ครั้งที่-10 โลหะชิ้นงาน

หน่วยท่ี 3 วัสดุในงานเช่ือม โลหะชนิ้ งาน วชิ า งานเช่อื มอาร์กโลหะแก๊สคลุม 1 ครูสมหมาย เยาว์แสง

1 ใบเน้อื หา รหสั วิชา 2103-2006 วชิ างานเชอ่ื มอาร์กโลหะแก๊สคลมุ 1 สอนครั้งท่ี 10 ช่อื หนว่ ย วสั ดุในงานเชือ่ ม เวลา 1 ช่วั โมง ชอ่ื เรือ่ ง โลหะชน้ิ งาน 3.4 โลหะชน้ิ งาน 3.4.1 สมบัติของโลหะ 3.4.1.1 เปน็ ตวั นาความร้อนท่ดี ี 3.4.1.2 เป็นตวั นาไฟฟา้ ที่ดี 3.4.1.3 มคี วามคงทนถาวรตามสภาพ 3.4.1.4 ไมเ่ สอ่ื มสลายหรอื เปลี่ยนแปลงสถานะภาพงา่ ย 3.4.1.5 เปน็ ของแขง็ ทอ่ี ุณหภูมปิ กติ ยกเวน้ โลหะปรอท 3.4.1.6 มคี วามแข็งและความเหนยี วสูง 3.4.1.7 ผิวมันขาว 3.4.1.8 มีการขยายตวั ทอ่ี ุณหภมู สิ ูง โลหะแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทคือ โลหะประเภทเหล็ก (Ferrous Metals) และโลหะ ประเภทไม่ใช่เหล็ก (Non-Ferrous Metals) 3.4.2 โลหะทเี่ ปน็ เหลก็ (Ferrous Metal) โลหะประเภทเหล็ก (Ferrous Metals) หมายถึง โลหะท่ีมีพ้ืนฐานเป็นเหล็กประกอบอยู่ ไดแ้ ก่ เหล็กเหนยี ว เหล็กหลอ่ เหล็กกลา้ เป็นต้น เปน็ วสั ดุโลหะที่ใช้กนั มากที่สุดในวงการอุตสาหกรรม เนอ่ื งจากเปน็ วสั ดุทีม่ ีความแข็งแรงสูง สามารถเปลี่ยนแปลงรูปทรงได้หลายวิธี เช่น การหล่อ การกลึง การอัดรีดขึ้นรูป เป็นต้น และได้มีการปรับปรุงสมบัติโดยการเติมธาตุต่างๆ ให้เหล็กมีสมบัติตามความ ต้องการตอ่ การใชง้ าน ดังนี้ ซิลิคอน (Silicon : Si) ซิลิคอนในเนื้อเหล็กจะรวมตัวกับคาร์บอน เกิดเป็นซิลิคอนคาร์ไบด์ (Sic) ซ่ึงมีความแข็งมาก ดังน้ันเหล็กท่ีมีซิลิคอนผสมอยู่มากเกินไปจะมีความเปราะและแตกหักง่าย มี สมบัตใิ นการเช่อื มประสาน มีความคงทนต่อการกัดกรอ่ นได้ดี แมงกานีส (Manganese : Mn) แมงกานีสท่ีผสมอยู่ในเหล็กดิบจะทาให้เหล็กมีความแข็ง และทนตอ่ การสึกหรอได้ดี และจุดหลอมเหลวเพิ่มขน้ึ ดว้ ย ฟอสฟอรัส (Phoshorus : P) ฟอสฟอรัสถ้ามีมากในสินแร่เหล็กจะทาให้การถลุงยาก ขน้ึ และถ้ามีมากในเน้ือเหล็กจะทาให้เปราะหักง่ายที่อุณหภูมิเย็น แต่ถ้ามีน้อยจะช่วยให้สามารถหล่อ ไดบ้ าง ๆ หลอมไหลได้งา่ ยสะดวกในการเทลงแบบ

