วัสดุช่าง [EP.1] : มาทำความรู้จักเหล็กกล้า Carbon Steel กันเถอะ

สวัสดีครับเพื่อนๆ สำหรับซีรี่ย์เปิดตัวใหม่ วัสดุช่าง [EP.1] หรือ “Material” และในตอนถัดไปเรื่อยๆ เราจะพาเพื่อนๆมาพบเจอกับโลกของวัสดุต่างๆในโลกงานอุตสาหกรรมกันนะครับ เพราะว่าเอาเข้าจริงๆแล้ว วัสดุเนี่ย……ถือเป็นส่วนที่สำคัญมากๆเลยนะครับ บางครั้งสามารถทำให้เกิดผลกระทบมากมายกับโรงงานได้ เช่น เกิดความเสียหายในเนื้อวัสดุในแบบต่างๆ เช่น corrosion, errosion หรือ cracking ต่างๆ รวมถึงต้นทุน และค่าเสื่อมต่างๆ ก็มาจากวัสดุทั้งนั้นเลยครับ

ในซีรี่ย์นี้เราจะมาให้ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับวัสดุต่างๆในอุตสาหกรรมกันนะครับ สำหรับตอนแรกเราจะมาทำความรู้จักกับวัสดุที่เรียกว่า “มีการใช้มากที่สุด” นั่นคือ เหล็กกล้า หรือ Carbon Steel กันนะครับ ซึ่งเจ้า Carbon Steel เนี่ย ถือว่ามาเปลี่ยนโลกของเราในยุคปฏิวัติอุตสาหกรรมอย่างมากเลยครับ งั้นเราไปดูกันเลยนะครับ

ประเภทของวัสดุช่าง

ก่อนที่จะไปทำความรู้จักเหล็กกล้า Carbon Steel เราขอมาปูพื้นฐานกันก่อนนะครับว่า ภาพรวมของวัสดุ หรือ Material มีอะไรบ้างนะครับ โดยอาจจะขอเล่าภาพรวมคร่าวๆก่อนนะครับ โดยปัจจุบันเนี่ยการใช้โลหะ หรือ วัสดุต่างๆในปัจุบันมีความต้องการในโลกของเราในทุกภาคส่วนไม่ว่าจะเป็นครัวเรือน ภาคเทคโนโลยีอุตสาหกรรมต่างๆ ซึ่งแปรผันตามความก้าวหน้า และความเจริญของโลกใบนี้เลยทีเดียวครับ

โดยแร่ธาตุบนโลกนี้มีการถูกพบมาแล้วมากกว่า 2,000 ชนิด แต่จะถูกแบ่งออกเป็นประเภทใหญ่ๆได้ 2 แบบคือ โลหะ และ อโลหะ เท่านั้นเองครับ

1. วัสดุประเภทโลหะ (Metallic)

วัสดุประเภทโลหะ หรือ Metallic Material คือ “วัสดุที่มีโลหะเป็นองค์ประกอบหลัก” โดยหากเราจะแบ่งตามความสามารถ ถ้ามองในมุมกายภาพ อาจจะเป็นเรื่องความมันเงา มีความแข็งแรงที่สูง การนำความร้อนได้ดี จุดหลอมเหลวสูง เป็นของแข็งในสภาวะปกติ เป็นต้น แต่ถ้าหากมองมุมในเชิงเคมี จะสามารถถ่ายอิเล็กตรอนได้ง่าย และสร้างออกไซด์เป็นพื้นฐาน และถูกกัดกร่อนได้ง่าย (อันนี้เป็นปัญหา Classic ในอุตสาหกรรมเลยครับ)

ซึ่งถ้ายกตัวอย่างที่เราคุ้นเคยกันเริ่มจาก เหล็ก , ตะกั่ว ไทเทเนียม, นิกเกิล, ดีบุก, สังกะสี, แมกนีเซียม, อะลูมิเนียม, ทองแดง หรือโลหะที่อาจจะใช้น้อยหน่อย เช่น แคดเมียม แมงกานีส, ปรอท, โมลิบดีนัม, เงิน หรือ ทังสเตน เป็นต้น

2. วัสดุประเภทอโลหะ (Non-Metallic)

คือ วัสดุที่ไม่ได้มีโลหะเป็นองค์ประกอบหลัก โดยจะเป็นพวกธาตุที่อยู่ทางด้านขวาของตารางธาตุ (ยกเว้น Hydrogen) นะครับ โดยคุณสมบัติทางกายภาพจะอยู่ตรงข้ามกับโลหะ เช่น ไม่มีความมันเงา เป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าไม่ดี อาจจะเป็นก๊าซหรือของเหลวที่อุณหภูมิ หากมองในมุมเคมีนะครับ โดยปกติจะมีอิเล็กตรอน 4-8 ตัวที่เปลือกนอก รับหรือแบ่งเวเลนซ์อิเล็กตรอนได้ดี

หากยกตัวอย่าง ได้แก่ เพชร ,เซรามิก, ไม้, ยาง, คอนกรีต และพลาสติก เป็นต้นนะครับ

มาทำความรู้จักโลหะที่เป็นเหล็ก

จริงๆเหล็กเนี่ย ถือว่าเป็นโลหะที่มีความสำคัญมากสำหรับมนุษย์เลยนะครับ และถือได้ว่า “เป็นวัสดุที่ได้สร้างความเจริญและทำให้โลกขับเคลื่อนในยุคอุตสาหกรรม” ตลอดจนการเดินทางออกไปนอกโลก ความจริงแล้วมนุษย์เราเนี่ยเรียนรู้การใช้เหล็กได้ตั้งแต่สมัยโบราณมาแล้วนะครับ แต่การผลิตในเชิงอุตสาหกรรมจริงๆเพิ่งจะมีในยุคราวๆสตวรรษที่ 14 แต่กรรมวิธีและการถลุงเหล็กก็ยังมีปัญหาหลายๆอย่าง

แต่ทว่าในศตวรรษที่ 19 ได้มีชาวอังกฤษชื่อ เซอร์ เฮนรี่ เบสเซเมอร์ (Sir Henry Bessemmer) ได้ค้นพบวิธีการผลิตเหล็กกล้าขึ้น และได้ปรับปรุงกรรมวิธีการผลิตต่อมาเรื่อยๆจนถึงยุคปัจจุบันเลยครับ

เหล็กกล้า (Steel) คืออะไร ?

ต่อมาเราจะมาพูดเหล็กกล้า ที่เป็นตัวหลักของบทความนี้กันนะครับ….โดยเหล็กกล้า (Steel) คือ เหล็กที่มีธาตุคาร์บอน (Carbon) เป็นส่วนผสม แต่มีปริมาณไม่สูงมากนัก โดยไม่เกิน 2% นอกจากนี้ยังมีแร่ธาตุอื่นๆเจือปนอยู่อีกด้วย เช่น ซิลิคอน ฟอสฟอรัส แมงกานีส หรือ กำมะถัน เป็นต้น

โดยหากแบ่งเป็นประเภทเหล็กกล้า “ตามส่วนผสมของคาร์บอน” เราจะแบ่งได้ 3 แบบหลักๆ ดังนี้นะครับ ซึ่งเจ้าส่วนผสมของคาร์บอนเนี่ยแหละครับทีจะผลต่อตัวเนื้อเหล็ก โดนเฉพาะของแข็ง เปราะ นะครับ ^^”

1. เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ (Low Carbon Steel)

โดยเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำเป็นเหล็กกล้าที่มีส่วนผสมของคาร์บอนต่ำที่สุดในกลุ่ม บางครั้งเราจะเรียกว่า “เหล็กกล้าละมุน หรือ Mild Steel” ซึ่งอยู่ประมาณ 0.1-0.3 % และเป็น “เหล็กกล้าที่ใช้กันอยู่ทั่วไปตามท้องตลาด” ด้วยคุณสมบัติอ่อน ทำให้สามารถที่จะตีขึ้นรูป และรีดเป็นแผ่นได้ง่าย เหล็กเส้นที่ใช้ในงานก่อสร้างชนิดนี้ไม่มีความแข็งมาก แต่กลับกันจะมีความเหนียว ดึงออกเป็นเส้น ตียืดออกเป็นแผ่นได้ดี

ไม่สามารถที่จะทำให้แข็งได้ด้วยวิธีการอบชุบด้วยความร้อน หรือ Heat Treatment , สามารถทำการได้ดี หาง่าย และราคาไม่แพง อีกด้วยนะครับ

2. เหล็กกล้าคาร์บอนกลาง (Medium Carbon Steel)

เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง ก็จะตามชื่อของเค้านะครับ คือ มีปริมาณคาร์บอนปานกลาง ประมาณ 0.3-0.6% ซึ่งด้วยปริมาณคาร์บอนที่สูงกกว่าแบบแรก ทำให้มีความแข็งแรงที่มากกว่า (แต่ก็เหนียวน้อยกว่าเช่นกัน) การนำมาใช้งานก็จะนำมาผลิตชิ้นส่วนของเครื่องจักรกล ต่างๆ ที่ต้องการความแข็งแรง เช่น เพลาของเครื่องกลหมุน , เพลาข้อเหวี่ยง, เฟือง, เกียร์ หรือชิ้นส่วนที่ต้องการชุบแข็ง หรืออบชุบด้วยความร้อนน (ซึ่งแบบเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำทำไม่ได้นะครับ)

3. เหล็กกล้าคาร์บอนสูง (High Carbon Steel)

เหล็กกล้าคาร์บอนสูง คือ เหล็กกล้าที่มีส่วนผสมสูงที่สุดในกลุ่มแล้ว โดยมีปริมาณถึง 0.6-1.2% ทำให้มีความแข็งแรง (Strength) สูงมาก และมีความต้านทานการสึกหรอสูง เช่นกัน เหล็กกล้าประเภทคาร์บอนสูงจะถูกนำมาผลิตใช้เป็นเครื่องมือ (Tool Steel) เช่น ใบมีดกลึง ใบตัด ใบกัด เหล็กสกัด หรือเหล็กเจาะต่างๆ นะครับ

จบไปแล้วนะครับ สำหรับ [EP] แรกของซีรี่ย์วัสดุช่าง แล้วรอติดตามตอนต่อๆไปกับ นายช่างมาแชร์ นะครับผม

แล้วพบกับสาระความรู้ทางด้านงานช่าง และงานวิศวกรรมได้ในโพสต์ถัดๆไปนะครับ หรือสามารถตามสื่อตามๆของเราด้านล่างเลยนะครับ
Website: www.naichangmashare.com
Facebook: https://www.facebook.com/naichangmashare/
Blockdit :  https://www.blockdit.com/naichangmashare
Instragram: https://www.instagram.com/naichangmashare/
Twitter: https://twitter.com/naichangmashare
Youtube: https://www.youtube.com/channel/UCmIPiSeg-uy4k8JYSmknp_g
#นายช่างมาแชร์ #วัสดุช่าง #เหล็กกล้า #Steel