บทที่ 2 โลหะ

วสั ดุงานช่างอุตสาหกรรม หนวยที่ 1 โลหะเหลก็ โดย ค รู ม น ต รี แ ก ว แ ส ง แ ผ น ก วิ ช า ช า ง เ ช่ื อ ม โ ล ห ะ วิ ท ย า ลั ย ก า ร อ า ชี พ ส ร ะ บุ รี

วิชา : วสั ดชุ า งอตุ สาหกรรม ใบเนื้อหา 1/74 หนวยการเรียนที่ 2 : โลหะ หนวยท่ี 2 โลหะ วัสดุประเภทโลหะ (Metals) คอื วัสดทุ ่ไี ดจากการถลงุ สินแรตาง ๆ อนั ไดแก เหลก็ ทองแดง อลมู ิเนยี ม นเิ กิล ดีบกุ สังกะสี ทองคาํ ตะกว่ั เปน ตน โลหะเมื่อถลงุ ไดจ ากสินแรใ นตอนแรกน้นั สว นใหญจะ เปนโลหะเนอ้ื คอนขา งบริสทุ ธ์ิ โลหะเหลา น้มี กั จะมเี นอ้ื ออ นไมแข็งแรงเพียงพอทีจ่ ะนาํ มาใชใ นงานอตุ สาห กรรมโดยตรง สวนมากจะนาํ ไปปรบั ปรงุ คุณสมบตั กิ อนการใชง าน คณุ สมบตั ิของวัสดุประเภทโลหะที่ตองการในงานอุตสาหกรรม 1. เปน ตัวนาํ ความรอ นไดด ี 2. เปนตวั นาํ ไฟฟาที่ดี 3. มคี วามคงทนถาวรตามสภาพ 4. ไมเส่ือมสลายหรอื เปลย่ี นแปลงสถานะภาพงา ย 5. เปน ของแขง็ ท่อี ุณหภูมปิ กติ ยกเวน โลหะปรอท 6. มีความแข็งและความเหนยี วสูง ยกเวน โลหะปรอท 7. ผวิ มันขาว 8. มกี ารขยายตวั ทอ่ี ุณหภูมิสูง ประเภทวัสดโุ ลหะ วสั ดโุ ลหะแบง ออกไดเปน 2 ประเภท คอื 1. วสั ดโุ ลหะประเภทเหลก็ (Ferrous Metals) หมายถงึ โลหะทมี่ ีพ้นื ฐานเปน เหลก็ ประกอบ อยู ไดแ ก เหลก็ เหนียว เหล็กหลอ เหลก็ กลา ฯลฯ เปนวสั ดุโลหะทีใ่ ชก นั มากท่สี ุดในวงการ อุตสาหกรรม เน่ืองจากเปน วัสดุทม่ี คี วามแข็งแรงสูง สามารถปรับปรุงคุณภาพและเปลย่ี น แปลงรปู ทรงไดหลายวธิ ี เชน การหลอ การกลึง การอัดรีดขน้ึ รูป เปนตน 2. วัสดโุ ลหะประเภทไมใชเ หล็ก (Non-Ferrous Metals) หมายถึง โลหะท่ีไมม สี วนเก่ียวของ กับเหลก็ เลยในขณะที่เปน โลหะบริสุทธ์ิ ไดแก ดีบุก อลมู เิ นยี ม สงั กะสี ตะกว่ั ทองแดง ทอง คํา เงิน ทองคาํ ขาว แมกนีเซียม พลวง เปนตน วสั ดโุ ลหะประเภททไ่ี มใ ชเหล็กน้ี บางชนิด ราคาสูงกวาเหล็กมาก จึงตองกําหนดใชก บั งานทางอุตสาหกรรมบางประเภทที่เหมาะสมเทา นัน้ เชน ทองแดงใชกับงานไฟฟา ดบี กุ ใชก บั งานทต่ี องการทนตอ การกัดกรอนเปนสนมิ อลมู ิเนยี มใชก บั งานท่ตี องการนํ้าหนกั เบา เปน ตน

วชิ า : วสั ดชุ า งอุตสาหกรรม ใบเน้อื หา 2/74 หนวยการเรียนที่ 2 : โลหะ ความสาํ คญั ของเหล็ก แรโลหะเปน สง่ิ ทเ่ี กิดในธรรมชาตนิ ับลา นป แตม นษุ ยทเี่ พ่งิ รจู กั แยกโลหะจากแรเพื่อนาํ มาใช ประโยชนเมอ่ื ไมน านมาน้ีเอง เพราะจากการสาํ รวจของนกั โบราณคดี ไดพ บส่ิงของเคร่อื งใชภ ายในพีระมิดทํา ดวยทองคํา เงิน ทองแดง และบรอนซ มนุษยใ นสมยั น้ันยังไมรจู กั เหล็ก เพราะเตาถลงุ แรสมยั น้ันใชสาํ หรบั หลอมทองแดง และทองคาํ ซึง่ ไมรอนพอทจี่ ะใชหลอมเหล็กใหละลายได มนษุ ยเพ่งิ คนพบวิธกี ารหลอม ละลายเหล็กไดร าย 2,000 B.C.2 ปจจุบันมนุษยไดน าํ เอาเหลก็ มาใชประโยชนในกจิ การตาง ๆ อยางมากมาย และรูจกั วิธีการผลติ เหล็กชนดิ ตา ง ๆ เพอื่ ใหเหมาะสมแกก ารนาํ ไปใชง านเหลก็ ทีผ่ ลติ นัน้ ถลงุ จากสนิ แรท้ังส้ิน และนาํ ไปผา นกระบวนการผลิต (Manufacturing Process) จนจาํ ไปผลติ เปน เครื่องมือ อปุ กรณแ ละสงิ่ อํานวย ความสะดวกอ่ืน ๆ ท่ีเกดิ ประโยชนต อ ไป เหล็กเปน วัสดอุ กี อยางท่ีสาํ คัญทีส่ ุดเพราะถอื วาเปนวัสดพุ น้ื ฐานของอตุ สาหกรรมท้ังหลาย เพราะเรานําเหล็กนํามาใชงานท้ังทางตรง เชน ยานพาหนะ หรอื เครื่องใชต าง ๆ ทสี่ รา งข้ึนจากเหลก็ และนาํ มา ใชง านทางออม เชน อาหาร สิ่งทอ หรอื สงิ่ พิมพ ซ่งึ ผลิตซง่ึ จากเครอี่ งจกั รที่สรา งข้ึนจากเหล็กแรเ หล็กทพี่ บใน ธรรมชาติเกดิ เปนสารประกอบของเหลก็ กับธาตอุ ื่นๆ ผสมปนกนั อยใู นดินและหินแรเ หล็กท่ีไดจากการทํา เหมืองแรนั้น จะตองนํามาผานกระบวนการในการถลุงเพอ่ื ทําใหบรสิ ทุ ธิ์ข้นึ เพ่อื นาํ ไปใชงานตอ ไป สนิ แรเ หลก็ ท่ีพบ แบงได 5 ชนดิ คอื 1. สินแรแ มกนิไตท (Magnetite) มีปริมาณเหล็ก 45-70% 2. สินแรเรดเฮมาไตท (Red Haematite) มีปรมิ าณเหลก็ 40-65% 3. สนิ แรบ ราวดเฮมาไตท (Brown Haematite) มปี ริมาณเหล็ก 40-60% 4. สินแรซ ิเดอรไ รต (Siderite) มีปริมาณเหลก็ 25-40% 5. สินแรไพไรต (Iron Pyrite) มีปรมิ าณเหล็ก 60-65% กรรมวธิ ีการผลิตเหล็กชนดิ ตาง ๆ กรรมวธิ กี ารผลติ เหล็กดบิ เหลก็ ดิบผลิตขึน้ จากเตาสูง (Blast Furnace) โดยการหลอมสินแรเหล็กกบั ถานโคก และหนิ ปูน ซง่ึ คุณภาพของเหล็กดบิ ทไี่ ดขน้ึ อยกู ับชนิดของสนิ แรท ่ีนาํ มาหลอม 1. การถลงุ แรเ หลก็ โดยใชเ ตาลมพนหรอื เตาสูง (Blast Furnace) เตาลมพนหรอื เตาสงู มี ลักษณะคลายปลองไฟสงู ประมาณ 30 เมตร กวางประมาณ 10 เมตร ภายนอกเตาเปนเหล็กแผน กรุภายในดวย อิฐทนไฟ มที อนํ้าเหล็กเย็นแทรกระหวางอฐิ กําแพงเตาเพื่อควบคุมอณุ หภูมิสว นตา ง ๆ ของเตา

วิชา : วสั ดุชา งอุตสาหกรรม ใบเนื้อหา 3/74 หนว ยการเรยี นที่ 2 : โลหะ วตั ถุดิบทีใ่ ชในการถลงุ เหล็กดบิ 1. สินแรเ หลก็ (Iron Ore) ใสเ ขา ไปเพื่อถลุงเอาเหล็กดิบ 2. ถา นโคก (Coke) ใสเขาไปเพือ่ เปน เชื้อเพลงิ และตัวทาํ ปฏิกริ ยิ า 3. หินปนู (Limestone) หรือแคลเซียมคารบอเนต ใสเขาไปเพ่ือดงึ เอกสารมลทนิ ออกจากสนิ แรเ หล็ก แยกตวั ออกเปน ตะกรนั (Slag) พจิ ารณาลกั ษณะเตาลมพนหรือเตาสงู ไดด ังรปู ที่ 2.1 รปู ท่ี 2.1 ลกั ษณะเตาลมพนหรอื เตาสงู ( Blast Furnace )

วิชา : วสั ดุชา งอุตสาหกรรม ใบเนอ้ื หา 4/74 หนวยการเรียนท่ี 2 : โลหะ วธิ ีการถลงุ เหล็กดิบ แรเ หลก็ หนิ ปนู และถานโคก จะถกู ปอ นทางดา นบนของเตาเรียงแยกกันมาเปน ช้นั ๆ ความรอนใน การถลงุ ไดม าจากการเผาไหมของถานโคก โดยมลี มรอนเปา มาจากดานลา งของเตาเพ่ือชว ยการเผาไหม หินปนู จะรวมตวั กับสารมลทินและสง่ิ สกปรกตาง ๆ เกดิ เปนฟองขต้ี ะกรัน (Slag) สวนเนือ้ เหลก็ จะหลอมละลายรวม ตวั กบั คารบอนในถานโคก แลวจมลงดานลา งของเตา โดยมขี ี้ตะกรันลอยอยูดา นบนโลหะหลอมละลาย เม่ือ โลหะหลอมตัวมีปรมิ าณมากถงึ จํานวนหนึง่ จะมีการเปด รูตรงทข่ี ีต้ ะกรนั ลอยอยเู พ่ือใหโหลท้ิงออกไป แลวจึง เปด รูดา นลา งใหน ํ้าเหล็กไหลออกมาเขา แบบพิมพท ่ีรองรบั ไวเมอ่ื น้าํ เหลก็ เย็นตวั ลงในแบบพมิ พจ ะไดแทง เหลก็ ทเ่ี รียกวา เหล็กดิบ แทงเหลก็ ดบิ ประกอบดว ยเน้อื เหลก็ ผสมกบั คารบ อนประมาณ 4.5% นอกจากน้ยี งั มีสารอ่นื ปะปนอยู ดวย เชน ซลิ คิ อน กาํ มะถัน ฟอสฟอรสั และแมงกานีส พจิ ารณากระบวนการผลติ เหลก็ ดิบจากสินแรดว ยเตาสงู ไดด งั รูปท่ี 2.2 รูปที่ 2.2 กระบวนการผลิตเหล็กดบิ จากสินแรดวยเตาสงู

วิชา : วสั ดุชางอุตสาหกรรม ใบเน้อื หา 5/74 หนว ยการเรยี นที่ 2 : โลหะ การถลงุ แรเ หลก็ แบบเหลก็ พรุน (Sponge Iron) วธิ กี ารผลติ เหล็กพรุนกระทําไดโ ดยบดแร เหลก็ ใหเ ปนกอ นเล็ก ๆ ผสมกบั สารลดออกซิเจนแลวเผาในเตาปด โดยใชค วามรอ นตํา่ กวาจดุ หลอมละลาย ของเหล็ก สารลดออกซเิ จนดังกลาวอาจใชถ านโคก กาซธรรมชาติ กา ซ คารบอนมอนอกไซด กาซไฮโดรเจน หรอื นํา้ มันเตาก็ได ผลผลิตทไ่ี ดจะแขง็ เปน กอนพรนุ คลา ยฟองน้าํ หรอื หนิ ลาวาภูเขาไฟ เมื่อนาํ ไปบดใหล ะเอยี ด อกี ครง้ั หน่ึงแลว ใชแมเ หล็กดดู จะทําใหไดเ หล็กพรนุ ที่มปี รมิ าณเหล็กสูง 80-90% และสามารถนาํ เหล็กพรุนไป ใชผ ลิตเหล็กกลาแทนเหล็กดิบท่ีไดถ ลุงจากเตาลมพนได พิจารณากระบวนการผลติ เหล็กดบิ จากสนิ แรแบบเหล็กพรุนไดดังรูปที่ 2.3

วิชา : วสั ดชุ า งอุตสาหกรรม ใบเนื้อหา 6/74 หนว ยการเรยี นท่ี 2 : โลหะ 1 บรรจแุ รเหลก็ 6 แยกดวยแมเ หลก็ 11 ถงั เกบ็ 16 ช่งั หาปรมิ าณ 2 บรรจฟุ ลกั ซ 7 บรรจุลงแบบ 12 บด 17 บรรจุเหลก็ พรนุ ท่ีสําเร็จ 3 อบใหแหง 8 เผาลดออกซิเจน 13 แยกดวยแมเ หล็ก 4 บด 9 เอาออกจากแบบ 14 ขัดและรอ นแยกขนาด 5 รอ นคดั แยกขนาด 10 บดหยาบ 15 อบ รปู ที่ 2.4 กระบวนการผลิตเหล็กดบิ จากสินแรแบบเหลก็ พรุน เตาในการผลติ เหลก็ กลามี 2 แบบ 1. ผนังเตาแบบกรด (Acid Lining) ผนังเตาแบบกรดน้ี จะใชว ัสดุพวกซลิ ิกา (SiO2) มาทาํ ผนงั เตา ขอ จํากดั ของการใชผ นังเตาแบบ กรด คือ ผนงั เตาจะไมท ําปฏกิ ริ ยิ าทางเคมีกบั ธาตุฟอสฟอรสั ดงั นน้ั การผลติ เหลก็ กลา โดยใชผนงั เตาแบบกรด จงึ ควรใชกบั เหล็กดบิ ทม่ี ีปริมาณธาตุฟอสฟอรสั ผสมอยใู นเน้ือเหล็กนอย 2. ผนงั เตาแบบตา ง (Basic Lining) ผนังเตาแบบดางน้ี จะใชว ัสดุพวกแมกนไี ซต (MgCo3) มาทาํ ผนงั เตา เพราะสามารถทําปฏิกิรยิ า ทางเคมกี ับซิลคิ อน แมงกานีส กาํ มะถันและฟอสฟอรัส ที่ผสมอยูในเนอ้ื เหลก็ ใหก ลายเปน สแลก การผลติ เหลก็ กลา สามารถแบง ได 2 ลักษณะ คือ 1. การลดปรมิ าณธาตคุ ารบอน (Reduce Carbon) การนาํ เหลก็ ดบิ ทถ่ี ลุงไดจากเตาสูงซึ่งมีสภาพ เปน ของเหลวมาลดปริมาณธาตคุ ารบอนท่มี ีผสมอยใู นเนื้อใหม ีปริมาณนอ ยทสี่ ดุ หรือใหหมดไป โดยการใช ผนังเตาใหเ หมาะสมและใชออกซิเจนทาํ ปฏกิ ริ ิยา ซ่งึ สามารถทําไดหลายวธิ ี เชน