2 กามะถัน (Sulphur : S) กามะถันถ้ามีมากในเนื้อเหล็กจะทาให้เหล็กเปราะหักง่าย ณ ท่ีอุณหภูมิสูง ๆ ทาให้การหลอมไหลยากไม่สะดวกที่จะเทลงแบบ ดังน้ันการนาไปใช้อุณหภูมิสูง ๆ จึงไมด่ ี ได้มกี ารแบ่งโลหะประเภทของเหลก็ ไดด้ ังนี้ 3.4.2.1 เหล็กกล้า (Steel) คอื เหล็กที่มีคารบ์ อนผสมอยู่ในเน้อื เหลก็ ไมเ่ กิน 1.5% เหล็กกลา้ แบ่งออกเปน็ 2 ชนิด ได้แก่ เหล็กกล้าคารบ์ อนและเหลก็ กล้าผสม 1) เหล็กกล้าคาร์บอน (Carbon Steel) เป็นเหล็กที่มีธาตุคาร์บอนผสมอยู่ตั้งแต่ 0.1-1.5 % และมีสารอื่นผสมอยู่ด้วย เช่น ซิลิกอน ฟอสฟอรัส กามะถัน ทาให้ความเหนียวลดลง มีความแข็งมากขึ้น ความสามารถในการนามาเช่ือมน้อยลงมีแรงเค้นดึงมากขึ้น เหล็กกล้าคาร์บอน แบง่ ได้ 3 ชนิด คือ (1) เหล็กกล้าคาร์บอนต่า (Low Carbon Steel) เป็นเหล็กกล้าที่มีเปอร์เซ็นต์คาร์บอน ผสมอยู่ไม่เกิน 0.3% เรียกว่า “เหล็กกล้าละมุน”(Mild Steel)เหล็กเหนียวหรือเหล็กกล้าชนิดอ่อน เรารู้จักกันดีในช่ือ Mild Steel ใช้ในงานอุตสาหกรรมเหมาะกับการใช้งานท่ีต้องการความเหนียว ความออ่ นเพราะมสี มบัตอิ อ่ นเหนยี วความเค้นแรงดงึ ต่า เป็นเหลก็ ท่ใี ชก้ ันทั่วไป ประโยชน์ใช้กับงานย้าหมุดสังกะสีมุงหลังคาเหล็กเส้นเหล็กวัสดุโรงงานใช้ผลิต สกรู น๊อต หลอดท่อโลหะแผ่นโลหะบางๆ เหล็กสะพานชิ้นส่วนเครื่องจักรกลเหล็กโครงสร้างอาคาร เหลก็ แผน่ หมอ้ น้า ตัวถังรถยนต์ถังน้ามนั กระปอ๋ งนมฯลฯ (2) เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง (Medium Carbon Steel) หรือเหล็กกล้าปกติ เป็นเหล็กกล้าที่มีเปอร์เซ็นต์คาร์บอนผสมอยู่มากกว่า 0.3 % แต่ไม่เกิน0.6% จะใช้ในงานที่ต้องการ ความแขง็ แรงมากกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนต่า มีสมบัติใช้ในงานแปรรูปได้ดีและนาไปชุบแข็งได้ดีมีความ เหนยี วน้อยลงกวา่ ชนิดแรกแตม่ คี วามแข็งตัวและความเค้นแรงดึงมากกว่าสามารถนามาชุบแข็งได้โดย การชบุ น้า (Water Quench) ความแข็งทไ่ี ดจ้ ากการชุบประมาณ 40 –60 % Rockwell C ประโยชน์เหลก็ กลา้ คารบ์ อนปานกลางใชท้ า สลกั เกลียว เพลารถยนต์ รางรถไฟ เพลาข้อเหวยี่ ง ลวด สปรงิ หวั ค้อน เครอื่ งมือต่างๆ (3) เหล็กกล้าคาร์บอนสูง (High Carbon Steel) เป็นเหล็กกล้าท่ีมีเปอร์เซ็นต์ คาร์บอนผสมอยู่มากกว่า 0.6% ข้ึนไป แต่ไม่เกิน 1.5% โดยทั่วไปจะใช้งานท่ีเป็นชิ้นส่วนที่ต้องการ ความแข็งแรง ความแข็งและความต้านทานต่อการสึกหรอได้ดี เน่ืองจากมีคาร์บอนสูงกว่าเหล็กกล้า ทั้ง 2 ชนิดเม่ือมีคาร์บอนสูงทาให้มีความแข็งมากสมบัติของเหล็กกล้าคาร์บอนสูงคือชุบแข็งได้ดีเชื่อม ประสานได้เปราะหักไดง้ า่ ย

3 ตารางท่ี 3.16 การนาเหลก็ กลา้ คาร์บอนไปใชง้ าน ปรมิ าณคารบ์ อน % การนาไปใช้ 0.05 - 0.15 เหลก็ แผ่น ตะปู ท่อเหลก็ 0.15 – 0.30 เหลก็ แผ่นโครงสรา้ ง งานอดั ขน้ึ รูป สกรู 0.30 – 0.50 เพลาข้อเสอื อดั ข้นึ รูป เฟอื ง เพลา 0.50 – 0.80 แม่พิมพ์อดั ขนึ้ รูป สกดั สปริงแผ่น คอ้ น 0.80 – 1.0 สปริงคอยล์ แม่พมิ พ์เหลก็ ตวั ผู้และตวั เมยี 1.0 – 1.2 ดอกสว่าน มดี กลงึ ดอกทาเกลยี วตวั ผู้และตวั เมีย 1.2 – 1.4 ตะไบ ใบมดี โกน รางลูกปืน (Ball Races ) 2) เหล็กกลา้ ผสม (Alloy Steel) หมายถึง เหลก็ ที่มีคาร์บอนผสมอยูแ่ ลว้ และธาตุอนื่ ผสมอยูด่ ้วยไม่น้อยกว่า 1 ธาตุ เช่น โมลบิ ดนี มั ทังสเตน แมงกานีส นิกเกลิ ซลิ กิ อน โครเมียม วาเนเดียม เป็นต้น ธาตตุ ่างๆเหลา่ นี้ เติมเข้าไปเพอ่ื ต้องการความแขง็ ความแขง็ แรง ทนตอ่ ความร้อน ได้สูง ทนต่อการสกึ หรอ ทนต่อการกดั กร่อนเหลก็ กล้าผสมแบ่งออกเป็น 2 ชนดิ (1) เหล็กกล้าผสมต่า (Low Alloy Steel) นอกจากมีเปอร์เซ็นต์คาร์บอนผสมอยู่ แลว้ ยงั มีธาตุอ่นื ๆ ผสมอยไู่ มเ่ กิน 10 เปอรเ์ ซน็ ต์ มโี ครงสรา้ งและสมบัตคิ ล้ายคลงึ กับเหล็กคาร์บอน (2) เหล็กกล้าผสมสูง (High Alloy Steel) เป็นเหล็กกล้าที่มีเปอร์เซ็นต์คาร์บอน ผสมอยู่แลว้ ยังมีธาตชุ นดิ อื่นๆ ผสมอยู่อีกมากกว่า 10%ข้นึ ไป มีสมบัติคล้ายคลึงกับเหล็กกล้าคาร์บอน สงู แตไ่ มเ่ ป็นสนมิ ตวั อย่าง เช่น เหลก็ รอบสงู เหลก็ กล้าไรส้ นมิ เปน็ ต้น 3) เหล็กหล่อ (Cast Iron) เป็นเหล็กที่มีเปอร์เซ็นคาร์บอนค่อนข้างสูงจึงทาให้ เหล็กหล่อมีความแข็งแรงการขึ้นรูปต้องนาไปหลอมเหลวเทลงในแบบ เหล็กหล่อ (Cast Iron) เกิดจากการนาเอาเหล็กดิบ (Pig Iron) หรือเหล็กดิบผสมกับเศษเหล็กหล่อหรือเศษเหล็กกล้าไป เผารวม กับถ่านโค้กและหินปูน ในเตาคูโปลา (Cupola) ที่อุณหภูมิ 1,150-1,250 ºC ที่จุดนี้ เหล็กดิบจะเกิด การหลอมเหลว น้าเหล็กหล่อมีความเหลวมาก ดังนั้นจึงสามารถผลิตช้ินงานเหล็กหล่อ ให้มีรูปร่างตามที่ ตอ้ งการได้ โดยนาไปเทลงในแบบทรายหรือแบบโลหะ เหลก็ หล่อจะมีธาตทุ ่ีเปน็ องคป์ ระกอบ ดังน้ี คาร์บอน 2.5 - 4.0 % ซิลกิ อน 1.0 - 3.0 % แมงกานสี 0.4 - 1.0 % กามะถนั 0.1 - 0.35 % ฟอสฟอรัส 0.05 - 1.0 %

