แร่เหล็กเกิดขึ้นตามธรรมชาติโดยทั่วไปจะไม่พบแร่เหล็กบริสุทธิ์ในธรรมชาติ แต่จะพบในรูปของสารประกอบ เช่น อยู่ในรูปของออกไซด์ ได้แก่ แร่ฮีมาไทด์ ( Hematite ) มีสูตรทางเคมีว่า Fe2O3 และแร่แมกนีไทต์ ( Magnetite ) มีสูตรทางเคมี Fe3O4 แร่เหล่านี้จะถูกใช้เป็นวัตถุดิบในการถลุงเป็นโลหะเหล็กต่อไป
2.โลหะเหล็ก ( Iron )
โลหะเหล็กได้จากการถลุงแร่เหล็กด้วยกระบวนการดังต่อไปนี้
– การถลุงแร่เหล็กด้วยเตาพ่นลม ( blast furnace ) โลหะเหล็กที่ได้จากกระบวนหารนี้ เรียกว่า เหล็กถลุง หรือเหล็กดิบ ( pig iron )
– โดยวิธีลดออกซิเจนโดยตรง ( direct reduction process ) โลหะเหล็กที่ได้จากกระบวนการนี้เรียกว่า เหล็กพรุน ( sponge iron )
3.เหล็กหล่อ ( Cast lron )
เหล็กหล่อเป็นเหล็กที่มีส่วนผสมของคาร์บอนในเนื้อเหล็กเกินกว่า 2.0% โดยน้ำหนักเมื่อนำไปเปรียบเทียบกับเหล็กกล้า ( steel ) เหล็กหล่อจะมีข้อด้อยกว่าเด็กกล้า ในแง่ของความแข็งแรง,ความเหนียว และความยืดหยุ่น แต่จะมีข้อได้เปรียบในงานหล่อ กล่าวคือ ในสภาวะ หลอมละลาย น้ำเหล็กของเหล็กหล่อจะไหลเข้าแบบหล่อได้ดีกว่าน้ำเหล็กกล้าทำให้เหล็กหล่อสามารถที่จะถูกหล่อเป็นชิ้นงานที่รูปร่างซับซ้อนได้ดี
เหล็กหล่อที่สำคัญในงานอุตสาหกรรมมีดังนี้
-เหล็กหล่อขาว ( white Cast Iron ) มีคาร์บอนอยู่ในเนื้อเหล็กในรูปของคาร์ไบต์ทำให้มรเม็ดเกรนสีน้ำเงิน คาร์ไบด์นี้เองที่ส่งผลให้เหล็กมัความแข็ง,เปราะ และปาดผิวยากมาก ผิวของเหล็กหล่อขาวทนต่อการเสียดสี และต้านทานการสึกหล่อได้ดี
-เหล็กหล่อเทา ( Gray Cast Iron ) มีคาร์บอนอยู่ในเนื้อเหล็กในรูปของแกรไฟต์ ทำให้มีเม็ดเกรนสีเทา และมีความแข็งน้อยกว่าเหล็กหล่อสีขาว กลึงปาดผิวได้ง่าย
-เหล็กหล่อเหนียว ( Ductile Cast Iron ) มีคาร์บอนอยู่ในเนื้อเหล็กในรูปของแกรไฟต์ก้อนกลม บางครั้งจึงถูกเรียกว่า เหล็กหล่อแกรไฟต์ก้อนกลม มีคุณสมบัติคล้ายเหล็กหล่อเทา แต่จะมีคุณสมบัติทางกลดีกว่า
– เหล็กหล่ออบเหนียว ( Malleable Cast Iron ) ได้จากการนำเอาเหล็กหล่อขาวมาผ่านกรรมวิธีทางความร้อน ( heat treatment ) เพื่อเปลี่ยนคาร์บอนที่อยู่ในรูปของคาร์ไบด์ ให้กลายเป็นแกรไฟต์ ทำให้เหล็กหล่ออบเหนียวมีความอ่อนตัว เพราะไม่มีคาร์บอนที่อยู่ในรูปของคาร์ไบด์อีกต่อไป
4.เหล็กกล้า ( Steel ) เหล็กกล้าเป็นเหล็กที่มีส่วนผสมของคาร์บอน ในเนื้อเหล็กไม่เกิน 2.0% โดยน้ำหนักการที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำจะช่วยให้ความสามารถในการขึ้นรูป ( forming ability ) ดีขึ้น จึงสามารถนำไปใช้ทำผลิตภัณฑ์ที่มีรูปทรงหลากหลาย มีความแข็งแรง ความเหนียว และความยืดหยุ่น ทนต่อแรงกระแทกได้ดี นำไปปาดผิวด้วยเครื่องจักรได้ดี เหล็กกล้าจึงเป็นเหล็กที่ใช้มากที่สุด