วชิ า : วสั ดชุ า งอุตสาหกรรม ใบเน้อื หา 7/74 หนว ยการเรียนที่ 2 : โลหะ 1.1 การผลิตเหลก็ กลาแบบเบสเซเมอร (Bessemer Process) การผลิตเหล็กกลา แบบนี้ประดษิ ฐแ ละต้ังขนึ้ ได โดย Henry Bessemer ในป ค.ศ.1856 โครง สรา งของเตาจะต้ังอยบู นแกนซ่ึงสามารถเอยี งลงและตง้ั ข้ึนได ตัวเตาดา นนอกเปนเหลก็ ภายในบุดวยอิฐทนไฟ จะมีทอ ท่ใี ชเ ปา ลมอยทู ่ีกน เตา การผลติ เหล็กกลาทําไดโดยการนํานาํ้ เหลก็ ดบิ หลอมละลายทีไ่ ดจากการถลุง สนิ แรเ หลก็ ในเตาสงู เทลงไปในเตา ธาตุตา ง ๆ ท่ีมีอยใู นนํ้าเหล็กดบิ เชน คารบ อน ซิลิคอน แมงกานสี กาํ มะถนั ฟอสฟอรัส จะทําปฏิกิรยิ ากบั ผนงั เตา กลายเปนขต้ี ะกรนั (Slag) แตจะยงั ไมหมดจงึ ตองเปา ลมเขา ไป ในทางกนเตา กาซออกซิเจน (O) ท่มี อี ยูในอากาศจะเขา ไปทําปฏกิ ิรยิ ากับธาตุคารบอนกลายเปน กาซคารบอน มานอกไซด (CO) ในขณะทําปฏิกิริยานี้ จะสังเกตไดว า จะมเี ปลวไฟเกิดขน้ึ และพงุ ออกมาจากทางปากตา การ ทําปฏกิ ิรยิ านีใ้ ชเวลาประมาณจากทางปากตา การทําปฏิกริ ิยาน้ีใชเ วลาประมาณ10 - 15 นาที นํา้ เหลก็ ทอี่ ยภู าย ในเตาจะมีอณุ หภูมิประมาณ1,600 องศาเซลเซียส นา้ํ เหลก็ จะมีปรมิ าณคารบอนเหลืออยูนอยมาก หรอื ไมมีอยู เลย ถาเราตอ งการจะผลติ เหลก็ กลาชนิดไหนเราก็จะทําการเตมิ ธาตุหรอื โลหะตาง ๆ ผสมเขา ไปเพ่ือทาํ ใหเ หล็ก กลา นัน้ มคี ุณสมบัตเิ หมาะสมทีจ่ ะนาํ ไปใชง านตามความตองการตอ ไป ภาพที่ 2.5 การผลติ เหล็กกลาแบบเบสเซเมอร 1.2 การผลิตเหล็กกลาแบบโทมัส (Thomas Process) การผลิตเหลก็ กลา แบบโทมสั พัฒนาขึ้นจากนกั โลหะวิทยา ช่อื Thomas เม่ือประมาณ ค.ศ.1950 เตาจะต้ังอยบู นแกน ซ่งึ สามารถเอียงลงและตง้ั ข้ันได ตัวเตาทาํ จากเหล็กภายในบุดวยอฐิ ทนไฟ แมก นไี ซต (MgCO3) นาํ นา้ํ เหล็กดบิ หลอมเหลวทไี่ ดจากการถลุงสนิ แรเหลก็ ในเตาสูง เทลงในเตา ธาตตุ า ง ๆ ทม่ี ีใน

วิชา : วัสดชุ า งอตุ สาหกรรม ใบเนอื้ หา 8/74 หนวยการเรยี นท่ี 2 : โลหะ เหล็กหลอมเหลว เชน คารบอน ซลิ คิ อน แมงกานสี ฟอสฟอรสั กํามะถัน บางสว นจะทําปฏกิ ิรยิ ากับผนังเตา กลายเปนข้ีตะกรัน (Slag) แตยงั ไมห มด เราจะเปาอากาศเขาไป เพ่อื ใหอ อกซเิ จนทาํ ปฏิกริ ยิ ากบั ธาตุ ตา งๆ ใน นาํ้ เหลก็ โดยเราจะเปา อากาศเขา ไปในทางดานบนของเตา ซ่ึงจะใชเวลาประมาณ 10-20 นาที เหล็กดิบท่นี ํามา ผลติ เหลก็ กลา แบบโทมัส โดยท่ัวมกั จะมีธาตุฟอสฟอรัส (P) มาก ภาพท่ี 2.6 การผลิตเหลก็ กลา แบบโทมัส 1.3 การผลิตเหล็กกลา แบบ แอล ดี (L D Process) การผลิตเหล็กกลาแบบ L D พฒั นาขน้ึ โดย Line และ Donauwitz แหง ประเทศออสเตรียโดยมี หลักการคลา ยกบั การทาํ เหลก็ กลา แบบเบสเซเมอร แตใชอ อกซิเจนบริสุทธ์เิ ปา เขา ไปทาํ ปฏกิ ริ ยิ ากบั ธาตตุ า ง ๆ ในนาํ้ เหลก็ แทนการใชอากาศธรรมดา เพราะวาในอากาศธรรมดามีกา ซไนโตรเจนอยดู วย ถา เราเปาอากาศ ธรรมดาเขา ไปเสยี เวลา และเสียคา ใชจ ายโดยเปลาประโยชน การนาํ เหล็กกลามาหลอมใหม (Return Product) การนําเศษเหล็ก ชิ้นงานเครื่องจกั รกลตา งๆ ทผ่ี ลิต ขนึ้ จากเหล็กกลาทช่ี าํ รดุ หรอื หมดสภาพการใชงานแลว นาํ กลับมาหลอมละลายใหม ซึ่งการผลติ เหลก็ กลาดวย วธิ ีการน้ีสามารถทําไดหลายวิธีการ เชน 1.4 การผลติ เหลก็ กลา แบบโอเพนฮารท (Openheart Process) การผลติ เหล็กแบบโอเพนฮารท หรอื เรยี กวาการผลิตเหล็กแบบเตากระทะพฒั นาขน้ึ โดย

วชิ า : วสั ดชุ างอตุ สาหกรรม ใบเนือ้ หา 9/74 หนว ยการเรยี นที่ 2 : โลหะ ซเี มนต (Siemens) และมารต นิ (Martin) ประมาณ ค.ศ. 1860 เตาจะมลี กั ษณะเหมือนกระทะ เหนอื ขอบเตาจะมี ทอ แกส เชือ้ เพลิงและทอ อากาศรอนทัง้ 2 ขาง ขา ง ละ 2 ทอ เช้ือเพลงิ ที่ใหความรอนในการหลอมละลายคือ Producer Gas เมื่อเร่มิ บรรจวุ ัตถุดิบเขาตาแลว เตาจะทํางานทีละขาง Producer Gas เปนกาซที่ไดจากการกลั่น ทําลายถา นหนิ และอากาศรอนจะพน ออกไปรวมกันบริเวณเหนือวตั ถดุ บิ ในเตร ทําใหเกดิ การเผาไหมข้ึน ความรอนจะแพรไปในเตาเหนือวตั ถุดิบ ความรอนเหลา นี้จะผา นออกจากเตาไปทางอีกขา งหนงึ่ เขาไปในหอ ง เผาอากาศ ซง่ึ เปน อฐิ ที่เรยี งสลบั กันไว อิฐจะดูดเอาความรอ นนั้นไว การทาํ งานจะดาํ เนินไปเรอื่ ย ๆ หองเผา อากาศจะคอ ย ๆ มอี ุณหภูมิสงู ขึน้ ประมาณ 1,000 องศาเซลเซียส จากนั้นกจ็ ะสลบั ขา งกันเชนนเี้ รอื่ ย ๆ ไปใช เวลาประมาณ 4-6 ชัว่ โมง วตั ถุดบิ ทอี่ ยูภ ายในเตาจะหลอมละลายเหล็ก เม่ือหลอมละลายเจา หนา ท่จี ะตอ งนํามา วเิ คราะหจ นระดบั ของคารบอนในเนอ้ื เหล็กเทา กบั เหล็กกลาแตล ะชนิด ภาพที่ 2.7 การผลติ เหล็กกลา แบบโอเพนฮารท 1.5 การผลติ เหล็กกลาดว ยเตาไฟฟา (Electrical Furnace Process) การผลติ เหลก็ กลาแบบนจ้ี ะใชเศษเหลก็ กลาทีไ่ ดจ ากเครอ่ื งจักร เครอื่ งกลตาง ๆ ที่หมดสภาพ การใชง านแลวนาํ มาบรรจุในเตา จากนน้ั จะใหค วามรอ นแกเศษเหล็กกลาจากประกายไฟฟา (Electric Arc) ซึง่ กระโดดจากแทง คารบ อน (electrodes) ไปยังเศษเหล็กซ่ึงจะคอย ๆ มคี วามรอนเพิม่ ข้นึ เรอื่ ย ๆ จนหลอมละลาย เปน นา้ํ โลหะหินปูน (Limestone) จะรวมตวั กับสง่ิ ทีเ่ จือปนตาง ๆ ในนํา้ เหลก็ เปน ขีต้ ะกรัน ลอยอยู ขางบนนํา้ โลหะ เตาไฟฟาใหค วามรอ นไดรวดเรว็ ทําใหผ ลติ เหล็กกลา ไดเรว็ กวา การผลติ ดวยวิธีอ่นื ๆ และใหอณุ หภมู ิ สงู กวา เตาชนดิ อนื่ สามารถใชห ลอมเหล็กกลาผสมท่ีมจี ุดหลอมเหลวสูง ๆ เชน เหลก็ กลาผสมทังสเตน เหล็ก กลา ผสมโมลิบดนี ัม หรอื เหล็กเหนียวหลอ (Cast Steel) ไดด ี

วิชา : วสั ดุชางอุตสาหกรรม ใบเน้อื หา 10/74 หนวยการเรยี นที่ 2 : โลหะ ภาพที่ 2.8 การผลติ เหล็กกลาดวยเตาไฟฟา 1.6 การผลติ เหล็กกลา แบบสญุ ญากาศ (Vacuum Furnace) การผลิตเหล็กกลา ดว ยเตาสญุ ญากาศ มลี ักษณะการทํางานคลา ยกับการผลติ เหลก็ กลา ดวยเตา ไฟฟา เพียงแตเ ตาชนดิ นจ้ี ะปด เตามดิ ชิด และในขณะทาํ การหลอมเหลวโลหะจะปม อากาศที่อยใู นเตาออก ภาย ในเตาจะมลี กั ษณะเปน สุญญากาศ เหล็กจากขบวนการนจ้ี ะไมมโี อกาสสัมผสั กับออกซิเจน ไนโตรเจน ใน อากาศเลย ทําใหเ หล็กที่ไดมโี ครงสรางเม็ดเกรนละเอียดมาก การผลติ เหล็กกลาแบบน้เี หมาะสาํ หรับใชผลิต เหลก็ กลา ท่ีตอ งการคุณภาพสูง หรือผลติ โลหะบางชนดิ ท่ใี นขณะหลอมเหลวถา ทําปฏิกริ ยิ ากบั ออกซเิ จนใน อากาศ จะทําใหเ กดิ ความเสยี หายข้นึ ได เหลก็ กลาที่ผลิตไดจ ากกรรมวิธนี ้ีนาํ ไปสรา งชิน้ สวน อปุ กรณท ี่ตอ งรับ แรงอดั สงู ๆ หรือชิ้นงานทีต่ อ งใชเหลก็ ที่มคี วามพเิ ศษมาก ๆ เชน โครงสรางเคร่ืองยนตแ กส เทอรไ บน ภาพที่ 2.9 การผลิตเหล็กกลาดวยเตาไฟฟา

วิชา : วัสดุชา งอุตสาหกรรม ใบเนือ้ หา 11/74 หนว ยการเรยี นท่ี 2 : โลหะ 2. เหล็กกงึ่ สําเร็จรปู (Semifenish Steel Product) นํา้ เหล็กเม่อื ผา นวิธกี ารปรบั สภาพใหเ ปนเหล็กกลาแลว นํา้ เหลก็ กลา จะถกู นําไปเทลงในแบบหลอ (Mold) ใหเปน อินกอท ทง้ิ ไวร ะยะหนึ่งนํา้ โลหะจะจบั ตวั เปน รูปรา ง ยกแบบหลอ ออกจากแทงอนิ กอท จากนน้ั ลาํ เลียงแทงอินกอท ทงิ้ ไวร ะยะหนึง่ น้ําโลหะจะจบั ตัวเปน รูปรา ง ยกแบบหลอออกจากแทง อนิ กอท จากนนั้ ลําเลียงแทง อนิ กอทท่ยี ังรอนแดงไปเกบ็ ไวในเตาอบ (Soaking Pit) ที่อณุ หภมู ิประมาณ 1,000 – 1,200 องศา เซลเซียส ท้ิงไวท ่อี ณุ หภูมินี้ระยะหนง่ึ เพอื่ ใหแทง อินกอทมอี ณุ หภูมสิ ม่าํ เสมอกันทง้ั แทงจึงนาํ แทง อินกอทไปทําการรดี เพ่อื ลดขนาดใหเล็กลง เหล็กกลาท่ผี านวิธีการข้นึ รปู คร้ังแรกนี้เอง ซ่งึ เราเรียกวา “เหล็กกึ่งสาํ เร็จรูป”สาํ หรบั นําไปทําการผลติ ใหเ ปน เครอ่ื งมือเคร่ืองจกั ร อปุ กรณต า งๆ ตอ ไป เหล็กกงึ่ สําเรจ็ รปู แบง ออกได 3 ชนดิ 1. บลูม (Bloom) เปน เหลก็ ที่ผา นวิธกี ารรดี ใหม รี ูปรา งเปนแทง ตนั นาํ ไปใชใ นงานผลติ ชนิ้ สว น เครอ่ื งมอื อุปกรณต า ง ๆ 2. บลิ เลท (Billet) เปน เหลก็ ที่ผานวธิ ีการรีดใหมรี ปู รางเปนแทงตนั นาํ ไปใชในงานผลติ ชน้ิ สว น เครือ่ งมืออปุ กรณตาง ๆ 3. สแลบ (Slab) เปน เหล็กทผ่ี านวิธีการรดี ใหเปนแผน แบน นํามาใชง านทางวศิ วกรรมท่ัวไป

วิชา : วสั ดุชา งอุตสาหกรรม ใบเน้อื หา 12/74 หนวยการเรียนที่ 2 : โลหะ ภาพที่ 2.10 การผลิตเหลก็ กลา และเหลก็ กง่ึ สําเรจ็ รูป เหลก็ กลา หมายถงึ เหลก็ ที่มีคารบ อนผสมอยูใ นเนอื้ ไมเ กนิ 1.5% ซงึ่ จะมีผลทําใหค ณุ สมบตั ขิ องเหลก็ กลาน้ันแตกตางกนั นอกจากธาตคุ ารบ อนแลว ยงั อาจจะมีธาตุอื่นผสมอยูดว ย เชน ทังสเตน โครเมยี ม นิกเกิล โมลบิ ดีนัม วาเนเดียม เพือ่ ทาํ ใหเหลก็ กลา มีคุณสมบัตดิ ขี นึ้ เหมาะท่จี ะนาํ ไปใชงานในลกั ษณะตา งๆ ไดด ี และ เมือ่ เราผลติ เหลก็ กลา ไดแ ลว ก็จะนาํ เหลก็ กลา นน้ั มาผลติ เปนเหล็กกึ่งสําเรจ็ รูปเพอ่ื จะนํามาใชผ ลิตเปน เครอ่ี ง มอื อปุ กรณและเครื่องจกั รตอไป

วิชา : วสั ดุชางอตุ สาหกรรม ใบเนอ้ื หา 13/74 หนวยการเรยี นที่ 2 : โลหะ กรรมวธิ กี ารผลิตเหล็กหลอ เหล็กหลอผลิตจากการหลอมแทง เหล็กดบิ ผสมกบั เศษเหลก็ หลอและเหล็กกลา เกา ๆ โดยเผา รวมกับถา นโคก และหนิ ปนู (ในบางท่มี กี ารผสมโซดาแอชและฟลูออสปารเขาไปดว ย) ในเตาคิวโปลา เมื่อเผา จนเนอ้ื เหล็กหลอมละลายแลวกจ็ ะนาํ นํ้าเหล็กนี้ไปเทใสแ บบทรายหรือแบบโลหะเพอ่ื ใหไ ดช ้ินสว นเปน รปู รา ง ตางๆ ตามความตอ งการ เตาคิวโปลา (Cupola Furnace) มรี ูปรา งและลกั ษณะการทาํ งานคลา ยกบั เตาสงู แตม ขี นาดเลก็ กวา ประกอบดวยโครงสรางท่เี ปนเหลก็ เหนยี วรปู ทรงกระบอก ภายในเรยี งดว ยอิฐทนไฟ หรอื วัตถทุ นไฟอยู รอบ ๆ และมีทอ ลมเพอื่ ปอนลมเขาไปชวยในการลกุ ไหมใ หส มบรู ณ รวมทั้งมรี ใู หนาํ้ เหล็กและข้ีตะกรนั ไหล ออกดว ย ประมาณชว งกลางของเตาทดี่ า นขางจะมชี อ งท่ีเปด ไดเ พื่อใสวสั ดทุ ีต่ อ งการหลอม พิจารณาลักษณะของเตาควิ โปลา ไดดงั รปู ที่ 2.11 รปู ที่ 2.11 ลักษณะของเตาควิ โปลา