4 เหล็กหลอ่ แบง่ ออกเป็น 5 ชนดิ ได้แก่ (1) เหล็กหล่อสีเทา (Gray Cast Iron) ผลิตจากเหล็กดิบ (Pig Iron) โดยนามา หลอมในเตาคิวโปล่าอุณหภูมิหลอมละลายประมาณ 2,200 ºF (1,204 ºC) ใช้รับแรงอัดได้ดีราคาถูก แปรรูปง่ายเปราะแตกหักสามารถต้านทานต่อการสึกหรอได้ดี มีสมบัติรองรับน้าหนักได้ดี ข้ึนรูปโดย การกลึง ไส กดั ได้งา่ ย ประโยชนเ์ หลก็ หล่อสีเทาใช้ทาฐานของเครื่องมือกล ท่อประปาขนาดใหญ่ ตัวโครง ปมั๊ น้า ลอ้ สายพานและโครงเครอื่ งจกั รต่างๆ เหล็กเหนียวหล่อ (Cast Steel) เกิดจากการนาเอาเหล็กเหนียวผสมฟอสฟอรัสมา หลอมละลายเพื่อให้ง่ายในการเทลงแบบหากไม่ต้องการให้เกิดสนิมก็เติมโครเมียม โคบอลต์ นิกเกิล วานาเดียมลงไป สมบัตขิ องเหล็กเหนียวหลอ่ คอื ทนทานตอ่ การสกึ หรอและมีผิวแข็ง (2) เหล็กหล่อสีขาว (White Cast Iron) หรือเหล็กหล่อแข็งมีคาร์บอนผสมอยู่ ต้ังแต่ 2 % ข้ึนไปสามารถทาให้มีความแข็งมากข้ึนได้โดยการผสมกับธาตุอ่ืนมีความแข็งมาก เปราะ และสามารถทนต่อการสึกหรอได้ดีส่วนมากใช้ทาวัตถุดิบสาหรับผลิตเหล็กหล่อมัลเลียเบิ้ล (Malleable Cast Iron) ประโยชน์ใช้ทาเฟือง ดุมล้อรถ ชิ้นส่วนรถแทรกเตอร์เป็นต้น การผลิต เหล็กหล่อสขี าวทาได้ 2 วิธี คอื ก) โดยการหลอมเหลก็ หล่อสเี ทาและทาใหเ้ ยน็ ตวั ลงอย่างรวดเร็ว ข) โดยการปรบั ปรงุ สว่ นผสมเพ่อื ให้มีปรมิ าณคารบ์ อนตา่ ลง (3) เหล็กหล่อผสม (Alloy Cast Iron) เป็นเหล็กหล่อที่เพิ่มสมบัติได้ตามต้องการ เหล็กหล่อประสมโดยนาเอาธาตุอ่ืนๆ มาผสมเข้าไปเพ่ือเปลี่ยนลักษณะโครงสร้างและปรับปรุงสมบัติ ให้เหมาะสมกับสภาพการใช้งานเฉพาะอย่างมีสมบัติทนต่อการสึกหรอ การกัดกร่อนและความร้อนได้ ดี เหล็กหลอ่ ประสมมีอยหู่ ลายชนิดตามธาตทุ ่ผี สมได้แก่ ก) เหลก็ หล่อประสมโครเมยี มสูง (HighChromium Cast Iron) เป็นเหล็ก หลอ่ ทม่ี ีโครเมยี มผสมอย่ปู ระมาณ 20 - 30 % เหลก็ หล่อชนดิ น้ีมสี มบตั ิทนต่อการสกึ หรอได้ดี ข) เหลก็ หล่อประสมซลิ ิกอนสูง (High silicon Cast Iron) เหลก็ หลอ่ ชนดิ นี้มี ซลิ ิคอนผสมอยมู่ ากกว่า 14 % ข้นึ ไปมีสมบัติทนต่อความร้อนไดด้ ี ค) เหล็กหลอ่ ประสมนิกเกิลสูง (High Nickel Cast Iron) เหลก็ หลอ่ ชนิดนม้ี ี นกิ เกลิ ผสมอยปู่ ระมาณ 14 - 30 % มสี มบัตแิ ขง็ และทนตอ่ การสึกหรอไดด้ ี เหล็กหล่อเหนียวหรือเหล็กหล่อมัลเลียเบิ้ล(Malleable Cast Iron) แปรรูปมา จากเหล็กหล่อสีขาวโดยการให้ความร้อนแก่เหล็กท่ีอุณหภูมิ 1,600 ºF (เพ่ิมอุณหภูมิอย่างช้าๆ) ทิ้งไว้ 25 - 60 ช่ัวโมง หลงั จากน้นั ค่อยๆทาให้เยน็ ลงด้วยอัตรา 10ºF ต่อช่ัวโมงเหล็กหล่อสีขาวจะกลายเป็น

