เหล็กเป็นคำที่คนไทยทั่วไปนิยมใช้เรียกเหมารวมกันหมายถึง เหล็ก(iron)และเหล็กกล้า ( steel) วึ่งในความเป็นจริงวัตถุทั้งสองอย่างนี้ไม่เหมือนกันหลายประการ ธาตุเหล็กนั้นมีชื่อทางวิทยาศาสตร์คือ fe ประโยชน์ของเหล็กนั้นมีมากมายหลายประการ ใช้ในโดรงงานอุตสาหกรรม การก่อสร้าง การทำเครื่องมือ เครื่องใช้ต่างซึ่งเกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวันทุกขณะ

ผลิตภัณฑ์จากเหล็กโดยทั่วไปแบ่งเป็นหมวดหมู่ได้ดังนี้
1. ยานยนต์     2. การก่อสร้าง       3. ภาชนะบรรจุภัณฑ์   4. เครื่องจักรและอุปกรณ์อุตสาหกรรม
5. การขนส่งทางรถไฟ  6. อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ  7. อุปกรณ์ไฟฟ้า  8. เครื่องใช้ไฟฟ้าและเครื่องครัว
ธาตุเหล็กนับว่ามีความสำคัญมากในปัจจุบัน ซึ่งธาตุนี้มีมากเป็นอันดับ 2 รองจากรองมาจากอลูมิเนียม

(จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี)
คุณสมบัติของเหล็ก
แบ่งเป็นคุณสมบัติเชิงกลและคุณสมบัติทางเคมี
คุณสมบัติเชิงกล

เหล็กเป็นโลหะสีเงิน สีขาวหรือสีเทา เป็นเงา วิธีการหล่อสามารถใช้ค้อนทุบเป็นแผ่นบางๆได้ และยังสามารถยืดได้ เหล็กมีความต้านทานแรงดึงสูงมาก อีกทั้งยังนำไฟฟ้า นำความร้อนได้ดีอีกด้วยและยังสามารถใช้ประโยชน์ต่างๆได้มากมาย แต่คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดชองเหล็กนั้นคือสามารถหล่อแล้วขึ้นรูปใหม่ได้และยังมีความทนทานที่ยอดเยี่ยม นอกจากนั้นเหล็กยังสามารถใช้ในการโค้งงอ ม้วนดัดเป็นรูปร่างแบบและอื่นๆเพื่อนำเพื่อนำมาประดิษฐ์เป็นสิ่งของที่เรานำมาใช้ในชีวิตประจำวันหรือนำใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม

คุณสมบัติทางเคมี

เหล็กเป็นโลหะที่ใช้งานมาก เมื่อเหล็กรวมตัวกับออกซิเจนในอากาศขึ้นผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยานี้ จะเกิดเป็นเหล็กอ๊อกไซด์ เป็นที่รู้จักกันก็คือ สนิมนั้นเอง เหล็กยังทำปฏิกิริยากับน้ำร้อนได้ดีและไอน้ำในการผลิตก๊าซไฮโดรเจน นอกจากนี้ยังละลายในกรดได้ดีที่สุดและทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบอื่นๆอีกมากมาย
คุณสมบัติทางเคมี

คุณภาพของเหล็กที่ดี

เหล็กที่ใช้ทำมีดคุณภาพจะดีหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับองค์ประกอบหลายอย่าง เช่นชนิดของเหล็ก ส่วนผสมของ ธาตุต่างๆที่มีอยู่ในเนื้อเหล็ก ความหนาบางของคมมีด การลับ การชุบ อุณหภูมิของการชุบ ความชำนาญของ ผู้ชุบล้วนแต่มีผลต่อคุณภาพของมีดทั้งสิ้น ส่วนประกอบที่สำคัญคือ แร่ธาตุต่างๆที่มีอยู่ในเนื้อเหล็ก ธาตุที่สำคัญที่สุดคือ คาร์บอน (ในทางวิชาการถือว่า ส่วนผสมของคาร์บอนจะต้องไม่เกิน 2.0 %)
คาร์บอนเป็นตัวที่สำคัญที่สุด ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ให้รู้ว่า เหล็กชนิดนั้นๆมีคุณสมบัติอย่างไร เช่น แข็ง เหนียว เปราะ
บาง ขึ้นรูปยาก ง่าย คมมีดคมกริบ หรือทื่อ บิดเบี้ยวได้ง่าย นานๆจึงจะลับสักครั้ง หรือใช้ไปลับไป เป็นต้น
ส่วนประกอบอื่นๆที่สำคัญที่อยู่ในเนื้อเหล็ก คือธาตุแต่ละธาตุที่มีผลกระทบต่อคุณสมบัติของเหล็กทั้งสิ้น โดยมาตรฐานส่วนใหญ่จะใช้ธาตุหลัก ๆ อยู่ 5 ธาตุในการพิจารณา คือ คาร์บอน, ซิลิกอน, แมงกานีส, ซัลเฟอร์, ฟอสฟอรัส

คาร์บอน (Carbon, C)

–    เป็นธาตุหลักที่มีผลโดยตรงต่อคุณสมบัติเหล็ก การเปลี่ยนแปลงปริมาณของคาร์บอนที่ผสมอยู่ในเหล็กจะทำให้อุณหภูมิหลอมเหลวของเหล็กเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย

–    ในขณะที่ปริมาณของธาตุคาร์บอนเพิ่มขึ้น ค่าความแข็งแรง (Strength), ค่าความแข็ง (Hardness) และค่าความต้านทานการสึกหรอ (Wear Resistance) ของเหล็กจะเพิ่มขึ้นด้วย แต่อัตราการยืด (Elongation) จะลดลง

ซิลิกอน (Silicon, Si)

–    เมื่อปริมาณของธาตุซิลิกอนมีมากกว่า 0.25% จะมีผลต่อค่าความแข็งแรงและค่าความสามารถในการอบชุบแข็ง ปริมาณซิลิกอนที่สูงขึ้น อาจทำให้เกิดผิวเหล็กที่มีความขรุขระไม่เรียบ ไม่ลื่น

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

–    ธาตุซิลิกอน ใช้เป็นตัวทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิไดซิ่ง (Oxidizing) ทำให้เหล็กแข็งแรงและทนทานต่อการเสียดสีได้ดีขึ้น เพิ่มค่าแรงดึงที่จุดคราก (Yield Point) ของเหล็กให้สูงขึ้นมาก

แมงกานีส (Manganese, Mn)

–    แมงกานีส ใช้เป็นตัวไล่กำมะถัน (S) ซึ่งเป็นตัวที่ไม่ต้องการในเนื้อเหล็ก จะถูกกำจัดออกในขณะหลอม ทำให้เหล็กอบชุบแข็งง่ายขึ้น

