S45C เหล็กกล้าคาร์บอน | S50C-JIS G4051 สำหรับการใช้งานโครงสร้างเครื่องจักร
คุณสมบัติ S50C Carbon Steel JIS G4051 S50C | AISI 1050 | 760
เหล็กกล้าคาร์บอน S50C | แผ่นเหล็ก JIS G4051 S50C เหล็กกล้าคาร์บอน S50C | แผ่นเหล็ก JIS G4051 S50C
เกรดเหล็กกล้าคาร์บอน JIS S50C เป็นวัสดุเกรดเหล็กกล้าหนึ่งใน JIS G4051 ซึ่งเป็นข้อกำหนดมาตรฐานของเหล็กกล้าคาร์บอนสำหรับการใช้งานโครงสร้างเครื่องจักร เช่น เหล็กกล้าเครื่องมือรีดร้อนหรือการตีขึ้นรูปร้อน
ในมาตรฐานญี่ปุ่น JIS G4051, S45C และ S50C เป็นเกรดเหล็กกล้าทั่วไปของเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง ซึ่งสอดคล้องกับเหล็กกล้า C45 และ C50 ในมาตรฐานยุโรป และเหล็กกล้า AISI 1045 และ AISI 1050 ในเกรดอเมริกัน ควรกล่าวได้ว่า ทั้งหมด มีบทบาทสำคัญในภูมิภาคของตน
เหล็กกล้า S45C และ S50C มีความสามารถในการแปรรูปได้ดีและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตเครื่องจักร เนื่องจากเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีปริมาณคาร์บอนมากกว่า 0.4% จึงมีการสึกหรอที่ดี ความต้านทานและความเหนียวเฉลี่ย เหล็กกล้า S45C และ S50C มีความสามารถในการชุบแข็งต่ำและมีแนวโน้มที่จะเกิดการแตกร้าวและการเสียรูป ดังนั้นจึงไม่ควรใช้ชิ้นงานที่มีขนาดภาคตัดขวางขนาดใหญ่และความต้องการสูง
เหล็กกล้าคาร์บอน S50C เป็นหนึ่งในเหล็กกล้าคาร์บอนสูงเป็นส่วนใหญ่ สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางที่มีความแข็งแรงสูง ความเป็นพลาสติกของงานเย็นต่ำ ประสิทธิภาพการเชื่อม ความสามารถในการชุบแข็งไม่ดี แต่ความเปราะบางไม่มีอุณหภูมิ ค่าการตัดยังคงยอมรับได้ โดยทั่วไปภายใต้การปรับสภาพปกติหรือการดับ, การแบ่งเบาบรรเทา, ใช้ในการสร้างความต้านทานต่อการสึกหรอสูง, เคลื่อนย้ายโหลดและสต็อกเอฟเฟกต์ไม่ใช่งานกลขนาดใหญ่และสปริงปลอมแปลงเกียร์, แถบแรงดึง, ลูกกลิ้ง, แกน, การเกษตรใช้ในการขุดคันไถ, แกนหมุนที่บรรทุกหนักและอื่น ๆ
S50C เหล็กกล้าคาร์บอน JIS G4051 สำหรับการใช้งานโครงสร้างทางกล
เหล็กกล้าคาร์บอนมีปริมาณคาร์บอนต่ำกว่าเหล็กกล้าเครื่องมือคาร์บอนและมีข้อบังคับเกี่ยวกับสิ่งเจือปนที่เข้มงวดน้อยกว่า ใช้ในงานที่ต้องการความแข็งแรงและความเหนียวในระดับหนึ่ง