5 เหล็กหล่อมัลเลียเบ้ิลแตกต่างจากเหล็กหล่อสีขาวโดยจะมีความอ่อนและความเหนียวเพิ่มข้ึน มี คารบ์ อนผสมอยปู่ ระมาณ 2 –2.6 % ประโยชน์ใชท้ าใบมีดรถไถนา เปน็ ตน้ 3.4.3 โลหะทไ่ี ม่ใช่เหล็ก (Non-Ferrous Metals) โลหะที่ไม่ใช่เหล็กคือโลหะท่ีไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับเหล็กเลยในขณะท่ีเป็นโลหะบริสุทธ์ิ ได้แก่ ดีบุก อะลูมิเนียม สังกะสี ตะก่ัว ทองแดง ทองคา เงิน ทองคาขาว แมกนีเซียม พลวง เป็นต้น วัสดุโลหะประเภทที่ไม่ใช่เหล็กนี้ บางชนิดราคาสูงกว่าเหล็กมาก จึงต้องกาหนดใช้กับงานทาง อตุ สาหกรรมบางประเภทท่เี หมาะสมเท่านนั้ เช่น ทองแดงใช้กบั งานไฟฟ้า ดีบุกใชก้ ับงานที่ต้องการทน ต่อการกัดกรอ่ นเป็นสนิม อะลมู ิเนยี มใช้กบั งานที่ต้องการนา้ หนักเบา เปน็ ตน้ 3.4.3.1 ทองแดง (Cu) มีความความหนาแน่น 8.93g/cm3 จุดหลอมละลาย 1083°C มีสมบัติ อ่อนเหนียว ดึงและรีดได้ นาไฟฟ้าได้ดี เช่ือมติดยากแต่บัดกรีได้ นาความร้อน ทนต่อการสึกหรอ ทนต่อการกัดกร่อน ใช้เป็นภาชนะบรรจุอาหารท่ีเป็นกรดไม่ได้ ทองแดงรีดได้ บางทสี่ ดุ 0.01 มิลลเิ มตร ดงึ เป็นเสน้ ผ่าศูนย์กลางได้ 0.02 มิลลิเมตร ประโยชน์ของทองแดงใช้เป็นตัวนาไฟฟ้า ทาไส้หลอดไฟฟ้า ทาโลหะหัวแร้งบัดกรีเป็น โลหะผสม ทาเป็นภาชนะ ทาเป็นท่อในระบบเคร่ืองเย็น เคร่ืองปรับอากาศ ในยุโรปใช้ทาแผ่น หลงั คาบ้าน เปน็ ต้น 3.4.3.2 สงั กะสี (Zn) มคี วามหนาแนน่ 7,149 g/cm3 จดุ หลอมละลาย 419.5°C ไม่ทนต่อ กรดและเกลือขยายตัวเมื่อได้รับความร้อนเปราะหักง่ายเหนียวทนต่อการกัดกร่อนได้มากท่ีสุดเม็ด เกรนโตรดี และดงึ ไดท้ นตอ่ บรรยากาศ ประโยชน์ของสงั กะสีใช้เคลอื บเหล็กเชน่ สังกะสีมุงหลงั คา ลวดหนาม ท่อประปา ทาปลอก ถา่ นไฟฉาย ใช้ทาโครงปมั๊ นา้ มนั เชอ้ื เพลงิ เปน็ ตน้ 3.4.3.3 ดีบุก (Sn) มีความหนาแน่น 7,289 g/cm3 จุดหลอมละลาย 231.8°C มีสีขาว คล้ายเงินอ่อนรีดได้ง่าย ทนต่อการกัดกร่อน ถ้าหักจะมีเสียงดัง มีจุดหลอมเหลวต่า ไม่เป็นพิษต่อ ร่างกาย ที่อุณหภูมิต่ากว่า 18 °C จะสลายตัวเป็นเม็ดปนสีเทา ประเทศไทยมีดีบุกเป็นอันดับสามของ โลก อันดบั สองคือมาเลเซยี และอนั ดบั หนึ่งคือประเทศโบลิเวยี ประโยชน์ของดีบุกใช้เคลือบแผ่นเหล็ก (เหล็กวิลาศ) ใช้เป็นโลหะบัดกรี ทากระป๋องบรรจุ อาหาร เป็นโลหะยุทธปจั จัย เปน็ โลหะประสมโลหะหล่อตวั พิมพ์ ใช้ทาเครือ่ งประดบั 3.4.3.4 ตะกั่ว (Pb) มีความหนาแน่น 11.349 g/cm3 จุดหลอมเหลว 327.4°C สารประกอบเปน็ พิษต่อร่างกาย มีความเหนียว ทนกรด น่ิมอ่อน เป็นตัวหล่อล่ืนท่ีดีมีความแข็งแรงต่า ทนการกดั กร่อนไดด้ ี จดุ หลอมต่าทาให้ขึ้นรปู ง่าย

