูบ เครื่องยนต์ เฟืองต่าง ๆ
  • 10. ภาพที่ 2.21 โครงสร้างเหล็กหล่อสีเทา คุณสมบัติ 1. ราคาถูก 2. อ่อนแปรรูปได้ง่าย 3. รับแรงดึงได้ต่า 4. เปราะแตกหักง่าย 5. รับแรงสะเทือนและแรงอัดได้ดี 6. คาร์บอนอยู่ในรูปของกราไฟต์ (อยู่อย่างอิสระ) ประโยชน์ 1. ทาแท่นเครื่องกลึง 2. ทาแท่นเครื่องเจียระไน 3. ทาปากจับชิ้นงานตะไบ 4. ทาแท่นระดับ 5. ทาเสื้อสูบรถยนต์ 6. ทาเฟือง 7. ทาพูลเลย์ ภาพที่ 2.22 เสื้อสูบเครื่องยนต์หล่อขึ้นจากเหล็กหล่อสีเทา
  • 11. 4.2.2. เหล็กหล่อสีขาว (White Cast Iron) เหล็กหล่อแข็ง หรือเหล็กหล่อสีขาว มีสัญลักษณ์GH เหล็กหล่อสีขาว เป็นเหล็กที่มีธาตุคาร์บอนผสมอยู่ในลักษณะที่เป็นคาร์ไบด์ หรือซีเมนไตต์ (Fe3C) ซึ่งมีผลทาให้เหล็กหล่อสีขาวเป็นเหล็กหล่อที่มีความแข็ง (Hardness) สูงด้วย การทาเหล็กหล่อสีขาว สามารถทาได้2 วิธี คือ 1. ควบคุมส่วนผสม คือ มีธาตุ คาร์บอนผสมอยู่ประมาณ 2-3.5% และมี ซิลิคอนผสมอยู่ประมาณ 0.5%โดยน้าหนัก เมื่อนาน้าโลหะที่หลอมละลายได้ไปเทลงใน แบบหล่อ เมื่อปล่อยให้เย็นตัวลง ธาตุคาร์บอน จะไม่ตกผลึกออกมาเป็นอิสระในรูปกราไฟต์ 2. ควบคุมอัตราการเย็นตัว การ ทาเหล็กหล่อสีขาววิธีนี้ เหล็กหล่อจะมีส่วน ผสมเหมือนเหล็กหล่อสีเทา โดยการบังคับ ให้น้าโลหะที่เทลงในแบบเย็น (Chillers)ฝัง ลงในแบบหล่อบริเวณผิวที่สัมผัสกับน้าเหล็ก การทาเหล็กหล่อวิธีนี้ เหมาะสาหรับงานหล่อ ที่มีรูปร่าง บาง ๆ ภาพที่ 2.23 โครงสร้างเหล็กหล่อสีขาว เนื่องจากเหล็กหล่อสีขาวมีความแข็งสูงมาก จึงเหมาะสาหรับนาไปใช้งานที่ต้องทนต่อการเสียดสี (Abrasive) เช่น อุปกรณ์โรงโม่หิน ลูกรีดโลหะ อุปกรณ์ในงานรถไฟ ภาพที่ 2.24 ลูกรีดเหล็กทาจากเหล็กหล่อสีขาว
  • 12. คุณสมบัติ 1. แข็งมาก 2. เปราะแปรขึ้นรูปได้ยาก 3. เม็ดเกรนเป็นสีขาว 4. คาร์บอนอยู่ในรูปของคาร์ไบด์ 5. เป็นเหล็กหล่อที่เย็นตัวอย่างรวดเร็ว 6. สึกหรอยาก เพราะผิวแข็งมาก ประโยชน์ 1. ใช้ทาก้านลิ้น 2. ใช้ทาแคร่สะพานเครื่องกลึง 3. ใช้ทาชิ้นส่วนของเครื่องจักรกลการเกษตร 4. ใช้ทาอุปกรณ์ในงานอุตสาหกรรม เหล็กหล่อแข็งหรือเหล็กสีขาวนี้มีผิวแข็งมาก