ธาตุต่างๆที่ปะปนอยู่ในเหล็ก

Last updated: Nov 22, 2016  |  2142 จำนวนผู้เข้าชม  |  ธาตุต่างๆที่ปะปออยู่ในเหล็ก

ธาตุต่างๆที่ปะปนอยู่ในเหล็ก

ธาตุแต่ละธาตุที่ปะปนอยู่ในเหล็กส่งผลต่อคุณสมบัติของเหล็กทั้งสิ้น โดยมาตรฐานส่วนใหญ่จะใช้ธาตุหลัก ๆ อยู่ 5 ธาตุในการพิจารณา คือ คาร์บอน, ซิลิกอน, แมงกานีส, ซัลเฟอร์, ฟอสฟอรัส

คาร์บอน (Carbon, C)

    เป็นธาตุหลักที่มีผลโดยตรงต่อการเพิ่มความสามารถของเหล็ก การเพิ่ม-ลด ปริมาณของคาร์บอนที่ผสมอยู่ในเหล็กจะทำให้อุณหภูมิหลอมเหลวของเหล็กเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย 


     หากปริมาณของคาร์บอนที่เพิ่มขึ้น ค่าความแข็งแรง (Strength), ค่าความแข็ง (Hardness) และค่าความต้านทานการสึกหรอ (Wear Resistance) ของเหล็กก็จะเพิ่มขึ้นด้วย แต่อัตราการยืด (Elongation) จะลดลง

ซิลิกอน (Silicon, Si)
     เมื่อปริมาณของธาตุซิลิกอนมีมากกว่า 0.25% จะมีผลต่อค่าความแข็งแรงและค่าความสามารถในการอบชุบแข็ง ปริมาณซิลิกอนที่สูงขึ้น อาจทำให้เกิดผิวเหล็กที่มีความขรุขระไม่เรียบ ไม่ลื่น

     Silicon เป็นธาตุที่มีผลโดยตรงต่อความสามารถในการชุบสังกะสี (Galvanizing) โดยปริมาณซิลิกอนที่เหมาะสมสำหรับการชุบสังกะสี คือ < 0.03% และ 0.14 – 0.25%

     Silicon ใช้เป็นตัวกลางที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิไดซิ่ง (Oxidizing) ทำให้เหล็กแข็งแรงมากขึ้น อีกทั้งเพิ่มความทนทานต่อการเสียดสี เพิ่มค่าแรงดึงที่จุดคราก (Yield Point) ของเหล็กให้สูงขึ้นมาก

แมงกานีส (Manganese, Mn)

    Manganese เป็นธาตุที่ไม่จำเป็นในเนื้อเหล็กใช้เป็นตัวไล่กำมะถัน (S)  ซึ่งจะหายไปในขณะหลอม ทำให้เหล็กอบชุบแข็งง่ายขึ้น

     ช่วยเพิ่มค่าความเค้นที่จุดคราก (Yield Strength) เมื่อปริมาณของแมงกานีสในเนื้อเหล็กเพิ่มขึ้น ซึ่งหากเปรียบเทียบระหว่างแมงกานิสและคาร์บอนแล้ว แมงกานีสจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงให้กับเหล็กเป็นอัตราส่วน 1/6 เท่าของคาร์บอน


     แมงกานีสสามารถรวมตัวกับซัลเฟอร์ เกิดเป็นแมงกานีลซัลไฟด์ในเนื้อเหล็กได้ ซึ่งจะไปทำลายคุณสมบัติทางกลของเหล็ก ทำให้เกิดรอยแตกที่ผิว

ซัลเฟอร์ (Sulphur, S)

     Sulphur เป็นธาตุที่ไม่จำเป็นต้องมีในเหล็ก เนื่องจากเป็นตัวที่ทำให้ค่าความแข็งแกร่งของเหล็กลดลงและยังสามารถทำให้เกิดรอยแตกในเหล็กได้อีกด้วย

ฟอสฟอรัส (Phosphorus, P)
     Phosphorus เป็นธาตุที่ไม่ต้องการให้มีอยู่ในเหล็ก สามารถกำจัดออกได้โดยขบวนการ Electric Arc Furnace


