000

หน่วยท1่ี พ้นื ฐานวัสดุช่างและเหล็กดิบ

วัสดุช่าง คอื วสั ดุทใ่ีชใ้ นงานช่าง จาแนกได้ 2 ประเภท คอื วสั ดุงาน และวสั ดุช่วยงาน 1. วัสดุงาน คอื วสั ดุทใ่ีชง้ านผลติ ได้รปู แบบตามวตั ถุประสงค์ ใชห้ รอื เป็นวสั ดุอนื่ ที่ ใหเ้ นอ้ื งานจรงิ ๆ 2. วัสดุช่วยงาน คอื วสั ดุทท่ี าให้วสั ดุงานทางานอยา่ งมี ประสทิ ธภิ าพ โดยช่วยในกระบวนการผลติ เมอื่ ส้นิ สุดกระบวนการผลติ แล้ว จะไม่ ปรากฏวสั ดุช่วยงานอยู่เลย ได้แก่ น้ามนั น้า น้ามนั หล่อลนื่ ในวงการอุตสาหกรรม แบ่งวสั ดุช่างออกเป็น 2 ประเภท คอื โลหะ และอโลหะ

ชนดิ ของวสั ดุช่างโลหะ คือ วสั ดุที่ไดจ้ ากการถลงุ แร่ต่าง ๆ ท่ีเกิดข้ึนโดยธรรมชาติ โลหะ ยงั แบ่งออกเป็น โลหะที่เป็นเหลก็ ไดแ้ ก่ เหลก็ หลอ่ เหลก็ กลา้ เหลก็ ประสม โลหะที่ไม่ใชเ้ หลก็ ไดแ้ ก่ สงั กะสี ทองแดง ตะกวั่ อโลหะ คือวสั ดุที่ไดจ้ ากธรรมชาติ จากการสงั เคราะห์ เช่น ไม้ ยาง พลาสติก อโลหะ

คุณสมบตั ขิ องโลหะและอโลหะ

ลกั ษณะสาคญั โลหะวสั ดุช่างผวิ ผวิ ของโลหะแต่ละชนดิ ไม่เหมอื นกนั เช่น เหลก็ กลา้ : ผวิ เรยี บ เมด็ เกรนละเอยี ดสเีทา เคาะมเีสยี งดงั กงั วานเหลก็ หลอ่ : ผวิ หยาบ เมด็ เกรนโตหยาบ มสี ดี าขรขุ ระ

แร่เหลก็ และเตาถลุงเหลก็ ดบิ แร่เหลก็ หรอื สนิ แร่เหลก็ นน้ั มสี ารมลทนิ ปนอยู่ สารมลทนิ ทปี่ นอยู่ได้แก่ ดนิ ทราย หนิ คาร์บอน ซลิ คิ อน แมงกานสี กามะถนั ฟอสฟอรสัเตาทใ่ีชถ้ ลุงเหลก็ เพอื่ เอาเนอ้ื เหลก็ คอื เตาสูงเตาสูงมลี กั ษณะเป็นเตาทรงสูง ปลอ่ งปากเรยี วก้นเรยี ว ตรงกลางปลอ่ งภายในของเตาก่ออฐิทนไฟเป็นกาแพงสูงตลอดเตาเปลอื กนอกของเตาทาด้วยเหลก็ ลา้ ผสมเชอ่ื มต่อกนั เป็นรูเตาและมรี ะบบน้าระบายความร้อนรอบ ๆ

กรรมวธิ กี ารผลติ เหลก็ ดบิเตรียมวตั ถดุ ิบ นาวตั ถดุ ิบบรรจุเขา้ ทางปากปล่องเตา เป่ าลมร้อนเขาเตาเพอื่ ช่วยในการเผาไหม้ ถา่ นโคก้ ท่ีลกุ ไหมจ้ ะเกิดปฏิกิริยาดึงออกซิเจนจากสินแร่เหลก็ มารวมตวั กบั คาร์บอนในถา่ นโคก้ ทาให้สินแร่เหลก็ กลายเป็นเหลก็ ดิบหลอมเหลวไหลรวมตวั ลงสู่ส่วนล่างของเตา หินปูนที่ใส่เขา้ ไปจะหลอมตวั กบั สารมลทิน กลายเป็นสแลก (Slag) ลอยอยสู่ ่วนบนของน้าเหลก็ ดิบ ในขณะหลอมละลายสินแร่เหลก็ น้นั จะเกิดแก๊สเตาสูง นาแก๊สน้ีไปเขา้ เตาเผาลมร้อน เพื่อนาลมร้อนกลบั มาช่วยในการเผาไหมไ้ ดอ้ ีก นาเหลก็ ดิบที่หลอมละลายออกจากเตาเพื่อเทลงสู่แบบท่ีเตรียมไว้ ผลผลิตท่ีไดจ้ ะเป็นเหลก็ ดิบ ซ่ึงพร้อมท่ีจะนาไปใชผ้ ลิตเหลก็ ชนิด