–    ช่วยเพิ่มค่าความเค้นที่จุดคราก (Yield Strength) เมื่อปริมาณของแมงกานีสในเนื้อเหล็กเพิ่มขึ้น ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับคาร์บอนแล้วแมงกานีสจะมีส่วนในการช่วยเพิ่มความแข็งแรงให้กับเหล็กเป็นอัตราส่วน 1/6 เท่าของคาร์บอน

–    แมงกานีสสามารถที่จะไปรวมตัวกับซัลเฟอร์ เกิดเป็นแมงกานีลซัลไฟด์ในเนื้อเหล็กได้ ซึ่งจะไปทำลายคุณสมบัติทางกลของเหล็ก ทำให้เกิดรอยแตกที่ผิว

ซัลเฟอร์ (Sulphur, S)

–    ซัลเฟอร์ เป็นธาตุที่ไม่ต้องการให้มีในเหล็ก เนื่องจากเป็นตัวที่ทำให้ค่าความแข็งแกร่งของเหล็กลดลงและยังสามารถทำให้เกิดรอยแตกในเหล็กได้อีกด้วย

ฟอสฟอรัส (Phosphorus, P)

–    ฟอสฟอรัส เป็นธาตุที่ไม่ต้องการให้มีอยู่ในเหล็ก สามารถกำจัดออกได้โดยขบวนการ Electric Arc Furnace

–    ฟอสฟอรัส ทำให้เหล็กเปราะและง่ายต่อการเกิดรอยแตก

–    การเจาะจงใส่ฟอสฟอรัสในเหล็กบางครั้ง ก็เพื่อต้องการเพิ่มความแข็งแรง เพิ่มความสามารถในการกลึง ใส กัด เจาะ (Machinability) เพิ่มความสามารถในการทำสี
นอกจากนั้นอาจมีแร่ธาตุอื่นๆปนอยู่ด้วยเช่น

อลูมิเนียม (Aluminium, Al)

–    อลูมิเนียม เป็นตัวลดปริมาณออกซิเจนในน้ำเหล็กได้อย่างมากที่สุด (Al-Killed Steel)

–    อลูมิเนียม สามารถรวมตัวกับธาตุไนโตรเจนเกิดเป็น AIN ซึ่งมีคุณสมบัติเปราะมาก อาจทำให้เกิดรอยแตกร้าวในการหล่อได้

โครเมียม (Chromium, Cr)

–    โครเมียม ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติด้านความต้านทานการกัดกร่อน

–    โครเมียม ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติด้านความต้านทานการสึกหรอ

–    โครเมียม ช่วยเพิ่มความแข็งแรงของเหล็กกล้า

นิกเกิล (Nickel, Ni)

–    นิกเกิล ช่วยเพิ่มความแข็งแรง, ความแข็ง, ความแกร่ง (Toughness) และความต้านทานการกัดกร่อน ไม่เป็นสนิมง่าย ทนความร้อน

–    นิกเกิล สามารถช่วยลดผลร้ายของทองแดงที่มีต่อเหล็กกล้าได้ โดยจะช่วยเพิ่มความสามารถในการละลายของทองแดงในเกรนเหล็กให้มากขึ้น ทำให้ไม่เกิดทองแดงบริสุทธิ์ตกตะกอนอยู่ตามขอบเกรน

–    นิกเกิลไม่สามารถขจัดออกได้ในขั้นตอนการผลิตเหล็กกล้า

ทองแดง (Copper, Cu)

–    ทองแดง เป็นธาตุที่ไม่สามารถขจัดออกได้ในขั้นตอนการทำ Steel Making

–    ระบบการผลิตที่ใช้เศษเหล็กเป็นวัตถุดิบสามารถลดปริมาณทองแดงในเหล็กได้โดยการคัดเลือกชนิดของเศษเหล็กผสมกัน

–    ในแง่ลบของทองแดงทำให้เกิดรอยแตกเล็ก ๆ (Fissure Crack) และการแตกที่ขอบของเหล็ก (Edge Crack)

–    ในแง่บวกของทองแดงจะช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้า (Corrosion Resistance)

ไนโอเบียม (Niobium, Nb)

–    ไนโอเบียม ทำหน้าที่เหมือนวาเนเดียม คือ ช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความต้านทานการสึกหรอ โดยทำให้เม็ดเกรนของเหล็กกล้ามีขนาดเล็ก

ไทเทเนียม (Titanium, Ti)

–    ไทเทเนียม สามารถเพิ่มความแข็งแรงได้อย่างมากในเหล็กกล้า โดยไทเทเนียมจะไปจับตัวกับคาร์บอนเกิดเป็นสารประกอบคาร์ไบด์ เป็นธาตุผสมที่สำคัญในเหล็กสเตนเลส เพื่อป้องกันการผุกร่อนตามขอบเกรน นอกจากนั้น ไทเทเนียมยังช่วยทำให้เหล็กมีเกรนละเอียด

วาเนเดียม (Vanadium, V)

–    การเพิ่มวาเนเดียมลงในเหล็กกล้า เพื่อต้องการเพิ่มความแข็งแรง โดยทำให้เม็ดเกรนของเหล็กกล้ามีขนาดเล็กลง

–    สามารถเพิ่มความต้านทานการสึกหรอของเหล็กกล้า และทำให้เหล็กทนต่อความร้อนได้ดี

ดีบุก (Tin, Sn)

–    ดีบุกทำให้เหล็กกล้าเปราะและแตกได้ง่าย

–    ไม่สามารถขจัดออกจากเหล็กกล้าได้

–    แหล่งที่มาของดีบุกในเหล็กกล้าที่มาจากขบวนการผลิตแบบใช้เศษเหล็กเป็นวัตถุดิบ คือ กระป๋องน้ำอัดลม, กระป๋องต่าง ๆ ที่เคลือบด้วยดีบุก

โมลิบดินัม (Molybdeum, Mo)

–    โมลิบดินัม ไม่สามารถถูกขจัดออกได้ในขั้นตอนการผลิตเหล็กกล้า

–    โมลิบดินัม ช่วยเพิ่มความแข็งและความแข็งแรงให้กับเหล็กกล้า

ประเภทของเหล็ก
เหล็กบริสุทธิ์( iron) แบ่งออกเป็น 3 ประเภทดังนี้
1. เหล็กกล้าหรือเหล็กกล้าคาร์บอน
2.เหล็กหล่อ
3. เหล็กกล้าผสม