ๆ ต้องเจียระไนหรือปาดผิวออกด้วยคมมีดที่ทาจากโลหะแข็งเท่านั้นจึง จะปาดผิวออกได้ 4.2.3. เหล็กหล่อเหนียว (Malleable Cast Iron) เหล็กหล่อเหนียว หรือเหล็กหล่อมัลลิเอเบิล (Malleable Cast Iron) มีสัญลักษณ์ว่า GT เหล็กหล่อชนิดนี้มีธาตุต่าง ๆ ประสมอยู่ เช่น คาร์บอน 1-2% ซิลิคอน 0.60-1.10% แมงกานีส ต่ากว่า 0.30% กามะถัน 0.60-0.15% เหล็กหล่อเหนียว เกิดจากการประดิษฐ์ของข่างหล่อชาวอเมริกัน ชื่อ Seth Boyden เมื่อปี ค.ศ.1826 จากการ คิดค้นของ Boyden จึงทาให้การนาเหล็กหล่อเหนียวมาใช้ในงานอุตสาหกรรมต่าง ๆ มากขึ้น เหล็กหล่อเหนียว ผลิตได้โดยการ นาชิ้นงานที่ทาจากเหล็กหล่อสีขาว มาทาการอบอ่อน (Annealing) เพื่อเปลี่ยนธาตุคาร์บอนที่อยู่ในรูปซีเมนต์ไตต์(Fe3 C) ในเหล็กหล่อสีขาว ให้ตกผลึกออกมาเป็นคาร์บอนอิสระซึ่งทาให้ความ แข็งของเหล็กหล่อสีขาวลดลง งานก็จะมีความเหนียวเพิ่มขึ้นในการทาการอบอ่อน จะใช้เวลานานขนาดไหนขึ้นอยู่ กับรูปร่าง และขนาดความหนาของงานนั้น ๆ
  • 13. ภาพที่ 2.25 โครงสร้างเหล็กหล่อเหนียว เหล็กหล่อเหนียวมี 2 ชนิด คือ 1) เหล็กหล่อเหนียวสีดา (Black Heart Malleable) ทาได้โดยนางานที่เป็นเหล็กหล่อสีขาวมาทาการอบอ่อนที่อุณหภูมิ ประมาณ 900 องศาเซลเซียส จากนั้นปล่อยให้เย็นตัวลงอย่าง ช้า ๆ ภายในเตาอบ เพื่อทาให้คาร์บอนที่ผสมอยู่ในเนื้อเหล็กตกผลึกมาเป็นอิสระ ซึ่งเมื่อเรานาชิ้นงานมาหักดูเนื้องานภายในจะเป็นสีดา ซึ่งจะมี คุณสมบัติในการยืดตัว และความเหนียวดีขึ้น 2) เหล็กหล่อเหนียวสีขาว (White Heart Malleable) ทาได้โดยนางานที่เป็นเหล็กหล่อสีขาวมาทาการอบอ่อนที่อุณหภูมิ ประมาณ 1,020 องศาเซลเซียส จากนั้นปล่อยให้เย็นตัวลงอย่าง ช้า ๆ ภายในเตาอบ เมื่อนาชิ้นงานมาหักดูเนื้อภายในจะเป็นสี ขาว จะมีคุณสมบัติคล้ายเหล็กหล่อเหนียวสีดา แต่จะมีการยืดตัวน้อยกว่าเหล็กหล่อเหนียวนามาใช้ทาชิ้นส่วนของรถยนต์ เครื่องจักรที่ใช้ในงานเกษตร เครื่องจักทอผ้า อุปกรณ์ในงานประปา คุณสมบัติ 1. มีเปอร์เซ็นต์คาร์บอนต่า (1.8%) 2. ทนต่อความเค้นแรงดึง 3. มีส่วนยึดตัวเครียดได้มากขึ้น 4. สามารถตีขึ้นรูปได้ 