ว่าด้วยเรื่องเหล็ก
เรื่องเหล็กกำลังอยู่ในกระแส วันนี้เลยมาเล่าเรื่องเหล็กกันให้ฟังสั้นๆ ครับ
มนุษย์เรารู้จักเหล็กมานานมากแล้ว โดยเราเริ่มจากการใช้หินมาก่อน และตามมาด้วยสัมฤทธิ์ ก่อนที่จะมาถึงยุคเหล็กในช่วง 1200-550 ปีก่อนคริสตกาล หรือประมาณยุคแถวๆ สมัยก่อนพระพุทธเจ้า
ก่อนยุคนั้น จริงๆ มนุษย์ค้นพบเหล็กจากอุกกาบาต และนำมันมาใช้เป็นเครื่องมือ และอาวุธกันทั่วโลก แต่พอมาถึงยุคเหล็ก เป็นยุคที่มนุษย์รู้จักการทำเตาไฟให้มีความร้อนสูงจนสามารถหลอมเหล็กได้ (>1,250 องศาเซลเซียส)
ในช่วงนั้น มนุษย์เริ่มเรียนรู้เทคโนโลยี และวิธีการในการพัฒนาคุณภาพเหล็กให้ดีขึ้น หลายๆ คนอาจจะนึกว่าเหล็กที่ดีคือเหล็กบริสุทธิ์ที่มี Fe 100% และพอบริสุทธิ์แล้ว เหล็กก็เหมือนๆ กันหมด แต่ความจริงไม่ใช่เช่นนั้นเลย เหล็กเป็นเรื่องที่ละเอียดอ่อนมากๆ เหล็กที่ดีต้องไม่ใช่เหล็กบริสุทธิ์ แต่ต้องเป็นเหล็กที่มีธาตุอื่นเจือปน และธาตุอื่นๆ ที่เจือปน และสัดส่วนของธาตุก็มีผลกับคุณสมบัติเหล็กมากๆ และทำให้เหล็กสามารถมีคุณสมบัติที่ไม่เหมือนกัน ขึ้นอยู่กับงานที่ใช้ เช่น
1. คาร์บอน (Carbon, C)
- ●หน้าที่: เพิ่มความแข็งแรงและความแข็งของเหล็ก
- ●ผลกระทบ: ยิ่งมีคาร์บอนมาก เหล็กจะยิ่งแข็งและเปราะขึ้น
- ●เหล็กคาร์บอนต่ำ: เหนียว ดัดง่าย
- ●เหล็กคาร์บอนสูง: แข็ง แต่เปราะง่าย
2. โครเมียม (Chromium, Cr)
- ●หน้าที่: เพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน และความแข็ง
- ●ผลกระทบ: เป็นองค์ประกอบหลักของ สเตนเลสสตีล (Stainless Steel)
- ●เมื่อมีโครเมียม ≥ 10.5% จะเกิดฟิล์มป้องกันสนิม
3. นิกเกิล (Nickel, Ni)
- ●หน้าที่: เพิ่มความเหนียวและความต้านทานการกัดกร่อน
- ●ผลกระทบ: ทำให้เหล็กแข็งแรงแม้ในอุณหภูมิต่ำ เช่น เหล็กสำหรับเรือเดินทะเลหรือถังเก็บก๊าซเหลว
4. แมงกานีส (Manganese, Mn)
- ●หน้าที่: เพิ่มความแข็งแรง ช่วยลดความเปราะ
- ●ผลกระทบ: ช่วยให้เหล็กทนต่อแรงกระแทกได้ดีขึ้น
- ●ใช้ในเหล็กกล้าสำหรับอุตสาหกรรมเหมืองแร่
5. โมลิบดีนัม (Molybdenum, Mo)
- ●หน้าที่: เพิ่มความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง และต้านการกัดกร่อน
- ●ผลกระทบ: ใช้ในเหล็กกล้าสำหรับเครื่องยนต์ หรือเหล็กทนความร้อน
6. วาเนเดียม (Vanadium, V)
- ●หน้าที่: เพิ่มความแข็งแรง ความต้านทานการล้า และความต้านทานการสึกหรอ
