33 เหล็กกล้าคาร์บอน

5. 3.1 เหล็กกล้าคาร์บอน 

รูปท่อเหล็กกล้าคาร์บอน

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

   เหล็กกล้าคาร์บอนเป็นเหล็กกล้าที่มีการนำมาใช้มากที่สุด อาจมีปริมาณมากกว่า 90% และเป็นเหล็กกล้าที่มีส่วนผสมของคาร์บอน เป็นส่วนผสมหลัก จึงไม่มีส่วนผสมอื่นอยู่ หรือมีก็มีน้อยมากเมื่อเทียบกับเหล็กกล้าแบบอื่น ๆ  ด้วยเหตุนี้จึงมีราคาที่ถูกกว่าเหล็กกล้าชนิดอื่น ๆ เหล็กกล้าคาร์บอนสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภทดังนี้

·       เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ(Low-carbon steel)

รูปลวดเป็นตัวอย่างเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ

·       เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง (Medium-carbon steel)

รูปประแจปากผสมเป็นตัวอย่างเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง

·       เหล็กกล้าคาร์บอนสูง (High-carbon steel)

รูปตัวอย่างเหล็กกล้าคาร์บอนสูงที่นำมาทำดอกต๊าปเกลียวใน

5.3.1.1เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ

รูปโครงสร้างจุลภาคของเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ AISI/SAE 1010

      เป็นเหล็กกล้าที่นำมาใช้งานทั่ว ๆ ไป จึงมีการนำมาใช้มากที่สุด คาร์บอนที่ผสมอยู่ในเนื้อเหล็กมีผสมอยู่ประมาณ 0.05% -  0.35%   เมื่อธาตุคาร์บอนมีผสมอยู่น้อยทำให้มันมีความแข็ง และความแข็งแกร่งไม่มาก ตัวเหล็กกล้าสามารถนำมาแปรรูปด้วยเครื่องมือกล เช่น กลึง, กัด, ไส ได้ง่าย

คุณสมบัติของเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำมีดังนี้

§  มีคาร์บอนผสมอยู่ประมาณ 0.05-0.35%

§  มีความแข็งแกร่งน้อยเมื่อเทียบกับเหล็กกล้าอื่น ๆ

§  มีความแข็งน้อยเมื่อเทียบกับเหล็กกล้าอื่น ๆ

§  แปรรูป และขึ้นรูปผ่านเครื่องมือกลได้ง่าย

§  ราคาถูกกว่าเหล็กกล้าอื่น ๆ

§  ผลิตออกมาใช้งานมากที่สุด

วิดีโอเครื่องกัดกำลังกัดเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ AISI/SAE 1018

เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำเป็นเหล็กที่มีราคาไม่แพง ทำให้เป็นที่นิยมนำมาใช้มาก ตัวอย่างการนำมาใช้งานเช่น ลวด, ส่วนประกอบยานยนต์, แผ่นเหล็กกัลวาไนซ์ (Galvanized sheet: เหล็กที่เคลือบสังกะสีเพื่อกันสนิม), ถังเก็บน้ำ, ท่อเหล็กขนาดใหญ่, เหล็กโครงสร้างอาคาร และชิ้นส่วนโครงสร้างภายในเรือ หรือยานพาหนะต่าง ๆ ฯลฯ

รูปหลังคาสังกะสีที่เป็นแผ่นเหล็กกัลวาไนซ์

      เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำมีความแข็ง และความแข็งแกร่งน้อย (แต่ก็มีมากพอที่จะนำมาทำงานได้) เมื่อเทียบกับเหล็กกล้าอื่น ๆ การนำมาใช้งานถ้าไม่ต้องการความแข็ง และความแข็งแกร่งมาก เหล็กกล้าชนิดนี้สามารถนำมาใช้งานได้อย่างดี การที่ต้องการให้รับภาระได้มากขึ้น ก็ขึ้นอยู่กับการออกแบบทางโครงสร้างก็จะมีส่วนช่วยได้มาก 

