สวัสดีจ้าเพื่อนๆ เคยสงสัยกันไหม วัสดุ  cast iron มันคืออะไร ใครรู้บ้าง มันมีทั้งหมด 6 ชนิด แต่ละชนิดมีลักษะยังไงกันน้าาา แล้วในแต่ละอุตสาหกรรม เขาใช้อะไรกันบ้าง มีส่วนประกอบอะไรบ้าง มาไขความลับจากบทความนี้กันได้เลย

Cast iron คือ เหล็กหล่อ  เป็นโลหะผสมของเหล็ก ซิลิคอน และคาร์บอน

cast iron มีความเข้มข้นของคาร์บอนอยู่ระหว่าง 3-4% โดยน้ำหนัก ซึ่งส่วนใหญ่ปรากฏอยู่ในรูปของแข็งไม่ละลาย (เช่น Graphite flakes หรือ nodules) เหล็กหล่อสองชนิดหลักๆ ได้แก่เหล็กหล่อเทา (grey cast iron) และเหล็กหล่อเหนียว (nodular (ductile) cast iron) ความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กหล่อใกล้เคียงกับเหล็กกล้า หรือบางครั้งอาจจะดีกว่า 

ในการเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนให้กับเหล็กหล่อนั้น สามารถผสมด้วยซิลิคอน 13-16% โดยน้ำหนักหรือนิกเกิล(Ni-resist) 15-35% โดยน้ำหนัก

เหล็กหล่อหลายประเภทถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรม โดยเฉพาะในวาล์ว เครื่องสูบน้ำ ท่อ และชิ้นส่วนรถยนต์ เหล็กหล่อมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีต่อของเหลวที่เป็นกลางหรือเป็นเบส (ซึ่งมีค่าความเป็นกรดเป็นด่างสูง) แต่ความต้านทานการกัดกร่อนต่อกรด (ซึ่งมีค่าความเป็นกรดเป็นด่างต่ำ) ต่ำ

รูปภาพที่เกี่ยวข้อง

1.เหล็กหล่อสีขาว (White Cast Iron)

เหล็กหล่อสีขาวจะมีเปอร์เซ็นต์คาร์บอนอยู่ปริมาณ 1.7% ขึ้นไปและยังมีธาตุที่ผสมอยู่เช่นกำมะถัน, ซิลิคอน , แมงกานิส และ ฟอสฟอรัส ผลิตได้จากเตาคิวโปล่า   หากเรานำรอยแตกหักดูจะเห็นเนื้อเหล็กมีเม็ดเกรนสีขาว โดยการเปลี่ยนแปลงสภาวะของเหล็กหล่อชนิดนี้จะเปลี่ยนสถานะหลอมเหลวไปเป็นสถานะของแข็ง จะทำให้คาร์บอนแทรกตัวเข้าไปอยู่ในเนื้อเหล็ก ไม่อยู่อย่างอิสระเหมือนเหล็กหล่อสีดำ แต่จะรวมกันเนื้อเหล็กในรูปของสารประกอบ ซึ่งมีชื่อทางเคมีว่า “เหล็กคาร์ไบด์” หรือทางโลหะวิทยาเรียกลักษณะโครงสร้างแบบนี้ว่า “ซีเมนไตต์” (Clementine)  

โครงสร้างแบบนี้จะทำให้เหล็กมีคุณสมบัติแข็ง , เปราะ, แตกหักง่าย รอยหักจะดูเป็นสีขาวเหมือนเนื้อเหล็กทั่ว ๆ ไป เราจึงเรียกเหล็กหล่อชนิดนี้ว่า “เหล็กหล่อสีขาว” ตามลักษณะที่ปรากฏบนเนื้อของเหล็กหล่อสีขาว

2.เหล็กหล่อสีเทาหรือสีดำ (Gray Cast Iron)

เหล็กหล่อชนิดนี้เป็นเหล็กหล่อที่มีส่วนผสม และโครงสร้างใกล้เคียงกับเหล็กดิบ (Pig iron) ที่ถลุงจากเตาสูง (Blast Purnace) เหล็กหล่อชนิดนี้เมื่อหักดูเนื้อเหล็กตรงรอยหักจะเห็นเม็ดเกรนเป็นสีเทา แตกต่างกับเหล็กหล่อสีขาวทั้ง มีเปอร์เซ็นต์คาร์บอนที่ใกล้เคียงกัน ประมาณ  3 – 3.5%   แต่คาร์บอนในเหล็กหล่อสีเทานี้จะเกิดขึ้นเนื่องจากเย็นตัวเป็นไปอย่างช้า ๆ ทำให้คาร์บอน ปริมาณส่วนใหญ่จะแยกตัวออกมารวมกันในรูปของคาร์บอนบริสุทธ์เป็นแผ่นหรือเกล็ด (Flakes) ซึ่งเรียกว่า “Graphite”  ซึ่งทำให้ดูเป็นสีเทา (แต่ก็ยังมีคาร์บอนบางส่วนรวมตัวในลักษณะสารประกอบในเนื้อเหล็ก (Cementite) เหมือนเหล็กหล่อสีขาว) นอกจากนี้ยังมีธาตุที่ผสมอยู่ช่น   ซิลิกอน  , แมงกานีส , ฟอสฟอรัส และ กำมะถัน