วชิ า : วสั ดชุ างอุตสาหกรรม ใบเน้อื หา 14/74 หนวยการเรียนที่ 2 : โลหะ โดยทว่ั ไปแลวขนาดของเตาคิวโปลา ทีใ่ ชก นั จะสูงประมาณ 12-24 เมตร ขนาดเสน ผา นศนู ยก ลางภาย ใน 0.4-2.5 เมตร และขนาดเสนผานศนู ยกลางภายนอก 0.6 – 3.0 เมตร วตั ถุดิบทใี่ ชใ นการผลติ เหล็กหลอ โดยการปอนเขา เตาคิวโปลา มดี ังน้ี 1. เหล็กดบิ (Pig Iron) 2. เศษเหลก็ เหนยี ว (Steel Scrap) 3. เศษเหลก็ หลอ (Cast Iron Scrap) 4. หินปนู (Limestone) 5. ถา นโคก (Coke) วิธกี ารหลอมเหลก็ หลอ ในการหลอมเหลก็ หลอกระทําไดโดยการนาํ เหลก็ ดิบเศษเหลก็ เหนยี ว ถาน โคกและฟลักซ (โดยทวั่ ไปใชหนิ ปูนทําหนา ท่ีเปน ฟลักซ)ใสล งไปในเตาสลับกันเปนชน้ั ๆ โดยทีส่ ว นลา งสุด ของเตาจะตองรองดวยถา นโคก เสยี กอ น ถา นโคก ทีร่ องกนเตาเรยี กวา Bed Coke ถา นโคกรองกน เตานีถ้ า มี ระดับสงู หรือตํ่าเกินไปจะมผี ลดังนี้ 1. ถา Bed Coke สูงเกินไป ระยะการหลอมละลายจะยึดออกไป 2. ถา Bed Coke มีระดบั ตาํ่ เกินไป จะทําใหเหลก็ หลอมละลายเร็วกวา ชว งเวลาท่กี าํ หนดและมี อุณหภูมิต่าํ ชน้ั หรือระดบั ของถา นโคก ซึง่ ค่ันอยูแ ตล ะชนั้ ของเหลก็ เพ่อื ชวยในการหลอมละลายเรียกวา ชารจ โคก (Charge Coke) ชารจโคกมรี ะดบั สูงอยรู ะหวาง 6-9 น้ิว เหล็กดิบ เศษเหล็กหลอ และเศษเหล็กเหนียวทใ่ี สลงในเตาแตละชน้ิ เปนสดั สวนกับถานโคกท่ีใส ลงไปแตละชนิดถวย โดยทั่ว ๆ ไปจะใชอ ตั ราสว น 5:1 ถงึ 8:1 เชน ถา ใส เหล็กดบิ 5 กิโลกรัม จะตอ งใสถ า นโค ก 1 กิโลกรัม ฟลกั ซ (Flux) เปนวัสดุท่ีมจี ดุ หลอมละลายตํ่า ใชท าํ ความสะอาดนา้ํ เหลก็ ทาํ หนาท่ีประสมกบั ถา นโคก และออกไซดข องเหล็กออกมาในรูปของสแลก (Slag) หรอื ขีต้ ะกรนั ฟลักซท ใ่ี ชในการหลอมเหลก็ หลอ ไดแ ก หนิ ปูน ฟลอู อไรต โซดาไฟ เมื่อทาํ การบรรจวุ ัตถดุ ิบเตม็ เตาแลวจงึ ใหค วามรอ น ถา นโคกสว นลา งุดจะเกดิ การเผาไหม ซงึ่ ในขณะ ท่มี ีการเผาไหมก็จะผา นลมรอ นเขา ไปในเตา เพอื่ ชว ยใหอุณหภูมภิ ายในเตาสูงขึน้ อยา งรวดเรว็ โดยที่อณุ หภมู ิ ในชวงนีจ้ ะอยรู ะหวา ง 1000-1300 องศาเซลเซยี ส สามารถท่จี ะหลอมละลายเหล็กดิบและเศษเหล็กได เม่ือเหลก็ ดิบในชน้ั แรกหลอมละลายจนหมดแลว ก็จะแทงรเู ทใหนํ้าเหล็กไหลออกเพื่อนาํ ไปเทลงใน แบบใหม รี ปู รา งตาง ๆ ตามตองการ

วิชา : วัสดุชา งอตุ สาหกรรม ใบเนอ้ื หา 15/74 หนว ยการเรียนที่ 2 : โลหะ กรรมวิธเี บสเซมเมอร (Bessemer Process) เตาเบสเซมเมอรเ ปน เตาที่มีลักษณะคลายถังขนาดใหญ ปากปลองเตาเอยี ง ตวั เตาตั้งอยบู นแกนสองแกนและหมุนไดรอบแกนในแนวราบ สําหรบั เอียงลงมารับการ บรรจุเหล็กดบิ และเทนาํ้ เหลก็ เมือ่ เสรจ็ จากการถลุงแลว ที่ไดเ ตาจะเปนหองพน ลมโดยลมจะตอมาจากแกน หมนุ ของเตา พิจารณาโครงสรา งและการทาํ งานของเตาเบสเซมเมอรไดดังรปู ที่ 2.12 รปู ที่ 2.12 โครงสรา งและการทาํ งานของเตาเบสเซมเมอร วตั ถดุ ิบที่ใชใ นการผลิตเหล็กกลา สาํ หรับเตาเบสเซมเมอรมดี ังนี้ 1. เหลก็ ดิบจากเตาสูง ในลักษณะทย่ี งั เปน นํ้าเหล็กกําลงั หลอมละลาย การเตมิ ในแตล ะครัง้ มปี ริมาณ 5-25 กรัม 2. อากาศ โดยใชป ม ลมเปา เขา ตา ความดันประมาณ 150-200 kPa (ปริมาณ 700-1000 ลกู บาศกเ มตร/ นาท)ี กรรมวิธีเปา ออกซิเจนโดยตรง (Direct Oxygen Process) เปนกรรมวธิ ีท่แี กไ ขจากกรรมวธิ ีเบสเซม เมอร เน่ืองจากอากาศที่พนเขา เตานอกจากจะมีออกซเิ จนแลวยังมไี นโตรเจน ปะปนเขา ไปดว ยซง่ึ ไนโตรเจนจะทําปฏิกริ ยิ ากบั เหลก็ ได เหล็กไนไตรด เมือ่ เหลก็ เย็นตัวสารประกอบไนไตรดจ ะอยู ภายในเกรนของเหลก็ ทําใหเหล็กมคี วามแขง็ เปราะ

วิชา : วัสดชุ างอตุ สาหกรรม ใบเนือ้ หา 16/74 หนวยการเรยี นท่ี 2 : โลหะ พิจารณาโครงสรางและการทาํ งานของเตาที่ใชกรรมวิธีเปาออกซเิ จนโดยตรงไดดังรปู ที่ 2.13 รปู ท่ี 2.13 โครงสรา งและการทาํ งานของเตาท่ีใชก รรมวิธเี ปาออกซิเจนโดยตรง

วชิ า : วัสดชุ างอตุ สาหกรรม ใบเน้ือหา 17/74 หนว ยการเรียนที่ 2 : โลหะ ชนดิ ของเหลก็ โลหะประเภทเหลก็ สามารถแบงออกไดด งั นี้ 1. เหลก็ ออน (Wrought Iron) 2. เหลก็ ดบิ (Pig Iron) 3. เหลก็ หลอ (Cast Iron) 4. เหล็กกลา (Steel) 1. เหล็กออน (Wrought Iron) เหล็กออ นเปน เหลก็ ทีม่ ีความบริสทุ ธสิ์ งู ไมนยิ มนํามาใชง านเพราะออนเกนิ ไป แตเปนทีน่ ยิ มของ ชางดีเหลก็ เพราะดตีใหข ึน้ รปู ไดงาย เหล็กออ นน้มี คี วามบริสุทธ์ิ ถึง 99.9% ซง่ึ ทางโลหะวทิ ยาเรยี กเหล็กท่ี บริสทุ ธ์นิ ีว้ า “Ferrite” เหล็กออนถลงุ ไดจ ากเตาพุดเดิล้ (Puddle Furnace) ซึ่งเปน กรรมวธิ กี ารผลิตเหลก็ ออนท่ี เกา แกม ากทเี ดียว การผลติ เหล็กออน กรรมวธิ ีในการผลิตเหลก็ ออ นมีอยู 2 วิธี ดงั นี้ 1. กรรมวธิ พี ุดเด้ลิ (Puddling Process) กรรมวิธีการผลติ เหลก็ ออ นวิธีนี้ ถูกคิดคน ขึ้นประมาณป ค.ศ.1780 การผลิตเหลก็ ออ นวธิ ีน้ีจะ อาศยั เตาพดุ เดล้ิ (Puddle Furnace) ลกั ษณะดังรูป 6.3 โดยการใสเหลก็ ดบิ ลงไปที่บรเิ วณกนเตา ซ่งึ มลี ักษณะ คลายจานรองถว ย ความรอนที่ใชในการหลอมไดจ ากเปลวไฟทอ่ี ยเู หนือกนเตา ซึ่งมาจากหองเผาไหม คลา ยกบั ของเตากระทะ ขณะที่เหลก็ ดบิ กําลงั หลอมละลายอยู ออกไซดของเหล็กจะไปรวมตัวกบั แมงกานีส และซิลกิ อ น ในนาํ้ เหลก็ กลายเปนข้ีตะกรัน สวนคารบอนจะรวมตวั กับออกซิเจนกลายเปนกา ซคารบ อนมอนอกไซด (CO) และจะถกู เผาไหมไ ป นาํ้ เหลก็ จะเร่ิมตกตะกอนในชวงน้ี พนักงานคมุ เตาจะทาํ การกวนนาํ้ เหลก็ ทีต่ ก ตะกอนใหรวมตัวเปน กอ นกลม ดงั รปู 6.2 จากนน้ั จะนาํ ออกจากเตาเพือ่ กําจัดขต้ี ะกรนั ออก แลวนาํ ไปรดี ออก มาเปน แทงเหล็กออนทเ่ี รียกวา muck bar ซง่ึ จะตดั เปนทอนสั้น ๆ เพอื่ นําไปใชงานตอไป เนอ่ื งจากการผลติ เหล็กออนดวยกรรมวิธพี ดุ เดล้ิ นี้ ตองอาศยั แรงงานคนมาก ดงั นนั้ เหล็กออ น ที่ผลติ ออกมาถงึ มีราคาแพง ในปจจบุ นั ไมน ยิ มใชทาํ การผลิต

วิชา : วัสดชุ า งอตุ สาหกรรม ใบเนื้อหา 18/74 หนว ยการเรียนที่ 2 : โลหะ รปู ที2่ .14 พนกั งานคมุ เตาขณะทําการกวนนาํ้ เหลก็ ลักษณะของเตาพดุ เด้ลิ เตาพุดเด้ิลเปน ของประเทศอังกฤษ ลักษณะเตาเปน เตารูปยาว ขางบนมลี กั ษณะเปนอางกระทะทีข่ า ง ๆ กระทะมีกองไฟสําหรบั ใชความรอ นตามมากบั ลมรอนทีจ่ ะออกทางปลอง ดงั รปู ที่ 5.1 รปู ที่ 2.15 ภาพหนา ตดั เตาพดุ เด้ิล

วชิ า : วสั ดชุ างอุตสาหกรรม ใบเนื้อหา 19/74 หนวยการเรยี นที่ 2 : โลหะ รปู ที่ 2.16 ลักษณะของพดุ เดล้ิ วตั ถุดิบที่จะใสล งไปในเตา - เหลก็ ดบิ สีขาว - เศษเหล็ก (เหลก็ ออกไซด) - ลมรอน 2. กรรมวิธแี อสตัน (Aston Process) กรรมวธิ ีการผลิตเหล็กออ นวธิ นี ี้มชี ือ่ เรยี กอกี อยา งวา กรรมวธิ ีไบเออร (Byers Process) ถูกคดิ คนข้ึน มาในป ค.ศ. 1952 โดย เจมส แอสตนั ซ่งึ มคี วามเห็นวา การผลิตเหลก็ ออ นดว ยกรรมวธิ ีพดุ เดล้ิ ตอ งอาศัยแรง งานคนมาก และมคี วามยุง ยากในการผลิตมาก ดังนัน้ จงึ ไดทาํ การพฒั นาการผลิตเหล็กออ นขน้ึ ใหม ซึ่งไมตอ ง อาศยั เตาพดุ เดล้ิ กรรมวธิ นี ้ี จะใชน ้ําเหลก็ กลา จากเตาเบสเซมเมอร ซึง่ ยังไมไดทําการขจัดออกซิเจน เปน วตั ถุดบิ โดย การเทนํา้ เหล็กลงไปในนา้ํ (Laddle) ซง่ึ บรรจขุ ีต้ ะกรนั ไว น้าํ เหล็กและขี้ตะกรันจะทาํ ปฏิกริ ยิ ากนั อยางรุนแรง เนอื่ งจากนาํ้ เหลก็ มีอณุ หภมู ิสูงกวาอณุ หภูมิของขีต้ ะกรนั มาก ปฏกิ ิรยิ าที่เกิดข้นึ น้ที าํ ใหน ้ําเหล็กมอี ุณหภมู สิ ูง กวาอณุ หภูมิของขีต้ ะกรันมาก ปฏิกิริยาที่เกดิ ขน้ึ น้ีทาํ ใหน้ําเหล็กและข้ตี ะกรนั รวมตัวกัน ทาํ ใหก ลายเปนเหล็ก ออ น ตอ จากนัน้ จะนําไปทาํ การรีดเปนแทง เหลก็ ออน เหลก็ ออนท่ีไดจ ากกรรมวธิ แี อสตนั มคี ุณภาพดีกวาเหล็ก ออนทไี่ ดจ ากกรรมวิธีพุดเดิ้ล

วชิ า : วสั ดชุ างอตุ สาหกรรม ใบเนือ้ หา 20/74 หนว ยการเรียนที่ 2 : โลหะ สว นผสมของเหล็กออ น ธาตทุ ่ผี สมอยูใ นเหลก็ ออนประกอบดวย คารบ อน, แมงกานีส, ฟอสฟอรัส. ซลั เฟอร, ซิลกิ อน และมขี ี้ ตะกรันผสมอยูดว ย สาํ หรับปริมาณสวนผสมของเหลก็ ออนแสดงในตารางท่ี 6.1 ตารางที่ 2.1 สว นผสมของเหล็กออน สว นผสม ปริมาณ (%) คารบ อน 0.02 แมงกานีส 0.03 ฟอสฟอรัส 0.12 ซัลเฟอร 0.02 ซิสิกอน 0.15 ขต้ี ะกรนั 3.0 คณุ สมบัติของเหล็กออน เหลก็ ออ นมีคุณสมบตั ิทางกลทตี่ ่ํากวาเหล็กกลา โดยมีคา ความแขง็ แรงทางแรงดึง ประมาณ 48,000 – 52,000 ปอนดต อ ตารางนิว้ มคี าความแขง็ 55 Rockwell scale B เหลก็ ออ นมคี ณุ สมบตั ิการยดื ตวั (Ductility) สูง ดังนน้ั จงึ สามารถนาํ มาขึน้ รปู ดว ยกรรมวิธีตขี ้ึนรปู (Forged) และนาํ มาเชื่อมไดดี คณุ สมบัติ 1. มีความบริสทุ ธิส์ งู 2. มคี ารบ อนไมเ กนิ 1% 3. มสี แลกอยูในเนือ้ เหล็ก 4. ดีข้ึนรูปไดงา ยมาก 5. ดเี ช่ือมปรานไดด ี 6. ทนตอ แรงกระแทกแบบกะทนั หนั ไดด ยี ิง่ ประโยชน 1. ใชทาํ โซ 2. ใชทําขอเกยี่ ว 3. ใชทําขอตอ รถไฟ