6 ประโยชนข์ องตะกว่ั ใช้ผสมหมกึ พมิ พ์ ใช้ทานา้ หนักถ่วงความสมดุล ใช้ในงานอุตสาหกรรม ทาสีเช่นสีขาว ทาแผ่นตะกั่วในหม้อแบตเตอรี่ ทาฉากป้องกันกัมมันตภาพรังสีต่างๆ ใช้บุตามผนังห้อง พ้นื หอ้ งเพอื่ เก็บเสียงและลดความสน่ั สะเทือน 3.4.3.5 นิกเกิล (Ni) มีความหนาแน่น 8.85 g/cm3 จุดหลอมละลาย 1452°C มีสีขาว คลา้ ยเงินเหนียวขดั ขนึ้ มันไดด้ ี ทนตอ่ การกดั กรอ่ น ถ้าประสมกับเหลก็ จะมสี มบัตแิ มเ่ หลก็ ประโยชน์ของนิกเกิลเป็นโลหะประสมใช้ทาเครื่องมือแพทย์ ทาเคร่ืองมือเก่ียวกับสารเคมี ผสมกับเหลก็ เป็นเหลก็ ไรส้ นมิ ใช้ในงานชบุ เคลือบผิวปอ้ งกนั สนมิ ชบุ ผวิ ทองเหลอื ง 3.4.3.6 โครเมียม (Cr) มีความหนาแน่น 7.1 g/cm3 จุดหลอมละลาย 3370°C มีสีขาว เหมือนเงินเหนยี วมีจดุ หลอมสูง ทนต่อการกัดกร่อน นาความร้อนไดด้ ี นาไฟฟา้ ไดด้ ี แข็งแต่เปราะ ประโยชน์ของโครเมียมใช้ทาไส้หลอดไฟฟ้า ทาอุปกรณ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ ใช้ผสมโลหะ เหล็กเคร่อื งมือ แผ่นกั้นเปลวไฟกังหันแก๊ส หนา้ คอนแทค 3.4.3.7 อะลูมิเนียม (Aluminum) สญั ลักษณ์ AI อะลมู ิเนียมมคี วามหนาแนน่ 2.7 กรัม/ซม3 จุดหลอมเหลว 658°C อะลูมิเนียมผลิตจากแร่ บอกไซท์ (Boxite) พบมากในตอนใตข้ องฝรั่งเศส ยูโกสลาเวีย อินเดีย รัสเซียและอเมริกา อะลูมิเนียม ออกไซด์เป็นวัสดุซึ่งทนต่อการกัดกร่อนได้ดีน้าหนักเบาเป็นตัวนาความร้อนและไฟฟ้าที่ดีใช้ในงาน รดี หลอ่ อดั ขน้ึ รูปหรอื ผ่านการตัดเฉอื นไดง้ ่าย ประโยชนข์ องอะลมู ิเนยี ม นามาใช้เกย่ี วขอ้ งกบั ชวี ติ ประจาวันมากข้ึน เช่น เครือ่ งใช้ในครัว สายไฟฟ้า กรอบหรือโครงเครื่องใช้ไฟฟ้า ใช้ทาเฟอร์นิเจอร์ กระป๋องอาหารสาเร็จรูป หลอดยาต่างๆ ใช้ภายในเครื่องยนต์เช่นตัวเรือนเคร่ืองยนต์ลูกสูบ และอ่ืนๆ ในงานบางลักษณะที่ต้องการ ความแขง็ แรงสูงแต่ต้องการน้าหนักเบาสามารถทาได้โดยทาเป็นอะลมู ิเนยี มประสม (Aluminum Alloy) 3.4.3.8 แมกนีเซียม (Magnesium) สัญลักษณ์ Mg มีความหนาแน่น 1.74 กรัม/ซม3 จุดหลอมเหลว 650 °C ประโยชน์ของแมกนีเซยี มใชเ้ ปน็ โลหะผสม ใช้ไล่ออกซิเจนในการหลอมนิเกิลใช้ใส่ลงในน้า เหล็กหลอ่ ให้ แมกนเี ซียมตดิ ไฟไดแ้ ละใหเ้ ปลวสวา่ งใชท้ าแฟลชไลทส์ าหรับถ่ายรูป ทาดอกไม้ไฟ ทาพลุ สอ่ งสว่างในสนามและพลสุ งคราม 3.4.4 มาตรฐานเหล็ก มาตรฐานเหล็กกล้ามีอยู่หลายมาตรฐาน ที่นิยมใช้กันมากได้แก่ มาตรฐานของ อเมริกนั มาตรฐานเยอรมันและมาตรฐานญ่ีปุน่ มาตรฐานเหลก็ ในระบบตา่ ง ๆดังน้ี 3.4.4.1 ระบบอเมริกา ระบบ AISI (America Iron and Steel Institute) เป็นมาตรฐานของสถาบันเหล็กและ เหลก็ กล้าของอเมรกิ า

