บทนำและประเภทของเหล็กกล้าคาร์บอน

การจัดจำแนกเหล็กกล้าคาร์บอน

1. ตามร้อยละมวลของคาร์บอน: เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ (C: 0.25%) เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง (C: 0.25% < C < 0.6%) เหล็กกล้าคาร์บอนสูง (C > 0.6%)

ยิ่งปริมาณคาร์บอนสูงขึ้นเท่าใด ความแข็งและความแข็งแรงก็จะยิ่งเพิ่มขึ้นเท่านั้น แต่ความเหนียวก็จะลดลง

2. ตามคุณภาพของเหล็ก (โดยหลักคือปริมาณสารเจือปนกำมะถันและฟอสฟอรัส): เหล็กกล้าคาร์บอนทั่วไป (S < 0.055%, P < 0.045%) เหล็กกล้าคาร์บอนคุณภาพสูง (S < 0.040%, P < 0.040%) เหล็กกล้าคาร์บอนคุณภาพสูงพิเศษ (S < 0.030%, P < 0.035%)

3. ตามการใช้งาน: เหล็กโครงสร้างคาร์บอน – ใช้เป็นหลักในสะพาน เรือ ชิ้นส่วนอาคาร และเครื่องจักร; เหล็กเครื่องมือคาร์บอน – ใช้เป็นหลักสำหรับมีด แม่พิมพ์ และเครื่องมือวัด ฯลฯ

เกรดและประเภทการใช้งานของเหล็กคาร์บอน

เหล็กโครงสร้างคาร์บอนทั่วไป: Q195, Q215, Q235, Q255, Q275 ฯลฯ ตัวเลขแสดงความต้านแรงดึงขั้นต่ำ (yield strength) ที่หน่วยเป็น MPa Q195, Q215 และ Q235 มีความเหนียวดี สามารถรีดเป็นแผ่นเหล็ก แท่งเหล็ก ท่อเหล็ก ฯลฯ ได้ ส่วน Q255 และ Q275 สามารถรีดเป็นเหล็กรูปพรรณและแผ่นเหล็ก ฯลฯ ได้

เหล็กโครงสร้างคาร์บอนคุณภาพสูง: เกรดเหล็กแสดงด้วยส่วนหมื่นของมวลเฉลี่ยของคาร์บอน เช่น 20#, 45# ฯลฯ โดย 20# หมายถึงมีคาร์บอนอยู่ 0.20% (20/10,000)

ใช้เป็นหลักในการผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักรต่างๆ

เหล็กเครื่องมือคาร์บอน: เกรดเหล็กแสดงด้วยมวลเฉลี่ยของคาร์บอน โดยมีตัวอักษร T นำหน้า เช่น T9, T12 ฯลฯ โดย T9 หมายถึงมีคาร์บอนอยู่ 0.9% (9 ส่วนต่อพัน)

ใช้เป็นหลักในการผลิตเครื่องมือตัดต่างๆ เครื่องมือวัด แม่พิมพ์ ฯลฯ

เหล็กหล่อ: ค่าเกรดของเหล็กหล่อจะขึ้นต้นด้วยสัญลักษณ์ ZG ตามด้วยตัวเลข ซึ่งตัวเลขนั้นแสดงสัดส่วนมวลเฉลี่ยของธาตุในเหล็ก (ระบุเป็นเศษส่วนหมื่นส่วนหนึ่ง) ตัวอย่างเช่น ZG25 หมายถึง มีคาร์บอน (C) ร้อยละ 0.25

การใช้งาน: ใช้เป็นหลักในการผลิตชิ้นส่วนที่มีรูปร่างซับซ้อนและต้องการความแข็งแรง ความเหนียว และความทนทานบางระดับ เช่น เฟือง ข้อต่อเพลา ฯลฯ

การอบร้อนแบบทั่วไปของเหล็กกล้าคาร์บอน

การอบอ่อน

ทำให้เหล็กมีอุณหภูมิสูงขึ้นถึงจุดที่เหมาะสม คงอุณหภูมินั้นไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง จากนั้นจึงลดอุณหภูมิลงอย่างช้าๆ (โดยการเย็นตัวภายในเตา) เพื่อให้ได้โครงสร้างที่ใกล้เคียงกับภาวะสมดุล