วิชา : วสั ดชุ างอุตสาหกรรม ใบเนอ้ื หา 21/74 หนว ยการเรียนที่ 2 : โลหะ 2. เหล็กดิบ (Pig Iron) เหล็กดิบเปน เหล็กท่ไี ดจากการนําสินแรเ หล็กมาทําการถลุง โดยการใหค วามรอ นแกส ินแร ภายใน เตาสงู (Blast Furnace) โดยการบรรจุวตั ถดุ ิบ คือสนิ แรเ หลก็ (Iron Ore) ถา นหิน (Coal) และหินปูน (Limestone) โดยใชรถลากวัตถดุ บิ (Skip Car) เปน ตวั ชว ยดงึ วตั ถุดิบขึน้ ไปสูปากเตาเพอ่ื บรรจวุ ตั ถดุ บิ เขาตา แลว จดุ ถา นหินทอ่ี ยภู ายในเตาใหล ุกตดิ ไฟ แลว จงึ เปาลมใหเ ขาไปในเตาเพื่อชวยในการเผาไหม ความรอ นภาย ในเตาสงู ประมาณ 1,600 – 1,900 องศาเซลเซียส จนกระทั่งความรอ นสามารถถลงุ สินแรเหลก็ ที่อยภู ายในเตา จนเปนโลหะเหลว ซง่ึ จะละลายไหลแทรกตัวอยรู ะหวางชอ งวา งของถานหนิ ที่อยบู ริเวณกน เตาโดยมีข้ตี ะกรัน (Slag) ลอยอยบู นสว นบนของโลหะทห่ี ลอมละลาย เจา หนาที่จะเจาะเตาถลุงเพอื่ ใหข ี้ตะกรนั ท่ลี อยอยบู นนาํ้ เหล็กใหไ หลออกกอ น จากนนั้ จึงจะเจาะใหน ้ําเหลก็ ไหลออกจากเตาเหลก็ ท่ไี ดจ ากการถลงุ แร เหล็กในเตาถลงุ น้ีเปน เหล็กทีย่ ังไมบรสิ ุทธ์ิมักเรียกวาเหลก็ ดิบ (Pig Iron) เราจะนาํ เหล็กดบิ ทถ่ี ลุงไดสวนหนง่ึ ไปหลอ เปนแทง โดยเครอื่ งจกั รอัตโนมัติ (Pig Molding Machine) เพอ่ื จะนําไปใชเ ปนวัตถุดบิ สาํ หรบั ทําเหลก็ กลาหรอื เหล็ก หลอ ในภายหลัง โดยนาํ เหลก็ ดิบที่ยังรอ นหลอมเหลวแลวจะนาํ ไปบรรจุลงในเบา (Ladle) แลว นาํ ไปผลติ เปน เหลก็ กลาตอ ไปในการถลงุ สินแรเหล็กน้จี ะทาํ งานตอเน่ืองตลอด 24 ชวั่ โมงติดตอ กัน ประมาณ 5-6 ป จึงจะ หยดุ ทําการซอ มแซมเตากันครัง้ หน่งึ ภาพที่ 2.17 การถลงุ สินแรเหล็กโดยใชเ ตาสูง

วิชา : วสั ดชุ างอตุ สาหกรรม ใบเนอื้ หา 22/74 หนว ยการเรยี นที่ 2 : โลหะ เหล็กดบิ (Pig Iron) เหลก็ ดิบผลิตข้นึ จากเตาสงู (Blast Furnace) โดยการหลอ หลอมสินแรเ หลก็ กับ ถา นโคก และหินปนู ซงึ่ คุณภาพของเหลก็ ทไ่ี ดข น้ึ อยูกบั ชนิดของสนิ แรทนี่ ามาใชในการหลอม โ ดยปกตแิ ลว เหลก็ ดิบทผ่ี ลิตไดจะมีธาตตุ าง ๆ ประสมอยโู ดยประมาณดังนี้ คารบ อน (Carbon : C) 3-4% ซิลคิ อน (Silicon: Si) 1-3% แมงกานีส (Manganese : Mn) 1% ฟอสฟอรสั (Phosphorus : P) 0.1-1% กาํ มะถนั (Sulphur: S) 0.05-0.1% เหล็กดิบจะมคี วามแข็งและเปราะ ดังน้นั จงึ มีความแขง็ แรง ความเหนียว ไมม ากนกั และทนตอ แรง กระแทกไดน อย เหลก็ ดิบสว นมากจะถกู นาํ ไปหลอเปน เหล็กชนดิ ตา งๆ เชน เหล็กหลอ และเหลก็ กลา เปนตน ชนิดของเหลก็ ดิบ เหล็กดบิ ทผ่ี ลิตไดจ ากเตาสูงมอี ยูด ว ยกันหลายชนดิ และนํามาใชประโยชนตา งกัน สามารถพจิ ารณาไดดังน้ี 1. เหลก็ ดิบเบสกิ (Basic Pig Iron) นําไปใชการหลอ เหลก็ กลา และรีดขน้ึ รูป 2. เหล็กดิบเอซิด (Acid Pig Iron) นําไปใชในการหลอ เหลก็ กลา ผลิตเหล็กออนและรีดขึน้ รูป 3. เหลก็ ดิบฟอรจ ้งิ (Forging Pig Iron) นาํ ไปใชในการผลิตเหลก็ ออน เหลก็ ประสมและตีข้นึ รูป 4. เหลก็ ดิบโรงหลอ (Foundry Pig Iron) นาํ ไปใชในการหลอ เปน เหลก็ หลอ สเี ทา และเหล็กหลอ ประสม 5. เหลก็ ดบิ มลั ลิเอเบลิ หรอื เหล็กดิบเหนยี ว (Malleable Pig Iron) นาํ ไปใชใ นการหลอเปน เหลก็ หลอสี ขาว เหล็กหลอ เหนียว (เหล็กหลอมลั ลิเอเบิล) และเหลก็ หลอเหนียวประสม (เหล็กหลอ มลั ลิเอเบลิ ประสม) อทิ ธพิ ลของธาตทุ ีป่ ระสมอยใู นเหล็กดิบ ธาตุชนิดตาง ๆ ทีป่ ระสมอยใู นเหลก็ ดบิ จะทาํ ใหเ หล็กดบิ มี สมบตั ิดังน้ี 1. คารบ อน (Carbon : C) คารบ อนมีอิทธพิ ลตอ จุดหลอมเหลวของเหลก็ คอื จะทําใหจุดหลอมเหลวตํ่า ลงจงึ ทาํ ใหเ หล็กหลอมไดง ายขึน้ นอกจากนี้ยังทําใหเหล็กแขง็ ข้ึนสามารถชุบแข็งได ความเหนียวและอตั รา การขยายตัวลดลง สมบตั ิในการตขี นึ้ รปู และการเช่อื มประสานลดลง 2. ซิลคิ อน (Silicon: Si) ซลิ ิคอนในเนอ้ื เหลก็ จะรวมตวั กับคารบอน เกดิ เปนซิลคิ อนคารไ บด (SiC) ซึง่ มคี วามแข็งมาก ดงั นัน้ เหล็กทีม่ ซี ิลคิ อนประสมอยูมากเกนิ ไปจะมคี วามเปราะและแตกหักงาย สมบตั ิในการ เชือ่ มประสานและปาดผิวลดลง แตท าํ ใหม ีความคงทนตอ การกดั กรอ นไดดี 3. แมงกานีส (Manganese :Mn) แมงกานีสที่ประสมอยูในเหล็กดบิ จะทาํ ใหเ หลก็ มคี วามแข็งและทน ตอ การสึกเหรอไดดี และจุดหลอมเหลวเพ่มิ ขน้ึ อยดู วย

วิชา : วัสดชุ างอตุ สาหกรรม ใบเนอ้ื หา 23/74 หนวยการเรียนท่ี 2 : โลหะ 4. ฟอสฟอรสั (Phosphorus : P) ฟอสฟอรสั ถามีมากในสนิ แรเ หลก็ จะทาํ ใหการถลงุ ยากขึน้ และถา มี มากในเน้อื เหล็กจะทําใหเปราะหกั งายท่อี ุณหภูมิเย็น แตถามนี อยจะชวยใหสามารถหลอไดบาง ๆ หลอมไหล ไดง ายสะดวกในการเทลงแบบ 5. กํามะถนั (Sulphur :S) กํามะถนั ถามีมากในเนือ้ เหล็กจะทาํ ใหเ หลก็ เปราะหัก งา ย ณ ทอี่ ณุ หภมู สิ ูง ๆ ทําใหก ารหลอมไหลยากไมส ะดวกที่จะเทลงแบบ ดงั นนั้ การนําไปใชง านทอี่ ณุ หภมู ิสูง ๆ จงึ ไมดี 3. เหล็กกลา (Steel) เหล็กกลา เปนโลหะทมี่ คี วามสําคัญอยา งหนงึ่ ในปจ จบุ ัน เหลก็ กลามีธาตคุ ารบ อน ผสมอยูประมาณ 0.1-1.5% โดยนํ้าหนัก ซ่งึ ปรมิ าณธาตุคารบอนที่ผสมอยูทาํ ใหเหล็กกลา มคี ุณสมบัตทิ ีแ่ ตกตา ง กนั เหลก็ กลาถกู นาํ มาใชในอตุ สาหกรรมตา ง ๆ อยา งมาก นอกจากปรมิ าณของธาตคุ ารบอนแลว ยงั มีการผสม ธาตุตาง ๆ ในเน้อื เหล็กกลา อีกดวย เชน โครเมยี ม นกิ เกลิ ทังสเตน วาเนเดยี ม โมลบิ ดีนมั เพือ่ เปนการปรับปรงุ คณุ สมบตั ิของเหล็กกลา ใหดขี ึน้ เหมาะสมกบั การนําไปใชใ นอุตสาหกรรมเฉพาะอยาง เชน ทนตอ อณุ หภูมิได สูง ทนตอ การเสียดสี ทนตอ การกดั กรอน มีความแขง็ แกรงสงู ขึน้ เหลก็ กลา แบงออกได 2 ประเภท คอื 3.1 เหลก็ กลาคารบอน (Carbon Steel) เหล็กกลา คารบอน เปน เหลก็ ทมี่ ีสวนผสมของธาตคุ ารบอนเปนหลัก อาจจะมธี าตอุ นื่ ผสมอยไู ดบ า ง เลก็ นอ ย เชน ซลิ คิ อน แมงกานสี กํามะถัน ฟอสฟอรัส เหลก็ กลา คารบ อนแบงออกไดหลายชนิดตามปริมาณ ของธาตุคารบอนท่ผี สมอยใู นเนือ้ เหล็ก จะทําใหมีคณุ สมบัติแตกตางกัน และนําไปใชง านในลักษณะตางกัน เหลก็ กลา คารบอนต่าํ (Low Carbon Steel) เหลก็ กลาคารบ อนตํ่า จดั ไดว า เปนเหลก็ กลา ทมี่ ี ปริมาณธาตุคารบ อนผสมอยูในเน้อื เหลก็ นอยทีส่ ดุ คอื มธี าตุคารบ อนผสมอยูประมาณ 0.10 – 0.30% โดยนา้ํ หนกั กาํ หนดตามมาตรฐานอเมรกิ ัน คือ AISI 1010 – 1030 กาํ หนดมาตรฐานเยอรมนั คอื St37 เนือ่ งจากมี ปรมิ าณธาตุคารบ อนผสมอยนู อย ทําใหมคี วามแขง็ แรงต่ําไมสามารถนาํ ไปทาํ การชบุ แขง็ ได เหมาะสําหรับนํา ไปใชงานทไ่ี มต อ งการความแขง็ แรงมากนัก เชนนาํ ไปรีดเปน แผน ทําถงั บรรจขุ องเหลว นาํ ไปทาํ เปน เหลก็ เสนใชในงานกอ สราง ภาพที่ 2.18 เหล็กกลาคารบ อนตาํ่ นํามาผลิตถงั บรรจุ

วชิ า : วัสดชุ า งอุตสาหกรรม ใบเนอื้ หา 24/74 หนว ยการเรียนที่ 2 : โลหะ เหลก็ กลาคารบอนปานกลาง (Medium Carbon Steel) เหล็กกลาคารบ อนปานกลาง เปน เหล็ก กลาทม่ี ปี ริมาณธาตุคารบ อนเพมิ่ ขนึ้ มากกวาเหล็กกลา คารบ อนต่ํา คอื มคี ารบ อนผสมอยูประมาณ 0.31-0.55% โดยนาํ้ หนัก กาํ หนดตามมาตรฐานอเมรกิ ัน คอื AISI 1031-1055 กําหนดตามมาตรฐานเยอรมนั คือ St 50 สามารถนาํ ไปปรับปรุงคณุ สมบตั ิดวยความรอน โดยการนําไปชุบแขง็ (Hardening) คอื นําช้ินงานไปเผาให รอ นเพื่อใหเ หล็กเปลยี่ นโครงสรางเปน ออสเทนไนต (Austenite) ซึ่งการจะใชอุณหภูมิสงู ขนาดไหนขนึ้ อยูก ับ ปรมิ าณธาตคุ ารบ อนที่ผสมอยู จากนน้ั ทาํ ใหเยน็ ตัวลงโดยเร็ว เหล็กจะเปลีย่ นโครงสรางเปนมาแทนไซต (Martensite) ซ่ึงเหลก็ จะมคี วามแข็งเพิม่ ขน้ึ เหลก็ กลา ชนดิ นี้นาํ ไปใชผ ลิตชน้ิ สวนของเครือ่ งจกั รกลทตี่ อ งการ ความแข็งแรง เชน เพลาสง กาํ ลงั เฟองในเครือ่ งจักรตาง ๆ เหลก็ กลา คารบอนสงู (High Carbon Steel) เหล็กกลา คารบอนสูง เปน เหล็กกลาทปี่ รมิ าณธาตุ คารบ อนผสมอยใู นเนื้อสงู สุด คอื มคี ารบอนผสมอยูประมาณ 0.56 – 1.5% โดยน้าํ หนกั กําหนดมาตรฐาน อเมริกัน คือ AISI 1056 – 1090 กําหนดมาตรฐานเยอรมนั คือ St170 เปน เหลก็ กลา ท่มี ีความแข็งแรงสูง นาํ ไป ผลติ เครอ่ื งมือคมตดั ตางๆ เชน มดี กลึง ดอกสวาง ดอกควานละเอียด ดอกทาํ เกลียว ใบเลอื่ ย ตะไบ ซึง่ เครื่องมอื คมตดั ตา ง ๆ เหลาน้ี จะนาํ ไปผา นกระบวนการขน้ึ รปู ตามขนาด และรปู รา ง แลว นําช้ินงานไปปรบั ปรุงคุณ สมบตั ิดว ยความรอ น โดยการนําไปชบุ แข็ง (Hardening) ซงึ่ จะทาํ ใหง านมคี วามแขง็ สูงมาก แตเ ม่อื ไดรับแรง กระแทกจะเปราะหกั ไดงา ย เหลก็ กลาผสม (Alloy Steel) เหล็กกลาผสม เปน เหลก็ กลา ที่ผสมธาตุหรอื โลหะตางๆ เชน นิกเกิล โครเมยี ม โมลิบดนี ัม วาเนเดยี ม ทงั สเตน ธาตทุ ป่ี ผสมเขา ไปนเี้ พอ่ื ปรับปรุงคณุ สมบัตติ า ง ๆ ของเหลก็ กลา เชน ความแขง็ แรง (Strength) ความทนตอการกัดกรอน (Corrosion) ทนตอการเสียดสี (Wearresisting) เหล็กกลาผสมแบง ออกได 2 ประเภท คอื 1. เหลก็ กลา ผสมตาํ่ (Low Alloy Steel) เปน เหลก็ กลา ท่ผี สมธาตหุ รือโลหะตา ง ๆ เขาไปอยู ในเนือ้ มีปริมาณไมเ กนิ 10% เหลก็ กลา ผสมตาํ่ มีหลายอยา ง เชน - เหลก็ กลาผสมสาํ หรบั งานชุบแขง็ (Construction Alloy Steels) เปนเหลก็ กลาที่เหมาะสม สาํ หรับนําไปผลิตชิ้นสวนเคร่อื งจกั รกล ที่ตองการความแข็งแรงโดยนําไปผา นขบวนการขน้ึ รูปดว ยเครื่องจักร กล ใหม ขี นาดและรูปรางตามความตอ งการ จากน้ันนาํ ชิน้ งานไปทาํ การชบุ แขง็ (Hardening) โดยการนาํ ชน้ิ งานไปเผาใหรอน ซึ่งจะใชความรอ นขนาดไหน ข้นึ อยกู บั ปริมาณของธาตคุ ารบอนทม่ี ีผสมอยูในเนือ้ เหลก็ น้นั จากนนั้ นําชิ้นงานไปชุบในสารชุบ เพื่อใหเยน็ ตัวลงโดยเร็ว จากนัน้ จะมีความแข็งเพมิ่ ขน้ึ งานทผี่ า นการชุบแขง็