เหล็กกล้าหรือเหล็กกล้าคาร์บอน(Carbon Steel ) หมายถึงเหล็กที่มีธาตุคาร์บอนไม่เกิน 2 % แต่ยังมีธาตุอื่นผสมอยู่ด้วย (เรียกว่าธาตุเจือปน เช่นซิลิคอน กำมะถัน แมงกานีส ฟอสฟอรัส (ปริมาณของธาตุคาร์บอนในเหล็กมีความสำคัญต่อการแข็งแรงและความอ่อนตัว)
เหล็กกล้าคาร์บอนแบ่งเป็น 3 ประเภท
ก. เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ มีคาร์บอนไม่เกิน 0. 2 %
ข เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง มีคาร์บอนมากกว่า 0.2 % แต่ไม่เกิน 0.5 %
ค. เล็กกล้าคาร์บอนสูง มีคาร์บอนมากกว่า 0.5 % แต่ไม่เกิน 2 % (เป็นเปอร์เซนต์โดยน้ำหนัก)
เหล็กหล่อ หมายถึงเหล็กที่มีธาตุคาร์บอนมากกว่า 2% แต่ไม่เกิน 4 % ยังมีธาตุอื่นผสมอยู่ด้วย(เรียกว่าธาตุเจือปน) เช่น ซิลิคอน กำมะถัน แมงกานีส ฟอสฟอรัส
เหล็กกล้าผสม หมายถึง เหล็กกล้าคาร์บอนที่มีธาตุอื่นผสมเพิ่มเติม เพื่อให้ได้คุณสมบัติตามที่ต้องการ เช่น ความสามารถในการชุบแข็ง เพิ่มคุณสมบัติต้านทานการสึกหรอ ความต้านทานต่อการกัดกร่อน ความทนทานต่ออุณหภูมิสูงและอื่นๆ

เหล็กกล้าผสมแบ่งเป็น 2 ประเภท คือ
ก เหล็กกล้าผสมต่ำ
ข เหล็กกล้าผสมสูง
เหล็กกล้าผสมต่ำ หมายถึงเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีธาตุอื่นผสมอยู่ในปริมาณไม่เกิน 10 % เช่นเหล็กแข็งทนไฟ
เหล็กกล้าผสมสูง หมายถึงเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีธาตุอื่นผสมอยู่เกิน 10% เช่นเหล็กแข็งชุบเย็น

เหล็กมีความแข็งและความแข็งแรงได้อย่างไร
ในเหล็กกล้ามีสารประกอบบางส่วน (เกิดจากธาตุที่ผสมรวมกับคาร์บอน เช่น ทังสเตน วาเนเดียม โมลิบดินัม )ก็ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงด้านความแข็งแรงและความแข็งของเหล็กกล้า โดยเฉพาะทำให้เหล็กกล้าทนต่อการสึกหรอและเสียดสี

คาร์บอนอยู่ในเหล็กได้อย่างไร
1. รวมกับเหล็กเป็นสารละลายของแข็ง 0.008 % C ที่อุณหภูมิปกติ (เป็นผลึกที่มีความแข็งไม่มาก ใช้ตะไบลับได้ง่าย
2. รวมกับเหล็กเป็นสารประกอบ 6.67 % C ที่อุณหภูมิปกติ (เป็นผลึกที่มีความแข็งมาก ตะไบลับยากมาก

เหล็กแหนบ

หมายถึงเหล็กที่นำมาจากแหนบรถยนต์ ซึ่งแหนบของรถกะบะนั่นเอง ส่วนแหนบของรถ 10 ล้อ ขึ้นไปไม่
นิยมใช้เพราะเป็นเหล็กหนาเสียเวลาในการตีรีดให้เป็นแผ่นบางๆ มีดที่ตีจากเหล็กชนิดนี้มีคุณภาพดีที่สุด (ระหว่างเหล็กสำร็จรูปจากโรงงานกับเหล็กแหนบ) คมมีดแข็ง
ไม่บิ่น หักงอง่ายเวลาใช้งานแต่ใช้เวลาในการตีนานกว่าชนิดอื่น
ดังนั้นราคาก็ย่อมแพงตามไปด้วยเหล็กชนิดนี้ไม่มีขนาดตายตัว มีหลายขนาดตามยี่ห้อและลักษณะรถ
เหล็กแหนบสามารถแบ่งได้เป็นกลุ่มพวกเหล็กคาร์บอนล้วน (ประมาณ AISI 1080) ของรถออฟโร้ดรุ่นดึกดำบรรพ์ และเหล็กอัลลอยต่ำ (ตระกูล AISI 5160) หรือเหล็กที่มีส่วนผสมอื่นๆที่มีสมบัติเชิงกลใกล้เคียงกัน แต่เนื่องจากเมื่อทำเป็นมีดแล้วเหล็กแต่ละชนิดจะมีสมบัติต่างกันเล็กน้อย

เหล็กแบบเชิงวิชาการ เป็นการแบ่งชนิดของเหล็กโดยนักวิชาการ

การเรียกชื่อในนัยนี้แบ่งออกเป็น 12 แบบ คือ
1. เหล็กหัวสี เช่นเหล็กหัวแดง หัวสีน้ำเงิน(เพื่อการจำหน่ายจะทาสีแดง สีน้ำเงินไว้ที่หัวเหล็ก
2. เหล็กสปริง
3. เหล็กตะไบ
4.เหล็กเพลาข้อเหวี่ยง
5.เหล็กใบเลื่อยตัดหิน
6. เหล็กกลุ่มลูกปืนหรือตลับลูกปืน
7. เหล็กHSS หรือเหล็กเครื่องมือความเร็วสูง
8. เหล็กแม่พิมพ์ เหล็กต๊าปเกลียว
9. เหล็กรางรถไฟ
10. หมุดยึดรางรถไฟ หรือเหล็กยอดนิยม
11. เหล็กโครงเลื่อยยนต์ เลื่อยสายพาน
12. เหล็กก้านวาวล์

ในเชิงวิชาการจะกล่าวถึงส่วนผสมที่เป็นธาตุคาร์บอนเป็นหลักสำคัญ ชนิดของเหล็กขึ้นอยู่กับคาร์บอนที่เติมลงไปในเหล็ก แบ่งเป็นคาร์บอนต่ำ คาร์บอนกลาง และคาร์บอนสูง

( ปริมาณคาร์บอนตั้งแต่ 0.01 – 2.0 %) และจะกล่าวถึงอัลลอย อัลลอยคือธาตุที่เติมลงไป เช่น โครเมี่ยม แมงกานีส ทังสะเตน เป็นต้น ถ้าอัลลอยต่ำหมายถึงส่วนผสมที่เติมลงไปไม่มาก
การชุบ จะมีการชุบหลายแบบเช่น ชุบแข็ง ชุบหล่อเย็น ชุบแข็งในอากาศ ชุบน้ำมัน ฯ