5.3.1.2 เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง

รูปโครงสร้างทางจุลภาคของเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง

      เป็นเหล็กกล้าที่มีความแข็ง และความแข็งแกร่งเพิ่มขึ้นกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางมีส่วนผสมของคาร์บอนอยู่ในเนื้อเหล็กประมาณ 0.35% ถึง 0.50%  เมื่อเหล็กกล้าชนิดนี้ผ่านการปรับสภาพทางความร้อน (Heat treatment) แล้ว มันค่อนข้างจะแข็ง และแกร่ง เหล็กกล้าชนิดนี้มักจะนำไปทำการการตีขึ้นรูป (Forgings) ตัวอย่างการนำไปใช้งานอาทิเช่น ประแจขันสลักเกลียวต่าง ๆ, แกนล้อ, แกนเพลา, เพลาข้อเหวี่ยง (Crankshafts) และเฟือง ฯลฯ

รูปเฟืองบายศรี และเฟืองเดือยหมูที่ทำมาจากเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง

วิดีโอตัวอย่างการตัดเฟืองที่ทำมาจากเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง

คุณสมบัติของเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางมีดังนี้

§  มีคาร์บอนผสมอยู่ประมาณ 0.35% ถึง 0.50% 

§  มีความแข็ง และความแข็งแกร่งเพิ่มขึ้นหลังจากผ่านการปรับสภาพทางความร้อน

§  มีราคาที่สูงกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ

5.3.1.3 เหล็กกล้าคาร์บอนสูง

รูปโครงสร้างทางจุลภาคของเหล็กล้าคาร์บอนสูง

      เป็นเหล็กกล้าที่มีคาร์บอนผสมอยู่สูง คือมีคาร์บอนอยู่ในเนื้อเหล็กมากกว่า 0.50% หรืออาจมีมากกว่า 1%  เลยก็ได้ (แต่ไม่เกิน 2% เพราะเหล็กจะกลายสภาพเป็นเหล็กหล่อ)  ถ้าเหล็กกล้าชนิดนี้ผ่านการปรับสภาพทางความร้อนจะทำให้มีความแข็ง และความแข็งแกร่งที่สูงมาก   

      ข้อเสียของความแข็งที่มีมากในเหล็กกล้าชนิดนี้ก็คือ เมื่อเหล็กถูกแรงกระทำค่าหนึ่งจนเสียรูปไป การแตกร้าว และการพังเสียหายก็จะเกิดขึ้นในเนื้อเหล็กได้ง่าย หรือกลายเป็นวัสดุที่เปราะไปเลย เหล็กกล้าคาร์บอนสูงนี้นิยมนำมาใช้งาน เช่น นำมาทำเครื่องมือ, ทำแม่พิมพ์(Dies), มีดตัดงานบางอย่างของเครื่องมือกล, ล้อ กับรางรถไฟ และอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ต้องการความแข็งสูง

รูปมีดดาบซามูไรคาตานะของญี่ปุ่นที่ทำมาจากเหล็กกล้าคาร์บอนสูง AISI/SAE 1060

วิดีโอดาบซามูไรคาตานะที่ทำมาจากเหล็กกล้าคาร์บอนสูง

คุณสมบัติของเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางมีดังนี้

§  มีคาร์บอนผสมอยู่ในเนื้อเหล็ก 0.50 – 1.00+%

§  ให้ความแข็ง และความแกร่งสูงมากหลังจากผ่านการปรับสภาพทางความร้อน

§  มีราคาที่สูงที่สุดในบรรดาเหล็กกล้าคาร์บอน

ตารางที่ 5.4 ตัวเลขท้ายสองตัว หรือสามตัวเป็นการแสดงถึงเปอร์เซ็นต์การผสมของคาร์บอนในเนื้อเหล็ก

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

           “ดวงจันทร์ยังมีข้างขึ้นข้างแรม
                 ดวงอาทิตย์ยังมืดมิดบางคราว
                     น้ำยังมีขึ้นมีลง นกยังบินสูงต่ำ
                         เช่นเดียวกับชีวิตคน ย่อมมีสูงต่ำบ้างธรรมดา”