วชิ า : วัสดุชางอตุ สาหกรรม ใบเนอ้ื หา 25/74 หนว ยการเรยี นท่ี 2 : โลหะ แลวจะมคี วามเครยี ดอยใู นเนื้อเหลก็ ถานํางานไปใชอาจแตกหักได จงึ ตอ งนํางานท่ีชบุ แขง็ แลวไปอบคลาย ความเครียด (Tempering) โดยนํางานไปใหค วามรอ น แลวปลอยใหเ ยน็ ตัวลงอยางชา ๆ ภายใน เตาอบ จึงจะนาํ ชิน้ งานไปทาํ การตกแตงผวิ สําเร็จโดยการเจยี ระไนช้นิ งานทีน่ ําไปชบุ แข็ง บางครั้งอาจจะเสีย หายเน่ืองจากงานบดิ เบย้ี ว โกง งอ เสยี รปู ราง หรอื อาจเกิดแตกรา ว จึงตอ งปฏิบัตงิ านดวยความระมัดระวัง - เหล็กกลา ผสมชนดิ ความแขง็ แรงสูง (High Strength Alloy Steel) เหล็กกลา ชนิดนี้ได รับการพฒั นาขึ้นเพอ่ื ใชแ ทนเหล็กกลา ผสมสําหรบั งานชุบแขง็ เพอื่ ลดคา ใชจา ยและเวลาในการปฏบิ ตั ิงานลง อยางมาก และยงั หลีกเลี่ยงความเสยี หายของชน้ิ งานจากการชุบแขง็ กลาวคือ เมอ่ื นําเหลก็ กลาชนดิ นไ้ี ปผา น กระบวนการขนึ้ รปู แลว ช้ินงานจะมคี วามแข็งแรงเพียงพอ สามารถนาํ ไปใชง านไดเ ลยโดยไมต องทาํ การชบุ แข็ง ภาพท่ี 2.19 การนําเหล็กกลาผสมตํา่ มาทําตวั ถังรถยนต - เหลก็ กลาผสมสูง (High Alloy Steel) เหล็กกลาผสมสงู เปน เหลก็ กลา ทผี่ สมธาตุ ตาง ๆ อยใู นเนื้อมากกวา 10% เพอื่ ใหม คี ุณสมบตั พิ เิ ศษเฉพาะตวั สาํ หรับใชงานเฉพาะอยา ง เชน ทนการเสยี ดสี ทนการกดั กรอน เปนตน 1) เหล็กกลาไรสนมิ (Stainless Steel) เหลก็ กลา ไรสนิม เปนเหลก็ กลา ทผ่ี สม โครเมียม และนกิ เกลิ ทาํ ใหมคี ณุ สมบตั ทิ นตอ การกัดกรอนไดด ี นาํ มาใชผ ลิตเครื่องใชต าง ๆ เชน ชอ นสอม บรรทัดเหล็ก ทอ ตา ง ๆ ในโรงงานเคมี โรงงานผลติ อาหารสําเรจ็ รปู โรงงานกล่นั นํา้ มัน โรงงานกระดาษ เคร่อื งมือวดั อปุ กรณเ ครอ่ื งครวั เปนตน 2) เหลก็ กลา ทนการสกึ เหรอ (Wear Resisting Alloy Steel) เหล็กกลา ทนการสึกเห รอ เปนเหล็กกลา ทผ่ี สมแมงกานสี ทาํ ใหมคี ณุ สมบัตทิ ่ที นตอ การสกึ เหรอ ทนตอ การกระแทกเหมาะสาํ หรับ ผลติ อุปกรณท ใ่ี ชงานสมบุกสมบัน เชน ฟน ยอยหนิ กระฟอ ตักแร อุปกรณประกอบ รางรถไฟ เปน ตน 3) เหลก็ กลา ทาํ เคร่อื งมอื (Tool Steel) เหลก็ กลา ทาํ เครื่องมอื เปนเหล็กกลาท่ีผสม ทงั สเตน โมลบิ ดีนัม โครเมยี ม วาเนเดียม แมงกานสี ซ่งึ เปน โลหะท่มี จี ดุ หลอมเหลวสูง

วิชา : วสั ดุชางอตุ สาหกรรม ใบเนอ้ื หา 26/74 หนวยการเรียนที่ 2 : โลหะ 4. เหลก็ หลอ (Cast Iron) เปนวสั ดุชางทีจ่ ัดอยูในพวกโลหะ เหล็กหลอ เปนวัสดุชา งทสี่ ําคญั เหลก็ หลอ มีเปอรเ ซน็ ตข องคารบ อนคอ นขางสูงจงึ ทําใหเ หลก็ หลอมคี วามแขง็ การขึ้นรปู ตองนาํ ไปหลอมแลว เทลง แบบผลิตภณั ฑทท่ี ําจากเหล็กหลอมอี ยูมากมาย เชน ทาํ ฐานเครื่องจักร ตัวเคร่อื งจกั ร รางเครอื่ งกลึง เส้ือสูบ เครื่องยนต พูลเลยส ายพาน ชิ้นสว นเครอ่ื งจกั รกล คณุ สมบตั ขิ องเหลก็ หลอ 1. ผลติ จากเหล็กดิบสเี ทา (มี Si สงู ) 2. มสี ารมลทินปนอยูม าก 3. รับแรงดงึ (Tensile) ไมดี 4. รับแรงอดั (Compressive) ไดด ี 5. จุดหลอมเหลวตาํ่ 6. แมเหล็กจะดดู ผงเศษเหลก็ ไดนอ ย 7. ไมเ ปน สปริงจะหักเปราะงาย 8. ผลติ จากเตาคโู พลา 9. มีเปอรเ ซน็ ตคารบอนสงู 2-4% 10. การรวมของคารบอนอยใู นรูปของกราไฟต 11. ขน้ึ รปู โดยการหลอมละลายแลวเทลงในแบบ 12. การใชงานมกั นาํ ไปทาํ พวกเหลก็ โครงสราง 13. ผวิ หยาบ เม็ดเกรนโตมองเหน็ ไดช ดั 14. ผงตะไบเหล็กจะทูมีสดี าํ 15. เมือ่ เผาใหรอ นจะเสียทรง เพราะจะยบุ ตวั รปู ท่ี 2.20 แทน ระดบั ทาํ ดวยเหลก็ หลอสเี ทา

วชิ า : วัสดุชา งอตุ สาหกรรม ใบเนอื้ หา 27/74 หนว ยการเรยี นท่ี 2 : โลหะ ชนิดของเหลก็ หลอ เหลก็ หลอสเี ทา (Gray Cast Iron) เหล็กหลอสเี ทา หรอื เหล็กหลอธรรมดา มีสญั ลกั ษณ GG เปน เหลก็ หลอ ทั่ว ๆ ไป ซึ่งเกิดจากการหลอมเหลก็ ดบิ สีเทา เศษเหลก็ เหนยี ว ถา นโคก หินปูน มธี าตตุ า ง ๆ ประสม อยู เชน คารบอน 2 – 4% ซิลคิ อน 1.8-2.5% แมงกานีส 0.5-0.8% กาํ มะถัน 0.3% เมอ่ื ทาํ การหลอมละลายเหลก็ ในเตาคิวโปลาใหเ ปน นํ้าโลหะหลอมเหลวแลว นาํ นํา้ โลหะเหลวไปเทลง ในแบบหลอ ในขณะที่นา้ํ โลหะ คอ ย ๆ เย็นตัวลงอยา งชา ๆ ธาตุคารบอนทีม่ อี ยใู นเน้อื เหล็กจะตกผลกึ เปน คารบอนอิสระแทรกตัวในเน้อื เหลก็ น้นั ซงึ่ ถา เราหกั เหลก็ หลอดูเนื้อภายในจะมีลักษณะเปนเม็ดโลหะ หยาบสีเทาดาํ เหลก็ หลอ สีเทามีคุณสมบตั ิรับแรงสน่ั สะเทอื น (Damp Vibration) รบั แรงกระแทก(Impact Strength) ทนตอความลา (Fatigue) และสามารถทาํ การตกแตง ดว ยเคร่อื งจักรกลไดด ี (Machine Ability)เหลก็ หลอ สเี ทาเหมาะทจ่ี ะนาํ ไปผลติ โครงสรางของเครื่องจักรกลตาง ๆ เชน เครือ่ งกลงึ เครือ่ งกดั เครอื่ งไส เคร่อื ง เจาะ แทนระดบั ปากกาชบั งานตะไบ ทัง่ ตเี หลก็ เส้ือสูบเครือ่ งยนต เฟอ งตา ง ๆ ภาพที่ 2.21 โครงสรางเหล็กหลอสีเทา

วิชา : วัสดชุ างอุตสาหกรรม ใบเนื้อหา 28/74 หนว ยการเรียนท่ี 2 : โลหะ คณุ สมบัติ 1. ราคาถูก 2. ออ นแปรรปู ไดง า ย 3. รับแรงดงึ ไดต ํา่ 4. เปราะแตกหกั งา ย 5. รบั แรงสะเทือนและแรงอัดไดดี 6. คารบอนอยใู นรูปของกราไฟต (อยูอยางอิสระ) ประโยชน 1. ทาํ แทนเครอื่ งกลงึ 2. ทาํ แทน เคร่ืองเจยี ระไน 3. ทําปากจับช้นิ งานตะไบ 4. ทาํ แทนระดบั 5. ทําเสือ้ สบู รถยนต 6. ทาํ เฟอง 7. ทําพูลเลย ภาพท่ี 2.22 เสื้อสูบเคร่ืองยนตห ลอขน้ึ จากเหลก็ หลอสีเทา เหล็กหลอ สีขาว (White Cast Iron) เหลก็ หลอ แขง็ หรือเหลก็ หลอ สขี าว มีสญั ลักษณ GH เหล็กหลอสีขาว เปนเหล็กทม่ี ีธาตคุ ารบอนผสมอยูในลักษณะท่ีเปนคารไ บด หรือซเี มนไตต (Fe3C) ซง่ึ มผี ลทําใหเ หล็กหลอสขี าวเปน เหล็กหลอ ท่มี ีความแขง็ (Hardness) สงู ดว ย การทําเหล็กหลอ สขี าว สามารถ ทําได 2 วธิ ี คือ 1. ควบคมุ สวนผสม คอื มีธาตุ คารบ อนผสมอยูประมาณ 2-3.5% และมี ซลิ คิ อนผสมอยูประมาณ 0.5%โดยนํ้าหนัก เมือ่ นําน้ําโลหะท่ีหลอมละลายไดไปเทลงใน แบบหลอ เมื่อปลอยใหเย็นตวั ลง ธาตุคารบ อน จะไมตกผลกึ ออกมาเปนอิสระในรูปกราไฟต 2. ควบคุมอัตราการเยน็ ตวั การ ทาํ เหล็กหลอ สขี าววิธนี ้ี เหล็กหลอจะมีสว น ผสมเหมอื นเหล็กหลอ สีเทา โดยการบงั คบั ภาพท่ี 2.23 โครงสรา งเหล็กหลอสขี าว

วชิ า : วสั ดุชางอุตสาหกรรม ใบเน้ือหา 29/74 หนว ยการเรียนท่ี 2 : โลหะ ใหน า้ํ โลหะท่ีเทลงในแบบเย็น (Chillers) ฝงลงในแบบหลอบริเวณผิวท่ีสมั ผัสกับนํา้ เหล็กการทําเหล็กหลอ วิธี น้ี เหมาะสําหรับงานหลอทม่ี รี ปู รา ง บาง ๆ เน่อื งจากเหล็กหลอ สขี าวมคี วามแขง็ สูงมาก จงึ เหมาะสาํ หรบั นาํ ไปใชงานท่ีตอ งทนตอการเสยี ดสี (Abrasive) เชน อปุ กรณโ รงโมห นิ ลกู รดี โลหะ อุปกรณในงานรถไฟ ภาพท่ี 2.24 ลูกรดี เหล็กทาํ จากเหลก็ หลอ สขี าว คณุ สมบตั ิ 1. แข็งมาก 2. เปราะแปรขนึ้ รูปไดย าก 3. เม็ดเกรนเปน สีขาว 4. คารบอนอยูในรูปของคารไบด 5. เปน เหล็กหลอท่เี ย็นตัวอยางรวดเรว็ 6. สกึ หรอยาก เพราะผิวแข็งมาก ประโยชน 1. ใชท าํ กานล้นิ 2. ใชทาํ แครสะพานเคร่ืองกลึง 3. ใชทาํ ชน้ิ สว นของเคร่ืองจักรกลการเกษตร 4. ใชทําอุปกรณใ นงานอุตสาหกรรม เหล็กหลอแขง็ หรอื เหลก็ สีขาวนีม้ ีผวิ แขง็ มาก ๆ ตอ งเจียระไนหรือปาดผวิ ออกดว ยคมมดี ที่ทําจาก โลหะแขง็ เทาน้นั จงึ จะปาดผิวออกได

วชิ า : วัสดุชา งอุตสาหกรรม ใบเนอื้ หา 30/74 หนวยการเรียนท่ี 2 : โลหะ เหลก็ หลอเหนยี ว (Malleable Cast Iron) เหล็กหลอ เหนยี ว หรอื เหลก็ หลอมัลลิเอเบิล (Malleable Cast Iron) มีสัญลกั ษณวา GT เหลก็ หลอชนดิ น้มี ีธาตตุ า ง ๆ ประสมอยู เชน คารบอน 1-2% ซลิ ิคอน 0.60-1.10% แมงกานสี ต่าํ กวา 0.30% กาํ มะถัน 0.60-0.15% เหล็กหลอเหนียว เกดิ จากการประดิษฐของขางหลอชาวอเมรกิ ัน ชื่อ Seth Boyden เมื่อป ค.ศ.1826 จากการคดิ คนของ Boyden จึงทาํ ใหก ารนําเหล็กหลอ เหนียวมาใชในงานอตุ สาหกรรมตา ง ๆ มากขึน้ เหลก็ หลอ เหนียว ผลติ ไดโดยการนําชิ้นงานที่ทําจากเหล็กหลอสีขาว มาทําการอบออน (Annealing) เพือ่ เปล่ยี นธาตคุ ารบ อนท่ีอยใู นรูปซเี มนตไตต (Fe3C) ในเหล็กหลอสขี าว ใหตกผลึกออกมาเปน คารบอน อิสระซ่งึ ทําใหความแขง็ ของเหล็กหลอสขี าวลดลง งานก็จะมีความเหนยี วเพ่มิ ขึ้นในการทําการอบออ น จะใช เวลานานขนาดไหนขึน้ อยู กบั รูปรางและขนาดความหนาของงานน้นั ๆ ภาพที่ 2.25 โครงสรา งเหล็กหลอเหนยี ว เหล็กหลอเหนยี วมี 2 ชนดิ คอื 1) เหลก็ หลอ เหนียวสดี าํ (Black Heart Malleable) ทําไดโดยนํางานที่เปนเหลก็ หลอ สขี าวมาทาํ การอบออนที่อุณหภูมิประมาณ 900 องศาเซลเซียส จากน้ันปลอ ยใหเ ยน็ ตวั ลงอยาง ชา ๆ ภายในเตาอบ เพ่ือทําใหคารบ อนทผี่ สมอยใู นเนื้อเหล็กตกผลึกมาเปนอิสระ ซง่ึ เม่อื เรานาํ ชน้ิ งานมาหกั ดเู นื้องานภายในจะ เปนสีดาํ ซึง่ จะมคี ุณสมบตั ใิ นการยดื ตวั และความเหนยี วดขี ้นึ