ผลการค้นหารูปภาพสำหรับ Gray Cast Iron

ผลการค้นหารูปภาพสำหรับ Gray Cast Iron

คุณสมบัติของเหล็กหล่อสีเทา

  1. มีความแข็งไม่มากนัก สามารถกลึงหรือไส ตบแต่งให้ได้ขนาดตามต้องการได้
  2. มีอุณหภูมิหลอมเหลวต่ำ และมีความสามารถในการไหล (Fluidity)ดี สามารถหล่อหลอมให้ได้รูปร่างชนิดซับซ้อนได้ง่าย
  3. มีอัตราการขยายตัวน้อย สามารถใช้ทำส่วนประกอบของเครื่องจักรกลที่ต้องการรูปร่างและขนาดที่แน่นอน
  4. มีความต้านทานต่อแรงอัด และรับแรงสั่น (Dam ping Capacity) ได้ดี ใช้ทำแท่นรองรับอุปกรณ์ เครื่องมือกลต่างๆ ได้ดี
  5. สามารถที่จะปรับปรุงคุณสมบัติความต้านทานแรงดึงได้มากขึ้นอยู่กับการปรับปรุงส่วนผสมและการอบชุบ ทำให้ใช้งานได้กว้างขวาง

การใช้งาน   ใช้ทำชิ้นส่วนของเครื่องยนต์ เช่นก้านสูบ  ทำท่อน้ำ  ขนาดใหญ่ และแท่นฐานเครื่องจักรกลต่าง ๆ เช่น ฐานเครื่องกลึง , เครื่องกัด   ทำปากกาจับชิ้นงาน

 

รูปภาพที่เกี่ยวข้อง

3 เหล็กหล่อกราไฟต์กลม (Spheroidal Graphite Cast) หรือเรียกว่า  Nodular Cast Iron , Ductile Iron

เหล็กหล่อกราไฟต์กลมมีเปอร์เซ็นต์คาร์บอนอยู่ประมาณ 3 – 3.5%และยังมีธาตุที่ผสมอยู่  เช่น  แมกนีเซี่ยม และ นิกเกิล เหล็กหล่อชนิดนี้ได้มาจากเหล็กหล่อสีเทาอีกทีหนึ่งโดยผสมแมกนีเซียม – นิกเกิลลงในน้ำเหล็กก่อนเทลงแบบ ซึ่งจะทำให้กราไฟต์ (คาร์บอนบริสุทธิ์ที่รวมตัวอยู่ในเนื้อเหล็ก) มีลักษณะเป็นวงกลม (Spheroids) เหล็กหล่อกราไฟต์กลมต่างกับเหล็กหล่อสีเทาตรงที่คาร์บอนรวมตัวเป็นกราไฟต์ในลักษณะกลม (กราไฟต์ของเหล็กหล่อสีเทาอยู่ในลักษณะยาว ๆ ) คุณสมบัติที่ได้จึงเหนียวและรับแรงกระแทกได้ดีกว่าเหล็กหล่อสีเทา จึงเป็นที่นิยมใช้มาก โครงสร้างของเหล็กชนิดนี้ จะมีโครงสร้างพื้นเป็นเฟอร์ไรท์ (Ferrite) และเพิรไลท์ (Pearlite)

คุณสมบัติของเหล็กหล่อกราไฟต์กลม

  1. ทนแรงดึงได้สูงประมาณ 540 – 700นิวตัน /มม.2
  2. มีอัตราการยึดตัวประมาณ 1 – 5 ๔%
  3. สามารถนำไปชุปแข็ง อบลดความเครียด หรือชุบผิวแข็งได้
  4. ความแข็งและความเปราะลดลง ทำให้กลึง , กัด , ไส , เจาะได้ง่าย
  5. ทนต่อการสึกหรอได้ดี
  6. ทนความร้อนได้ดี
  7. สามารถนำไปตีขึ้นรูปได้
  8. สามารถรับแรงกระแทกได้ดี

ผลการค้นหารูปภาพสำหรับ Compacted graphite

4 เหล็กหล่อ CGI (Compacted graphite)