เหล็กกล้าคาร์บอนที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำช่วยให้วัตถุดิบทำงานได้ดีขึ้น แต่มีโอกาสเกิดการดับที่ไม่สม่ำเสมอ ดังนั้นจึงต้องระมัดระวังในการจัดการอุณหภูมิ วิธีการทำความเย็น และอื่นๆ ในทำนองเดียวกัน
เหล็กกล้าคาร์บอนมีหลายเกรด ซึ่งบางส่วนจะกล่าวถึงด้านล่าง
เหล็กกล้าคาร์บอน - S15C, S45C, S50C, S55C และ S60C
เหล็กกล้าเครื่องมือคาร์บอน - SK2, SK4, SK5, SK6 และ SK7
S50C Carbon Steel เป็นเหล็กเกรดมาตรฐาน JIS G4051 :
เกรดเหล็กกล้า JIS S50C เป็นวัสดุเกรดเหล็กกล้าหนึ่งใน JIS G4051 ซึ่งเป็นข้อกำหนดมาตรฐานของเหล็กกล้าคาร์บอนสำหรับ การใช้งาน โครงสร้างเครื่องจักรเช่นเหล็กกล้าเครื่องมือรีดร้อนหรือการตีขึ้นรูปร้อน
ช่วงการจัดหาเหล็กกล้าคาร์บอน JIS S50C :
เหล็กกล้า S50C-Crเหมาะสำหรับแกน เพลา กุญแจ ฯลฯ และ วัสดุ เหล็กกล้า S50Cมีให้เลือกทั้งแบบม้วนหรือแบบธรรมดาตามความต้องการของลูกค้าที่แตกต่างกัน เราคือผู้จัดหา และผู้ผลิตเหล็กเครื่องจักร JIS S50C ระดับมืออาชีพ เราสามารถจัดหาเหล็กแผ่น S50C , แผ่น, บล็อก, แท่งสี่เหลี่ยมหรือเหล็กเส้นกลม S50C หรือเหล็กแบน S50C ตามช่วงด้านล่าง: S50C เหล็กเส้นรีดเย็น 5มม.-70มม
แผ่นเหล็ก S50C:ความหนา 10 มม. ถึง 200 มม. ความกว้าง 1500 มม. – 2500 มม. ความยาว 3000 มม. – 6000 มม.
JIS S50C เหล็กกล้าคาร์บอนเทียบเท่า :
มีมาตรฐานเหล็กและเกรดเหล็กอื่นๆ ที่ใกล้เคียงและเทียบเท่ากับเกรดเหล็กกล้าคาร์บอน JIS S50C ดังแสดงด้านล่าง:
BS EN 10083 C50E/1.1206,
ASTM A29, 1050
EN-8 / BS 970 080M50
คุณสมบัติของเหล็กเกรดพิเศษชนิดต่างๆ
เหล็ก AUD11 SKD11 D2 1.2379
เหล็กทำพิมพ์งานเย็นคุณภาพสูง ชุบแข็งได้ง่าย และทนทานการเสียดสีสูงมาก มีความเหนียว เป็นเลิศ เหมาะสำหรับทำพิมพ์ปั๊ม พิมพ์ขึ้นรูป ลูกรีดเหล็ก ใบมีดตัดเหล็กคุณภาพสูง และอื่น ๆ
เหล็ก SX105V GO5 เหล็กชุบแข็งด้วยเปลวไฟ แล้วปล่อยให้เย็นตัว ในอากาศปกติ เหมาะสำหรับทำพิมพ์ปั๊มโลหะ พิมพ์ขึ้นรูปตัดขอบ ฯลฯ โดยเฉพาะงานที่ต้องการ ความแข็งเฉพาะที่ อีกทั้งยังสามารถซ่อมแซม โดยการเชื่อมได้ง่าย
เหล็ก DC53 SKD11 D2
1.2379 เหล็กทำพิมพ์งานเย็นคุณภาพสูง ชุบแข็งได้ง่าย และทนทานการเสียดสีสูงมาก มีความเหนียว เป็นเลิศ เหมาะสำหรับทำพิมพ์ปั๊ม พิมพ์ขึ้นรูป ลูกรีดเหล็ก ใบมีดตัดเหล็กคุณภาพสูง และอื่น ๆ
เหล็ก GO5 GO5