1. เหล็กหัวสี เช่นเหล็กหัวแดง หัวน้ำเงิน
   เหล็กชนิดนี้มักเป็นเหล็กคาร์บอนกลาง ซึ่งมีปริมาณคาร์บอน 0.45 – 0.55 % (AISI 1040 1050) บางชนิดอาจมีการเติมอัลลอยอื่นๆเช่น Cr Mo หรือ Mn ได้แก่เหล็กหัวฟ้าและหัวเหลือง เ(AISI 4140 4340) เพื่อทำให้ชุบได้ง่ายและมีคุณสมบัติเชิงกลดีขึ้น ความแข็ง หลังการชุบ ข้อเสียของเหล็กชนิดนี้คือไม่ค่อยทนสนิม แต่เป็นที่นิยมของโรงงานตีมีดโดยทั่วไปเนื่องจากราคา
   ไม่แพง หาได้ง่ายไม่สามารถทำให้เกิดโครงสร้างแบบมาร์เทนไซต์ได้ สมบูรณ์ (การเกิดโครงสร้างมาร์เทนไซต์ที่สมบูรณ์ต้องใช้คาร์บอน 0.8% ขึ้นไป) แต่เหล็กในกลุ่มนี้มักเป็นที่นิยมของช่างพื้นบ้าน เนื่องจากราคาไม่แพงมาก สามารถซื้อจำนวนมากๆได้ และหาไม่ยากมาก ร้านเหล็กรูปพรรณบางร้านก็นำมาจำหน่ายด้วยเหมือนกันเพราะมีการใช้งานในภาค อุตสาหกรรมพอสมควร
2. เหล็กสปริง
   เป็นเหล็กที่นิยมใช้กันมากของช่างพื้นบ้าน(คือนายช่างตีเหล็กหรือเจ้าของโรงงงานโดยทั่วไป)อีกชนิดหนึ่ง เนื่องจากปริมาณที่สูงกว่าเหล็กหัวแดง และการผสมโครเมี่ยมลงไปจึงชุบแข็งได้ดีกว่าและง่ายกว่า รวมทั้งมีช่วงที่ที่เอื้อต่อ
   ความผิดพลาดมากกว่าเหล็กชนิดอื่น เหล็กชนิดนี้เช่น เหล็กแหนบ เป็นต้น ช่างที่ไม่มีความรู้ทางด้านโลหะก็สามารถชุบให้ได้มีดที่มีคุณสมบัติพอใช้งานได้ไม่ยากนัก ช่างที่มีความชำนาญยิ่ิ่งสามารถ ทำให้แข็ง อ่อน เป็นสปริงได้อย่างมหัศจรรย์
   เหล็กแหนบสามารถแบ่งได้เป็นกลุ่มพวกเหล็กคาร์บอนล้วนและเหล็กอัลลอยต่ำ

3.เหล็กตะไบ

เป็นเหล็กอีกชนิดหนึ่งที่สามารถทำมีดได้ดีมาก เนื่องจากปริมาณคาร์บอนที่สูง (0.8 -1.5 %)ทำให้สามารถชุบได้อย่างสมบูรณ์และมีคาร์ไบอีกเล็กน้อยทำให้ทนต่อการสึกหรอได้ดี ทำคมชนิดคมกริบได้ดี แต่ช่างพื้นบ้านมักไม่ค่อยนิยมเนื่องจากเหล็กตะไบเป็นของหายาก ราคาสูง และช่างที่ถนัดทำเหล็กแหนบแบบชุบน้ำ ไม่คืนไฟ ชุบออกมาแล้วแข็ง เปราะ ข้อเสียอีกอย่างคือเป็นสนิมง่ายมากๆ การทำมีดที่คมกริบเพื่อใช้ในครัวเรือนจึงดูเหมือนจะเกินความจำเป็น ในขณะที่มีดสแตนเลสอ่อนๆ ไม่คมมาก แต่ไม่เป็นสนิมกลับมักได้รับความนิยมมากกว่า ช่างพื้นบ้านจึงมักไม่ค่อนทำมีดชนิดนี้ออกมามากนัก

4.. เหล็กเพลาข้อเหวี่ยง แกนหมุน
เหล็กชนิดนี้ี่เช่น เพลารถ เพลาเรือ หรือเครื่องจักรที่มีแรงบิดสูง มักเป็นอัลลอยคาร์บอนกลาง โดยมีคาร์บอนสูง 0.8 – 1.0 % กลุ่มเหล็กหัวฟ้า หัวเหลืองซึ่งทำมีดได้ในระดับหนึ่ง แต่เพลาบางชนิดที่มีแรงบิดไม่สูงมาก อาจใช้เหล็กคาร์บอนกลางธรรมดาได้เหมือนกัน เหล็กน้อต สกรูว์ เช่น ประแจ ไขควง มักจะเป็นเหล็กคาร์บอนกลาง ถ้าเครื่องมือชนิดไหนที่ใช้คาร์บอนสูงหน่อยก็จะคล้ายๆกับแหนบ ถ้าเครื่องมือที่ใช้คาร์บอนต่ำหน่อยก็จะคล้ายๆกับเหล็กหัวฟ้า เหล้กเครื่องมือ งานไม้ งานเหล็ก งานปูนที่ทนแรงกระแทก แรงบิดสูง เช่น มีดแกะ สิ่ว เหล็กสะกัด ใบกบ คีมตัดเหล็ก

5. เหล็กใบเลื่อยตัดหิน
   ( ภาพจาก https://www.sangtools.com)
   ที่ใช้ในบ้านเราเป็นเหล็กคาร์บอนกลาง (ประมาณ 0.4 %) มีการเติม แมงกานีส เป็นอัลลอยหลัก (1.0-1.3%)และทังสะเตนลงไปด้วย ในปริมาณเล็กน้อย เนื่องจากเป็นเหล็กคาร์บอนกลาง และอัลลอยต่ำ การขึ้นรูป ชุบ จึงอาจใช้กระบวนการคล้ายๆกับเหล็กหัวฟ้าได้ คือขึ้นรูปที่อุณหภูมิไม่สูงมาก (730-800 องศาc) ชุบด้วยน้ำมัน ( การชุบจะกล่าวอย่างละเอียดว่าด้วยบทการชุบ) ที่อุณหภูมิประมาณ 800 C) ก็จะได้มีด ที่มีความคมเช่นเดียวกับมีดเหล็กแหนบหรือเหล็กหัวฟ้าทั่วไป
   
6. กลุ่มเหล็กลูกปืนหรือตลับลูกปืนเป็นเหล็กที่ชุบแข็งแล้ว ทนต่อการสึกหรอได้ดี เป็นเหล็กที่ต้านสนิมได้ดีพอควร เนื้อละเอียดทำคมได้กริบมาก
   และรักษาคมได้ดี ช่างพื้นบ้านบางรายใช้เหล็กขนิดนี้ แต่ก็ยังไม่แพร่หลาย อาจเป็นเพราะขึ้นรูปได้ยาก(แข็ง ต้องใช้อุณหภูมิสูงมาก) และหาวัสดุได้ยากมาก
   
