Alloy or Special Cast Iron

เหล็กหล่อผสมหรือเหล็กหล่อพิเศษ(Alloy or Special Cast Iron)
          เหล็กหล่อชนิดนี้จัดเป็นเหล็กหล่อขาวแต่ีความแข็งแรงมากกว่าเนื่องจากที่ธาตุอื่นๆที่รวมตัวกับเหล็กทำให้เกิดคาร์ไบด์ผสมเข้าไปในปริมาณสูง แบ่งได้ 3 ประเภท

1. เหล็กหล่อทนแรงเสียดสี(Abrasive Resistance Cast Iron)
   
   
   • เหล็กหล่อ Ni-hard เป็นเหล็กหล่อขาวที่มี โครเมี่ยม นิเกิ้ล และโมลิบดินั่มสม ทำให้มีคุณสมบัติ ด้านทนการสึกหรออยู่ในเกณฑ์สูง โครงสร้างของเหล็ก Ni-hard จะอยู่ในรูปของ มาร์เทนไซต์ + เหล็กคาร์ไบด์ เหมาะกับอุตสาหกรรมซีเมนต์และอุตสาหกรรมเครื่องเคลือบ โรงหล่อ
   • เหล็กหล่อโครเมียมสูง(High Chromium Cast Iron) โครงสร้างเหล็กชนิดนี้จะเป็น ออสเตนไนท์+คาร์ไบด์ และเมื่อโดนแรงกระแทกจากการใช้งานจะเปลี่ยนโครงสร้างจาก ออสเตนไนท์ ไปเป็นมาเทนไซต์ เช่นเดียวที่เกิดในเหล็ก Hardfield (High Manganese Steel) เหล็กหล่อแบบนี้เหมาะกับการใช้งานในอุตสาหกรรมเหมืองแร่และอุตสาหกรรมซีเมนต์

      2. เหล็กหล่อทนความร้อนสูง (Heat Resistance Cast Iron)
                คุณสบัติของเหล็กหล่อชนิดนี้คือ มีความแข็งแรงไม่แตกหักหรือเสียรูปที่อุณหถูมิสูง
                มีความทนทานต่อการเกิดอ๊อกซิเดชั่น มีความทนต่อการพองตัว (Growth)และมีโครงสร้าง
                คงที่ เหล็กหล่อชนิดนี้ แบ่งได้ 4 กลุ่มคือ
                           - Ni-Resist
                           - High-Aluminium
                           - High-Chromium
      3. เหล็กหล่อทนการกัดกร่อน (Corroosion Resistance Cast Iron)

                การนำไปใช้งานของเหล็กหล่อชนิดนี้ในงานวิศวกรรมที่เกี่ยวกับน้่ำทะเล,บ่อน้ำมัน 
                อุตสาหกรรมผลิตน้ำกรด,อุตสาหกรรมเคมี โรงหล่อ เช่น ปั๊ม ข้อต่อ ท่อ เป็นต้น
                ซึ่งแบ่งได้ 2 ชนิด
                            - เหล็กหล่อผสมนิเกิ้ล
                            - เหล็กหล่อผสมซิลิกอน








    
         

เหล็กหล่อ(Cast Iron)

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

เหล็กหล่อสามารถแบ่งตามลักษณะของโครงสร้างการรวมตัวของคาร์บอนเป็นหลักได้ 6 ประเภทคือ

1.    เหล็กหล่อสีขาว (White Cast Iron)

2.    เหล็กหล่อสีเทาหรือสีดำ (Gray Cast Iron)

3.    เหล็กหล่อกราไฟต์กลม (Spheroidal Graphite Cast Iron  or Nodular Cast Iron )

4.    เหล็กหล่อ CGI (Compacted graphite)

5.    เหล็กหล่ออบเหนียว (malleable Cast Irons) หรือเหล็กหล่อเหนียว (GT)

6.    เหล็กหล่อผสมหรือเหล็กหล่อพิเศษ (Alloy and Special Cast Iron)

เหล็กหล่อสีขาว (White Cast Iron)

เหล็กหล่อสีขาวจะมีเปอร์เซ็นต์คาร์บอนอยู่ปริมาณ 1.7% ขึ้นไปและยังมีธาตุที่ผสมอยู่เช่น

กำมะถัน, 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

การใช้งานจะใช้กับงานที่ทนต่อการเสียดสี เช่นทำลูกบอลกลมในแบริ่งลูกปืน , ทำล้อรถไฟ , ทำลูกโม่ย่อยหิน และ ทำจานเจียระไนเพชรพลอย

วัสดุวิศวกรรม

"วัสดุ" หมายถึง สสารที่ทำขึ้นหรือประกอบขึ้นจากบางสิ่งบางอย่าง ตั้งแต่เริ่มอารยธรรมขึ้น มนุษย์เรารู้จักการนำวัสดุและพลังงานมาใช้ปรับระดับความเป็นอยู่ให้ดีขึ้นมาเป็นลำดับ ความจริงแล้ววัสดุอยู่รอบๆเพราะผลิตภัณฑ์หรือผลผลิตทุกอย่างทำขึ้นจากวัสดุทั้งสิ้น วัสดุที่มักพบใช้กันอยู่เสมอคือ ไม้ คอนกรีต อิฐ เหล็กกล้า พลาสติก แก้ว ยาง อลูมิเนียม ทองแดง และกระดาษ ซึ่งเราจะพบว่า วัสดุมีอยู่มากมายหลายชนิดเกินกว่าที่เราจะคาดคิด เพราะการพัฒนาและการวิจัยอย่างต่อเนื่องทำให้มีวัสดุใหม่เกิดขึ้นตลอดเวลา
ประเภทของวัสดุ ทางวิศวกรรม แบ่งเป็นประเภทใหญ่ๆ ได้ 3 ประเภท ได้แก่

• โลหะ
• พอลิเมอร์
• เซรามิกส์

วัสดุประเภทโลหะ
           ว้สดุประเภทนี้เป็นอนินทรียสาร ที่มีธาตุที่เป็นโลหะประกอบอยู่ด้วยอย่างน้อยหนึ่งธาตุและบางครั้งอาจมีธาตุที่ไม่ใช่โละหะบางชนิดเจือปนด้วย ตัวอย่างของธาตุที่เป็นโลหะเช่น เหล็ก ทองแดง อลูมิเนียม นิเกิล และไทเทเนียม ธาตุที่ใช่โลหะเช่น คาร์บอน ไนโตรเจน และออกซิเจน ซึ่งอาจปนอยู่ในโลหะได้ โดยปกติเป็นสื่อนำความร้อนและไฟฟ้าได้ดี

วัสดุประเภทโพลิเมอร์ (พลาสติกส์)
            พอลิเมอร์ส่วนใหญ่เป็นอินทรียสาร (มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ) โมเลกุลเป็นลูกโซ่ยาวหรือเป็นร่างแห โดยโครงสร้างแล้ว พอลิเมอร์ส่วนใหญ่ไม่มีรูปผลึก แต่บางชนิดมีโครงสร้างทั้งเป็นรูปผลึกและไม่มีไม่มีรูปผลึก ความแข็งแรงและความอ่อนเหนียวของพอลิเมอร์อาจแตกต่างกันได้มาก พอลิเมอร์นำไฟฟ้าไม่ดีเนื่งจากธรรมชาติของโครงสร้างภายใน บางชนิดเป็นฉนวนที่ดีและนำมาใช้เป็นฉนวนไฟฟ้า

ว้สดุประเภทเซรามิกส์
             คำว่า “เซรามิก (ceramic)” มีรากศัพท์มาจากภาษากรีกว่า keramos มีความหมายว่า ความร้อน คำจำกัดความของคำว่าเซรามิกคือ วัสดุที่เกิดจากการรวมกันของสารอนินทรีย์ ( inorganic ) ที่อุณหภูมิสูง และสำหรับคำจำกัดความตาม ASTM คือ วัสดุที่เริ่มต้นจาก สารอนินทรีย์ มาประกอบกันเกิดปฏิกิริยา ที่อุณหภูมิสูง เกิดการ Sintering และทำให้โครงสร้างผลึกเปลี่ยนไปจากเดิม (Sintering หมายถึง การที่อนุภาคของวัสดุเกิดการรวมชิดติดกันจนเกิดเป็นอนุภาคขนาดเปลี่ยนไปหรือเกิดเฟสใหม่ขึ้น)

เมื่อพูดถึงคำว่าเซรามิก คนทั่วไปมักจะนึกถึงผลิตภัณฑ์ประเภทต่าง ๆ ที่ใช้ในชีวิตประจำวันของเรา เช่น ผลิตภัณฑ์บนโต๊ะอาหารได้แก่ถ้วยกาแฟ จานชาม เหยือก พวกสุขภัณฑ์ อ่างล้างหน้า ที่ใส่สบู่ แก้วน้ำ กระเบื้องปูพื้นและบุผนัง กระเบื้องหลังคาเซรามิก โอ่ง กระถาง และของตกแต่งต่างๆ แต่ในความเป็นจริงแล้วจากนิยามของคำว่าเซรามิกเราจะพบว่าผลิตภัณฑ์เซรามิกนั้นมีมากกว่าที่กล่าวมาแล้วข้างต้น หลายคนคงไม่นึกว่าสิ่งของที่เราใช้อยู่ในชีวิตประจำวัน เช่น อุปกรณ์อิเลคโทรนิคต่างๆเช่นโทรศัพท์มือถือ โทรทัศน์ วิทยุ รถยนต์ อุปกรณ์ในเครื่องจักรต่างๆ อุปกรณ์ทางด้านการแพทย์ กระดูกเทียม ฟันปลอมจะมีส่วนที่เป็น เซรามิกประกอบอยู่ด้วย เกือบทั้งสิ้น

โลหะนอกกลุ่มเหล็ก

แบ่งออกได้ 3 ชนิด

1. 

   โลหะผสม(Alloy) โลหะผสมที่ใช้ในงานด้านวิศวกรรมนั้น จำเป็นต้องมีคุณสมบัติ ที่เหมาะสมกับงานใน แต่ละด้าน โดยเฉพาะอย่างยิ่งคุณสมบัติทางกล คือต้องมีความสามารถที่จะรับแรงต่างๆ ได้ แต่โดยปกติโลหะบริสุทธิ์ส่วนมากจะอ่อนและรับแรงต่างๆ ได้ไม่มากเมื่อจะนำไปใช้งานก็ไม่เหมาะสม ฉะนั้น จำเป็นต้องเพิ่มความแข็งแรงให้กับโลหะเหล่านั้นโดยการผสมธาตุต่าง ๆ ลงไปแล้วเรียกโลหะใหม่นี้ว่า “โลหะผสม” ซึ่งสามารถแบ่งได้ดังนี้ คือ
   
    ทองเหลือง  บรอนซ์   โลหะซินเตอร์ 
2. 

   โลหะหนัก โลหะหนัก หมายถึง โลหะที่มีความหนาแน่นสูงกว่า 4 kg/dm³ ซึ่งโลหะหนักมีความสำคัญในงานอุตสาหกรรมอย่าง
   มากและยังเป็นต้นกำเนิดโลหะผสมอีกหลายชนิดด้วยกัน โลหะหนักที่นิยมใช้กันทั่วไปมีรายละเอียดดังนี้
   
    ทองแดง   เงิน   ตะกั่ว   ดีบุก
3. โลหะเบา  โลหะเบา หมายถึง โลหะที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า 4 kg/dm³ โดยทั่วไปได้แก่
   
    อะลูมิเนียม  แมกนีเซียม  เบริลเลียม