ธาตุแต่ละธาตุที่ปนอยู่ในเหล็กมีผลกระทบต่อคุณสมบัติของเหล็กทั้งสิ้น โดยมาตรฐานส่วนมากจะใช้ธาตุหลัก ๆ อยู่ 5 ธาตุในการพิจารณา คือ คาร์บอน, ซิลิกอน, แมงกานีส, ซัลเฟอร์, ฟอสฟอรัส

คาร์บอน (Carbon, C)

เป็นธาตุหลักที่มีผลกระทบโดยตรงต่อการเพิ่มขึ้นความสามารถของเหล็ก การเพิ่ม-ลด ปริมาณของคาร์บอนที่ผสานอยู่ในเหล็กจะทำให้อุณหภูมิหลอมเหลวของเหล็กปรับเปลี่ยนตามไปด้วย

หากจำนวนรวมของคาร์บอนที่เพิ่มขึ้น ค่าความทนทาน (Strength), ค่าความแข็ง (Hardness) และค่าความต้านทานการสึกหรอ (Wear Resistance) ของเหล็กก็จะเพิ่มขึ้นด้วย แต่อัตราการยืด (Elongation) จะลดลง

ซิลิกอน (Silicon, Si)
เมื่อปริมาณของธาตุซิลิกอนมีสูงถึง 0.25% จะมีผลกระทบต่อค่าความแข็งแรงและค่าความสามารถในการอบชุบแข็ง ปริมาณซิลิกอนที่สูงขึ้น อาจเป็นเหตุให้เกิดผิวเหล็กที่มีความปุ่มๆ ป่ำๆไม่เรียบ ไม่ลื่น

Silicon เป็นธาตุที่มีผลกระทบโดยตรงต่อความสามารถในการชุบสังกะสี (Galvanizing) โดยปริมาณซิลิกอนที่เหมาะสมสำหรับการชุบสังกะสี คือ น้อยกว่า 0.03% และ 0.14 – 0.25%

Silicon ใช้เป็นตัวกลางที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิไดซิ่ง (Oxidizing) ทำให้เหล็กคงทนเพิ่มขึ้น อีกทั้งเพิ่มความแข็งแรงต่อการเสียดสี เพิ่มค่าแรงดึงที่จุดคราก (Yield Point) ของเหล็กให้สูงขึ้นมาก

แมงกานีส (Manganese, Mn)

Manganese เป็นธาตุที่ไม่จำเป็นในเนื้อเหล็กใช้เป็นตัวไล่กำมะถัน (S) ซึ่งจะหายไปในขณะหลอม ทำให้เหล็กอบเคลือบแข็งง่ายขึ้น

ช่วยเพิ่มค่าความเค้นที่จุดคราก (Yield Strength) เมื่อปริมาณของแมงกานีสในเนื้อเหล็กยิ่งขึ้น ซึ่งหากเทียบระหว่างแมงกานิสและคาร์บอนแล้ว แมงกานีสจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงให้กับเหล็กเป็นอัตราส่วน 1/6 เท่าของคาร์บอน

แมงกานีสสามารถรวมตัวกับซัลเฟอร์ เกิดเป็นแมงกานีลซัลไฟด์ในเนื้อเหล็กได้ ซึ่งจะไปกำจัดคุณสมบัติทางกลของเหล็ก ทำให้เกิดรอยแตกที่ผิว

ซัลเฟอร์ (Sulphur, S)

Sulphur เป็นธาตุที่ไม่จำเป็นต้องมีในเหล็ก เนื่องจากเป็นตัวที่ทำให้ค่าความแข็งแกร่งของเหล็กลดลงและยังสามารถทำให้เกิดรอยแตกในเหล็กได้อีกด้วย

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

Phosphorus ทำให้เหล็กเปราะบางและง่ายต่อการเกิดรอยแตก

การเจาะจงใส่ฟอสฟอรัสในเหล็กบางครั้ง ก็เพื่อต้องการเพิ่มความทนทาน เพิ่มความสามารถในการกลึง ใส กัด และเจาะ (Machinability) เพิ่มความสามารถในการทำสี

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

Aluminium สามารถรวมตัวกับธาตุไนโตรเจนเกิดเป็น AIN ซึ่งมีคุณสมบัติบอบบางมาก อาจทำให้เกิดรอยรอยร้าวในการหล่อได้

โครเมียม (Chromium, Cr)
Chromium ช่วยเปลี่ยนแปลงคุณลักษณะด้านความต้านทานการกัดกร่อน การสึกหรอ และเพิ่มความแข็งแรงของเหล็กกล้า

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

Nickel สามารถช่วยลดผลเสียของทองแดงที่มีต่อเหล็กกล้าได้ โดยจะช่วยเพิ่มความสามารถในการละลายของทองแดงในเกรนเหล็กให้เพิ่ม ทำให้ไม่เกิดทองแดงบริสุทธิ์ตกตะกอนอยู่ตามขอบเกรน

Nickelไม่สามารถลบล้างออกได้ในขั้นตอนการผลิตเหล็กกล้า

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

ไนโอเบียม (Niobium, Nb)
Niobium ช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความต้านทานการสึกหรอ โดยทำให้เม็ดเกรนของเหล็กกล้ามีขนาดเล็ก

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

วาเนเดียม (Vanadium, V)
Vanadium เพิ่มความแข็งแรง โดยทำให้เม็ดเกรนของเหล็กกล้ามีขนาดเล็กลง
และยังพิ่มความต้านทานการสึกหรอของเหล็กกล้า และทำให้เหล็กทนต่อความร้อนได้ดี

ดีบุก (Tin, Sn)
Tin ทำให้เหล็กกล้าเปราะและแตกได้ง่าย และไม่สามารถขจัดออกจากเหล็กกล้าได้

แหล่งที่มาของดีบุกในเหล็กกล้าที่มาจากขบวนการสร้างแบบใช้เศษเหล็กเป็นวัตถุดิบ คือ กระป๋องน้ำอัดลม, กระป๋องต่าง ๆ ที่หุ้มด้วยดีบุก

โมลิบดินัม (Molybdeum, Mo)
Molybdeum ไม่สามารถถูกขจัดออกได้ในขั้นตอนการสร้างเหล็กกล้า เพิ่มความแข็งและความแข็งแรงให้กับเหล็กกล้า และเพิ่มความแข็งและความแข็งแรงให้กับเหล็กกล้า

Create Date : 15 ธันวาคม 2559		1 comments
Last Update : 15 ธันวาคม 2559 10:16:27 น.
Counter : 452 Pageviews.
Share Tweet