   7. เหล็กไฮสปีด (High Speed Steel) (HSS). หรือเหล็กเครื่องมือความเร็วสูง

เป็นเหล็กที่ในปัจจุบันได้เข้ามาแทนที่เหล็กคาร์บอนเป็นเหล็กที่จัดอยู่ในกลุ่มเหล็ก สำหรับทำเครื่องมือ (Tool Steel) มีความทนทานมากกว่าเหล็กคาร์บอนมาก สามารถทนต่อความร้อน ขณะใช้งานได้ดีโดยไม่ศูนย์เสียความแข็ง คุณสมบัติข้อนี้ทำให้ เหล็ก HSS สามารถเจาะผ่านวัสดุ ได้เร็วกว่าเหล็กคาร์บอน จึงเป็นที่มาของชื่อ High Speed Steel นั่นเอง ตัวอย่าง
เช่นสว่าน มักเป็นเหล็กคาร์บอนสูงที่มีส่วนผสมของ โมลิบดินัม (Mo) และทังสเตน เพื่อให้รักษาความแข็งได้แม้จะมีอุณหภูมิสูง ถึงแม้ว่าการใช้งานมีดในสภาวะปกติจะไม่ได้ใช้ที่อุณหภูมิ 300 – 400 องศาC แต่ส่วนผสมที่เป็นอัลลอยจะช่วยป้องกันสนิม และมีความแข็งมาก ทำให้ทนต่อการสึกหรอได้ดี แต่ปัญหาของช่างคือการชุบที่ซับซ้อน ทำออกมาเป็นมีดที่ดีได้ยาก ประกอบกับวัตถุดิบหายากจึงไม่ค่อยมีช่างนิยมนำมาใช้ตีมีด

8. เหล็กแม่พิมพ์ เหล็กต๊าปเกลียว

ภาพจาก https://www.b2bthai.com/
มักเป็นเหล็กคาร์บอนสูงที่ชุบอากาศหรือน้ำมัน เหล็กพวกนี้มีส่วนผสมที่เรียกว่า คาร์ไบด์สูงมาก มักต้องออกแรงตีมาก การควบคุมอุณหภูมิตี และการชุบแข็งทำได้ยาก ยิ่งถ้าการชุบแบบพื้นบ้าน มักจะได้งานออกมาสู้การชุบแบบอุตสาหกรรมไม่ได้ แต่เนื่องจากเหล็กพวกนี้ชุบแข็งได้ง่าย ถึงแม้ว่าการชุบแบบพื้นบ้านจะทำให้ดึงประสิทธิภาพของเหล็กออกมาได้ไม่ถึงที่สุด แต่ก็ได้ผลงานออกมาเป็นที่น่าพอใจ (เมื่อเทียบกับเหล็กหัวแดง) ทำให้ช่างบางรายใช้เหล็กชนิดนี้อยู่บ้าง

9. เหล็กรางรถไฟ

เป็นเหล็กที่มีคาร์บอนต่างๆกัน ตั้งแต่ 0.5 – 0.9 % และมีส่วนผสมอื่น คือ โครเมี่ยม โมลิบดินัม และแมงกานีสผสมเพื่อให้ชุบแข็งในอากาศได้ สัดส่วนของอัลลอยจะแตกต่างกันไปตามรุ่น ปี ยี่ห้อ ฯลฯ เนื่องจากส่วนมากโรงงานอุตสากรรมเป็นผู้ซื้ออีกทอดหนึ่ง ช่างทั่วไปไม่ใช้เพราะแข็ง ตียาก และจะมีขนาดของรางใหญ่มากทำให้เปลืองเวลา แรงงานและเชื้อเพลิง

10. เหล็กหมุดรางรถไฟซึ่งมักจะเป็นเหล็กคาร์บอนผสมต่างๆกันตั้งแต่ 0.2 – 0.6 % ช่างหลายคนใช้เศษเหล็กหมุดรางรถไฟทำมีดเนื่องจากมีคาร์บอนไม่มาก ตีดัด บิดเป็นรูปต่างๆได้ง่าย สวยงาม ขนาดหมุดพอเหมาะกับการตีมีด ได้มาแล้ว
    ตีได้เลย ไม่ต้องเลื่อย ตัด ถ้าชุบแข็งจะรักษาคมมีดได้ดีพอสมควร และที่สำคัญถ้ามีแหล่งซื้อ ราคาจะไม่สูงมาก ข้อเสียคือช่างบางรายเห็นช่างอื่นใช้ทำมีดได้ ก็อาจจะนึกว่าหมุดแบบไหนๆก็ใช้ได้ ทำให้มีการนำหมุดคาร์บอนต่ำมาใช้ ซึ่งได้มีดที่ไม่มีคุณภาพ
    
    
11. เหล็กโครงเลื่อยยนต์ เลื่อยสายพาน

เป็นชิ้นส่วนเครื่องจักรอีกชนิดหนึ่งที่สามารถใช้นำมาตีมีดได้ สมบัติหลักๆคือสามารถทนต่อการสึกหรอได้ดีและมีการให้ตัวพอสมควร จึงสามารถพบได้ตั้งแต่เหล็กอัลลอยคาร์บอนสูง ตระกูลเดียวกับตลับลูกปืนไปจนถึงเหล็กอัลลอยคาร์บอนกลางๆ ชุบแข็งเฉพาะผิว เนื่องจากข้อจำกัดทางกฎหมายวัสดุชนิดนี้หาได้ยาก หรือหาได้จำนวนน้อย โอกาสช่างที่จะได้ใช้โครงเลื่อยรุ่นใด รุ่นหนึ่งจนเกิดความชำนาญยิ่งน้อย แต่เหล็กอัลลอยคาร์บอนสูงพวกนี้มีความแข็ง ความเหนียว เพียงพอกับการใช้งานทั่วไปและอาจดีกว่าเหล็กหัวแดง ดังนั้นถ้าช่างหาเหล็กพวกนี้ได้ก็ยังนิยมนำมาทำมีดอยู่

