เหล็กกล้า เกิดจากการนำเหล็กที่ผ่านการเพิ่มธาตุโลหะอื่นๆเข้าไปเพื่อปรับคุณสมบัติของเหล็กเป็นโลหะผสมมีปริมาณคาร์บอนประมาณ 0.2-2.04% คาร์บอนเป็นวัสดุผสมที่ลดต้นทุน แต่มีการใช้ธาตุอื่นๆผสมด้วย เช่น แมงกานีส โครเมียม วานาเดียม ทังสเตน คาร์บอน และอื่นๆ การเปลี่ยนปริมาณธาตุโลหะเป็นตัวกำหนดคุณภาพทั้งด้านความแข็ง การขึ้นรูป การรีด ซึ่งส่งผลกับระดับความตึงของเหล็กที่มีโครงสร้างแกรไฟต์แบบกลมจะมีความอ่อนตัวสูง เหล็กกล้าที่มีการเพิ่มคาร์บอนจะแข็งแกร่ง และมีความแข็งมากกว่าเหล็ก แต่จะเปราะ ค่าสูงสุดในการละลายของคาร์บอนในเหล็กเป็น 2.14% เกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 1149°C ในการอบใช้อุณหภูมิประมาณ 950°C ความเข้มข้นที่สูง หรืออุณหภูมิต่ำ จะทำให้เหล็กเกิดลักษณะเป็นซีเมนต์ โลหะผสมที่มีคาร์บอนมาก จะเป็นเหล็กที่มีความแข็งมาก เพราะมีจุดหลอมเหลวต่ำ เหล็กกล้าต่างจากเหล็กบริสุทธิ์ตรงที่มีอะตอมของธาตุอื่นน้อยมาก แต่มีกากแร่ 1-3% โดยน้ำหนักในรูปของอนุภาคอยู่ในทิศทางหนึ่ง ซึ่งมีความทนทานกว่าเหล็กกล้า และโค้งงอง่ายกว่า เหล็กกล้าแบ่งเป็น 2 ชนิดหลัก คือ
ประเภทของเหล็กกล้า 1. เหล็กกล้าคาร์บอน (Carbon Steel) หรือ “Mild Steel” มีส่วนผสมของคาร์บอนเป็นหลักที่ไม่เกิน 1.7% และมีธาตุอื่นผสม เช่น ซิลิคอน ฟอสฟอรัส กำมะถัน แมงกานีส ในปริมาณน้อย จะติดมากับเนื้อเหล็กตั้งแต่เป็นสินแร่ เหล็กชนิดนี้เป็นวัสดุช่างชนิดเดียว ที่มีคุณสมบัติทางความแข็งแรง (Strength) ความเหนียว (Ductility) ที่สามารถเลือกใช้ได้ตามลักษณะงาน เหล็กกล้าคาร์บอนแบ่งได้เป็น 3 ชนิด คือ 1. เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ (Low Carbon Steel) เป็นเหล็กเหนียวแต่ไม่แข็งแรงนัก สามารถนำไปกลึง กัด ไส เจาะได้ง่าย เนื่องจากเป็นเหล็กที่อ่อน สามารถรีดหรือตีเป็นแผ่นได้ง่าย เหมาะกับงานที่ไม่ต้องการความเค้นแรงดึงสูงนัก ไม่สามารถนำมาชุบแข็งได้ แต่ถ้าต้องการชุบแข็งต้องใช้วิธีเติมคาร์บอนที่ผิวก่อน เพราะมีคาร์บอนน้อย (ไม่เกิน 0.2%) ตัวอย่างการใช้งาน เช่น เหล็กแผ่นหม้อน้ำ ท่อน้ำประปา เหล็กเส้นในอุตสาหกรรมก่อสร้าง เหล็กเคลือบดีบุก เช่น กระป๋องบรรจุอาหาร เหล็กอาบสังกะสี เช่น แผ่นสังกะสีมุงหลังคา ตัวถังรถยนต์ ถังน้ำมัน งานย้ำหมุด สกรู ลวด สลักเกลียว ชิ้นส่วนอะไหล่เครื่องจักร โซ่ บานพับประตู 2. เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง (Medium Carbon Steel) เป็นเหล็กที่มีความแข็งแรงและความเค้นแรงดึงมากกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ แต่มีความเหนียวน้อยกว่า นอกจากนี้ยังให้คุณภาพในการแปรรูปที่ดีกว่าและยังสามารถนำไปชุบผิวแข็งได้ เหมาะกับงานที่ต้องการความเค้นดึงปานกลาง ต้องการป้องกันการสึกหรอที่ผิวหน้า และต้องการความแข็งแรง แต่มีความแข็งบ้างพอสมควร เช่น อะไหล่ชิ้นส่วนเครื่องจักรกล รางรถไฟ เพลาเครื่องกล เฟือง หัวค้อน ก้านสูบ สปริง ชิ้นส่วนรถไถนา ไขควง ท่อเหล็ก นอต สกรูที่ต้องแข็งแรง 3. เหล็กกล้าคาร์บอนสูง (High Carbon Steel) เป็นเหล็กมีความแข็งแรง และทนความเค้นแรงดึงสูง มีเปอร์เซ็นต์คาร์บอน 0.5-1.5% สามารถทำการชุบแข็งได้แต่จะเปราะ เหมาะสำหรับ งานที่ต้องการความต้านทานต่อการสึกหล่อ เช่น ดอกสว่าน สกัด กรรไกร มีดคลึง ใบเลื่อยตัดเหล็ก ดอกทำเกลียว (Tap) ใบมีดโกน ตะไบ แผ่นเกจ เหล็กกัด สปริงแหนบ ลูกบอล แบริ่งลูกปืน 2. เหล็กกล้าประสม (Alloy Steel) เป็นเหล็กกล้าผสมคาร์บอนไม่เกิน 1.7% และมีธาตุอื่นๆผสม เช่น แมงกานิส นิกเกิล โครเมียม วาเนเดียม โมลิบดินัม โคบอลต์ ทังสเตน การผสมธาตุต่างๆ ช่วยปรับคุณสมบัติให้เหมาะกับความต้องการ เช่น การทนต่อความร้อนเพื่อใช้ทำ เตากระทะ เตาไฟฟ้า และ เตาอินดักชั่น เป็นต้น จุดมุ่งหมายของการผสมธาตุอื่นๆ คือ
เหล็กกล้าประสมสามารถแบ่งตามปริมาณของวัสดุที่ผสมได้ 2 ชนิด คือ
3. เหล็กกล้าประสมพิเศษ (Special Alloy Steel) เหล็กกล้าประสมพิเศษ เป็นเหล็กกล้าประสมที่พัฒนาขึ้นมาเพื่อให้เหมาะกับงานเฉพาะ เช่น
คุณสมบัติทั่วไป
คุณสมบัติทั่วไป – ป้องกันการเกิดสนิม การกัดกร่อนจากสารเคมีประเภทกรด 4. เหล็กกล้าหล่อ (Cast Steel) คือ เหล็กกล้าที่นำมาขึ้นรูปโดยวิธีการหล่อ มีลักษณะรูปร่างซับซ้อนเกินกว่าที่จะทำการตีขึ้นรูป การอัด หรือการรีด ซึ่งการหล่อจะได้ชิ้นงานที่ขนาดใกล้เคียงกับที่ต้องการ เหล็กกล้าหล่อแบ่งออกได้เป็น 2 กลุ่มๆ คือ
เหล็กกล้าคาร์บอนหล่อแบ่งเป็น 3 ชนิด ดังนี้
เหล็กกล้าประสมหล่อ สามารถแบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม คือ
5. เหล็กอ่อน (Wrought Iron) เป็นเหล็กที่มีส่วนผสมของธาตุคาร์บอน ไม่เกิน 0.1% และธาตุผสมอื่นๆ เช่น ซิลิคอน กำมะถัน ฟอสฟอรัส
แมงกานีส ทำให้ได้เหล็กที่มีความบริสุทธิ์สูงถึง 99.9% |