เหล็กหล่อ

เหล็กหล่อมีอยู่หลายชนิดซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นชนิดๆหรือกลุ่มใหญ่ๆ ได้หลายกลุ่ม โดยแบ่งออกตามลักษณะการวมตัวกันของคาร์บอนและโครงสร้างพื้นฐานเป็นหลัก ได้แก่

1. เหล็กหล่อสีเทา( gray cast iron )
เป็นเหล็กหล่อที่มีราคาถูกที่สุดในบรรดาเหล็กหล่อทั้งหมด เหล็กหล่อสีเทาถูกผลิตจากเหล็กดิบ ( pig iron ) โดยตรงโดยการนำเหล็กดิบมาหลอมในเตาคิวโปล่าหรือเตาไฟฟ้า และจะมีการผสมธาตุบางชนิดเข้าไปเพื่อปรังปรุงคุณภาพของเหล็กหล่อสีเทาให้ดีขึ้น เหล็กหล่อสีเทาเมื่อหักดูเนื้อเหล็กตรงรอยหักจะมีลักษณะสีเป็นสีเทา จึงเรียกว่าเหล็กหล่อสีเทา ที่เป็นเช่นนี้ก็เพราะว่าในช่วงการเปลี่ยนสภาวะจากของเหลวเป็นของแข็งจะเป็นไปแบบช้าๆ ตามธรรมชาติ ทำให้คาร์บอนแยกตัวออกมารวมตัวกันอยู่ในรูปของแกรไฟต์และกระจัดกระจายอยู่ทั่วๆ ไปในเนื้อเหล็ก

เหล็กหล่อสีเทามีคุณสมบัติที่เหมาะสมกับการใช้งานในทางอุตสาหกรรม คือ
1.1 มีอุณหภูมิในการหลอมเหลวต่ำ และมีความสามารถในการหลอมเหลวได้ดี จึงสามารถที่จะไหลไปตามแบบที่มีความสามารถสลับซับซ้อนได้ดี

1.2 มีอัตราการขยายตัวต่ำ จึงนิยมใช้ทำส่วนประกอบของเครื่องจักร ที่ต้องการขนาดและรูปร่างคงที่

1.3 มีความไม่มากนัก จึงสามารถกลึง กัด เจาะ และไส เพื่อความตกแต่งให้ได้ขนาดตามความต้องการได้ง่ายรับแรงสั่นสะเทือน และแรงอัดได้ดี จึงใช้ทำแท่นเครื่องจักรเครื่องมือกลชนิดต่างๆ

2. เหล็กหล่อสีขาว ( white cast iron )
เป็นเหล็กหล่อที่มีคาร์บอนผสมอยู่ในรูปของเหล็กคาร์ไบด์หรือซีเมนไทต์ ( Fe 3C ) ทำให้เหล็กหล่อมีคุณสมบัติแข็งและเปราะแตกหักได้ง่าย เมื่อหักดูรอยแตกหักจะเห็นเป็นสีขาว จึงเรียกว่าเหล็กหล่อสีขาว ที่เป็นเช่นนี้เป็นเพราะการเปลี่ยนสภาวะของเหล็กหล่อจากสภาพหลอมเหลว เป็นสภาวะของแข็งจะเป็นไปอย่างรวดเร็ว เหล็กหล่อสีขาวส่วนมากใช้ทำชิ้นส่วนอุปกรณ์ที่คงทนต่อการเสียดสี จานเจียระไน เพชร - พลอย อุปกรณ์การผลิตซีเมนต์ อิฐ

คุณสมบัติของเหล็กหล่อสีขาวที่เหมาะกับการใช้งานในทางอุตสาหกรรม คือ
2.1 มีความแข็งสูง สามารถนำมา กลึง กัด เจาะ ใสได้
2.2 มีความเปาะสูง
2.3 ทนแรงกระแทกได้น้อย
2.4 ทนการเสียดสีได้ดี การสึกหรอระหว่างการใช้งานน้อย เช่น แบริ่งลูกปืน ล้อรถไฟ