ชนดิ เหลก็ ดบิ และอทิ ธพิ ลของธาตุในเหลก็ ดบิ เหลก็ ดบิ ยงั ไม่สามารถนาไปใชง้ านไดเ้ พราะมสี ารมลทนิ ประสมอยู่ เช่น คาร์บอน (Carbon : C) 3-4% ซลิ คิ อน (Silicon: Si) 1-3% แมงกานสี (Manganese : Mn) 1% ฟอสฟอรสั (Phosphorus : P) 0.1-1% กามะถนั (Sulphur: S) 0.05-0.1%เหลก็ ดบิ แบ่งออกได้2ชนดิ คอื 1เหลก็ ดบิ สขี าว เป็นเหลก็ ดบิ ทมี่ ธี าตุแมงกานสี ปนอยู่มากเนอ้ื ของเหลก็เป็นเนอ้ื ละเอยี ดสขี าวแขง็ มาก2เหลก็ ดบิ สเีทา เป็นเหลก็ ดบิ ทมี่ ธี าตุซซลิ คิ อนปนอยู่มาก เนอ้ื เหลก็ แลดูเป็นสเีทาแก่ เป็นเหลก็ ทอ่ี ่อนไม่แขง็ แรง

อิทธิพลของธาตทุ ่ีมผี ลกับเหล็กดิบ1. คาร์บอน (Carbon : C) คาร์บอนมอี ทิ ธพิ ลต่อจุดหลอมเหลวของเหลก็ คอื จะทาใหจ้ ุดหลอมเหลวต่าลงจงึ ทาใหเ้ หลก็ หลอมได้ง่ายขน้ึ นอกจากนย้ี งั ทาใหเ้ หลก็ แขง็ ขน้ึสามารถชุบแขง็ ได้ ความเหนยี วและอตั ราการขยายตวั ลดลง สมบตั ใินการตขี น้ึ รูปและการเชอ่ื มประสานลดลง2. ซลิ คิ อน (Silicon : Si) ซลิ คิ อนในเนอ้ื เหลก็ จะรวมตวั กบั คาร์บอน เกดิ เป็นซลิ คิ อนคาร์ไบด์ (Sic) ซงึ่ มคี วามแขง็ มาก ดงั นนั้ เหลก็ ทม่ี ซี ลิ คิ อนผสมอยู่มากเกนิ ไปจะมคี วามเปราะและแตกหกั ง่าย สมบตั ใินการเชอ่ื มประสานและปากผดิ ลดลง แต่ทาใหม้ คี วามคงทนต่อการกดั กร่อนได้ดี3. แมงกานสี (Manganese : Mn) แมงกานสี ทผี่ สมอยู่ในเหลก็ ดบิ จะทาให้เหลก็ มคี วามแขง็ และทนต่อการสกึ หรอได้ดี และจุดหลอมเหลวเพมิ่ ขน้ึ ด้วย4. ฟอสฟอรสั (Phoshorus : P) ฟอสฟอรสั ถา้ มมี ากในสนิ แร่เหลก็ จะทาให้การถลุงยากขน้ึ และถา้ มมี ากในเนอ้ื เหลก็ จะทาใหเ้ ปราะหกั ง่ายทอี่ ุณหภูมเิยน็ แต่ถา้ มนี อ้ ยจะช่วยใหส้ ามารถหลอ่ได้บาง ๆ หลอมไหลได้งา่ ยสะดวกในการเทลงแบบ5. กามะถนั (Sulphur :S) กามถนั ถา้ มมี ากในเนอ้ื เหลก็ จะทาใหเ้ หลก็ เปราะหกั ง่าย ณทอี่ ุณหภูมสิ ูง ๆ ทาใหก้ ารหลอมไหลยากไมส่ ะดวกทจ่ี ะเทลงแบบ ดงั นน้ั การนาไปใชอ้ ุณหภูมสิ ูง ๆ จงึ ไมด่ ี