5. สามารถอาบสังกะสีได้ 6. ชุบให้แข็งได้ด้วยความร้อน 7. บัดกรีได้ทั้งบัดกรีอ่อนและบัดกรีแข็ง 8. สามารถเชื่อมได้ ประโยชน์ 1. ใช้ทาชิ้นส่วนต่าง ๆ ของรถยนต์ 2. ใช้ทาชิ้นส่วนของเครื่องจักรในงานเกษตร 3. ชิ้นส่วนเครื่องจักรโรงงานทอผ้า 4. หัวเผาแก๊ส (Gas Burner) 5. หัวเผาน้ามัน 6. อุปกรณ์งานประปาต่าง ๆ เช่น ทาข้อต่อท่อปั๊มน้า 7. ชิ้นงานหล่อบาง ๆ ที่ใช้ในสานักงาน
  • 14. รูปที่ 2.26 คาร์บูเรเตอร์ทาจากเหล็กหล่อ เหล็กหล่อเหนียวสีดา หรือ เหล็กหล่อมัลลิเอเบิ้ล แบลคฮาร์ท (Malieable Black Heart)สัญลักษณ์ GTS ผลิตด้วยกรรมวิธี อเมริกัน เหล็กหล่อชนิดนี้ทาโดยนาเหล็กดิบสีขาวไปหมกทรายไว้กันไม่ให้ออกซิเจนเข้าไปได้ แล้วให้ความร้อน 950°C ใน การอบทิ้งไว้หลาย ๆ วันทาให้คาร์บอนลดลง เม็ดเกรนจะมีสีดา คุณสมบัติและประโยชน์ในการใช้งานเหมือนกับเหล็กหล่อเหนียวสีขาวหรือเหล็กหล่อมัลลิเอเบิ้ลไวท์ฮาร์ท 4.2.4. เหล็กหล่อกราไฟต์ก้อนกลม (Nodular Cast Iron) เหล็กหล่อกราไฟต์ก้อนกลม เป็นเหล็กหล่อที่สมาคมช่างหล่ออเมริกา (American Foundryman’s Society) ค้นพบเมื่อปี ค.ศ. 1948 ต่อมาเหล็กหล่อชนิดนี้ได้รับการพัฒนา และปรับปรุงโดย British Cast Iron Research Association (BCIRA) โดยการใช้ซีเรียม (Cerium) ใส่ลงในเหล็กหล่อที่หลอมเหลวอยู่ ซีเรียมจะเป็นตัวดึงกามะถันออก แล้วตัวซีเรียม จะเหลืออยู่ในเหล็กประมาณ 0.02% ทาให้กราไฟต์จับตัวเป็นก้อนกลม ส่วนกรรมวิธีของบริษัท Internation Nickle Company (INCO) ใช้แมกนีเซียม (Magnesium) ใส่ลงในเหล็กหล่อที่หลอมเหลวอยู่ ทาให้กราไฟต์จับตัวกันเป็นก้อนกลม เหล็กหล่อกราไฟต์ก้อน กลม เป็นเหล็กหล่อที่รวมคุณสมบัติที่ดีของเหล็กหล่อสีเทา (จุดหลอมเหลวต่า ไหลตัวดี ตกแต่งด้วย เครื่องจักรกลได้ดี ต้านทานต่อการกระแทก) และเหล็กกล้า (มีความแข็งแรง ความเหนียว ยืดตัวได้ดี แข็งแรงสูง) เหล็กหล่อกราไฟต์ก้อนกลม เหมาะที่จะนาไปทาโครงสร้างเครื่องจักรกลขนาดใหญ่ เครื่องจักรกลการเกษตร เพลา ข้อเหวี่ยง และเฟือง เป็นต้น ภาพที่ 2.27 โครงสร้างเหล็กหล่อกราไฟต์ก้อนกลม