     Phosphorus ทำให้เหล็กเปราะและง่ายต่อการเกิดรอยแตก

     การเจาะจงใส่ฟอสฟอรัสในเหล็กบางครั้ง ก็เพื่อต้องการเพิ่มความแข็งแรง เพิ่มความสามารถในการกลึง ใส กัด และเจาะ (Machinability) เพิ่มความสามารถในการทำสี

อลูมิเนียม (Aluminium, Al)
    Aluminium เป็นตัวลดปริมาณออกซิเจนในน้ำเหล็กได้อย่างมากที่สุด (Al-Killed Steel)

    Aluminium สามารถรวมตัวกับธาตุไนโตรเจนเกิดเป็น AIN ซึ่งมีคุณสมบัติเปราะมาก อาจทำให้เกิดรอยแตกร้าวในการหล่อได้

โครเมียม (Chromium, Cr)
    Chromium ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติด้านความต้านทานการกัดกร่อน การสึกหรอ และเพิ่มความแข็งแรงของเหล็กกล้า

   
นิกเกิล (Nickel, Ni)
     Nickel ช่วยเพิ่มความแข็งแรง, ความแข็ง, ความแกร่ง (Toughness) และความต้านทานการกัดกร่อน ไม่เป็นสนิมง่าย ทนความร้อน

     Nickel สามารถช่วยลดผลร้ายของทองแดงที่มีต่อเหล็กกล้าได้ โดยจะช่วยเพิ่มความสามารถในการละลายของทองแดงในเกรนเหล็กให้มากขึ้น ทำให้ไม่เกิดทองแดงบริสุทธิ์ตกตะกอนอยู่ตามขอบเกรน

     Nickelไม่สามารถขจัดออกได้ในขั้นตอนการผลิตเหล็กกล้า

ทองแดง (Copper, Cu)
     Copper เป็นธาตุที่ไม่สามารถขจัดออกได้ในขั้นตอนการทำ (Steel Making)

ไนโอเบียม (Niobium, Nb)
     Niobium ช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความต้านทานการสึกหรอ โดยทำให้เม็ดเกรนของเหล็กกล้ามีขนาดเล็ก

ไทเทเนียม (Titanium, Ti)
     Titanium สามารถเพิ่มความแข็งแรงได้อย่างมากในเหล็กกล้า โดยไทเทเนียมจะไปจับตัวกับคาร์บอนเกิดเป็นสารประกอบคาร์ไบด์ เป็นธาตุผสมที่สำคัญในเหล็กสเตนเลส เพื่อป้องกันการถูกกัดกร่อนตามขอบเกรน นอกจากนั้น ไทเทเนียมยังช่วยทำให้เหล็กมีเกรนละเอียด

วาเนเดียม (Vanadium, V)
     Vanadium เพิ่มความแข็งแรง โดยทำให้เม็ดเกรนของเหล็กกล้ามีขนาดเล็กลง
และยังพิ่มความต้านทานการสึกหรอของเหล็กกล้า และทำให้เหล็กทนต่อความร้อนได้ดี

ดีบุก (Tin, Sn)
     Tin  ทำให้เหล็กกล้าเปราะและแตกได้ง่าย และไม่สามารถขจัดออกจากเหล็กกล้าได้


     แหล่งที่มาของดีบุกในเหล็กกล้าที่มาจากขบวนการผลิตแบบใช้เศษเหล็กเป็นวัตถุดิบ คือ กระป๋องน้ำอัดลม, กระป๋องต่าง ๆ ที่เคลือบด้วยดีบุก

โมลิบดินัม (Molybdeum, Mo)
     Molybdeum ไม่สามารถถูกขจัดออกได้ในขั้นตอนการผลิตเหล็กกล้า เพิ่มความแข็งและความแข็งแรงให้กับเหล็กกล้า และเพิ่มความแข็งและความแข็งแรงให้กับเหล็กกล้า






Powered by MakeWebEasy.com