เหล็กทำพิมพ์งานเย็นคุณภาพสูง ชุบแข็งได้ง่าย และทนทานการเสียดสีสูงมาก มีความเหนียว เป็นเลิศ เหมาะสำหรับทำพิมพ์ปั๊ม พิมพ์ขึ้นรูป ลูกรีดเหล็ก ใบมีดตัดเหล็กคุณภาพสูง และอื่น ๆ
เหล็กทำพิมพ์งานร้อน DHA1 SKD61 H13 1.2344
เหล็กงานร้อนมาตรฐานสูง ใช้งานโดยทั่วไป รักษาความแข็งได้ดี มีอุณภูมิใช้งานสูง เหมาะสำหรับทำพิมพ์ปั๊มโลหะงานร้อน เสื้อสูบ เครื่องฉีดโลหะ พิมพ์โลหะงานร้อน และอื่น ๆ
เหล็กกล้าทำพิมพ์พลาสติก PX4 P20 1.2311
เหล็กทำพิมพ์พลาสติก สำหรับงานที่ต้องการ ปริมาณกำลังผลิตสูง ทนทาน สามารถเชื่อมติด ได้ง่าย ไม่เปราะ
NAK80- P21 1.2312
เหล็กทำพิมพ์พลาสติกชั้นสูง สำหรับงานที่ต้องการ ความงามเป็นเลิศ มีความใสมาก เงาเหมือนกระจก
เหล็กทำชิ้นส่วนเครื่องจักรกล SCM440 SCM440 4140 1.7225
เหล็กคาร์บอนปานกลาง มีส่วนผสม Cr, Mo สามารถชุบแข็งได้หลายวิธี ทนแรงดึงสูงถึง 100 kgf/mm2 ใช้ทำเพลา เฟืองขับรอบต่ำ สกรู สลัก ฯลฯ
SCM415 SCM415 4115 1.7262
เหล็กคาร์บอนต่ำ มีส่วนผสม Cr, Mo ชุบแข็งโดย วิธีชุบผิว เช่น คาร์บูไรซิ่ง ใช้ทำเฟืองรอบจัด และงานที่ต้องการผิวงานแข็ง แต่ภายในปกติ
SNCM439 SNCM439 4340 1.6582
เหล็กคาร์บอนปานกลาง มีส่วนผสม Cr, Mo, Ni ชุบแข็งได้หลายวิธี ทนแรงดึงได้สูงกว่า 100 kgf/mm2 ใช้ทำชิ้นส่วนคุณภาพสูง เช่น เพลาขับกำลังสูง เฟือง สกรู ฯลฯ
เหล็กแข็งคาร์บอนปานกลาง S45C S45C 1045 CK45
เหล็กคาร์บอนปานกลาง ชุบแข็งได้ง่าย ทนทาน การเสียดสีได้ดี มีความแข็งแรงสูง เหมาะสำหรับ ทำชิ้นส่วนพื้นฐาน หรือโครงสร้างของแม่พิมพ์ และงานทั่วไป
เหล็ก S50C S50C 1050 CK50
เหล็กคาร์บอนปานกลาง ชุบแข็งได้ง่าย ทนทาน การเสียดสีได้ดี มีความแข็งแรงสูง เหมาะสำหรับ ทำชิ้นส่วนพื้นฐาน หรือโครงสร้างของแม่พิมพ์ และงานทั่วไป
เหล็กแผ่นสปริง SK5 SK5 1.1625
เหล็กคาร์บอนสูง ชุบแข็งได้ง่าย ทนทานการ เสียดสีได้ดี มีความแข็งแรงสูง มีคุณสมบัติเป็น สปริงสูง ใช้ทำชิ้นส่วนที่เป็นสปริงในเครื่องจักกล
เหล็กแผ่นรีดร้อน(เหล็กเหนียว) SS400 SS400
เหล็กแผ่นรีดร้อนใช้สำหรับงานโครงสร้างทั่วไป มีคุณสมบัติในการเชื่อมที่ดี สามารถเชื่อมต่อ ได้ง่าย เป็นโครงสร้างต่าง ๆ ใช้ในการก่อสร้าง ตึก ก่อสร้างสะพาน สร้างเรือ หรือใช้ใน อุตสาหกรรมยานยนต์
การตัดด้วยมือและการตัดโลหะด้วยแก๊ส
1.เป็นวิธีที่นิยมใช้แพร่หลายที่สุด คือ ให้จุดกึ่งกลางของเปลวไฟ Preheat อยู่ที่ขอบของชิ้นงาน และให้ฐานของเปลวไฟอยู่เหนือชิ้นงาน 1.5 – 3 มม. จนเมื่อขอบด้านบนของชิ้นงานมีสีเหลืองแดง จะเริ่มทำการเปิดวาล์วของออกซิเจนที่ใช้ในการตัดและเริ่มทำการตัด