  • 15. เหล็กหล่อพิเศษกราไฟต์ก้อนกลม (Spherical Graphite Cast Iron) เหล็กหล่อชนิดนี้มีธาตุแมกนีเซียม และนิกเกิลประสมอยู่ ในเนื้อเหล็ก ทาให้คาร์บอนอยู่ในรูปของกราไฟต์จับตัวกันเป็นก้อนกลม ๆ คุณสมบัติ 1. ทนต่อความเครียดได้ดีมาก เพราะมีอัตราการยืดตัวประมาณ 1-5% 2. งอโค้งได้โดยไม่มีรอยแตกรอยปริในเนื้อเหล็ก 3. ทนต่อการสึกหรอได้ดี 4. ทนต่อความร้อนได้ดี 5. สามารถนาไปตีขึ้นรูปได้ 6. สามารถรับแรงกระแทกได้ดี 7. สามารถชุบผิวให้แข็งได้ด้วยวิธีเผาด้วย เปลวไฟหรือเตาแรงเหนี่ยวนาไฟฟ้า 8. ความแข็งและความเปราะลดลงทาให้กลึง กัด ไส เจาะได้ง่าย ประโยชน์ 1. ใช้ทาชิ้นส่วนเครื่องยนต์ เช่น เพลาข้อเหวี่ยง 2. เครื่องมือการเกษตร 3. ชิ้นส่วนเรือเดินทะเล 4. โครงสร้างเครื่องจักรขนาดใหญ่ 5. ท่อส่งน้า 6. ท่อส่งแก๊ส เหล็กหล่อพิเศษชนิดนี้ถ้าต้องการกลึง ให้กลึงด้วยมีดที่ทาด้วยโลหะแข็งความเร็วรอบตัดสูง เหล็กหล่อพิเศษมีแฮนไนต์ (Spherical Mehandnite Cast Iron) เหล็กหล่อชนิดนี้ผลิตโดยชาวอเมริกัน เป็นเหล็กหล่อชนิดดี ราคาแพง คาร์บอนจะอยู่ในรูปของกราไฟต์ แต่อยู่อย่างกระจัดกระจายคล้ายกิ่งไผ่ ชิ้นงานหล่อที่ได้จะไม่มีความเค้นเหลืออยู่ ในเนื้อชิ้นงานเลย ไม่มีความคดงอผิดจากขนาด ไม่มีรอยปริหรือรอยแตก ไม่มีรอยเว้าลึกเข้าไปในเนื้อ คุณสมบัติ 1. ราคาแพง 2. เป็นหล่อชนิดดีเยี่ยม 3. มีความเค้นแรงดันโค้งสูง 4. มีความเค้นแรงดึงสูง 5. มีความเค้นแรงอัดสูง ประโยชน์ 1. ใช้ทาเสื้อสูบเครื่องยนต์ 2. เสาคอลัมน์ 3. เครื่องมือกล 4. รูนาส่งลิ้นหรือวาล์วไกด์
  • 16. รูปที่ 2.28 เสื้อสูบเครื่องยนต์ทาด้วยเหล็กหล่อพิเศษมีแฮนไนต์ รูปที่ 2.29 เม็ดเกรนของเหล็กหล่อมีแฮนไนต์ 4.2.5 เหล็กเหนียวหล่อ มีสัญลักษณ์ว่า GS เหล็กเหนียวหล่อชนิดนี้จะผิดกับเหล็กหล่อในขณะที่นาเหล็ก เหนียวมาหลอมนั้น เหล็กดิบที่ใช้จะต้องมีธาตุฟอสฟอรัสประสมอยู่มาก เพื่อสะดวกในการเทน้าเหล็กได้ง่าย นอกจากนี้ยัง เติมเศษเหล็กเหนียวลงไปด้วยประมาณ 1 ใน 3 ของเหล็กดิบ ชิ้นงานที่ทาจากเหล็กเหนียวหล่อ เมื่อหล่อเสร็จแล้วต้องนาไป อบร้อนเพื่อคลายความเค้นแรงดึงภายในเนื้อเหล็กออกด้วยเตาที่ใช้หลอมเหล็กเหนียวหล่อเป็นเตาไฟฟ้า คุณสมบัติ 1. มีคาร์บอน 0.25-0.6% 2. ชุบให้แข็งทั้งแท่งได้ 3. ทนต่อการสึกหรอ 4. มีผิวแข็ง 5. มีความเค้นแรงดึงและมีความแข็งแรงมาก ประโยชน์ ใช้ทาผานของรถไถนา หรือแผ่นเหล็กขดดินของรถไถนา