7 การกาหนดมาตรฐานระบบน้ีขึ้นต้นด้วย AISI แล้วตามด้วยตัวอักษรและตัวเลข 4 - 5 หลกั เช่น AISI E 4 3 20 โดย ตัวอักษร บอกถงึ กรรมวิธกี ารผลิตเหล็ก คือ A คือ เหล็กผสมท่ีผลิตจากเตา Bessemer ชนิดด่าง B คอื เหลก็ ผสมท่ผี ลติ จากเตา Bessemer ชนิดกรด C คือ เหลก็ ทีผ่ ลิตจากเตา Open Hearth ชนดิ ดา่ ง D คอื เหลก็ ท่ผี ลติ จากเตา Open Hearth ชนดิ กรด E คือ เหลก็ ทผี่ ลติ จากเตา Electric Furnace ตัวเลขหลกั ท่ี 1 คือ ชนิดของเหลก็ ดังน้ี 1 คอื เหล็กกล้าคาร์บอน 2 คอื เหลก็ กลา้ นิกเกลิ 3 คอื เหล็กกล้าผสมนิกเกลิ และโครเมยี ม 4 คือ เหล็กกล้าผสมโมลิบดินัม 5 คอื เหลก็ กลา้ ผสมโครเมยี ม 6 คอื เหล็กกลา้ ผสมโครเมยี มและวาเดเนยี ม 7 คอื เหลก็ กล้าผสมทังสเตน 8 คอื เหลก็ กลา้ ผสมนิกเกิล โครเมียมและโมลบิ ดินัม 9 คือ เหลก็ กลา้ ผสมซลิ ิคอนและแมงกานสี ตัวเลขหลกั ที่ 2 จะบอกถงึ สว่ นผสมของปรมิ าณธาตทุ ผ่ี สมอยใู่ นเหล็ก ตัวเลขหลักท่ีเหลือ มี 2 หรือ 3 หลัก จะบอกปริมาณคาร์บอน ท่ีผสมอยู่เป็นเปอร์เซ็นต์ โดยตวั เลขทเ่ี หลือน้ีตอ้ งหารดว้ ย 100 และนัน่ จะเปน็ เปอร์เซน็ ตค์ ารบ์ อนทผ่ี สมอยู่ในเหลก็ ตัวอยา่ ง AISI E 4 3 20 AISI คอื เป็นมาตรฐานระบบ AISI E คือ เป็นเหลก็ กล้าทีผ่ ลิตจากเตาไฟฟา้ 4 คอื เป็นเหล็กกล้าผสมโมลิบดินัม 3 คือ มโี มลบิ ดนิ ัม 3% 20 คอื มีคาร์บอน 20 = (20/100) = 0.2%

8 ระบบ SAE (Society of Automotive) เปน็ มาตรฐานวศิ วกรรมยายยนต์ การกาหนดมาตรฐานของระบบนี้ จะขึ้นต้นด้วย SAE และตามด้วยตัวเลข 4-5 หลัก เช่น SAE 2 3 40 SAE ชนดิ ของมาตรฐาน 2 หลักท่ี 1 3 หลักที่ 2 40 หลักทเี่ หลือ ดัชนีตัวเลข เปน็ ตวั บอกรายละเอยี ด ดงั น้ี ตัวเลขหลกั ที่ 1 เป็นตัว บอกชนิดของเหล็ก มีดังนี้ 1 หมายถงึ เหล็กกลา้ คาร์บอน 2 หมายถึง เหล็กกล้านเิ กิล 3 หมายถึง เหล็กกล้าประสมนิเกิลและโครเมยี ม 4 หมายถงึ เหลก็ กล้าประสมโมลบิ ดินัม 5 หมายถึง เหลก็ กล้าประสมโครเมียม 6 หมายถึง เหลก็ กลา้ ประสมโครเมียมและวานาเดียม 7 หมายถึง เหลก็ กล้าประสมทงั สเตน 8 หมายถงึ เหล็กกล้าประสมนิเกลิ โครเมียม 9 หมายถงึ เหลก็ กล้าประสมซลิ ิกอนและแมงกานีส ตัวเลขหลักที่ 2 เป็นตัวบอกปริมาณของโลหะประสมชนิดแรกตามชนิดเหล็ก ยกเว้นเหล็ก คาร์บอนซึ่งจะบอกเปน็ เปอร์เซ็นต์ ตัวเลขท่ีเหลือจะเปน็ ตัวเลขซง่ึ บอกจานวนเปอรเ์ ซ็นตข์ องคารบ์ อน มี 3 หลกั ในกรณีที่ตวั เลขทง้ั หมดมี 5 หลกั มี 2 หลกั ในกรณีทต่ี วั เลขทง้ั หมดมี 4 หลกั ตวั เลขหลักท่เี หลอื นี้จะ ตอ้ งหารด้วย 100 เสมอ ตวั อย่าง SAE 2 3 40 SAE คือ เปน็ มาตรฐานระบบ SAE 2 คือ เปน็ เหลก็ กล้านิกเกลิ 3 คอื มโี มลบิ ดนิ ัม 3% 40 คอื มีคาร์บอน 40= (40/100) = 0.4%

