โลหะจำพวกเหล็ก

แบ่งออกได้ 3 ชนิด ได้แก่

1. เหล็กดิบ (Crude Iron) เหล็กดิบเป็นผลผลิต ที่ได้มาจากเตาสูง หรือเรียกว่า เตาบลาสต์เฟอร์เนซ (Blast Furnace) โดยการถลุงสินแร่เหล็ก ความร้อนที่ใช้ในการถลุงนั้นได้มาจากการเผาไหม้ของถ่านโค้ก (Coke) โดยมีลมร้อนเป็นสิ่งที่ช่วยในการเผาไหม้ ทั้งนี้เพื่อให้ได ้อุณหภูมิสูงยิ่งขึ้น โดยให้ความร้อนสูงได้ถึง 3000 °F หรือประมาณ 1649 °C ซึ่งในระดับอุณหภูมิดังกล่าวนี้ สามารถหลอมละลายสินแร่ต่าง ๆ ได้ และสิ่งสำคัญ อีกประการหนึ่งก็คือ สิ่งสกปรกซึ่งในกระบวนการหลอมละลายสินแร่ด้วยเตาสูงนั้น จะมีสิ่งสกปรกเกิดขึ้น ซึ่ง เราเรียกว่า สแลก (Slag) ซึ่งต้องกำจัดออกจากน้ำโลหะ ก่อนนำโลหะนั้นไปเทลงสู่แบบหล่อสำหรับ
2. เหล็กกล้า(Steel) เป็นเหล็กที่ถูกนำไปใช้ในงานต่างๆมากมาย ทั้งนี้เนื่องจากเหล็กกล้านั้นมีคุณสมบัติในการรับแรงต่างๆได้ดี เช่น แรงกระแทก (Impact Strength) แรงดึง (Tebsile Strength) แรงอัด (Compressive Strength) และ แรงเฉือน(Shear Strength) ซึ่งธาตุผสมส่วนใหญ่จะเป็นทั้งโลหะ และ อโลหะ เช่น โมลิบดินั่ม ทังสเตน วาเนเดียม เป็นต้น สำหรับกรรมวิธีทางความร้อน ที่ทำต่อเหล็กกล้านั้น จะทำให้โครงสร้างเล็ก ๆ (Microstructure) ของเหล็กกล้าเปลี่ยนไป ซึ่งจะได้ กล่าวโดยละเอียดในลำดับต่อไป เราทราบอยู่แล้วว่าเหล็กทุกชนิด มีคาร์บอนผสมอยู่ไม่มากก็น้อย เหล็กกล้าก็เช่นเดียวกันมีีคาร์บอนผสมอยู่ประมาณไม่เกินร้อยละ 2 และเหล็กกล้ายังแบ่งได้ตามปริมาณของคาร์บอนที่ผสมอยู่ซึ่งสามารถแบ่งได้ 2
   ชนิดดังนี้   เหล็กกล้าคาร์บอน (Carbon Steel) ประกอบด้วยเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ (Low Carbon Steel) และเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง(Medium Carbon Steel)และเหล็กกล้าคาร์บอนสูง(High Carbon Steel)ซึ่งเหล็กกล้าคาร์บอนทั้ง 3 ประเภท
   นี้อาจเรียกว่า เหล็กละมุน (Mild Steel) ก็ได้ แต่ถ้ามีคาร์บอนผสมอยู่มากเราจะเรียกว่า เหล็กกล้าเครื่องมือคาร์บอน(Carbon Tool Steel) เหล็กกล้าผสม (Alloys Steel) เหล็กกล้าชนิดนี้ นอกจากจะมีคาร์บอนผสมอยู่แล้วยังมีธาตุอื่นๆ ผสมอยู่ด้วย ซึ่งจะกล่าวได้ ในลำดับต่อไป เหล็กกล้าผสมนี้ประกอบด้วยเหล็กกล้าผสมต่ำ (Low Alloys Steel) เหล็กกล้าผสมปานกลาง(Medium Alloys Steel) และเหล็กกล้าผสมสูง (High Alloys Steel) ซึ่งธาตุที่ผสมในเหล็กกล้าเหล่านี้มีรายละเอียดดังต่อไปนี้ซิลิคอน มีอยู่ในเหล็กกล้าที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำ ซิลิคอนที่ผสมอยู่นั้นจะช่วยให้เกิดการจับตัวของแกรไฟต์ ดังนั้น ปริมาณซิลิคอนที่มีอยู่ในเหล็กกล้าผสมที่ใช้งานกันอยู่ทั่วไปจะมีอย่างมากไม่เกินร้อยละ 5ทั้งนี้เนื่องจากการเกิดแกรไฟต์ ขึ้นนั่นเองและเหล็กกล้าผสมซิลิคอนที่สำคัญอาจแยกออกได้เป็น 3 ประเภทคือ Silicon-Manganese Steel ประกอบด้วยซิลิคอนร้อยละ 1.5-2 แมงกานีสร้อยละ 0.6-1เหล็กกล้าชนิดนี้นิยมใช้ในการทำแหนบรถยนต์ ทั้งนี้ก็เพราะว่าเหล็กชนิดนี้สามารถรับแรงกระแทกได้ดีSilicon Steel ประกอบด้วยคาร์บอนร้อยละ 0.07 ซิลิคอนร้อยละ4เป็นเหล็กกล้าที่มีค่าความเป็นแม่เหล็กสูงและมีความต้านทานไฟฟ้าได้ดี จึงนิยมนำไปใช้ทำแกนทรานส์ฟอร์เมอร์และขั้วไดนาโม เป็นต้น Valve Steel เป็นเหล็กกล้าผสมที่ใช้ทำวาล์วต่าง ๆ ในรถยนต์ โดยซิลิคอนเป็นธาตุผสมที่มีความสำคัญรองลงมาตัวอย่างเช่น โลหะผสม Silchcrome และ Valmax ซึ่งประกอบด้วยโครเมียมร้อยละ 8 และซิลิคอนร้อยละ 3.5
3. เหล็กหล่อ (Cast Iron) เป็นเหล็กที่รู้จักและใช้กันอย่างแพร่หลายมาเป็นระยะเวลานาน เหล็กหล่อคล้ายกับเหล็กกล้า (Steel) ก็ตรงที่เหล็กหล่อนั้นเป็นเหล็กที่มีธาตุคาร์บอนผสมอยู่เช่นเดียวกัน และสามารถศึกษาโครงสร้างจากแผนภาพสมดุล (Equilibrium Diagram) ใน รูป ก็เช่นเดียวกัน เพียงแต่ว่าปริมาณของคาร์บอนในเหล็กหล่อ จะมีมากกว่าในเหล็กกล้า คือมีคาร์บอนตั้งแต่
   ร้อยละ 2 % - 6.67 % ในอุตสาหกรรม เหล็กหล่อ โดยทั่วไปแล้ว จะมีคาร์บอนอยู่ ร้อยละ 2.5% - 4 % ถ้าปริมาณคาร์บอนมากกว่านี้เหล็กจะสูญเสียคุณสมบัติทางด้านความเหนียว (Ductility) คือเปราะ และแตกหักได้ง่ายเมื่อถูกแรงกระแทก ปกติิเหล็กหล่อส่วนมากจะขาดคุณสมบัติทางด้านความเหนียวเมื่อเทียบกับเหล็กกล้าจึงไม่สามารถขึ้นรูปด้วยการรีดหรือการดึงขึ้น รูปที่อุณหภูมิสูงได้การขึ้นรูปเหล็กหล่อที่อุณหภูมิสูงนั้นทำได้ยาก แต่วิธีที่ใช้ในการขึ้นรูปถึงแม้ว่ารูปร่างจะซับซ้อน ก็สามารถทำได้ โดยการหลอมเหล็กให้ละลาย แล้วเทลงแบบหล่อที่ทำด้วยทราย หรือวัสดุทนความร้อน จึงได้ชื่อตามกรรมวิธีการขึ้นรูปว่า เหล็กหล่อ หลังจากหล่อ รูปร่าง ได้ใกล้เคียงกับขนาดที่ต้องการแล้ว จึงนำมาทำการกลึง ไส ตัด และเจาะ แม้ว่าเหล็กหล่อ
   ส่วนใหญ่จะให้คุณสมบัติความเค้นแรงดึงสูงสุด ต่ำ และขาดคุณสมบัติทางด้าน ความเหนียว แต่เหล็กหล่อมีราคาถูกว่า มีจุดหลอมตัวต่ำ สามารถขึ้นรูปได้รูปร่างง่ายกว่าเหล็กกล้า และยังสามารถปรับคุณสมบัติต่าง ๆ โดยการเติมธาตุผสมที่เหมาะสม และการอบชุบที่ดีจะทำให ้คุณสมบัติของเหล็กหล่อนั้นเปลี่ยนแปลงได้อย่างกว้างขวาง จนเหล็กหล่อบางชนิดมีคุณสมบัติใกล้ ้เคียงกับเหล็กกล้าทำให้ในการพัฒนาอุสาหกรรมเหล็กหล่อ เป็นไปอย่างกว้างขวาง รวมทั้งปริมาณการผลิตเหล็กหล่อ ก็เพิ่ม ปริมาณขึ้นอย่างรวดเร็ว ชนิดของเหล็กหล่อ สามารถจำแนกประเภทได้หลายลักษณะ มีทั้งจำแนกโดยกำหนดส่วนผสม,การอบชุบภายหลังการหล่อ, อัตราการเย็นตัวของเหล็กภายในแบบหล่อและธาตุผสมตลอดจนสิ่งเจือปน แต่ที่แพร่หลายเป็นที่ ยอมรับกันนั้น อาศัยลักษณะโครงสร้างพื้นฐานและลักษณะการรวมตัวของคาร์บอนเป็นหลัก