  • 17. 4.2.6 เหล็กหล่อผสม (Alloy Cast Iron) เหล็กหล่อผสมเป็นเหล็กหล่อที่ผสมโลหะ หรือธาตุต่าง ๆ เข้าไปในขณะหลอมละลาย โครเมียม ทังสเตน โมลิบดีนัม วาเนเดียม เพื่อทาให้คุณสมบัติบางอย่างดีขึ้น และเหมาะสมกับการนาไปใช้งานเฉพาะอย่างได้ ดี เช่น ทนต่อการสึกหรอ (Wear Resistance) ทนต่อการกัดกร่อน (Corrosion Resistance) ทนต่อความร้อน (Heat Resistance) เหล็กหล่อผสม สามารถผลิตให้มีคุณสมบัติเหมาะสมกับอุตสาหกรรมต่าง ๆ ได้อย่างกว้างขวางทุกประเภท ตารางที่ 4 ลักษณะงานของเหล็กหล่อ ลาดับ ชนิดของเหล็กหล่อ ตัวอย่างงาน 1 2 3 4 5 6 7 8 9 เหล็กหล่อขึ้นรูปทั่วไป เหล็กหล่อละเอียด เหล็กหล่อทาเครื่องจักรกลชนิดทั่วๆ ไป เหล็กหล่อทาเครื่องจักรกลชนิดดี เหล็กหล่อทาเครื่องจักรกลที่ต้องมี คุณสมบัติแม่เหล็ก เหล็กหล่อแข็ง (GH) เหล็กหล่อที่ทนกรดและทนด่าง เหล็กหล่อทนไฟ เหล็กหล่อพิเศษ เสาคอลัมน์ เตาเหล็ก ท่อน้าทิ้ง เสาโคมไฟ รูปปั้นต่าง ๆ เป็นเหล็กหล่อที่ต้องการ ความสวยงาม งานสร้างเครื่องจักร เครื่องมือกลทั่วไป กระบอกสูบ แหวนลูกสูบ ลูกสูบ เครื่องจักรไฟฟ้า ฟันเฟือง ลูกสูบไฮโดรลิก แผ่นภายในนอลมิลล์ ล้อรถไฟ ลูกกลิ้งต่าง ๆ ในเครื่องพิมพ์เครื่อง นากระดาษ ฯลฯ ปั๊มน้ากรด ภาชนะต้มผลิตสบู่ เตาไฟ หลอดไฟ ภาชนะหลอมโลหะ ทั่งตีเหล็ก เหล็กรัดปล่อง เหล็กห้ามล้อรถไฟ ข้อควรจาเมื่อปฏิบัติงานเกี่ยวกับเหล็กหล่อ เหล็กหล่อผิวนอกจะแข็งมาก เวลาปาดผิวนอกจึงต้องใช้แรงมากกว่าปกติช่างจะต้องรู้จักระวัง ส่วนผิวภายในจะอ่อน ปาดออกได้ง่าย คาศัพท์ประจาบท 1. GG แปลว่า เหล็กหล่อสีเทา 2. GH แปลว่า เหล็กหล่อแข็ง 3. GT แปลว่า เหล็กหล่อเหนียว 4. GTW แปลว่า เหล็กหล่อเหนียวสีขาว 5. GTS แปลว่า เหล็กหล่อเหนียวสีดา 6. GGG แปลว่า เหล็กหล่อโนดูลาร์ 7. GS แปลว่า เหล็กเหนียวหล่อ