12.เหล็กก้านวาล์ว
เป็นเหล็กคาร์บอนกลางที่มีส่วนผสมของโครเมี่ยมค่อนข้างสูง ทำให้เป็นสนิมยาก แต่ไม่ถึงกับเป็นสเตนเลส เหล็กก้านวาล์วมีคาร์บอนประมาณ 0.4 % และมีโครเมี่ยมประมาณ 11 % ทำให้เหล็กก้านวาล์วสามารถชุบแข็งได้ดี โดยสามารถทำความแข็งสูงสุดได้พอๆกับเหล็กหัวแดง และต้านสนิมได้ดีกว่าเหล็กแม่พิมพ์ เนื่องจากมีคาร์บอนและโครเมี่ยมไม่สูงมากจึงอาจขึ้นรูปด้วยการตีได้ สามารถนำมาตีเป็นมีดใช้งานทั่วไปได้ดีพอสมควร โดยเฉพาะการใช้งานทั่วไปในครัวเรือน แต่อาจจะรักษาความคมได้ไม่ดีเท่ากับเหล็กคาร์บอนสูงชนิดอื่น

………………………………………………………………………..
การแบ่งประเภทของเหล็กอีกแบบ
โดยแบ่งเหล็กออกเป็น 4 ชนิด คือ

1.เหล็กดิบ( Pig Iron )
2.เหล็กอ่อน( Wrought Iron )
3.เหล็กกล้า( Steel )
4.เหล็กหล่อ( Cast Iron )

เหล็กดิบ (Pig Iron)

เหล็ก ดิบเป็นเหล็กที่ได้จากการนำสินแร่เหล็กมาทำการถลุง โดยการให้ความร้อนแก่สินแร่ ภายในเตาสูง (Blast Furnace) โดยการบรรจุวัตถุดิบ คือสินแร่เหล็ก (Iron Ore)ถ่านหิน (Coal) และหินปูน (Limestone)โดยใช้รถลากวัตถุดิบ (Skip Car) เป็นตัวช่วยดึงวัตถุดิบขึ้นไปสู่ปากเตาเพื่อบรรจุวัตถุดิบเข้าตาแล้วจุดถ่าน หินที่อยู่ภายในเตาให้ลุกติดไฟ แล้วจึงเป่าลมให้เข้าไปในเตาเพื่อช่วยในการเผาไหม้ ความร้อนภายในเตาสูงประมาณ 1,600 –1,900 องศาเซลเซียส จนกระทั่งความร้อนสามารถถลุงสินแร่เหล็กที่อยู่ภายในเตาจนเป็นโลหะเหลว ซึ่งจะละลายไหลแทรกตัวอยู่ระหว่างช่องว่างของถ่านหิน ที่อยู่บริเวณก้นเตาโดยมีขี้ตะกรัน(Slag)ลอยอยู่บนส่วนบนของโลหะที่หลอม ละลาย เจ้าหน้าที่จะเจาะเตาถลุงเพื่อให้ขี้ตะกรันที่ลอยอยู่บนน้ำเหล็กให้ไหลออก ก่อน จากนั้นจึงจะเจาะให้น้ำเหล็กไหลออกจากเตาเหล็กที่ได้จากการถลุงแร่ เหล็กในเตาถลุงนี้เป็นเหล็กที่ยังไม่บริสุทธิ์มักเรียกว่าเหล็กดิบ (Pig Iron)เราจะนำเหล็กดิบที่ถลุงได้ส่วนหนึ่งไปหล่อเป็นแท่ง โดยเครื่องจักรอัตโนมัติ (Pig Molding Machine) เพื่อจะนำไปใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับทำเหล็กกล้าหรือเหล็กหล่อในภายหลัง โดยนำเหล็กดิบที่ยังร้อนหลอมเหลวแล้วจะนำไปบรรจุลงในเบ้า (Ladle)แล้วนำไปผลิตเป็นเหล็กกล้าต่อไปในการถลุงสินแร่เหล็กนี้จะทำงานต่อ เนื่องตลอด 24 ชั่วโมงติดต่อกัน ประมาณ 5-6 ปี จึงจะหยุดทำการซ่อมแซมเตากันครั้งหนึ่ง

โดยปกติแล้วเหล็กดิบที่ผลิตได้จะมีธาตุต่าง ๆ ประสมอยู่โดยประมาณดังนี้

–          คาร์บอน (Carbon : C) 3-4%

–          ซิลิคอน (Silicon: Si) 1-3%

–          แมงกานีส (Manganese : Mn) 1%

–          ฟอสฟอรัส (Phosphorus : P) 0.1-1%

–          กำมะถัน (Sulphur: S) 0.05-0.1%

เหล็กดิบจะมีความแข็งและเปราะ ดังนั้นจึงมีความแข็งแรง ความเหนียว ไม่มากนักและทนต่อแรงกระแทกได้น้อย เหล็กดิบส่วนมากจะถูกนำไปหล่อเป็นเหล็กชนิดต่างๆ เช่น เหล็กหล่อ และเหล็กกล้า เป็นต้น

ชนิดของเหล็กดิบ เหล็กดิบที่ผลิตได้จากเตาสูงมีอยู่ด้วยกันหลายชนิดและนำมาใช้ประโยชน์ต่างกันสามารถพิจารณาได้ดังนี้

1. เหล็กดิบเบสิก (Basic Pig Iron)นำไปใช้การหล่อเหล็กกล้าและรีดขึ้นรูป
2. เหล็กดิบเอซิด (Acid Pig Iron)นำไปใช้ในการหล่อเหล็กกล้า ผลิตเหล็กอ่อนและรีดขึ้นรูป
3. เหล็กดิบฟอร์จิ้ง (Forging Pig Iron) นำไปใช้ในการผลิตเหล็กอ่อน เหล็กประสมและตีขึ้นรูป
4. เหล็กดิบโรงหล่อ (Foundry Pig Iron) นำไปใช้ในการหล่อเป็นเหล็กหล่อสีเทา และเหล็กหล่อประสม
5. เหล็กดิบมัลลิเอเบิลหรือเหล็กดิบเหนียว (Malleable Pig Iron)นำไปใช้ในการหล่อเป็นเหล็กหล่อสีขาว เหล็กหล่อเหนียว (เหล็กหล่อมัลลิเอเบิล) และเหล็กหล่อเหนียวประสม (เหล็กหล่อมัลลิเอเบิลประสม)

อิทธิพลของธาตุที่ประสมอยู่ในเหล็กดิบ ธาตุชนิดต่าง ๆ ที่ประสมอยู่ในเหล็กดิบจะทำให้เหล็กดิบมีสมบัติดังนี้