วชิ า : วสั ดุชา งอตุ สาหกรรม ใบเน้ือหา 31/74 หนวยการเรยี นที่ 2 : โลหะ 2) เหลก็ หลอเหนยี วสขี าว (White Heart Malleable) ทาํ ไดโดยนํางานท่ีเปน เหลก็ หลอ สีขาวมาทํากา รอบออนท่อี ุณหภูมปิ ระมาณ 1,020 องศาเซลเซียส จากนั้นปลอยใหเยน็ ตวั ลงอยา ง ชา ๆ ภายใน เตาอบ เมอื่ นําช้นิ งานมาหักดูเนอื้ ภายในจะเปนสีขาว จะมคี ุณสมบตั ิคลา ยเหล็กหลอ เหนยี วสีดํา แตจ ะมกี ารยืดตวั นอ ยกวา เหลก็ หลอ เหนียวนาํ มาใชทาํ ชนิ้ สว นของรถยนต เครอ่ื งจกั รทใ่ี ชใ นงาน เกษตร เครือ่ งจกั รทอผา อุปกรณใ นงานประปา คณุ สมบตั ิ 1. มเี ปอรเ ซ็นตคารบ อนตํา่ (1.8%) 2. ทนตอความเคนแรงดงึ 3. มสี วนยดึ ตัวเครียดไดมากขึ้น 4. สามารถตีขนึ้ รูปได 5. สามารถอาบสงั กะสไี ด 6. ชุบใหแ ข็งไดด วยความรอ น 7. บดั กรีไดท งั้ บดั กรีออนและบัดกรีแข็ง 8. สามารถเชือ่ มได ประโยชน 1. ใชทาํ ช้ินสวนตา ง ๆ ของรถยนต 2. ใชท าํ ช้นิ สว นของเครือ่ งจกั รในงานเกษตร 3. ช้นิ สวนเครือ่ งจักรโรงงานทอผา 4. หัวเผาแกส (Gas Burner) 5. หวั เผานาํ้ มนั 6. อปุ กรณง านประปาตา ง ๆ เชน ทําขอตอทอปมน้ํา 7. ช้นิ งานหลอ บาง ๆ ทีใ่ ชในสาํ นักงาน รปู ท่ี 2.26 คารบูเรเตอรทาํ จากเหลก็ หลอ เหล็กหลอ เหนยี วสดี าํ หรือ เหลก็ หลอมัลลเิ อเบิล้ แบลคฮารท (Malieable Black Heart) สญั ลกั ษณ GTS ผลติ ดวยกรรมวิธีอเมริกนั เหลก็ หลอชนดิ นที้ ําโดยนาํ เหลก็ ดิบสขี าวไปหมกทรายไวก นั

วชิ า : วสั ดชุ างอตุ สาหกรรม ใบเน้ือหา 32/74 หนวยการเรยี นท่ี 2 : โลหะ ไมใหออกซิเจนเขาไปได แลวใหความรอ น 950°C ในการอบทิง้ ไวหลาย ๆ วนั ทาํ ใหคารบอนลดลง เมด็ เกรน จะมสี ีดาํ คุณสมบตั แิ ละประโยชนใ นการใชง านเหมอื นกับเหลก็ หลอ เหนียวสขี าวหรือเหล็กหลอมลั ลิเอเบิ้ล ไวทฮารท เหลก็ หลอกราไฟตกอนกลม (Nodular Cast Iron) เหลก็ หลอ กราไฟตกอ นกลม เปนเหล็กหลอทส่ี มาคมชางหลออเมริกา (American Foundryman’s Society) คน พบเมอื่ ป ค.ศ. 1948 ตอมาเหล็กหลอ ชนดิ นีไ้ ดรับการพัฒนา และปรับปรุงโดย British Cast Iron Research Association (BCIRA) โดยการใชซ เี รียม (Cerium) ใสลงในเหลก็ หลอ ท่หี ลอมเหลว อยู ซเี รียมจะเปนตัวดึงกํามะถันออก แลว ตัวซเี รียมจะเหลืออยูในเหล็กประมาณ 0.02% ทาํ ใหก ราไฟตจบั ตวั เปนกอ นกลม สวนกรรมวธิ ีของบริษทั Internation Nickle Company (INCO) ใชแมกนเี ซยี ม (Magnesium) ใสล งในเหล็กหลอท่ีหลอมเหลวอยู ทําใหก ราไฟตจับตัวกันเปน กอนกลม เหลก็ หลอกราไฟต กอนกลม เปนเหลก็ หลอ ทร่ี วมคณุ สมบตั ิทดี่ ีของเหลก็ หลอสีเทา (จุดหลอมเหลวต่ํา ไหลตัวดี ตกแตง ดวย เครอื่ งจกั รกลไดดี ตา นทานตอการกระแทก) และเหล็กกลา (มคี วามแข็งแรง ความเหนยี ว ยืดตวั ไดด ี แข็งแรง สูง) เหล็กหลอ กราไฟตก อนกลม เหมาะท่จี ะนาํ ไปทําโครงสรา งเครื่องจกั รกลขนาดใหญ เครือ่ งจักรกลการ เกษตร เพลาขอเหวยี่ ง และเฟอ ง เปน ตน ภาพที่ 2.27 โครงสรา งเหล็กหลอกราไฟตกอ นกลม เหลก็ หลอพิเศษกราไฟตก อนกลม (Spherical Graphite Cast Iron) เหลก็ หลอ ชนดิ นีม้ ีธาตุแมกนเี ซียม และนิกเกลิ ประสมอยใู นเนอ้ื เหล็ก ทาํ ใหค ารบอนอยูในรปู ของกราไฟตจับตัวกันเปน กอ นกลม ๆ

วชิ า : วสั ดุชา งอุตสาหกรรม ใบเนือ้ หา 33/74 หนว ยการเรียนที่ 2 : โลหะ คณุ สมบัติ 1. ทนตอความเครยี ดไดด มี าก เพราะมีอตั ราการยดื ตัวประมาณ 1-5% 2. งอโคงไดโ ดยไมมีรอยแตกรอยปรใิ นเนอ้ื เหลก็ 3. ทนตอ การสึกหรอไดด ี 4. ทนตอ ความรอ นไดดี 5. สามารถนาํ ไปตขี ้ึนรูปได 6. สามารถรบั แรงกระแทกไดดี 7. สามารถชบุ ผวิ ใหแ ข็งไดดวยวิธีเผาดวย เปลวไฟหรอื เตาแรงเหนีย่ วนําไฟฟา 8. ความแข็งและความเปราะลดลงทาํ ใหก ลงึ กัด ไส เจาะไดงา ย ประโยชน 1. ใชทําชน้ิ สว นเครอื่ งยนต เชน เพลาขอ เหวย่ี ง 2. เครอ่ื งมือการเกษตร 3. ช้นิ สวนเรือเดินทะเล 4. โครงสรา งเคร่อื งจักรขนาดใหญ 5. ทอ สง น้าํ 6. ทอ สงแกส เหล็กหลอพิเศษชนดิ นถี้ า ตอ งการกลึง ใหก ลงึ ดวยมดี ที่ทําดวยโลหะแขง็ ความเร็วรอบตัดสูง เหลก็ หลอพิเศษมแี ฮนไนต (Spherical Mehandnite Cast Iron) เหลก็ หลอ ชนิดน้ผี ลิตโดยชาวอเมริกนั เปน เหลก็ หลอ ชนิดดี ราคาแพง คารบ อนจะอยูในรูปของกราไฟต แตอ ยอู ยางกระจดั กระจายคลายก่งิ ไผ ช้นิ งาน หลอ ท่ไี ดจะไมมคี วามเคน เหลอื อยูในเน้ือช้ินงานเลย ไมม ีความคดงอผดิ จากขนาด ไมม รี อยปริหรือรอยแตก ไมม รี อยเวาลกึ เขา ไปในเนือ้ คุณสมบตั ิ 1. ราคาแพง 2. เปนหลอชนิดดเี ยีย่ ม 3. มคี วามเคนแรงดันโคงสงู 4. มีความเคนแรงดึงสงู 5. มคี วามเคนแรงอัดสูง

วิชา : วัสดุชา งอุตสาหกรรม ใบเนื้อหา 34/74 หนวยการเรยี นท่ี 2 : โลหะ รปู ที่ 2.28 เสอ้ื สบู เครอื่ งยนตทําดวยเหล็กหลอพเิ ศษมแี ฮนไนต ประโยชน 1. ใชท ําเสื้อสบู เครอ่ื งยนต 2. เสาคอลมั น 3. เครื่องมอื กล 4. รูนาํ สงลิ้นหรอื วาลวไกด รปู ที่ 2.29 เมด็ เกรนของเหล็กหลอ มีแฮนไนต เหล็กเหนียวหลอ มสี ญั ลกั ษณวา GS เหลก็ เหนยี วหลอชนิดนีจ้ ะผดิ กบั เหลก็ หลอในขณะท่ีนาํ เหล็ก เหนียวมาหลอมนั้น เหลก็ ดิบท่ใี ชจ ะตอ งมีธาตฟุ อสฟอรัสประสมอยมู าก เพือ่ สะดวกในการเทน้าํ เหล็กไดงา ย นอกจากนยี้ งั เตมิ เศษเหล็กเหนียวลงไปดว ยประมาณ 1 ใน 3 ของเหลก็ ดิบ ชิน้ งานทท่ี าํ จากเหล็กเหนียวหลอ เมื่อหลอเสรจ็ แลว ตองนําไปอบรอนเพื่อคลายความเคน แรงดงึ ภายในเนอื้ เหลก็ ออกดวยเตาที่ใชหลอมเหล็ก เหนยี วหลอเปน เตาไฟฟา

วิชา : วัสดุชางอตุ สาหกรรม ใบเนอ้ื หา 35/74 หนวยการเรียนที่ 2 : โลหะ คณุ สมบตั ิ 1. มีคารบ อน 0.25-0.6% 2. ชุบใหแ ขง็ ทง้ั แทง ได 3. ทนตอการสึกหรอ 4. มผี ิวแขง็ 5. มคี วามเคน แรงดึงและมีความแข็งแรงมาก ประโยชน ใชทําผานของรถไถนา หรือแผนเหลก็ ขดุ ดนิ ของรถไถนา เหลก็ หลอ ผสม (Alloy Cast Iron) เหลก็ หลอ ผสมเปนเหลก็ หลอ ทผ่ี สมโลหะ หรือธาตุ ตางๆเขา ไปในขณะหลอมละลาย โครเมยี ม ทงั สเตน โมลบิ ดนี ัม วาเนเดียม เพอ่ื ทาํ ใหค ณุ สมบัตบิ างอยางดขี ึน้ และเหมาะสมกับการนําไปใชงานเฉพาะอยางไดดี เชน ทนตอ การสกึ หรอ (Wear Resistance) ทนตอ การกดั กรอ น (Corrosion Resistance) ทนตอ ความรอน (Heat Resistance) เหล็กหลอ ผสมสามารถผลติ ใหม ีคุณสมบัติ เหมาะสมกบั อุตสาหกรรมตา ง ๆ ได อยางกวางขวางทุกประเภท ตารางท่ี 4 ลกั ษณะงานของเหลก็ หลอ ลําดับ ชนิดของเหลก็ หลอ ตวั อยางงาน 1 เหลก็ หลอ ขนึ้ รปู ทวั่ ไป เสาคอลมั น เตาเหล็ก ทอนาํ้ ท้งิ 2 เหลก็ หลอ ทาํ เครือ่ งจกั รกลชนดิ ทัว่ ๆ ไป เสาโคมไฟ รปู ปน ตาง ๆ เปน เหลก็ หลอ ทีต่ องการ ความสวยงาม 3 เหล็กหลอละเอยี ด งานสรางเครือ่ งจักร เคร่อื งมือกลทว่ั ไป 4 เหลก็ หลอ ทําเคร่ืองจกั รกลชนิดดี กระบอกสบู แหวนลูกสูบ ลูกสบู เคร่ืองจักรไฟฟา 5 เหล็กหลอทําเครอื่ งจกั รกลท่ตี อ งมี ฟนเฟอ ง ลกู สบู ไฮโดรลิก แผน ภายในนอลมลิ ล คุณสมบัตแิ มเหล็ก ลอรถไฟ ลกู กล้ิงตา ง ๆ ในเครือ่ งพิมพ เคร่ือง 6 เหล็กหลอ แขง็ (GH) นาํ กระดาษ ฯลฯ ปม นาํ้ กรด ภาชนะตม ผลติ สบู 7 เหลก็ หลอทท่ี นกรดและทนดาง เตาไฟ หลอดไฟ ภาชนะหลอมโลหะ 8 เหลก็ หลอ ทนไฟ ทงั่ ตีเหลก็ เหลก็ รัดปลอง เหลก็ หามลอรถไฟ 9 เหลก็ หลอพเิ ศษ

วิชา : วัสดชุ า งอุตสาหกรรม ใบเนอ้ื หา 36/74 หนวยการเรยี นท่ี 2 : โลหะ ขอควรจําเม่อื ปฏิบัตงิ านเกยี่ วกบั เหล็กหลอ เหลก็ หลอ ผวิ นอกจะแขง็ มาก เวลาปาดผิวนอกจงึ ตอ งใชแ รงมากกวาปกติชา งจะตอ งรูจักระวงั สว นผวิ ภายในจะออ น ปาดออกไดง า ย คาํ ศพั ทป ระจําบท 1. GG แปลวา เหล็กหลอ สเี ทา 2. GH แปลวา เหล็กหลอแข็ง 3. GT แปลวา เหล็กหลอ เหนยี ว 4. GTW แปลวา เหล็กหลอเหนยี วสีขาว 5. GTS แปลวา เหล็กหลอเหนียวสดี าํ 6. GGG แปลวา เหล็กหลอ โนดลู าร 7. GS แปลวา เหลก็ เหนยี วหลอ มาตรฐานหลัก เหลก็ เม่ือถกู นาํ ไปใชง าน เพื่อใหเกิดความเขาใจท่ตี รงกันเก่ยี วกบั ชื่อ, คณุ ภาพ, คุณลกั ษณะ, สวนผสม ฯลฯ จงึ ไดมกี ารกําหนดมาตรฐานข้ึนมาใช ประเทศไทยไดนาํ มาตรฐานเหลก็ มาใชโ ดยทว่ั ๆ ไป มี 4 มาตร ฐาน คือ 1. มาตรฐานเหลก็ เยอรมัน (DIN) 2. มาตรฐานเหลก็ อเมรกิ า (SAE/AISI) 3. มาตรฐานเหล็กญ่ีปนุ (JIS) 4. มาตรฐานเหล็กไทย (มอก.) เหล็กทง้ั 4 มาตรฐานสามารถนํามาเปรยี บเทยี บเกรดหรอื คณุ ภาพกันได โดยบรษิ ัทผจู ําหนายเหลก็ จะ ทาํ คูมอื หรือเรียกวา “ใบทะเบยี นเกรด” เพอ่ื บอกรายละเอยี ดของตนเองเปรียบเทียบกบั มาตรฐานตา ง ๆ ไว แต ในทนี่ จ้ี ะขอกลาวถงึ รายละเอียดตามมาตรฐานโดยทวั่ ๆ ไปกอ น 1. มาตรฐานเหลก็ เยอรมัน (DIN: Deutsche Industrial Norms) การกาํ หนดมาตรฐานเหลก็ ของเยอรมนั แบงออกเปน 3 ประเภท คอื 1.1 เหลก็ ไมป ระสมหรอื เหลก็ กลาคารบอน (Unalloyed Steel) 1.2 เหล็กประสม (Alloy Steel) 1.3 เหลก็ หลอ (Cast Iron)

วชิ า : วสั ดชุ า งอตุ สาหกรรม ใบเนือ้ หา 37/74 หนวยการเรียนท่ี 2 : โลหะ 1.1 เหลก็ ไมป ระสมหรอื เหลก็ กลา คารบอน (Unalloyed Steel) กาํ หนดมาตรฐานได 2 รปู แบบคือ ก. กําหนดมาตรฐานดว ยคาความเคนแรงดึงสูงสุด (Maximum tensile strength) เพอ่ื สะดวกใน การนาํ ไปใชงานไดเ ลย ไมตองนําไปปรบั ปรุงคุณสมบัติกอนการใชงาน โดยมีหนวยคา ความเคนแรงดงึ เปน dan/mm2 หรือ M.M/มม2 ; * da = คณู ดว ย 10 ตัวอยา ง สญั ลักษณม าตรฐานเหล็กเยอรมัน DIN 1611 St 42 St หมายถงึ เหล็กกลาคารบอนใชงานไดเ ลย บางครัง้ เรียกวา เหล็กโครงสรา ง (Structural Steels) 42 หมายถึง ทนแรงดงึ สูงสุดได 42 da นิวตัน/มม2 42 U 10 = 420 นวิ ตนั /มม2 หรือ 42 mm/มม2 สัญลักษณเหลก็ ประเภทนีม้ รี ายละเอียดมากกวาน้ี นกั ศึกษาควรศกึ ษาในข้นั สงู ตอไป ข. กําหนดมาตรฐานดว ยสว นผสมและการผานกระบวนการทางความรอ น (Heat Treatment) โดยกาํ หนดปรมิ าณของธาตุคารบ อน (C) มาให ตวั อยา ง สัญลกั ษณ C 40 ธาตคุ ารบอน ปริมาณธาตุ C = 40/100 = 4% หมายถึง เหลก็ ท่ีตองผานกระบวนการทางความรอนกอ นนาํ ไปใชง านมีปรมิ าณธาตุคารบ อนเทา กบั 4% (ธาตคุ ารบ อนตอ งหารดวย 100 กอ นเสมอ) ในบางคร้ังเหลก็ ประเภท ก. และ ข. อาจเรียกแทนกนั ไดข ึ้นอยูกับ การนําไปใชงาน เชน เหลก็ S + 37 ถาเขียนแบบ ข. กค็ อื เหล็ก C20 นั่นเอง 1.2 เหล็กประสม (Alloy Steels) แยกเปน 2 ประเภท คือ ก. เหลก็ ประสมตาํ่ (Low Alloy Steels) คือ เหล็กท่ีมีสว นผสมของธาตอุ น่ื นอกจากเหล็กรวมกนั แลวไมเกนิ 5% มมี าตรฐาน เขียนไดด งั น้ี 16 Mn Cr 5 ปรมิ าณธาตแุ มงกานสี = 5/4 = 1.25% ธาตโุ ครเมียม(ไมแสดงตวั เลขแสดงวา มีเลก็ นอ ย) ธาตุแมงกานสี ธาตุ C = 16/100 = 1.6% การแปลสญั ลกั ษณของธาตุตางในเหล็กมาตรฐานน้ี ธาตุตา ง ๆ จะมตี ัวหารดังน้ี หารดว ย 4 : Co Cr Mn Ni Si W หารดวย 10 : Al Cu Mo Ti Vi Pb