เหล็กหล่อCGIจะมีเปอร์เซ็นต์คาร์บอนประมาณ4.2%และมีธาตุที่ผสมอยู่เช่นโลหะแมกนีเซียม(Magnisium)แล นิกเกิล (Nichel) เหล็กหล่อชนิดนี้จะมีเนื้อเม็ดเกรนจะแตกต่างจากเหล็กหล่อกราไฟต์กลมคือ เหล็กหล่อชนิดนี้มีกราไฟต์เป็นลักษณะคดยาวคล้ายตัวหนอน (Vermicular graphite) และมีความต้านทานแรงดึงได้ดี และการหดตัวต่ำ เหล็กชนิดนี้จะมีคุณสมบัติอยู่ระหว่างเหล็กหล่อกราไฟต์กลมกับเหล็กหล่อสีเทา เหล็กหล่อชนิดนี้จะมีความต้านทานแรงดึงได้ดีกว่าเหล็กหล่อสีเทา จะอยู่ในเกณฑ์เดียวกับกราไฟต์ก้อนกลม แต่ความเหนียวจะด้อยกว่า

การใช้งาน  ใช้ทำเฟือง (Gear) ล้อช่วยแรง (fly wheel) , เบรคดุม (Brake drum) และท่อไอเสีย (Exhaust Manifolds)

ผลการค้นหารูปภาพสำหรับ malleable Cast Irons 

 5 เหล็กหล่ออบเหนียว (malleable Cast Irons) หรือเหล็กหล่อเหนียว (GT)

 เหล็กหล่อชนิดนี้สามารถทนต่อแรงดึงได้ดีกว่าเหล็กหล่อสีเทา และเหล็กหล่อสีขาว แต่น้อยกว่าเหล็กกราไฟต์กลม นอกจากนี้ทนต่อแรงกระแทกได้ดี มีคุณสมบัติใกล้เคียงกับเหล็กกล้า  เหล็กหล่อชนิดนี้ทำจากเหล็กสีขาวไปผ่านกรรมวิธีอบอ่อน ควบคุมการเย็นตัว ซึ่งจะทำให้โครงสร้างเปลี่ยนแปลงไป แต่ข้อเสียของเหล็กหล่ออบเหนียวนี้ คือ ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการอบอ่อนสูงและ ทำกับชิ้นงานที่มีความหนาได้ไม่เกิน 50 มม.

คุณสมบัติของเหล็กหล่อเหนียว

  1. ความเหนียวจะเพิ่มมากขึ้นกว่าเหล็กหล่อสีเทาและเหล็กหล่อสีขาว
  2. ความแข็งจะเพิ่มมากกว่าเหล็กหล่อสีขาว แต่น้อยกว่าเหล็กหล่อสีเทา
  3. อัตราการยืดตัวจะมากขึ้น
  4. ทนต่อแรงกระแทกได้ดี
  5. สามารถนำไปชุบผิวแข็งได้มาก

ผลการค้นหารูปภาพสำหรับ Alloy 

6 เหล็กหล่อผสมหรือเหล็กหล่อพิเศษ (Alloy and Special Cast Iron)

เหล็กหล่อผสมหรือเหล็กหล่อพิเศษเป็นเหล็กหล่อที่ถูกสร้างขึ้นมา เพื่อให้มีคุณสมบัติตามที่ต้องการ เหล็กหล่อชนิดนี้มีอยู่หลายประเภทขึ้นอยู่กับสารหรือโลหะที่ผสมในเนื้อเหล็กหล่อ เราพอจะแบ่งออกตามการใช้งานได้3 ประเภทคือ

  1. เหล็กหล่อผสมทนการเสียดสี
  2. เหล็กหล่อผสมทนต่อความร้อน
  3. เหล็กหล่อผสมทนต่อการกัดกร่อน

 

เป็นอย่างไรกันบ้างเพื่อนๆ เหล็กหล่อทั้งชื่อเรียก ลักษณะ ชนิด แต่ละอย่างก็ไม่เหมือนกัน แถมยังใช้งานคนละแบบอีกด้วย การทนต่อสภาวะ อุณหภูมิต่างๆ ก็แตกต่างกัน เพื่อนๆรู้แบบนี้แล้ว อย่ารอช้าไปใย ของแต่ละโรงงานเป็นแบบไหนน้า บอกแอดมินมาสะดีดี

 

สามารถดูสินค้าและสอบถามรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่

www.pakoengineering.com

PAKO ENGINEERING

ขอบคุณข้อมูลจาก

https://bit.ly/2PhezBE

https://bit.ly/2JIp2jD

https://bit.ly/2z4IGT5

https://bit.ly/2zzLuH9

https://bit.ly/2yWUoix

https://bit.ly/2yV7YCZ

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *