รู้จักกับ เหล็ก และการใช้งาน

เหล็ก 👈 เป็นโลหะสีเงินสีขาวหรือสีเทา เป็นเงา วิธีการหล่อสามารถใช้ค้อนทุบเป็นแผ่นบาง ๆ ได้ สามารถยืดได้ เหล็กมีความต้านทานแรงดึงสูง อีกทั้งยังนำไฟฟ้า นำความร้อนได้ดีและใช้ประโยชน์ต่าง ๆ ได้อีกมากมาย คุณสมบัติที่สำคัญของเหล็ก คือ เมื่อหล่อแล้วสามารถขึ้นรูปใหม่ได้และยังมีความทนทานที่ดีเยี่ยม นอกจากนี้เหล็กสามารถใช้ในการโค้ง งอ ม้วน ดัดเป็นรูปร่างรูปแบบและอื่น ๆ เพื่อนำมาประดิษฐ์เป็นสิ่งของที่เรานำมาใช้ในชีวิตประจำวัน หรือนำมาใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมได้นั่นเอง

เหล็ก เป็นแร่ธาตุที่มีบทบาทกับการนำมาใช้งานในชีวิตประจำวันมากที่สุด และเป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลาย โดยเหล็กจะแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ เหล็ก (Iron) และ เหล็กกล้า (Steel) ซึ่งทั้ง 2 ประเภทนี้ มีคุณสมบัติที่ต่างกันหลายประการ แต่ส่วนใหญ่ก็มักจะถูกเรียกอย่างเหมารวมกันว่า “เหล็ก” นั่นเอง วันนี้ KACHA จะพาไปทำความเข้าใจเกี่ยวกับเหล็กกัน ตามไปดูเลย . . 

คุณสมบัติเฉพาะของเหล็ก

ชื่อ, สัญลักษณ์, เลขอะตอม	เหล็ก, Fe, 26
ลักษณะ	แวววาวลักษณะโลหะ และมีสีเทา
มวลอะตอม	55.845(2) กรัม/โมล
สถานะ	ของแข็ง
ความหนาแน่น (ใกล้ r.t.)	7.86 ก./ซม.³
ความหนาแน่นของของเหลวที่ m.p.	6.98 ก./ซม.³
จุดหลอมเหลว	1811 K (1538 °C)
จุดเดือด	3134 K (2861 °C)
ความร้อนของการหลอมเหลว	13.81 กิโลจูล/โมล
ความร้อนของการกลายเป็นไอ	340 กิโลจูล/โมล
ความร้อนจำเพาะ	(25 °C) 25.10 J/(mol·K)

ลักษณะทั่วไปของ เหล็กและเหล็กกล้า เป็นแบบไหน?

🦾 เหล็ก (Iron) จะมีสัญลักษณ์ทางวิทยาศาสตร์ คือ Fe มักพบได้มากในธรรมชาติ มีลักษณะเป็นสีแดงอมน้ำตาล เมื่อนำเข้าใกล้กับแม่เหล็ก จะดูดติดกัน ส่วนพื้นที่ที่ค้นพบเหล็กได้มากที่สุด คือ ตามชั้นหินใต้ดินที่อยู่บริเวณที่ราบสูงและภูเขา โดยจะอยู่ในรูปของสินแร่เป็นส่วนใหญ่ ซึ่งก็ต้องใช้วิธีถลุงออกมา เพื่อให้ได้เป็นแร่เหล็กบริสุทธิ์และสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้นั่นเอง

🦾 เหล็กกล้า (Steel) เป็นโลหะผสม ที่มีการผสมระหว่าง เหล็ก ซิลิคอน แมงกานีส คาร์บอนและธาตุอื่น ๆ อีกเล็กน้อย ทำให้มีคุณสมบัติในการยืดหยุ่นสูง มีความทนทาน แข็งแรงและสามารถต้านทานต่อแรงกระแทกและภาวะทางธรรมชาติได้อย่างดีเยี่ยม สิ่งสำคัญ คือ เหล็กกล้าไม่สามารถค้นพบได้ตามธรรมชาติเหมือนกับเหล็ก เนื่องจากเป็นเหล็กที่สร้างขึ้นมาโดยการประยุกต์ของมนุษย์ แต่ในปัจจุบันมีการนำเหล็กกล้ามาใช้งานอย่างแพร่หลาย เพราะมีต้นทุนต่ำ จึงช่วยลดต้นทุนได้เป็นอย่างมาก และมีคุณสมบัติที่โดดเด่นไม่แพ้เหล็ก

ประเภทของเหล็กแบ่งได้อย่างไรบ้าง?

• เหล็กหล่อ เป็นเหล็กที่ใช้วิธีการขึ้นรูปด้วยการหล่อขึ้นมา ซึ่งจะมีปริมาณของธาตุคาร์บอนประมาณ 1.7-2% จึงทำให้เหล็กมีความแข็ง แต่ในขณะเดียวกันก็มีความเปราะ จึงทำให้เหล็กหล่อ สามารถขึ้นรูปได้แค่วิธีการหล่อวิธีเดียวเท่านั้น ไม่สามารถขึ้นรูปด้วยการรีดหรือวิธีการอื่น ๆ ได้ นอกจากนี้ เหล็กหล่อสามารถแบ่งย่อย ดังนี้
• เหล็กกล้า เป็นเหล็กที่มีความเหนียวแน่นมากกว่าเหล็กหล่อ และสามารถขึ้นรูปด้วยวิธีทางกลได้ จึงทำให้เหล็กชนิดนี้ นิยมถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายและกว้างขวาง ตัวอย่างเหล็กกล้าที่มักจะพบได้บ่อย ๆ ในชีวิตประจำวัน คือ เหล็กแผ่น เหล็กโครงรถยนต์หรือเหล็กเส้น เป็นต้น นอกจากนี้คาร์บอนยังสามารถแบ่งได้เป็นกลุ่มย่อย ๆ ดังนี้

ประเภท	ลักษณะ
เหล็กหล่อเทา	เป็นเหล็กหล่อที่มีโครงสร้างคาร์บอนในรูปของกราฟไฟต์ เพราะมีคาร์บอนและซิลิคอนเป็นส่วนประกอบสูงมาก
เหล็กหล่อขาว	เป็นเหล็กที่มีความแข็งแรงทนทานสูง สามารถทนต่อการเสียดสีได้ดี แต่เปราะ จึงแตกหักได้ง่าย โดยเหล็กหล่อประเภทนี้ จะมีปริมาณของซิลิคอนต่ำกว่าเหล็กหล่อเทา ทั้งมีคาร์บอนอยู่ในรูปของคาร์ไบด์ของเหล็กหรือที่เรียกกว่า ซีเมนไตต์
เหล็กหล่อกราฟไฟต์กลม	เป็นเหล็กที่มีโครงสร้างเป็นกราฟไฟต์ มีส่วนผสมของแมกนีเซียมหรือซีเรียมอยู่ในน้ำเหล็ก ทำให้เกิดรูปร่างกราฟไฟต์ทรงกลมขึ้นมา ทั้งยังได้คุณสมบัติทางกลในทางที่ดีและโดดเด่นยิ่งขึ้น เหล็กหล่อกราฟไฟต์จึงได้รับความนิยมในการนำมาใช้งานอย่างแพร่หลายและถูกนำมาใช้งานในอุตสาหกรรมมากขึ้น
เหล็กหล่ออบเหนียว	เป็นเหล็กที่ผ่านกระบวนการอบเพื่อให้ได้คาร์บอนในโครงสร้างคาร์ไบด์แตกตัวมารวมกับกราฟไฟต์เม็ดกลม และกลายเป็นเฟอร์ไรด์หรือเพิร์ลไลต์ ซึ่งมีคุณสมบัติที่เหนียวแน่นกว่าเหล็กหล่อขาวเป็นอย่างมาก ทั้งได้รับความนิยมในการนำมาใช้งานเยอะที่สุด
เหล็กหล่อโลหะผสม	เป็นเหล็กที่มีการเติมธาตุหลายอย่างผสมเข้าด้วยกัน ซึ่งก็จะช่วยปรับปรุงคุณสมบัติของเหล็กให้ดีขึ้น โดยเฉพาะการทนต่อความร้อนและการต้านทานต่อแรงเสียดสีที่เกิดขึ้น เหล็กหล่อประเภทนี้จึงนิยมใช้ในงานที่ต้องสัมผัสกับความร้อน

เหล็กกล้า เป็นเหล็กที่มีความเหนียวแน่นมากกว่าเหล็กหล่อ และสามารถขึ้นรูปด้วยวิธีทางกลได้ จึงทำให้เหล็กชนิดนี้ นิยมถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายและกว้างขวาง ตัวอย่างเหล็กกล้าที่มักจะพบได้บ่อย ๆ ในชีวิตประจำวัน คือ เหล็กแผ่น เหล็กโครงรถยนต์หรือเหล็กเส้น เป็นต้น นอกจากนี้คาร์บอนยังสามารถแบ่งได้เป็นกลุ่มย่อย ๆ ดังนี้

เหล็กกล้าคาร์บอน

มีส่วนผสมหลักเป็นคาร์บอนและมีส่วนผสมอื่น ๆ ปนอยู่บ้างเล็กน้อย เหล็กกล้าคาร์บอน สามารถแบ่งย่อยตามปริมาณธาตุที่ผสม ดังนี้ เหล็กคาร์บอนต่ำ มีคาร์บอนต่ำกว่า 0.2% และมีความแข็งแรงต่ำมาก จึงนำมารีดเป็นแผ่นได้ง่าย เช่น เหล็กเส้น เหล็กแผ่น เป็นต้น เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง มีคาร์บอนอยู่ประมาณ 0.2-0.5% มีความแข็งแรงสูงขึ้นมานิดนึง สามารถนำมาใช้เป็นชิ้นส่วนของเครื่องจักรกลได้ เหล็กกล้าคาร์บอนสูง มีคาร์บอนสูงกว่า 0.5% มีความแข็งแรงสูงมาก นิยมนำมาอบชุบความร้อนเพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งมากขึ้น และสามารถต้านทานต่อการสึกหรอได้ดี จึงนิยมนำมาทำเครื่องมือเครื่องใช้ที่ต้องการผิวแข็ง

เหล็กกล้าผสม

เป็นเหล็กที่มีการผสมธาตุอื่น ๆ เข้าไปโดยเจาะจง เพื่อให้คุณสมบัติของเหล็กเป็นไปตามที่ต้องการ โดยเหล็กประเภทนี้จะมีความสามารถในการต้านทานต่อการกัดกร่อนและสามารถนำไฟฟ้าได้ รวมถึงมีคุณสมบัติทางแม่เหล็กอีกด้วย ซึ่งแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ เหล็กกล้าผสมต่ำ โดยจะเป็นเหล็กกล้าที่มีการผสมด้วยธาตุอื่น ๆ น้อยกว่า 10% เหล็กกล้าผสมสูง โดยจะเป็นเหล็กกล้าที่มีการผสมด้วยธาตุอื่น ๆ มากกว่า 10%

เหล็ก เป็นแร่ธาตุที่ถูกนำมาใช้ในชีวิตประจำวันมากที่สุด และเป็นที่รู้จักอย่างแพร่หลาย เนื่องจาก มีคุณสมบัติที่เหมาะกับการนำมาใช้งานในหลาย ๆ ด้าน แต่มีข้อเสีย คือ มีน้ำหนักมาก ทำให้เคลื่อนย้ายไม่ค่อยสะดวก อย่างไรก็ตาม เหล็กยังคงเป็นที่นิยมและมีการนำมาใช้งานในอุตสาหกรรมหรือการผลิตเครื่องจักรกลต่าง ๆ รวมทั้งใช้ในการสร้างบ้านด้วย เพราะเป็นโลหะที่มีความแข็งแรงและทนทานมาก

 ข้อแตกต่างระหว่างเหล็ก และ เหล็กกล้า

 เหล็กกล้า ผลิตจากเหล็กที่ผ่านการกำจัดคาร์บอนออกไปให้เหลืออยู่น้อยกว่า 2% (โดยน้ำหนัก) ทำให้มีความบริสุทธิ์ของเหล็กสูงกว่า 94% และมีธาตุอื่นประกอบอยู่เพียงเล็กน้อย

👉 เหล็กกล้า มีความยืดหยุ่น คงทน สามารถดัดเป็นรูปร่างต่าง ๆ ได้ดีกว่า และใช้งานได้หลากหลายกว่าเหล็ก เนื่องจากผ่านกรรมวิธีในการปรับปรุงคุณภาพในกระบวนการหลอมน้ำเหล็กแล้ว

👉 เหล็กมีความแข็งกว่าเหล็กกล้า แต่เหล็กมีความแข็งแรงน้อยกว่าเหล็กกล้า

👉 การเปลี่ยนแปลงรูปร่างรูปทรงของเหล็ก ทำได้โดยการตีขึ้นรูป หรือหลอมเหลวเป็นน้ำเหล็กแล้วเทลงในเบ้าหล่อหรือแม่พิมพ์ (การหล่อ) เช่น การตีดาบ การหล่อแท่นเครื่องยนต์ ในขณะที่เราเปลี่ยนรูปร่างหรือรูปทรงของเหล็กกล้าโดยการรีดด้วยเครื่องลูกกลิ้งที่เรียกว่า “แท่นรีด” การพับ ม้วน เชื่อม กระแทก กด ขึ้นรูป ฯลฯ ซึ่งหลากหลายวิธีตามความต้องในการแปรรูป เช่น พับเป็นเหล็กฉาก ม้วนแล้วเชื่อมเป็นท่อ กดและขึ้นรูปเป็นชิ้นส่วนรถยนต์ เป็นต้น

👉 เหล็กกล้า มีชั้นคุณภาพ (เกรด) หลายหลากมากมาย ตามมาตรฐานของแต่ละประเทศ และตามข้อกำหนดเฉพาะของลูกค้าแต่ละราย แต่เหล็ก มีจำนวนชั้นคุณภาพน้อยกว่ามาก หมายถึงการนำไปใช้งานที่มีจำกัดด้วย

เลือกซื้อ เหล็ก อย่างไรให้ได้สินค้าคุณภาพ!

🤝 ขนาดต้องวัดได้ตรงตามสเปค ใช้หน่วยมิลลิเมตร บวก ลบ ได้ไม่เกิน 2% ขนาดและความหนาต้องเท่ากันทุกเส้น

🤝 มุมของเหล็กฉากหรือแป๊บ ต้องวัดได้ 90 องศา มุมฉากคม ไม่โค้ง หรือมนและไม่มีรอยต่อที่เหล็ก ส่วนท่อกลมต้องกลมสมบูรณ์  ต้องวัดทแยงมุมต้องได้ขนาดเท่ากันทั้งหมด ไม่เป็นวงรีหรือมีรอยแตกเชื่อมไม่สนิท

🤝 ความยาวเท่ากันทุกเส้น สีเหมือนกันทั้งหมด ไม่คดงอ หรือบิด ทดสอบโดยวางบนพื้นแล้วลองกลิ้งเหล็กไปมาสังเกตุได้ง่าย

🤝 น้ำหนักเหล็กเส้นมาตรฐานทั้งข้ออ้อยเส้นกลม คือ น้ำหนัก ต้องได้ตามสเปค ผิดพลาดได้ตามค่าที่กำหนดเท่านั้นตั้งแต่ 6-9 มิลลิเมตร น้ำหนักบวก ลบ ไม่เกิน 3% ต่อเส้น 12-16 มิลลิเมตร น้ำหนัก บวก ลบ ไม่เกิน 3.7% ต่อเส้น 16-32 มิลลิเมตร น้ำหนักบวก ลบ ไม่เกิน 4.5% ต่อเส้น เส้นหน้าตัดต้องกลม 100% ไม่ใช่กลมรีหรือมีปีกไม่เสมอกัน ข้ออ้อยลายต้องชัดหยักเสมอกันตลอดเส้น ลายไม่ล้มช่วงใดช่วงหนึ่ง

🤝 น้ำหนักเหล็กรูปพรรณมาตรฐาน

น้ำหนักต่ำกว่า 10 กิโลกรัมต่อเส้น น้ำหนักต่อเส้นบวก ลบ ไม่เกิน 4.5%

น้ำหนักต่ำกว่า 50 กิโลกรัมต่อเส้น น้ำหนักต่อเส้นบวก ลบ ไม่เกิน 6.5%

น้ำหนักต่ำกว่า 100 กิโลกรัมต่อเส้น น้ำหนักต่อเส้นบวก ลบ ไม่เกิน 9.5%

น้ำหนักต่ำกว่า 300 กิโลกรัมต่อเส้น น้ำหนักต่อเส้น บวก ลบ ไม่เกิน 10.5%

• สเปคบนเหล็กตัวพิมพ์ ต้องชัดเจน ระบุเครื่องหมายการค้า (ยี่ห้อ) ชัดเจน ถ้าเป็นสติ้กเกอร์ต้องขอใบกำกับภาษีของผู้ผลิตอ้างอิงกับสินค้าได้
• สินค้าต้องมีใบ มอก. อย่างเดียวต้องตรวจสอบโดยวิธีที่กล่าวมาทั้งหมดแล้วตามมาตรฐานวิศวกรรมและ ต้องมีใบคุมล็อตด้วย สามารถตรวจได้จริงตรงกับเหล็กที่ส่งมา
• ไม่มีสนิมหรือน้ำมันเคลือบสีอื่นใด ๆ นอกจากสีธรรมชาติของเหล็ก ถ้าเป็นน้ำมันเคลือบจากโรงงานจะบาง ๆ สีอ่อน ไม่ดำมากเกินไป
• เวลาจับเนื้อเหล็ก ต้องเป็นเนื้อเดียวไม่แตกเป็นเสี้ยนเหมือนไม้ หรือหยาบเป็นเกร็ดปลา เวลาเชื่อมจุดเชื่อมต้องต่อสนิทไม่แตก แสดงถึงจุดหลอมของเหล็กที่มีคุณภาพ
• หลังจากตรวจสอบอย่าง ละเอียดทุกข้อ แล้วควรซื้อจากร้านตัวแทนโดยตรงของบริษัทนั้น ๆ ต้องสอบถามว่า ถ้าสินค้ามีปัญหา หรือสเปคไม่ตรงหรือปลอมปนเกรด B ต้องรับคืนในกรณีไม่ได้มาตรฐาน

ในการยกหรือเคลื่อนย้ายเหล็กทีละเยอะๆ แนะนำให้ใช้เครนยกของในการช่วยเคลื่อนย้าย โดยเฉพาะเครนที่ใช้ รีโมทควมคุมง่าย เพียงกด ขึ้น-ลง อย่างของ Kacha ที่มีใบรับรองความปลอดภัย ปจ.1 จากวิศวกร ด้วย

เมื่อทำความเข้าใจเรื่อง เหล็ก และประเภทของเหล็กกันแล้ว อย่าลืมนำไปเลือกใช้ให้ถูกต้องตามความเหมาะสม เพื่อประสิทธิภาพและความทนทานของงานที่จะใช้นั่นเอง นอกจากนี้ คุณยังสามารถเลือกซื้ออุปกรณ์ตัวช่วยให้งานเหล็กคุณสะดวกสบายมากขึ้น