9 3.4.4.2 ระบบเยอรมนั DIN (Deutsch Industrial Norm) เป็นมาตรฐานของอตุ สาหกรรมเยอรมนั จาแนกระบบ โดยมาตรฐานอุตสาหกรรมเยอรมัน DIN โดยแบง่ เป็น 2 ประเภท 1) เหล็กไมผ่ สม หมายถงึ ธาตผุ สมอน่ื ๆ เลก็ น้อย เชน่ เหล็กกลา้ เหลก็ หลอ่ การ กาหนดมาตรฐานเหล็กไม่ผสมจะเขียนนาหน้าดว้ ยตัวอักษร และตัวเลข เช่น St 42 ตัวอกั ษร ชนดิ ของเหล็ก St เหล็กกลา้ Stc เหลก็ คารบ์ อน Stg หรือ Gs เหล็กเหนยี วหล่อ Ge หรือ Gg เหลก็ หลอ่ สเี ทา Te หรือ Gt เหล็กหลอ่ เหนียว GZ เหลก็ หล่อด้วยแบบที่ใช้แรงเหวย่ี ง GK เหล็กหล่อด้วยแบบเหลก็ GGG เหล็กหลอ่ กราไฟท์กลม GH เหลก็ หล่อแขง็ GTW เหล็กหล่อสขี าว GTS เหลก็ หล่อสดี า ตัวเลข หมายถงึ ความแขง็ แรงของเหล็กในหน่วยความเค้นแรงดงึ มหี น่วยเป็น Kg/mm2 ตัวอย่าง St 42 หมายถึง เหล็กมาตรฐานเยอรมัน เป็นเหล็กกล้ารับแรงดึงได้ไม่น้อยกว่า 42 kg/mm2 แต่บางกรณีจะมีจุดทศนิยมหลังเลขจานวนเต็ม เป็นการระบุว่าเป็นเหล็กกล้าแบบใด โดยกาหนดไว้ ดงั น้ี 11 คือ เหล็กสรา้ งเคร่ืองมือ 12 คือ เหล็กแท่งรูปทางภาคตดั ต่างๆ และเหล็กแผ่น 13 คือ เหล็กใชท้ าเกลียว น๊อต สกรู 20 คอื เหลก็ แผ่นที่มคี วามหนามากกวา่ 4.75 mm. 21 คือ เหลก็ แผ่นทมี่ ีความหนาอยู่ระหว่าง 3-4.75 mm. 22 คือ เหลก็ แผน่ ทมี่ คี วามหนานอ้ ยกว่า 3 mm. 29 คอื เหล็กท่อกลมสาหรบั แรงดนั สูงไม่มีตะเขบ็ รอยตอ่

10 ตัวอยา่ ง St 42.11 หมายถึง เหล็กมาตรฐานเยอรมัน เป็นเหล็กกล้ารับแรงดึงได้ไม่น้อยกว่า 42Kg/mm2 และเปน็ สรา้ งเครอ่ื งมอื ยกเว้น สาหรับอักษร C หมายถึง เปอร์เซ็นต์คาร์บอน ท่ีผสมอยู่ เช่น GG-C75 หมายถึง เหล็ก มาตรฐานเยอรมันเป็นเหล็กหล่อท่ีมีคารบ์ อน 0.75% 2) เหล็กผสม หมายถึง การผสมธาตุอื่นอยู่ด้วยประกอบด้วยตัวเลข และตัวอักษร 3 หมู่ คือ ตวั เลขหมทู่ ี่ 1 จะบอกเปอร์เซ็นตค์ ารบ์ อนทีผ่ สมอยู่ในเนื้อเหล็ก (ตอ้ งหารด้วย 100 เสมอ) ตวั เลขหมู่ที่ 2 จะบอกธาตทุ ีผ่ สมอยใู่ นเหล็ก เช่น Mo โมลิบดนิ ัม่ Ni นกิ เกิล Si ซลิ ิคอน W ทงั สเตน V วาเนเดยี ม Al อะลมู ิเนียม Cr โครเมียม Cu ทองแดง Mn แมงกานีส Ti ไทเทเนยี ม ตัวเลขหม่ทู ่ี 3 เปน็ ปรมิ าณของธาตทุ ผ่ี สมอยใู่ นเหล็ก คดิ เปน็ เปอรเ์ ซน็ ตโ์ ดยมีค่าเฟคเตอร์ท่ีแตกต่างกัน คอื หารดว้ ย 4 , 10 และ 100 ดังตาราง ตารางท่ี 3.17 แสดงค่าเฟคเตอรข์ องธาตุต่าง ๆ หารดว้ ย 4 หารดว้ ย 10 หารดว้ ย 100 โครเมยี ม ทองแดง กามะถนั แมงกานสี อะลูมเิ นยี ม ฟอสฟอรสั โคบอลต์ โมลบิ ดนิ ม่ั ไนโตรเจน นกิ เกลิ ไททาเนียม คารบ์ อน ซิลคิ อน วาเนเดยี ม ทงั สเตน

11 ตัวอย่าง 42 Cr Mo 45 หมายถงึ เหล็กมาตรฐานเยอรมนั เป็นเหล็กผสมโครเมยี มและโมลิบดิน่ัม มคี าร์บอน 42 = 0.42% มโี ครเมียม 4 = 1.0% มโี มลบิ ดินั่ม 5 = 0.5% ยกเว้น กรณีที่มีตัวอักษร X อยู่หน้าสัญลักษณ์จะแสดงถึงเปอร์เซ็นต์โลหะผสมโดยไม่ต้องหารด้วย เฟคเตอรใ์ ด ๆ ตวั อยา่ ง X 20 Cr Ni 10 8 หมายถงึ เหล็กมาตรฐานเยอรมนั เปน็ เหลก็ ผสมโครเมยี มและนิกเกิล มีคาร์บอน 20 = 0.2% มีโครเมยี ม 10 % มนี ิกเกิล 8% 3.4.4.3 ระบบญ่ปี ุน่ ระบบ JIS (Japanese Industrial Standard) เปน็ มาตรฐานอตุ สาหกรรมของญปี่ นุ่ เป็น การจาแนกโดยสานักมาตรฐานอตุ สาหกรรมของญี่ปุ่น JIS โดยมีการเขียนสัญลักษณไ์ ว้ ดังนี้ 1. ขึ้นต้นด้วย JIS 2. ตามดว้ ยตวั อกั ษรทแ่ี สดงถึงประเภทของผลิตภณั ฑ์ A งานวิศวกรรมงานกอ่ สรา้ ง B งานวศิ วกรรมเคร่ืองกล C งานวศิ วกรรมไฟฟา้ D งานวิศวกรรมรถยนต์ E งานวศิ วกรรมรถไฟฟา้ F งานก่อสร้างเรือ G โลหะประเภทเหลก็ และโลหะวทิ ยา H โลหะทไ่ี ม่ใชเ่ หล็ก K งานวิศวกรรมเคมี L งานวศิ วกรรมสงิ่ ทอ M แร่ P กระดาษและเยื่อกระดาษ R เซรามิกส์ S สนิ คา้ ใชใ้ นบ้านเรือน