2.ให้ขอบของชิ้นงานอยู่ที่กึ่งกลางเปลวไฟ โดยที่วาล์วออกซิเจนที่ใช้ตัดถูกเปิดไว้แล้ว เมื่อโลหะมีสีเหลืองแดงจะเริ่มทำการเปิดตัด วิธีนี้จะทำให้สิ้นเปลืองออกซิเจนและเริ่มทำการตัดได้ยากกว่าวิธีแรก วิธีนี้ใช้ตัดวัสดุที่บาง ๆ โดยจะใช้เวลาในการ Preheat สั้น
3.ให้ปลายของหัวตัดอยู่เหนือวัสดุที่จะทำการตัด และให้ทำการ Preheat จนชิ้นงานมีค่าอุณหภูมิถึงจุด Kindling Temperature จากนั้นโลหะที่หลอมเหลวจะถูกเป่าออกไปโดยออกซิเจน วิธีนี้จะมีข้อดีคือให้ขอบชิ้นงานที่ตัดเรียบในขณะที่เริ่มทำการตัด
ในขณะทำการตัดแก๊สควรให้หัวตัดมีการเคลื่อนที่อย่างช้า ๆ และผู้ตัดควรรักษาระยะระหว่างหัวตัดกับชิ้นงานให้คงที่ ในกรณีที่แผ่นโลหะมีความหนาตั้ง แต่ 0.5 นิ้ว ขึ้นไป ควรให้หัวตัดตั้งฉากกับชิ้นงาน และกรณีที่แผ่นโลหะบางสามารถเอียงหัวตัดในขณะตัดได้
เครื่องตัดแก๊สระบบซีเอ็นซี
การเริ่มตัดชิ้นงานจนสิ้นสุดกระบวนการตัดชิ้นงานจะมีลักษณะเหมือนกับการตัดด้วยมือ อย่างไรก็ตามควรมีการตั้งค่าพารามิตเตอร์ต่างๆ ให้ถูกต้องมากขึ้นด้วย ในกรณีที่ทำการตัดด้วยความเร็วสูงและต้องการคุณภาพของรอยตัดที่ดี ซึ่งเราสามารถเลือกขนาดของปลายหัวตัดที่ใช้สำหรับตัดโลหะที่ความหนาต่าง ๆ กันได้จากตารางที่ผู้ผลิตให้มา นอกจากนั้นยังมีค่าจากพารามิเตอร์ต่าง ๆ เช่น เชื้อเพลิงที่เริ่มใช้ , ความดันของออกซิเจน ,ความเร็วในการตัด แนะนำไว้ด้วยเช่นกัน นอกจากนั้นการปรับตั้ง Regulator ก็มีความสำคัญต่อประสิทธิภาพของการตัดด้วยเช่นกัน
กรรมวิธีการเชื่อมโลหะด้วยแก๊สออกซีอะเซทิลีน (OXY ACETYLENE WELDING : OAW) เป็นกรรมวิธีการเชื่อมโลหะแบบหลอมเหลว โดยใช้ความร้อนจาก เชื้อเพลิง ซึ่งเป็นแก๊สผสมระหว่างแก๊สอะเซทิลีนกับแก๊สออกซิเจนบริสุทธิ์เปลวไฟจากการ เผาไหม้จะเกิดความร้อนในปริมาณสูง ทำให้ชิ้นงานหลอมเป็นเนื้อเดียวกัน โดยที่ลวดเชื่อมจะเติมหรือไม่เติมก็ได้ขึ้นอยู่กับความหนาของงานและชนิดของรอยต่อ ดังแสดงในรูปที่ 19 และ 2
1.1 ชนิดของแก๊สเชื้อเพลิงและค่าความร้อนสูงสุด
แก๊สเชื้อเพลิงมีหลายชนิดถ้าผสมกับออกซิเจนแล้วจะให้ความร้อนที่สูงขึ้นกว่าการเผาไหม้ปกติ สำหรับในอุตสาหกรรมการเชื่อมโลหะด้วยแก๊สนั้นแก๊สสมระหว่าง