3. เหล็กหล่ออบเหนียว (malleable cast iron )
เป็นเหล็กที่ความเหนียวและทนต่อแรงกระแทกได้ดี และมีคุณลักษณะคล้ายคลึงกับเหล็กกล้า มีความยืดหยุ่น ( elastic ) เหล็กหล่ออบเหนียวจะมีความเค้นแรงดึงสูงกว่าเหล็กหล่อสีเทาและเหล็กหล่อสีขาว แต่ต่ำกว่า เหล็กหล่อแกรไฟต์ก้อนกลมเล็กน้อย เหล็กหล่ออบเหนียว เมื่อทำการอบชุบด้วยความร้อนและสมารถทำการเปลี่ยนแปลงในด้านความเหนียวและความแข็งแรงได้ดีอีกด้วย จึงมีการใช้งานกันอย่างกว้างขวางมากกว่าเหล็กหล่อสีเทา สามารถผลิตได้ง่ายโดยการใช้เตาหลอมชนิดเดียวกันกับการผลิตเหล็กสีเทา

คุณสมบัติของเหล็กหล่ออบเหนียวที่เหมาะกับการใช้งานในทางอุตสาหกรรม คือ
3.1 ความเหนียวจะเพิ่มมากขึ้นกว่าเหล็กหล่อสีเทาและเหล็กหล่อสีขาว
3.2 ความแข็งจะเพิ่มมากกว่าเหล็กหล่อสีขาว แต่น้อยกว่าเหล็กหล่อสีเทา
3.3 อัตราการยืดตัวจะมากขึ้น
3.4 ทนต่อแรงกระแทกได้ดี
3.5 สามารถนำไปชุบผิวแข็งได้มาก

4.เหล็กหล่อแกรไฟต์ก้อนกลม ( spheroidal cast iron )
ที่เรียกว่าเหล็กหล่อแกรไฟต์ก็เพราะว่าคุณลักษณะของแกรไฟต์ที่ตกผลึกอยู่ในเนื้อของเหล็กหล่อ จะมีลักษณะเป็นก้อนกลม ทำให้เหล็กหล่อชนิดนี้มีคุณสมบัติที่เหนียว รับแรงกระแทกได้ดีกว่าเหล็กหล่อสีเทาเป็นอย่างมาก การเกิดแกรไฟต์ก้อนกลมเกิดจากการที่ได้ผสมโลหะซีเรียม หรือโลหะแมกนีเซียมลงไปในเหล็กหล่อทำให้ธาตุคาร์บอนที่มีอยู่ในเหล็กหล่อแตกตัวออกมารวมกลุ่มกัน ในรูปลักษณะของแกรไฟต์ก้อนกลม

คุณสมบัติของเหล็กหล่อแกร์ไฟต์ก้อนกลมที่เหมาะกับการใช้งานในทางอุตสาหกรรม คือ
4.1 ทนแรงดึงได้สูงประมาณ 540 – 700 นิวตัน /มม.2
4.2 มีอัตราการยึดตัวประมาณ 1 – 5 %
4.3 สามารถนำไปชุบแข็ง อบลดความเครียด หรือชุบผิวแข็งได้
4.4 ความแข็งและความเปราะลดลง ทำให้กลึง , กัด , ไส , เจาะได้ง่าย
4.5 ทนต่อการสึกหรอได้ดี
4.6 ทนความร้อนได้ดี
4.7 สามารถนำไปตีขึ้นรูปได้
4.8 สามารถรับแรงกระแทกได้ดี

5. เหล็กหล่อทนการเสียดสี ( abrasion resistance cast iron )
เป็นเหล็กหล่อที่ผสมโลหะโครเมียม นิกเกิล และโมลิบดีนัม จึงทำให้เหล็กหล่อมีความแข็งสูง รอยแตกจะเป็นสีขาวคล้ายกับเหล็กหล่อสีขาวเหล็กหล่อทนการเสียดสีจะใช้กับงานที่มีการเสียดสีสูง เช่น การบดของแข็งต่าง ๆ ในอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ อุตสาหกรรมเซรามิก อุตสาหกรรมการทำสี และอุตสาหกรรมเหมืองแร่ เป็นต้น

คุณสมบัติของเหล็กหล่อทดการเสียดสีที่เหมาะกับการใช้งานในทางอุตสาหกรรม คือ
5.1 ความต้านทานแรงดึง
5.2 ความต้านทานแรงกระแทก

6. เหล็กหล่อทนการกัดกร่อน (Corrosion Resistant Iron)
เป็นเหล็กหล่อที่นิยมใช้งานเกี่ยวกับน้ำทะเล บ่อน้ำมัน อุตสาหกรรมการผลิตน้ำกรด ทั้งอินทรีย์และอนินทรีย์ งานปั๊ม งานท่อและข้อต่อท่อต่างๆ ที่มีรูปร่างสลับซับซ้อน