12 T ยา W การบิน Z งานบรรจหุ บี ห่อ งานเชื่อม กัมมันตภาพรงั สี 3. กลุ่มตวั เลขจะมอี ยู่ 4 ตวั โดย ตัวเลขตวั แรก หมายถงึ กลุ่มประเภทของเหล็กไดแ้ ก่ 0 เรอ่ื งทั่ว ๆ ไป การทดสอบและกฎต่าง ๆ 1 วิธีวเิ คราะห์ 2 วัตถุดบิ เหลก็ ดบิ ธาตุผสม 3 เหลก็ กลา้ คารบ์ อน 4 เหลก็ กลา้ ผสม 5 เหลก็ กลา้ หล่อ และเหลก็ หลอ่ 6 เบ็ดเตลด็ และคาแนะนา ตวั เลขทสี่ อง เป็นการแยกประเภทวัสดุในกล่มุ นัน้ ๆ 1 เหล็กกล้าผสมนิกเกลิ - โครเมียม 2 เหล็กไร้สนิม 3 เหล็กเครอื่ งมือ 4 เหลก็ ทาสปรงิ 5 เหลก็ กล้าตา้ นทานต่อการกัดกร่อนและความร้อน ตวั เลขตวั สุดทา้ ย เป็นการแยกชนิดเหลก็ ตามสว่ นผสมของธาตุ ไดแ้ ก่ 01 เหล็กเครอื่ งมือคารบ์ อน 03 เหลก็ ไฮสปีด (รอบสูง) 04 เหลก็ เครื่องมือผสม ตัวอย่าง JIS G 41 03 JIS มาตรฐานญีป่ ุน่ G โลหะประเภทเหลก็ และโลหะวิทยา 4 เหลก็ กล้าผสม 1 เหล็กกลา้ ผสมนกิ เกิลและโครเมยี ม 03 เหลก็ ไฮสปดี (รอบสูง)

13 เหล็กกล้ารีดสาหรบั งานโครงสร้างทวั่ ไป ตามมาตรฐานญีป่ นุ่ JIS G 3 1 0 1 – 1987 มาตรฐานนี้ระบุรายละเอียดของเหล็กกล้ารีดร้อนท่ีใช้กับงานโครงสร้างทั่วไป ได้แก่ งานสร้าง อาคาร สร้างสะพาน ต่อเรือ ซึ่งมีรูปแบบต่าง ๆ สาหรับหน่วยวัดที่ใช้ในมาตรฐานนี้ต้ังแต่ปี ค.ศ.1991 ใชเ้ ปน็ หน่วย SI ตารางที่ 3.18 แสดงสัญลักษณ์ของเหลก็ กล้ารดี ร้อนทั่วไป ตามมาตรฐานญป่ี ุ่น สัญลักษณ์ หมายเหตุ SS 330 เหล็กแผน่ หนาและแผน่ บาง, เหล็กพดื และแทง่ ตนั SS 400 เหลก็ แผ่นหนาและแผน่ บาง, เหลก็ พดื , แท่งตัน และรปู ทรงต่าง ๆ SS 490 SS 540 เหลก็ แผน่ หนาและแผน่ บาง, เหล็กพดื และรปู ทรงตา่ ง ๆ ตัวอย่าง SS 400 SS = สญั ลกั ษณ์เหล็กกลา้ รีดสาหรับงานโครงสรา้ งทว่ั ไป 400 = ความเค้นแรงดงึ 400 – 510 N/mm2 ตารางท่ี 3.19 แสดงสมบัติทางกลเหลก็ กล้ารีดร้อนท่ัวไป ตามมาตรฐานญปี่ ุ่น สญั ลักษณ์ คา่ ความเคน้ จานนต่าสดุ ความเค้นแรงดงึ สมบัติการดดั งอ (N/mm2) (N/mm2) ความหนาเหลก็ กล้า ต่าสุด 16-40 สงู สุด มุมดัดงอ รัศมีโค้งใน 16 40 SS 330 205 195 175 330-430 180 ½ เทา่ ของความหนา SS 400 245 235 215 400-510 180 1.5 เทา่ ของความหนา SS 490 285 275 255 490-610 180 2 เท่าของความหนา SS 540 400 390 - ต่าสดุ 540 180 2เทา่ ของความหนา หมายเหตุ ถ้างานกลมคือเสน้ ผา่ ศูนย์กลาง สเ่ี หล่ยี มดา้ นเทา่ คอื ความยาวดา้ น รปู หกเหลยี่ มคอื ระยะ ระหว่างด้านทง้ั สองท่ีขนานกัน

14 ตารางท่ี 3.20 แสดงสว่ นผสมทางเคมีเหลก็ กล้ารีดร้อนท่ัวไป ตามมาตรฐานญป่ี ุ่น สัญลกั ษณ์ สว่ นผสมทางเคมี C Mn P S หมายเหตุ SS 330 สูงสุดไม่ สงู สดุ ไม่ SS 400 - - เกนิ เกิน SS 490 0.050 0.050 SS 540 0.30 1.60 0.040 0.040 คา่ ทใ่ี หเ้ ป็นคา่ สงู สดุ