แก๊สออกซิเจนกับแก๊สอะเซทิลีน เป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย เพราะให้ค่าความร้อนสูงกว่าเชื้อเพลิงชนิดอื่น
1.2เปลวไฟในการเชื่อมโลหะด้วยแก๊สออกซีอะเซทิลีน
การเชื่อมแก๊สเป็นกรรมวิธีการเชื่อมโลหะที่ใช้กันมานาน ซึ่งในปัจจุบันก็ยังได้รับความนิยมกันแพร่หลาย ความร้อนจากการเผาไหม้ระหว่างแก๊สออกซิเจนและแก๊สอะเซทิลีน ให้เปลวไฟที่มีความร้อนสูงประมาณ 6,300 องศาฟาเรนไฮต์ หรือ 3,480
องศาเซลเซียส เพียงพอที่จะทำให้โลหะ แต่ละชนิดหลอมรวมเป็นเนื้อเดียวกัน เมื่อเย็นตัวลงโลหะสองชิ้นจะติดกันมีความแข็งแรงเท่ากับหรือมากกว่าเนื้อโลหะเดิม เปลวไฟที่ใช้สำหรับเชื่อมจะมีองค์ประกอบ ดังนี้
สมบัติของเปลวไฟ
เปลวไฟที่ใช้ในการเชื่อมโลหะด้วยแก๊สออกซีอะเซทิลีนจะต้องมี สมบัติดังนี้
- มีอุณหภูมิสูงเพียงพอที่จะหลอมละลายชิ้นงาน
- มีปริมาณความร้อนเพียงพอเมื่อต้องการ
- ต้องไม่มีสิ่งสกปรกจากเปลวไฟ หรือนำวัตถุอย่างใดอย่างหนึ่ง เข้ามารวมตัวกับเนื้อโลหะที่หลอมละลาย
- เปลวไฟต้องไม่เพิ่มธาตุคาร์บอนลงในเนื้อโลหะ ซึ่งจะทำให้ คุณสมบัติของโลหะเปลี่ยนไป
- เปลวไฟต้องไม่เป็นอันตรายต่อผู้ปฏิบัติงานในทางเคมี
ชนิดของเปลวไฟ
เพื่อให้มีความเหมาะสมกับโลหะงาน แต่ละชนิด เปลวไฟในการเชื่อม จึงแบ่งออกเป็น 3 ชนิดดังนี้
•เปลวลดหรือเปลวคาร์บอนมาก (Caburizing Flame)
เป็นเปลวที่ได้จากการเผาไหม้ของแก๊สออกซิเจนและแก๊สอะเซทิลีนผสมกัน โดยมีปริมาณของแก๊สอะเซทิลีนมากกว่าแก๊สออกซิเจน เปลวชั้นนอก มีลักษณะเป็นเปลวยาวมีสีส้มล้อมรอบเปลวชั้นใน ซึ่งมีความยาวครึ่งหนึ่งของเปลวชั้นนอก เปลวชั้นในจะมีลักษณะพริ้วเหมือนขนนก ในระยะที่ห่างจากกรวยไฟประมาณ 3 มม. จะมีอุณหภูมิ 5,700 องศาฟาเรนไฮต์ (2,800 0C) การเผาไหม้จะมีแก๊สอะเซทิลีนเหลืออยู่จำนวนหนึ่ง จึง เหมาะสำหรับเชื่อมงานที่ต้องการเติมคาร์บอนที่ผิวโลหะ หรือเชื่อมโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก ซึ่งต้องใช้อุณหภูมิในการหลอมไม่สูงมากนัก เช่นอะลูมิเนียม แมกนีเซียม และใช้ในการบัดกรีแข็ง
เปลวกลาง (Neutral Flame)
เป็นเปลวที่ได้มาจากการผสมกันระหว่างแก๊สออกซิเจนกับอะเซทิลีนในอัตราส่วน 1:1 การเผาไหม้สมบูรณ์ ประกอบด้วยเปลวไฟ 2 ชั้น ชั้นในเป็นกรวยปลายม ระยะห่างจากปลายกรวยประมาณ 3 มม. จะมีอุณหภูมิประมาณ 6,000 องศาฟาเรนไฮต์ หรือ 3,150 องศาเซลเซียส (3,150 0C) เมื่อนำ เปลวไฟนี้ไปเผาโลหะที่เป็นเหล็กจะหลอมละลายเป็นบ่อน้ำโลหะคล้ายน้ำเชื่อมเมื่อเย็นลงจะได้แนวเชื่อมที่สะอาดมีความแข็งแรง เปลวไฟชนิดนี้จึงเหมาะสำหรับการเชื่อมและตัดโลหะ โดยเฉพาะเหล็ก เนื่องจากการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ จึงไม่เกิดการเติมธาตุคาร์บอนลงในรอยเชื่อม
เปลวเพิ่มหรือเปลวออกซิเจนมาก (Oxidizing Flame)
เป็นเปลวไฟที่ได้มาจากการผสมกันระหว่างแก๊สออกซิเจนกับแก๊สอะเซทิลีนโดยปรับให้ออกซิเจนมากกว่าอะเซทิลีน ลักษณะเปลวมี 2 ชั้น เปลวชั้นในเป็นรูปกรวยแหลมหดสั้น เปลวนี้มีอุณหภูมิสูงกว่าเปลวอีก 2 ชนิด ที่กล่าวมาคือ มีอุณหภูมิประมาณ 6,300 องศาฟาเรนไฮต์ หรือ 3,480 องศาเซลเซียส เมื่อทำการเชื่อมจะเกิดประกายไฟหรือสะเก็ดไฟกระเด็นออกมาจากบ่อหลอมเหลว ทำให้เกิดฟองอากาศไม่เหมาะสมที่จะนำไปใช้เชื่อมเหล็ก เพราะการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์จะมีออกซิเจนหลงเหลืออยู่และจะถูกเติมลงในเนื้อเหล็ก ทำให้แนวเชื่อมเปราะ แต่นิยมนำไปใช้ในการตัดโลหะแผ่นบาง
ประเภทของเหล็กแผ่น
เหล็กแผ่นโดยส่วนใหญ่เกิดจากกระบวนการรีดด้วยลูดรีดเพื่อให้ได้ความหนาตามที่ต้องการ หากแบ่งประเภทของเหล็กแผ่นตามรูปร่าง แบ่งได้เป็น 2 ประเภท คือ -เหล็กแผ่นม้วน / เหล็กแผ่นหนา
1.เหล็กแผ่นม้วน จะมีความหนาตั้ง แต่ 0.1 –12 มม. ซึ่งยังแบ่งตามลักษณะการผลิตออกเป็น
-เหล็กแผ่นรีดร้อน จะมีความหนาตั้ง แต่ 1.0 –12 มม.หรือภาษาตลาดเรียกว่าเหล็กแผ่นดำ เพราะมีผิวสีดำเนื่องจากต้องรีดที่อุณหภูมิกว่า 700 องศาเซนติเกรด โดยมากมักใช้เหล็กแผ่นรีดร้อนในงานท่อ งานถังแก๊ส งานโครงสร้าง งานขึ้นรูปทั่วไปที่ไม่เน้นคุณภาพผิวและเป็นการขึ้นรูปไม่ลึกมาก เหล็กแผ่นรีดร้อนยังมีชนิดที่ผ่านการล้างผิวด้วยกรดเพื่อขจัดสนิมที่เกิดในการรีดร้อนออก หรือที่เรียกว่าเหล็กPO(Pickling and oil) เพื่อสามารถทำสีแล้วผิวจะสวยและทนทานกว่า
-เหล็กแผ่นรีดเย็น จะมีความหนาตั้ง แต่ 0.1 –3.2 มม.หรือภาษาตลาดเรียกว่าเหล็กแผ่นขาว เพราะเป็นผิวที่ไม่มีสนิมร้อนเหมือนเหล็กแผ่นรีดร้อน มีความสามารถในการปั๊มขึ้นรูปลึกมากกว่าขึ้นตามลำดับ โดยมากมักใช้กับงานขึ้นรูปที่เน้นคุณภาพผิวและเป็นการขึ้นรูปไม่ลึก เช่น ตัวถังรถยนต์ ตัวบอดี้เครื่องใช้ไฟฟ้า เฟอร์นิเจอร์ นำไปเคลือบดีบุกเพื่อผลิตกระป๋อง งานที่ปั้มขึ้นรูปลึก งานต้องการความบาง
-เหล็กแผ่นเคลือบ ชุบผิวจะมีความหนาตั้ง แต่ 0.1 –3.2 มม.