การอบอ่อนแบบสมบูรณ์ การอบอ่อนแบบอุณหภูมิคงที่ การอบอ่อนแบบทำให้คาร์ไบด์กลายเป็นทรงกลม การอบอ่อนแบบการแพร่กระจาย และการอบอ่อนเพื่อลดความเครียด

การอบปกติ

กระบวนการอบร้อนนี้คือ การทำให้ชิ้นส่วนเหล็กมีอุณหภูมิสูงขึ้นถึง 30–50 องศาเซลเซียสเหนือจุด AC3 และ Acm แล้วคงอุณหภูมินั้นไว้เป็นระยะเวลาที่เหมาะสม ก่อนปล่อยให้เย็นตัวลงในอากาศเพื่อให้ได้โครงสร้างคล้ายเพอร์ไลต์

การชุบแข็ง

กระบวนการรักษาความร้อนชนิดหนึ่ง ซึ่งชิ้นส่วนเหล็กจะถูกทำให้ร้อนจนถึงอุณหภูมิที่เกิดออสเทนไนต์ (austenitization) แล้วจึงทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว เพื่อเปลี่ยนโครงสร้างให้กลายเป็นมาร์เทนไซต์ (martensite) รูปร่างลักษณะของมาร์เทนไซต์ที่ได้ขึ้นอยู่อย่างใกล้ชิดกับองค์ประกอบทางเคมีของเหล็ก ขนาดของเม็ดผลึกออสเทนไนต์ดั้งเดิม และเงื่อนไขในการเกิดมาร์เทนไซต์ โดยยิ่งเม็ดผลึกออสเทนไนต์มีขนาดเล็กเท่าใด มาร์เทนไซต์ที่ได้ก็จะยิ่งละเอียดมากขึ้นเท่านั้น

การอบหลังการชุบแข็ง

หลังจากชุบแข็งชิ้นส่วนเหล็กแล้ว เพื่อขจัดความเครียดภายในและให้ได้สมบัติที่ต้องการ จะนำชิ้นส่วนไปให้ความร้อนที่อุณหภูมิหนึ่งๆ ซึ่งต่ำกว่า AC1 ค้างไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง จากนั้นจึงปล่อยให้เย็นลงถึงอุณหภูมิห้อง

เหล็กกล้าผสม

เหล็กกล้าที่ได้จากการเติมธาตุผสมหนึ่งชนิดหรือมากกว่าหนึ่งชนิดลงในเหล็กกล้าคาร์บอน

การจัดจำแนกเหล็กกล้าผสม

ตามปริมาณธาตุผสมที่มีอยู่: เหล็กกล้าผสมต่ำ (สัดส่วนมวลรวมน้อยกว่า 5%), เหล็กกล้าผสมปานกลาง (สัดส่วนมวลรวม 5%–10%), เหล็กกล้าผสมสูง (สัดส่วนมวลรวมมากกว่า 10%)

ตามประเภทของธาตุโลหะผสมหลัก: เหล็กโครเมียม เหล็กโครเมียม-นิกเกิล เหล็กซิลิคอน-แมงกานีส เป็นต้น

ตามการใช้งาน: เหล็กโครงสร้าง เหล็กเครื่องมือ เหล็กพิเศษที่มีสมบัติเฉพาะ

สแตนเลส

ชนิดหนึ่งของเหล็กที่มีความต้านทานการกัดกร่อนสูงในบรรยากาศและสื่อกัดกร่อนทั่วไป

การใช้งาน: ใช้เป็นหลักในการผลิตชิ้นส่วนหรือชิ้นส่วนโครงสร้างที่ทำงานในสื่อกัดกร่อนต่าง ๆ และมีความต้านทานการกัดกร่อนสูง ใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมปิโตรเลียม อุตสาหกรรมเคมี พลังงานนิวเคลียร์ การพัฒนาทรัพยากรทางทะเล การป้องกันประเทศ และบางสาขาเทคโนโลยีขั้นสูง