1. คาร์บอน (Carbon : C)คาร์บอนมีอิทธิพลต่อจุดหลอมเหลวของเหล็ก คือจะทำให้จุดหลอมเหลวต่ำลงจึงทำให้เหล็กหลอมได้ง่ายขึ้น นอกจากนี้ยังทำให้เหล็กแข็งขึ้นสามารถชุบแข็งได้ ความเหนียวและอัตราการขยายตัวลดลง สมบัติในการตีขึ้นรูปและการเชื่อมประสานลดลง
2. ซิลิคอน (Silicon: Si)ซิลิคอนในเนื้อเหล็กจะรวมตัวกับคาร์บอน เกิดเป็นซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC)ซึ่งมีความแข็งมาก ดังนั้นเหล็กที่มีซิลิคอนประสมอยู่มากเกินไปจะมีความเปราะและแตกหักง่าย สมบัติในการเชื่อมประสานและปาดผิวลดลง แต่ทำให้มีความคงทนต่อการกัดกร่อนได้ดี
3. แมงกานีส (Manganese :Mn)แมงกานีสที่ประสมอยู่ในเหล็กดิบจะทำให้เหล็กมีความแข็งและทนต่อการสึก เหรอได้ดี และจุดหลอมเหลวเพิ่มขึ้นอยู่ด้วย
4. ฟอสฟอรัส (Phosphorus : P)ฟอสฟอรัสถ้ามีมากในสินแร่เหล็กจะทำให้การถลุงยากขึ้น และถ้ามีมากในเนื้อเหล็กจะทำให้เปราะหักง่ายที่อุณหภูมิเย็น แต่ถ้ามีน้อยจะช่วยให้สามารถหล่อได้บาง ๆ หลอมไหลได้ง่ายสะดวกในการเทลงแบบ
5. กำมะถัน (Sulphur :S) กำมะถันถ้ามีมากในเนื้อเหล็กจะทำให้เหล็กเปราะหัก ง่าย ณ ที่อุณหภูมิสูง ๆ ทำให้การหลอมไหลยากไม่สะดวกที่จะเทลงแบบ ดังนั้นการนำไปใช้งานที่อุณหภูมิสูง ๆ จึงไม่ดี

เหล็กอ่อนเป็นเหล็กที่มีความบริสุทธิ์สูง ไม่นิยมนำมาใช้งานเพราะอ่อนเกินไป แต่เป็นที่นิยมของช่างดีเหล็ก เรพาะดีให้ขึ้นรูปได้ง่าย เหล็กอ่อนนี้มีความบริสุทธิ์ ถึง 99.9%ซึ่งทางโลหะวิทยาเรียกเหล็กที่บริสุทธิ์นี้ว่า “Ferrite” เหล็กอ่อนถลุงได้จากเตาพุดเดิ้ล (Puddle Furnace) ซึ่งเป็นกรรมวิธีการผลิตเหล็กอ่อนที่เก่าแก่มากทีเดียว

เหล็กหล่อ (Cast Iron)

เหล็กหล่อเป็นเหล็กที่ผลิตจากเหล็กดิบสีเทา (Gray Pig Iron)ที่ได้จากเตาสูง (Blast Furnace) มาหลอมหรือถลุงใหม่ในเตาคิวโปลา  เตาแอร์เฟอร์เนซ หรือเตาไฟฟ้า ถ้าพิจารณาดูจาก Iron-carbon Equilibrium  Diagram  แล้วจะเห็นว่าเหล็กหล่อมีปริมาณธาตุคาร์บอนผสมอยู่ประมาณ 2% – 6.67% ส่วนเหล็กกล้ามีปริมาณธาตุคาร์บอนผสมอยู่ประมาณ 0.008% – 2%เท่านั้น แต่ทางปฏิบัติแล้วเหล็กหล่อจะมีปริมาณธาตุคาร์บอนผสมอยู่ประมาณ 2.5% – 4%  ถ้ามีมากกว่านั้นจะขาดคุณสมบัติความความเหนียว (Ductility) จะเปราะและแตกหักง่ายเมื่อถูกแรงกระแทกปกติ

ข้อเปรียบเทียบระหว่างเหล็กหล่อกับเหล็กกล้า

เหล็กหล่อ (Cast Iron)
1.มีปริมาณคาร์บอน  2% – 6.67%
2.มีจุดหลอมเหลวประมาณ 1150 – 1250 °C
3.อัตราการขยายตัวต่ำ
4.รับแรงอัดดี  รับแรงดึงได้น้อย
5.มีความแข็งแรงอยู่ในเกณฑ์ปานกลาง
6.ราคาถูกประหยัดเชื้อเพลิงในการถลุง

เหล็กกล้า (Steel)
1.มีปริมาณคาร์บอน  0.008% – 2%
2.มีจุดหลอมเหลวประมาณ 1539 °C
3.อัตราการขยายตัวสูง
4.รับแรงอัดดี  รับแรงดึงได้มาก
5.มีความแข็งแรงอยู่ในเกณฑ์ปานกลาง – สูง
6.ราคาแพงใช้เชื้อเพลิงในการถลุงมาก

เมื่อเปรียบเทียบคุณสมบัติระหว่างเหล็กหล่อกับเหล็กกล้าแล้วถึงแม้ว่าจะด้อยกว่าในด้านคุณสมบัติแข็งแรง และความเหนียวต่ำกว่าเหล็กกล้า แต่เนื่องด้วยมีจุดหลอมเหลวที่ต่ำกว่าเหล็กกล้าจึงทำให้เหล็กหล่อมีกรรมวิธีการผลิตที่ประหยัดเชื้อเพลิงกว่า และมีราคาถูกกว่า จึงมีการใช้การอย่างแพร่หลาย และในเทคโนโลยีการผลิตปัจจุบันเราสามารถผลิตเหล็กหล่อใช้มีคุณสมบัติใกล้เคียงกับเหล็กกล้า อีกทั้งยังสามารถหล่อขึ้นรูปในชิ้นงานที่มีรูปร่างที่ซับซ้อนได้ดีอีกด้วย  จึงทำให้เหล็กหล่อเป็นที่นิยมใช้กันอย่างมาก

การแบ่งประเภทของเหล็กหล่อ
เหล็กหล่อสามารถแบ่งตามลักษณะของโครงสร้างการรวมตัวของคาร์บอนเป็นหลักได้ 6 ประเภทคือ