- ●ผลกระทบ: ใช้ในเครื่องมือ เช่น มีด กลึง เจาะ หรือชิ้นส่วนที่ต้องรับแรงมาก
7. ซิลิกอน (Silicon, Si)
- ●หน้าที่: เพิ่มความแข็งแรงและความยืดหยุ่นบางประการ
- ●ผลกระทบ: ใช้ในเหล็กซิลิกอนสำหรับทรานส์ฟอร์เมอร์หรือมอเตอร์ไฟฟ้า
8. โบรอน (Boron)
หน้าที่หลัก:
- ●เพิ่มความแข็งแรงอย่างมากโดยเฉพาะในการชุบแข็ง (heat treatment)
- ●ช่วยให้เหล็กแข็งตัวลึกขึ้นเมื่อผ่านกระบวนการ ชุบแข็ง (hardening) เช่น การชุบด้วยน้ำมันหรืออากาศ
ผลกระทบที่สำคัญ:
- ●ทำให้เหล็ก ชุบแข็งได้ลึกขึ้น (hardenability) โดยไม่ต้องเพิ่มคาร์บอนหรือธาตุอื่นมากนัก
- ●ช่วยประหยัดต้นทุน เพราะใช้ปริมาณน้อย แต่ได้คุณสมบัติที่ต้องการ
- ●ใช้มากใน เหล็กโบรอน (Boron Steel) เช่น เหล็กที่ใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ (ตัวถังรถยนต์, ชิ้นส่วนแชสซี)
ข้อควรระวัง:
- ●ถ้ามีไนโตรเจนหรือออกซิเจนเจือปนในเหล็กสูง โบรอนจะไม่ทำงาน เพราะไปจับกับธาตุเหล่านั้น
- ●ต้องควบคุมปริมาณอย่างแม่นยำ เพราะเกินกว่าที่ควรจะทำให้เหล็กเปราะ
เช่นถ้าอยากให้เหล็กไร้สนิม ก็ต้องใช้เหล็ก 304 ที่มีส่วนผสมโครเมียม 18% และนิกเกิล 8% (โดยน้ำหนัก) ถ้าต้องการเหล็กกล้าก็ต้องผสมคาร์บอนลงไป เป็นต้น
แค่นั้นยังไม่พอวิธีการหลอม อุณหภูมิ และการทำให้เย็นลงยังส่งผลถึงการเรียงตัวของอะตอมต่างๆ และส่งผลทำให้คุณสมบัติของเหล็กต่างกันไปอีกด้วย
อุตสาหกรรมเหล็กจึงมีการชุบแข็ง (hardening) โดยการให้ความร้อน เหล็กไปถึงอุณหภูมิสูง (เช่น 800–900°C สำหรับเหล็กคาร์บอน) จนโครงสร้างภายในเปลี่ยนเป็น ออสเทไนต์ (Austenite) และทำให้เย็นอย่างรวดเร็ว (Quenching) เช่น จุ่มในน้ำมัน น้ำ หรืออากาศ → โครงสร้างจะเปลี่ยนเป็น มาร์เทนไซต์ (Martensite) ทำให้เหล็กมีโครงสร้างที่แข็งมากขึ้น แต่เปราะ
และมีการอบคืนไฟ (Tempering) ที่ทำให้เหล็กร้อนอีกครั้งที่อุณหภูมิไม่สูงมากนัก ปล่อยให้เย็นตัวลงช้าๆ เพื่อลดความเปราะ ทำให้ทนแรงกระแทกดีขึ้น
เรื่องเตาหลอมเองก็สำคัญ ในอดีตเตาหลอมเป็นเตาหลอมเป็นเตาหลอมแบบใช้ความร้อนจากภายนอกเช่น ถ่าน แก๊ส ก่อนพัฒนามาเรื่อยๆ เพื่อลดต้นทุนลง เช่น
1. เตาออกซิเจนพื้นฐาน (Basic Oxygen Furnace: BOF)
ใช้ในโรงงานผลิตเหล็กจากเหล็กถลุง (Pig Iron)
- ●หลักการ: เป่าลมออกซิเจนบริสุทธิ์ลงในเหล็กหลอม เพื่อกำจัดคาร์บอนและสิ่งเจือปน