วิชา : วสั ดุชางอตุ สาหกรรม ใบเน้อื หา 38/74 หนวยการเรียนท่ี 2 : โลหะ หารดว ย 100 : CNP S จากตัวอยาง ธาตตุ า ง ๆ คอื C = 1.6%, Mn = 1.25%, Cr = เล็กนอ ย ผลรวมธาตุอน่ื นอกจากเหลก็ = 1.6 + 1.25 = 2.85% ในบางการเขียนสญั ลกั ษณเ หล็กชนดิ นอี้ าจบอกกรรมวิธกี ารผลติ ไวดวย เชน E - 34 Cr Mo 4 ปรมิ าณธาตุโครเมยี ม = 4/4 =1% ธาตุโมลิบตินัม(มเี ล็กนอย) ธาตโุ ครเมยี ม ธาตคุ ารบอน 34/100 = 3.4% เหลก็ ผลติ จากเตา Electro-Steel สญั ลกั ษณก รรมวิธีการผลติ จากเตาชนิดตา ง ๆ M = Siemeno - Martin - Steel T = Thomas - Steel E = Electro - Steel U = Unkilled - Steel (Rimmed Steel) R = Killed - Steel RR = Double - Killed Steel ข. เหล็กประสมสงู (High Alloy Steels) คือ เหล็กประสมท่มี ธี าตุอื่นนอกจากเหลก็ รวมกนั แลว เกิน 5% ข้ึนไป สญั ลักษณจ ะมอี กั ษร “X” นาํ หนา ปริมาณธาตคุ ารบ อน (C) ตอ งหารดวย 100 สวนธาตุอื่นไม ตองหาร ตัวอยา งสัญลกั ษณ X 42 Cr Ni Ti 18 9 ปรมิ าณนกิ เกิล = 9% ปริมาณโครเมยี ม = 18% ธาตุไทเทเนยี ม(มีเลก็ นอย) ธาตนุ กิ เกิล ธาตุโครเมียม ปรมิ าณคารบอน42% ชนิดเหล็กประสมสงู

วิชา : วสั ดุชา งอตุ สาหกรรม ใบเน้ือหา 39/74 หนว ยการเรยี นที่ 2 : โลหะ 1.3 เหล็กหลอ (Cast Iron) การเขยี นสญั ลกั ษณข องเหลก็ หลอ จะเขียนนาํ ดวยสญั ลักษณแ ทนชนดิ ของเหลก็ หลอและตามดว ย ตวั เลขแทนคา Max. Tensile strength (GS-45) หรืออกี แบบหนึง่ คือ จะเขยี นนําดว ยชนดิ ของเหลก็ หลอ และ ตามดว ยจํานวนเปอรเ ซ็นตค ารบอนโดยเขยี น C กํากบั มาดวย (GS-025) หรอื เขียนตามดวยวสั ดปุ ระสม (GS-22 CrMo 54) สัญลักษณท ่ใี ชแทนเหล็กหลอ ชนดิ ตาง ๆ GS - Steel Casting GG - Grey cast iron GGG - Globular Grey cast iron GT - Malleable cast iron GTS - black malleable cast iron GTW - white malleable cast iron ตัวอยาง GS – 45 = เหลก็ เหนียวหลอ มี Max. Tensile strength 45daNmm2 GS – C25 = เหลก็ เหนียวหลอ มคี ารบอนผสมอยู 0.25% และลกั ษณะของเหล็กนจี้ ะ ตอ งผสมซิลิกอน 0.4% และแมงกานีส 0.05% คงทีเ่ สมอ GS – 22 CrMo 54 = เหลก็ เหนยี วหลอท่ีผสม ดวยคารบอน 0.22% ซิลกิ อน และ แมงกานีสคงท่ี 0.4% และ 0.65% ตามลําดับ และโครเมยี ม 5/4 = 1.25%, โมลบิ ตินมั 4/10 = 0.4% Alloyed steel casting E 25 Cr Mo 5 6 GS - 6/10 % โมลิบตินมั 5/4 % โครเมยี ม โมลบิ ตินัม โครเมยี ม 25/100 % คารบ อน Electric Furnace Casting Steel

วชิ า : วัสดุชางอุตสาหกรรม ใบเนือ้ หา 40/74 หนว ยการเรียนท่ี 2 : โลหะ ตัวอยางการใชงาน เหลก็ ไมผ สม (Unalloyed Steel) St. 37 : เหล็กโครงสรา งซึง่ มี Ultimate Strength 37daNmm2 โครงสรา งท่วั ไปเหมาะในการเช่ือม C 22 : Unalloyed steel มี 0.22% C ใชส าํ หรบั ทาํ ชน้ิ สวนเคร่ืองจกั รกล C 35 V 70: Unalloyed steel มี 0.35% C ผานการ Heat Treating ทาํ ใหม ี Ultimate strength 70daNmm2 ใหท ํา ชน้ิ สว นเครอื่ งกลการเกษตร เชน รถแทรกเตอร Ck 45 : Unalloyed steel 0.45% C และมีฟอสฟอรสั และกาํ มะถนั เลก็ นอย สว นมากใชทําพวก Machine tool steel เชน เพลา C 60 W3 : Unalloyed tool steel 0.6% C ใชทําเครอื่ งมือ เชน สกัด Punch เหลก็ ผสมตํา่ (Low alloyed steel) 15 Cr 3 : Low alloyed steel 0.15% C 3/4% Cr. ใชท าํ เฟอ ง ชบุ ผิวแขง็ ภายในเหนยี ว 13 Cr V 53: Low alloyed steel 0.13% C 5/4% Cr3/4% V ใชเ ฟอ งที่ทนความรอ น 13 Cr Mo 44: Low alloyed steel 0.13% C 4/4% Cr4/10% Mo ทนความรอ น 9 S 20 : Low alloyed steel 0.09% C 0, 2% S automatic steel 50 Cr V 4: Low alloyed steel 0.5% C 4/4% Cr มี V เลก็ นอย ใชท ําพวก Spring 25 Cr Mo 56: Low alloyed steel 0.25% C 5/4% Cr 6/10% Mo Heat resisting EB 13 Cr V 5: steel ทใี่ ชหลอมดว ยเตาไฟฟา ผนงั เตาพอกดว ยตาง มี Strength สูง GS-E 25 Cr Mo 56: Cast steel หลอมดวยเตาไฟฟา 0.25% C5/4% Cr6/10% Mo มี Ultimate Str. = 65daNmm2 Heat resistance High alloyed steel - High alloyed steel 0.1% C 18% Cr 8% Ni Stainless steel X 10 Cr Ni 188 - High alloyed steel 0.75% C 18% W 4% Cr High speed steel X 75 W Cr V 184 - High alloyed steel 0.1% C 18% Cr 10% Ni 1% Mo X 10 Cr Ni Mo Ti 18 101 ทนตอ การกดั กรอน

วชิ า : วสั ดชุ า งอตุ สาหกรรม ใบเนื้อหา 41/74 หนวยการเรยี นท่ี 2 : โลหะ หมายเลขวัสดุ (Material No.) หมายเลขวัสดุเพอ่ื ความเปนระเบยี บของวสั ดทุ ุกชนิด และเพ่ือสําหรับคอมพวิ เตอร หมายเลขวัสดุ 7 ตาํ แหนง,ตําแหนง ที่ 1 แสดงถงึ วัสดหุ ลกั เลขตาํ แหนง 2 ถงึ 5 เลขแสดงชนิดเลขหอ ยทาย ตาํ แหนง 6 และ 7 หมายเลขสาํ หรบั วัสดุหลัก จากเลข 7 ตาํ แหนงแสดงใหทราบดงั นี้ : 0 เหลก็ ดบิ และธาตปุ ระสมไมบ ริสุทธิ์ 1 steel วสั ดตุ ําแหนง 1 2 โลหะหนกั เลขแสดงชนิด (ตาํ แหนง 2 ถงึ 5) 3 โลหะเบา เลขหอ ยทา ย (ตาํ แหนง 6 ถึง 7) 4 ถึง 8 อโลหะ ระบบวสั ดุหลัก 1 : Steel 9 ใชไดทกุ ชนิด 1 วัสดุหลกั 1: steel 1. เกรดและคณุ ภาพจัดอยใู นหมวดของโลหะประสมพิเศษ หมายเลขตําแหนง 4 และ 5 จะไมแ สดงถงึ สวนประสม หมายเลขชนิด, ตาํ แหนง 2และ3ชนิด หมายเลขชนดิ , ตําแหนง 4และ5ชนิด เบอรเลข 1. เลขหอยทา ย, ตาํ แหนง 6:การRefining Process 2. เลขหอ ยทาย, ตําแหนง7 : Heat treatment ความหมายของเลขชนดิ ตําแหนง 2 และ 3

วชิ า : วัสดุชางอุตสาหกรรม ใบเนอ้ื หา 42/74 หนว ยการเรยี นที่ 2 : โลหะ เลขชนดิ ชนดิ เลขชนิด ชนิด 00 เปล่ียนแปลงและเกรดโลหะหลกั 20…28 เหล็กเคร่ืองมอื 01…02 เหลก็ โครงสรา งทว่ั ๆ ไปไมป ระสม 32…33 เหล็ก High speed 03…07 เหล็กคุณภาพ ไมป ระสม 34 เหล็กทนตอการสกึ หรอ 08…09 เหล็กคณุ ภาพ ประสม 35 เหลก็ Bearing 90 36…39 เหล็กที่มีคณุ สมบตั พิ เิ ศษทางฟสกิ ส ชนิดพิเศษ, เปล่ยี นแปลงและเกรดโลหะ 40…45 เหลก็ ปลอดสนมิ 91…99 หลัก ชนดิ พิเศษอื่น ๆ เหลก็ พิเศษประสม 47…48 เหล็กทนความรอ นสูง 10 เหล็กท่มี คี ณุ สมบตั พิ เิ ศษในทางฟส ิกส 50…84 เหล็กโครงสรา ง 11…12 เหล็กโครงสราง 85 เหล็ก Nitride 15…18 เหลก็ เคร่อื งมือ 88 ประสมแข็ง เหล็กหลอ และเหล็กเหนียวหลอ GG – 26 : เหล็กหลอ มี Ultimate strength 26daNmm2 GGG – 42 : เหลก็ หลอ graphite กอ นกลม ใชห ลอ ขอ เหวยี่ ง เพลาหลัง เพลาลกู เบ้ยี ว GS – 38 : Cast steel ultimate St.38daNmm2 ใชท ําหางปลาเรอื GTW - 35 : ใชท ําของอทอ นาํ้ 2. มาตรฐานเหลก็ อเมริกัน มาตรฐานเหล็กอเมริกันแยกเปน 2 มาตรฐาน คอื

วชิ า : วัสดุชา งอตุ สาหกรรม ใบเนื้อหา 43/74 หนวยการเรยี นที่ 2 : โลหะ 2.1 มาตรฐาน AISI (The American Iron and Steel Institute) 2.2 มาตรฐาน SAE (The Society of Automotive Engineers) กาํ หนดมาตรฐานใชต ัวเลข 4 ตวั เปน ตวั กําหนด โดยตวั เลขตัวทห่ี นงึ่ บอกชนดิ ของเหล็กวา เปน เหล็กอะไร เลขตวั ท่สี องเปนตวั บอกปริมาณสวนผสมในเนื้อเหลก็ และสองตัวสดุ ทา ยบอกถึงปริมาณ คารบอน 10 XX = เหลก็ คารบอนธรรมดา 11 XX = เหล็กคารบ อนทเ่ี หมาะสมแกง านปาดผิว 13 XX = เหล็กแมงกานสี (Mn 1.75%) 2 XXX = เหล็กนกิ เกลิ 3 XXX = เหล็กโครเมยี มและนกิ เกลิ 40 XX = เหล็กโมลิบดนิ มั (Mo 0.2-0.25%) 41 XX = เหล็กโมลิบดนิ มั (Cr < 0.95%, Mo < 0.30%) 43 XX = เหล็กโมลบิ ดนิ ัม โครเมยี มและนิกเกลิ (Mo 0.25%, Cr < 0.80%, Ni 1.83%) 46 XX = เหล็กโมลิบดินัมและ < 1.83% นิกเกิล 48 XX = เหล็กโมลิบดนิ มั และ 3.50% นกิ เกลิ 5 XXX = เหลก็ โครเมยี ม 6 XXX = เหลก็ โครเมยี มและวาเนเดยี ม 7 XXX = เหลก็ โครเมยี มและวลุ แฟรม 9 XXX = เหล็กซิลกิ อนและแมงกานีส

ความหมายของเลขหอยทา ย 1. เลขหอ ยทา ย ตําแหนง 6 2. เลขหอ ยทา ย ตาํ แหนง 7 วชิ า : วัสดุชางอตุ สาหเกลรขรม เลข Refining processหนวยการเรยี นที่ 2 : โลหะ กรรมวใิธบี เ(นHอ้ื eหatาTreatm44e/n7t4) 0 ไมแนน อนหรอื ไมมคี วามหมาย 0 ไมม หี รอื เปลย่ี นแปลง 1 เหลก็ โทมัสหลอ ไมเงยี บ (Unkilled) 1 Normalizing 2 เหลก็ โทมสั หลอเงียบ (Killed) 2 Soft anncaling 3 การหลอมดวยวธิ อี ืน่ ๆ หลอ ไมเงียบ (Unkilled) 3 ใหความรอนเพ่ือจะปาดผิวได งา ย 4 การหลอมดวยวธิ อี ่ืน ๆ หลอ เงียบ (Killed) 4 ทําใหเ หนยี ว(tough Heat treatment) 5 เหลก็ Siemens-martin หลอ ไมเงยี บ 5 Heat Treatment 6 เหลก็ Siemens-martin หลอ เงยี บ 6 ทําใหแ ขง็ (Hard Heat treatment) 7 เหลก็ เตา oxygen หลอ ไมเงยี บ 7 ขึ้นรูปแบบเยน็ (Cold Forming) 8 เหล็กเตา oxygen หลอเงียบ 8 สปริงแข็งขึน้ รูปแบบเย็น 9 เหลก็ เตาไฟฟา 9 เปล่ียนแปลงพเิ ศษตามกําหนด ตัวอยาง หมายเลขวสั ดทุ ่ีสมบูรณส ําหรบั St 37-2 (DIN 17 100) เหล็กหลอ เงยี บ S-M Steel Normalizing:10112.61 ระบบวัสดุหลกั 2 (โลหะนอกกลมุ เหลก็ -โลหะหนกั ) และ 3 (โลหะเบา) หมายเลขชนิด 4. ตาํ แหนง แสดงถงึ สวนประสม เปน สัดสวนกบั โลหะหลัก, ชนิด และจาํ นวน ธาตุสะสม 1. หมายเลขหอ ยทาย (ตาํ แหนง 6) แสดงถึงการผานกรรมวิธี 2. เลขหอยทาย (ตําแหนง 7) หมายถงึ การผา นขัน้ การทาํ งาน ซง่ึ ใหไดตามกรรมวธิ ีซ่ึงเปนอยูกับความแตกตา งของวสั ดุ หมายเลขวัสดุ การแบง หมายเลขชนดิ ความหมายของ 1.เลขหอยทา ย ตําแหนง 6 โลหะหลัก เลข กรรมวิธี 2.0000...2.1799 ทองแดง 0 คงเดมิ 2.2000...2.2499 สังกะสี, แคทเมียม 1 ออน