1. เหล็กหล่อสีขาว (White Cast Iron)
   เหล็กหล่อสีขาวจะมีเปอร์เซ็นต์คาร์บอนอยู่ปริมาณ 1.7% ขึ้นไปและยังมีธาตุที่ผสมอยู่เช่นกำมะถัน, ซิลิคอน , แมงกานิส และ ฟอสฟอรัส ผลิตได้จากเตาคิวโปล่า หากเรานำรอยแตกหักดูจะเห็นเนื้อเหล็กมีเม็ดเกรนสีขาว โดยการเปลี่ยนแปลงสภาวะของเหล็กหล่อชนิดนี้จะเปลี่ยนสถานะหลอมเหลวไปเป็นสถานะของแข็ง จะทำให้คาร์บอนแทรกตัวเข้าไปอยู่ในเนื้อเหล็ก ไม่อยู่อย่างอิสระเหมือนเหล็กหล่อสีดำ แต่จะรวมกันเนื้อเหล็กในรูปของสารประกอบ ซึ่งมีชื่อทางเคมีว่า “เหล็กคาร์ไบด์” หรือทางโลหะวิทยาเรียกลักษณะโครงสร้างแบบนี้ว่า “ซีเมนไตต์” (Cementile)  โครงสร้างแบบนี้จะทำให้เหล็กมีคุณสมบัติแข็ง , เปราะ, แตกหักง่าย รอยหักจะดูเป็นสีขาวเหมือนเนื้อเหล็กทั่ว ๆ ไป เราจึงเรียกเหล็กหล่อชนิดนี้ว่า “เหล็กหล่อสีขาว” ตามลักษณะที่ปรากฏบนเนื้อของเหล็กหล่อสีขาว
   คุณสมบัติเด่นของเหล็กหล่อสีขาวคือ
   1.มีความแข็งสูง นำมากลึง, กัด , เจาะ ,ไสได้จาก
   2.มีความเปราะสูง
   3.ทนแรงกระแทรกได้น้อย
   4.ทนการเสียดสีได้ดี การสึกหรอระหว่างการใช้งานน้อย
   การใช้งาน  จะใช้กับงานที่ทนต่อการเสียดสี เช่นทำลูกบอลกลมในแบริ่งลูกปืน , ทำล้อรถไฟ , ทำลูกโม่ย่อยหิน และ ทำจานเจียระไนเพชรพลอย
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) นอกจากนี้ยังมีธาตุที่ผสมอยู่เช่น   ซิลิกอน  , แมงกานีส , ฟอสฟอรัส และ กำมะถัน
   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  ฯลฯ
3. เหล็กหล่อกราไฟต์กลม (Spheroidal Graphite Cast Iron  or Nodular Cast 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 – 700 นิวตัน /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
   การใช้งาน ใช้ทำชิ้นส่วนของเครื่องยนต์ เช่นเพล้าข้อเหวี่ยง เครื่องมือการเกษตร ชิ้นส่วนเรือเดินทะเล โครงสร้างเครื่องจักรขนาดใหญ่ , ท่อส่งน้ำ , ท่อส่งแก๊ส
4. เหล็กหล่อ CGI (Compacted graphite) 
   เหล็กหล่อCGIจะมีเปอร์เซ็นต์คาร์บอนประมาณ 4.2%และมีธาตุที่ผสมอยู่เช่นโลหะแมกนีเซียม(Magnisium) และ นิกเกิล (Nichel) เหล็กหล่อชนิดนี้จะมีเนื้อเม็ดเกรนจะแตกต่างจากเหล็กหล่อกราไฟต์กลมคือ เหล็กหล่อชนิดนี้มีกราไฟต์เป็นลักษณะคดยาวคล้ายตัวหนอน (Vermicular graphite) และมีความต้านทานแรงดึงได้ดี และการหดตัวต่ำ เหล็กชนิดนี้จะมีคุณสมบัติอยู่ระหว่างเหล็กหล่อกราไฟต์กลมกับเหล็กหล่อสีเทา เหล็กหล่อชนิดนี้จะมีความต้านทานแรงดึงได้ดีกว่าเหล็กหล่อสีเทา จะอยู่ในเกณฑ์เดียวกับกราไฟต์ก้อนกลม แต่ความเหนียวจะด้อยกว่า
   การใช้งาน ใช้ทำเฟือง (Gear) ล้อช่วยแรง (fly wheel) , เบรคดุม (Brake drum) และท่อไอเสีย (Exhaust Manifolds)
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
6. เหล็กหล่อผสมหรือเหล็กหล่อพิเศษ (Alloy and Special Cast Iron)
   เหล็กหล่อผสมหรือเหล็กหล่อพิเศษเป็นเหล็กหล่อที่ถูกสร้างขึ้นมา เพื่อให้มีคุณสมบัติตามที่ต้องการ เหล็กหล่อชนิดนี้มีอยู่หลายประเภทขึ้นอยู่กับสารหรือโลหะที่ผสมในเนื้อเหล็กหล่อ
   แบ่งออกตามการใช้งานได้ 3 ประเภทคือ
   1. เหล็กหล่อผสมทนการเสียดสี (Alloy and Special Cast Iron)เหล็กหล่อผสมทนการเสียดสีเป็นเหล็กหล่อที่มีความแข็งสูงโดยผสมโลหะโครเมียมนิกเกิลและโมลิบดินัม ส่วนใหญ่จะมีลักษณะของรอยแตกเป็นสีขาว คล้ายกับเหล็กหล่อสีขาว
   2. เหล็กหล่อผสมทนต่อความร้อน (Heat Resistance Cast Iron) มีคุณสมบัติเด่น คือมีความแข็งแรงได้ที่อุณหภูมิสูง โดยไม่เกิดการแตกหักหรือเปลี่ยนแปลงรูปทรง,มีความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชั่น แม้จะอยู่ในสภาพที่สัมผัสกับแก๊สร้อน,มีความต้านทานต่อการเกิดอาการพองตัว (Growth) และมีโครงสร้างที่คงสภาพไม่เปลี่ยนแปลงในช่วงของอุณหภูมิที่ใช้งานซึ่งจะสูงกว่า 600 C
   3. เหล็กหล่อผสมทนต่อการกัดกร่อน (Corrosion Resistant Iron) เหล็กหล่อทนการกัดกร่อนเป็นเหล็กหล่อที่มีธาตุผสมในอัตราสูงแบ่งออกเป็น 2ประเภทคือ
   1.เหล็กหล่อผสมนิกเกิลสูง เป็นเหล็กหล่อที่ทนการกัดกร่อนสูง มักใช้ในงานวิศวกรรมที่เกี่ยวกับน้ำทะเล งานอุตสหกรรมเคมี
   – เปอร์เซ็นต์คาร์บอน 2 –3.5%
   – ธาตุที่ผสมอยู่ นิกเกิล 13.5-36% ,ทองแดง 5.5 –7.5% , โครเมียม 1.8- 6%
   – การใช้งาน  ผลิตปั๊ม , ท่อ ข้อต่อต่าง ๆ
   2.เหล็กหล่อผสมซิลิคอนสูงมีคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนโดยเฉพาะกรดชนิดต่าง ๆ ได้ดี ทุก ๆ ความเข้มข้นที่อุณหภูมิห้อง
   – เปอร์เซ็นต์คาร์บอน 2-4%
   – ธาตุที่ผสมอยู่ ซิลิกอน 14-15% ,โมลิบดินัม, โครเมียม
   – การใช้งาน ทำปั๊ม และท่อส่งสารละลายที่มีอำนาจในการกัดกร่อนสูง (High corrosive fluid)