- ●ข้อดี: ผลิตเหล็กได้เร็ว ปริมาณมาก
- ●ข้อเสีย: ต้องใช้เหล็กถลุงคุณภาพสูง
- ●ใช้ใน: โรงงานผลิตเหล็กขนาดใหญ่ (เช่น เหล็กโครงสร้าง, แผ่นเหล็ก)
2. เตาอาร์คไฟฟ้า (Electric Arc Furnace: EAF)
ใช้ในโรงหลอมเหล็กจากเศษเหล็ก (Scrap Steel)
- ●หลักการ: ใช้ไฟฟ้าแรงสูงสร้างอาร์คไฟฟ้าเพื่อหลอมเศษเหล็ก
- ●ข้อดี: ใช้เศษเหล็ก รีไซเคิลได้ ประหยัดพลังงาน
- ●ข้อเสีย: ต้องใช้ไฟฟ้าปริมาณสูง
- ●ใช้ใน: โรงหลอมเหล็กกล้าพิเศษ หรือเหล็กกล้าคุณภาพสูง
3. เตาเหนี่ยวนำไฟฟ้า (Induction Furnace)
ใช้หลอมโลหะในระดับงานหล่อหรืออุตสาหกรรมขนาดกลาง–เล็ก
- ●หลักการ: ใช้กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำให้เกิดความร้อนในโลหะโดยตรง
- ●ข้อดี: ควบคุมอุณหภูมิแม่นยำ สะอาด เสียงเงียบ
- ●ข้อเสีย: ไม่เหมาะสำหรับปริมาณมาก
- ●ใช้ใน: งานหล่อโลหะ, ทองแดง, อลูมิเนียม, โลหะผสม, อัญมณี
4. เตาหลอมแบบเปิด (Open Hearth Furnace: OHF)
ใช้ในอดีต ปัจจุบันแทบเลิกใช้แล้ว
- ●หลักการ: ใช้เชื้อเพลิงก๊าซหรือของเหลวให้ความร้อนจากด้านบน
- ●ข้อดี: ควบคุมองค์ประกอบได้ดี
- ●ข้อเสีย: ใช้เวลานาน ไม่ประหยัดพลังงาน
- ●ใช้ในอดีต: โรงเหล็กขนาดใหญ่ ก่อนมี BOF และ EAF
5. เตาหลอมแก๊ส/น้ำมัน (Fuel-fired Furnace)
สำหรับงานขนาดเล็กหรือในโรงหล่อทั่วไป
- ●หลักการ: ใช้แก๊สหรือน้ำมันเผาไหม้โดยตรง
- ●ข้อดี: ใช้ง่าย เคลื่อนย้ายได้
- ●ข้อเสีย: ควบคุมอุณหภูมิยากกว่า
- ●ใช้ใน: งานหล่อโลหะเบา งานศิลป์ โลหะผสม
แต่ในปัจจุบันเหล็กเส้นในเมืองไทยส่วนใหญ่ ถ้าไม่ใช้ EF ก็เป็น IF โดยเหล็กที่หลอมแบบ IF จะไม่สามารถกำจัดสิ่งเจือปนออกได้หมด จึงมักจะมีคุณภาพต่ำกว่า และมีโอกาสที่เหล็กจะมีคุณภาพไม่สม่ำเสมอทั้งเส้น จึงมีการทำเครื่องหมายระบุไว้ให้ชัดเจน เพื่อให้ผู้ใช้งานทราบ
ไม่มีเหล็กสูตรใดที่ดี เลิศเลอ ใช้ได้กับทุกสิ่ง มันมีเทรดออฟของมัน ต้นทุนก็ไม่เท่ากัน และเราต้องเลือกเหล็กให้เหมาะสมกับงานที่จะใช้ มีข้อดีที่ถูกต้องเหมาะสมกับงาน และมีข้อเสียที่เรายอมรับได้ในงานนั้นๆ
ดังนั้นเหล็กที่ดีจึงต้องถูกทำในโรงงานที่ได้มาตรฐาน เข้าใจปัจจัยต่างๆ เหล่านี้ และมีการควบคุมคุณภาพที่ดีให้ได้ตามมาตรฐานที่กำหนดเอาไว้สำหรับการใช้งานแต่ละประเภท
#จากคนไม่ค่อยรู้เรื่องเหล็กครับ
- 54
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