วชิ า : วสั ดุชา งอตุ สาหกรรม ใบเนื้อหา 45/74 หนว ยการเรียนที่ 2 : โลหะ การเขยี นสัญลักษณต ามมาตรฐาน SAE ตวั อยาง SAE 2310 SAE 2 3 10 ปรมิ าณธาตคุ ารบ อน 10/100 = 0.1% ปรมิ าณนกิ เกลิ เหลก็ นิกเกิล ชื่อมาตรฐาน SAE การเขยี นสัญลกั ษณมาตรฐานเหลก็ อเมริกัน AISI จะมกี ารเขยี นเหมือนกบั SAE ตา งกนั ท่ี AISI จะมี สญั ลักษณ การใชเตาผลิตไวหนา ตวั เลข 4 ตวั ดงั ตัวอยาง ตัวอยา ง AISI E 43 20 ปริมาณธาตุคารบอน 20/100 = 2% กลมุ เหล็กผสมโมลบิ ดนิ มั , โครเนยี ม และนกิ เกลิ ชนิดเตาไฟฟา ชอ่ื มาตรฐาน สัญลักษณเ ตาผลติ เหลก็ A = เตา Bessemer ชนดิ ดาง B = เตา Bessemer ชนดิ กรด C = เตา Open Hearth ชนดิ ดา ง D = เตา Open Hearth ชนิดกรด E = เตาไฟฟา (Electric Furnace) มาตรฐาน AISI จะกาํ หนดมาตรฐานดังท่ีกลา วมาแลว สถาบนั AISI ยังกําหนดมาตรฐานเหลก็ ลา เครอื่ งมือตามลักษณะเทคนคิ การชุบแขง็ ซ่ึงปจ จุบันไดรบั การยอมรับจากผใู ชเ ปนจาํ นวนมาก โดยแบงเหล็ก เคร่อื งมือออกเปน 7 กลุม คือ

วชิ า : วัสดชุ างอุตสาหกรรม ใบเนอ้ื หา 46/74 หนว ยการเรียนท่ี 2 : โลหะ - เหล็กกลาชบุ แขง็ ดว ยน้าํ (Water Hardening) ใชสญั ลักษณ “W’ โดยแบงตามปริมาณคารบ อน ได 3 กลุม คือ กลุมแรกมีปรมิ าณคารบ อน 0.6-0.75% กลมุ น้จี ะใหความสาํ คญั ความเหนียวมากกวา ความแขง็ กลุมท่ีสองมปี รมิ าณคารบ อน 0.75-0.95% ใหค วามสาํ คัญความเหนียวและความแขง็ อยใู นเกณฑปานกลาง กลุมสามมปี รมิ าณ 0.95-1.4% กลุมนใี้ หความสําคัญกับความแขง็ สูง เหล็กเกรด “W” แบง ตามช้ันคุณภาพจะมี อยู 4 ชนั้ คณุ ภาพ คอื W1, W2, W4 และ W5 (รายละเอียดศึกษาจากคูมอื ) - เหลก็ กลา ทนแรงกระแทก (Shack – resisting) ใชสัญลักษณ “S” ใชส าํ หรบั งานท่มี ีการ กระแทกซ้าํ ๆ กนั มคี วามเหนียวเปนพเิ ศษมาตรฐานน้ี แบงชัน้ คณุ ภาพออกเปน 7 ชนั้ คือ S1-S7(รายละเอยี ด ศกึ ษาจากคมู ือ) - เหล็กกลาเครื่องมืองานเยน็ (Color Work Tool Steel) เปน หลกั ใชท าํ เคร่ืองมอื ตัด สําหรบั ใช งาน ณ อณุ หภมู ปิ กติ เชน กรรไกรตัดเหล็กงานแมพ มิ พตดั โลหะ เปน ตน สัญลกั ษณแ บง เปน 3 กลมุ คอื กลุม แรกใชสญั ลักษณ “O” มี 4 ชนั้ คุณภาพ O1, O2, O6, O7 เหล็กกลมุ มจี ะชุบแข็งดว ยนํา้ มนั (Oil hardening) กลุมท่ี สองใชสัญลกั ษณ “A” คอื ตอ งชุบแข็งดวยลม (Air hardening) แบงชนั้ คณุ ภาพเปน 8 ชั้นคุณภาพ คือ A2-A10 กลุม สามใชส ญั ลักษณ “D” เปน เหล็กทีม่ ีสว นผสมธาตคุ ารบอนและโครเมียมสงู ทําใหทนการศึกหรอไดเปน พิเศษ แบง ช้นั คุณภาพออกเปน 5 ชั้น คุณภาพตง้ั แต D2-D7 - เหลก็ กลา เครอื่ งมืองานรอน (Hot Working Tool Steel) ใชสาํ หรับงานทาํ เคร่อื งมอื ใชง าน ขณะรอน (Hot Working) ใชสัญลกั ษณ “H” แบง ชั้นคุณภาพเปน 3 กลุม คือ กลมุ แรก เปน ช้ันคณุ ภาพต้งั แต H10-H19 ชบุ แขง็ โดยนํ้ามันหรอื ลม ความแข็งหลงั ชบุ 40-50 HRC. กลุมสอง คอื ช้นั คณุ ภาพ H21- H26 ชุบดวย น้าํ หรือน้ํามนั ความแข็งหลงั ชุบเทากบั กลมุ แรกแตส ามารถรักษาคณุ สมบตั ิทางดา นความแข็ง ณ อณุ หภูมทิ ส่ี งู กวา กลุมสามชนั้ คุณภาพ H41-H43 มคี ุณสมบัตพิ ิเศษกวากลมุ แรก ตานทานการแตกราวไดด ีกวา และมีราคาถกู กวา การชุบตองใชเ ตาทค่ี วบคุมบรรยากาศ - เหลก็ กลาเครือ่ งมือความเร็วสูง (High Speed Tool Steels) เปน วสั ดสุ าํ หรับสรางเคร่อื งมอื ตดั เชน ดอกสวาน มีด กลงึ กดั ฯลฯ มาตรฐาน AISI จดั เหล็กกลมุ นี้ออกเปน 2 กลุมคอื กลุมแรก คือ กลุม ทังสเตนเปนหลกั (Tungsten Base) ใชส ญั ลักษณ “T” แบง ออกเปนชน้ั คุณภาพได 7 ชั้น ต้ังแต T1-T15(ราย ละเอียดศกึ ษาจากคมู ือ) - เหลก็ กลาเครือ่ งมอื แมพ มิ พพ ลาสตกิ (Plastic Mold Steed) เปน เหล็กมาตรฐานผลิตขึน้ มาใช สาํ หรบั ทําแมพ มิ พพ ลาสติก ใชสัญลักษณ “P” แบงออกตามการอบชบุ ได 3 กลุม คือ กลุมแรก เปนเหลก็ ทผี่ า น การชุบแข็งมากอน ชั้นคุณภาพ P20 และ P21สามารถนําไปใชงานไดเ ลย กลุมท่ีสองเปนเหล็กท่ใี ชสาํ หรบั การ ชุบแข็งพนื้ ผิว (Case Hardening Steel) ชั้นคณุ ภาพมตี ้ังแต P2-P5 กลุมสาม คือ กลุมท่ีใชสาํ หรบั งานท่มี ีแรงกด ดันมากและความแขง็ ที่ผวิ สงู การควบคมุ ขนาดภายหลงั การชบุ แข็งที่แนน อนสามารถชุบแข็งใหความแข็งท้งั

วชิ า : วัสดุชางอตุ สาหกรรม ใบเน้ือหา 47/74 หนวยการเรยี นที่ 2 : โลหะ ชิน้ ไมปรากฎมาตรฐานในกลุม P แตจะอยูในกลุม หลักกลาไรส นทิ มารเ ทนซิติก (AIAI 420)(ดูรายละเอยี ดจาก คูมอื ) - เหล็กกลาเครือ่ งมือพิเศษ (Special Purpose Tool Steel) เปนเหล็กกลาทผี่ ลติ ขน้ึ มามจี ดุ ประสงคการใชงานเฉพาะดาน สามารถแบง ได 2 กลมุ คือ กลุม สัญลักษณ “L” ประกอบดวยสว นผสมธาตุ คารบ อน 0.5-1.0% มีธาตหุ ลักคอื โครเมียม 0.75-1.5% มี 3 ชนั้ คุณภาพ คือ L2, L3, L6 (รายละเอียดดูจากคูมอื ) สวนกลมุ สญั ลกั ษณ “F” มี 2 ชน้ั คุณภาพ ธาตุผสมหลกั มเี พียงธาตุเดียวคอื ทังสเตน จึงใหคุณภาพทางดา น ความแข็งสูงกวาเหล็กเกรด W หลายเทา แบงชนั้ คณุ ภาพออกเปน 2 ชัน้ คอื F1 และ F2 (รายละเอยี ดดจู ากคมู ือ) 3. มาตรฐานญปี่ ุน (JIS : Japanese Industrial Standard) ระบบญป่ี นุ ตามมาตรฐาน JIS การกาํ หนดมาตรฐานแบงตามลักษณะของการใชงานออกเปนหมวด หมู ซ่งึ แตล ะประเภทหรือชนิดจะมสี ญั ลกั ษณเขยี นระบุไว ดังตัวอยา งเชน JIS G 4 4 0 1 - SK1 สญั ลักษณแทนประเภทของ เหลก็ ตวั แยกชนดิ ของเหลก็ ตามสว นสดั ตัวอยางประเภทของเหล็กในกลมุ น้ัน ๆ หมายถึงกลมุ ประเภทของเหลก็ หมายถงึ ประเภทของผลิตภัณฑอ ตุ สาหกรรม มาตรฐานของญี่ปนุ อักษรเปน ตวั บอกถึงวาเปน ผลิตภณั ฑอ ตุ สาหกรรมประเภทใด เชน A หมายถึง งานวศิ วกรรม กอสรา ง และสถาปตย G หมายถงึ โลหะประเภทเหล็กและโลหะ เปนตน ตวั เลขตวั แรกหมายถงึ กลุมประเภทของเหลก็ ซ่ึงไดแ ก 0 = หมายถงึ เรอื่ งท่ัว ๆ ไป 1 = วิธวี เิ คราะห 2 = วัตถดุ ิบเหลก็ ดิบ ธาตผุ สม 3 = เหล็กกลา คารบ อน 4 = เหลก็ กลาผสม 5 = เหล็กกลา หลอ และเหล็กหลอ 9 = เบด็ เตล็ดและคําแนะนํา

วชิ า : วัสดชุ า งอตุ สาหกรรม ใบเน้อื หา 48/74 หนวยการเรยี นท่ี 2 : โลหะ ตัวเลขทีส่ อง หมายถึงตัวบงหรอื แยกประเภทของเหล็กกลมุ นนั้ ๆ ไดแ ก 1 = เหลก็ กลา ผสมนิกเกิล-โครเมยี ม โครเมียม-โมลบิ ดินัม 2 = เหลก็ กลา ผสมอลมู เิ นยี ม-โครเมียม โครเมียม-โมลิบดนิ ัม 3 = เหลก็ ไรสนิม (เปน แทง ) 4 = เหล็กเคร่อื งมอื 8 = เหล็กทําสปรงิ 9 = เหลก็ กลาตา นทานการกกั รอนและความรอ น ตวั เลขสองตวั สุดทา ย จะเปน ตัวแยกชนดิ ของเหล็กตามสวนผสมของธาตุท่มี ีอยูในเหล็กนั้น ไดแ ก 01 = เหลก็ เคร่อื งมอื คารบ อน 02 = เหลก็ รอบสูง 03 = เหลก็ เคร่ืองมอื ผสม สัญลกั ษณ SK1 เปน สญั ลักษณใชเ ขียนแทนชนิดของเหล็ก ซ่ึงในทน่ี ี้ SK1 หมายถึงเหล็กเคร่ืองมือ คารบ อน ตัวอยา งมาตรฐาน JIS Jis G 4401 เหล็กเครอ่ื งมอื คารบอน (Carbon Tool Steel) สญั ลกั ษณ SK1-SK7 SK 1 1.30-1.50C, 0.50 Si, 0.50 Mn, 0.30 P, 0.030 S ใชท ําเครอ่ื งมอื ตัด ใบมีดโกน ตะไบคมมีด SK 2 1.10-1.30C, 0.35Si, 0.50Mn, 0.030P, 0.030S ใชท ําคัตเตอร ดอกสวาน SK 3 1.00-1.10C, 0.35Si, 0.50Mn, 0.030P, 0.030S ใชท าํ ดอกตดั เกลียว เล่ือยมอื เกจวัด Jis G 4403 เหลก็ กลาไฮสปด (High Speed Tool Steel) สญั ลกั ษณ SKH SKH 2 0.70-0.85C, 0.4Si, 0.4Mn, 0.03P, 0.03S, 3.8-415Cr, 17-19W, 0.8-1.2V ใชทําเครื่องมือตดั ทัว่ ๆ ไป สําหรับงานตัดทีต่ อ งใชค วามเรว็ รอบสงู SKH 3 0.7-0.85C, 0.4Si, 0.4Mn, 0.03P, 0.03S, 3.8-4.5Cr, 17-19W, 0.8-1.2V, 4.5-5.5Co ใชทาํ เคร่ืองมือตดั ตาง ๆ Jis G 4404 เหลก็ เคร่อื งมอื ประสม (Alloy Tool Steel) สญั ลักษณ SKS SKS 1 1.30-1.40C, 0.5-1.0Cr, 4.0-5.0W ใชทําเครอื่ งมือตดั และแมพมิ พ SKS 2 1.00-1.10C, 0.50-1.00Cr, 1.00-1.50W ใชทาํ ดอกทาํ เกลียวใน ดอกสวา น คตั เตอร แม พมิ พข้นึ รูป SKS 4 ใชทําสกดั แมพ มิ พต ัวผู (Punch) SKS 5 ใชทําเลอ่ื นวงเดอื น เล่ือยสายพาน SKS 7 ใชท าํ เลอ่ื ยมือ

วชิ า : วสั ดชุ างอตุ สาหกรรม ใบเนอื้ หา 49/74 หนวยการเรยี นที่ 2 : โลหะ Jis G 4801 เหลก็ ทาํ สปริง สัญลักษณ SUP 3 SUP 4 ใชทําสปรงิ แผนบาง Jis G 4804 ใชท ําสปริงขด Jis G 4805 Jis G 5101 เหลก็ คารบอนธรรมดา (Resulphurized Carton Steel) สัญลักษณ SUM SC 37 เหล็กกลาทําแบริ่ง คารบอน-โครเมยี ม สัญลักษณ SUJ SC 42 Jis G 4901 เหลก็ กลา หลอ (Carbon Steel Casting) สัญลักษณ SC Jis G 5121 Jis G 5122 ใชทาํ ชนิ้ สวนมอเตอรไ ฟฟา Jis G 5501 Jis G 5502 ใชทําโครงสรา งเครอ่ื งจกั รทั่ว ๆ ไป Jis G 5702 Jis G 5703 เหล็กกลาประสมทนตอการกดั กรอ น และความรอน สญั ลักษณ NCP Jis G 3103 Jis G 3302 เหล็กไรส นมิ หลอ สญั ลกั ษณ SCS Jis G 3112 Jis G 3350 เหลก็ กลา หลอตานทานความรอ น สญั ลกั ษณ SCH เหล็กหลอ สีเทา สัญลักษณ FC เหล็กหลอ แกรไฟตกอนกลม สัญลกั ษณ FCD เหล็กหลอ มลั ลเิ อเบ้ิล สดี าํ สัญลกั ษณ FCNB เหลก็ หลอมัลลเิ อเบลิ้ สขี าว สัญลกั ษณ FCMW เหล็กรีดสําหรบั โครงสรา งท่วั ไป สัญลักษณ SS แผนเหล็กชุบสงั กะสี สัญลกั ษณ SPG เหลก็ เสน งานกอ สราง สญั ลักษณ SDC เหล็กทอ ไลทเกจ สญั ลักษณ SSC 4. มาตรฐานเหลก็ ไทย (มอก.) สาํ หรับประเทศไทยเรามีมาตรฐานผลติ ภณั ฑอตุ สาหกรรมเรยี กกนั ยอ ๆ วา มอก. ซ่งึ สาํ หรับมาตร ฐานเหล็ก Standard for structural steel มแี ยกไวเ ปน หมวดหมูตามลกั ษณะการใชงาน สามารถใชงาน สามารถเปดหาดูไดจากคูมอื มาตรฐานผลติ ภัณฑอตุ สาหกรรม กระทรวงอตุ สาหกรรม ในเรื่องของเหลก็ ตาม เลขที่ มอก.