1.เหล็กแผ่นหนาจะมีความหนาตั้ง แต่ 10 –200 มม. โดยมากมักใช้ในการต่อเรือ งานก่อสร้าง ท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ และงานผลิตหม้อต้มไอน้ำ (Boiler)
ถ้าแบ่งเหล็กแผ่นตามองค์ประกอบทางเคมี แบ่งได้เป็น
•เหล็กแผ่นที่เป็นเหล็กกล้าไม่เจือ
•เหล็กแผ่นที่เป็นเหล็กกล้าเจือ
•เหล็กแผ่นที่เป็นเหล็กกล้าไม่เป็นสนิม
เหล็กแผ่นที่เป็น เหล็กกล้าไม่เจือ (Unalloyed Steel Sheet)
เป็นเหล็กกล้าที่มีปริมาณธาตุต่อไปนี้ปนอยู่ห้ามเกินพิกัด คือ ซิลิคอน 0.5%, แมงกานีส 0.8%,อะลูมิเนียมหรือไทเทเนียม 0.1% และทองแดง 0.25%
เหล็กแผ่นที่เป็น เหล็กกล้าเจือ (Alloyed Steel)
คือ เหล็กที่เจือธาตุต่าง ๆ นอกเหนือไปจากธาตุคาร์บอนและธาตุบางตัวที่ติดมา เนื่องจากกรรมวิธีการถลุง เช่น Mn Si Pธาตุที่เจือจะเจือกับโลหะดังต่อไป คือ โครเมียม นิกเกิล โมลิบดีนัม วุลแฟรม โคบอลต์ วาเนเดียม แมงกานีส
ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับเหล็ก
เหล็กคือ?
"เหล็ก" เป็นคำที่คนไทยทั่วไปนิยมใช้เรียกเหมารวมกันหมายถึง เหล็ก (iron) และ เหล็กกล้า (steel) ซึ่งในความเป็นจริงนั้น วัสดุทั้ง 2 อย่างนี้ไม่เหมือนกันหลายประการ อย่างไรก็ดี เหล็กเป็นวัสดุพื้นฐานที่สำคัญยิ่งในการพัฒนาสังคมและความเป็นอยู่ของมนุษย์ตั้ง แต่อดีตจนถึงปัจจุบันและต่อไปในอนาคตอีกนานแสนนาน
เหล็ก (iron) สัญลักษณ์ทางวิทยาศาสตร์ Fe คือแร่ธาตุโลหะชนิดหนึ่งที่มีอยู่ในธรรมชาติ ส่วนใหญ่มีสีแดงอมน้ำตาล โดยปกติสามารถดูดติดแม่เหล็กได้ พบมากในชั้นหินใต้ดินบริเวณที่ราบสูงและภูเขา อยู่ในรูปก้อนสินแร่เหล็ก (iron ore) ปะปนกับโลหะชนิดอื่นๆ และหิน เมื่อนำมาใช้ประโยชน์จะต้องผ่านการทำให้บริสุทธิ์ด้วยกรรมวิธีการ "ถลุง" (ใช้ความร้อนสูงเผาให้สินแร่เหล็กกลายเป็นของเหลวในขณะที่กำจัดแร่อื่นที่ไม่ต้องการออกไป) นอกจากนี้ธาตุเหล็กยังเป็นสารอาหารที่ร่างกายคนเราต้องการ เนื่องจากเป็นองค์ประกอบสำคัญในเม็ดเลือดแดงของเราอีกด้วย กล่าวคือ คนที่ขาดธาตุเหล็กจะเป็นโรคโลหิตจางได้ง่าย
เหล็กกล้า (steel) คือโลหะผสมชนิดหนึ่ง โดยทั่วไปเหล็กกล้าหมายความถึง "เหล็กกล้าคาร์บอน (carbon steel)" ซึ่งประกอบด้วยธาตุหลักๆ คือ เหล็ก (Fe) คาร์บอน (C) แมงกานีส (Mn) ซิลิคอน (Si) และธาตุอื่นๆ อีกเล็กน้อย เหล็กกล้าเป็นวัสดุโลหะที่ไม่ได้มีอยู่ตามธรรมชาติ แต่ถูกผลิตขึ้นโดยฝีมือมนุษย์ (และเครื่องจักร) โดยตั้งอยู่บนพื้นฐานของการปรับปรุงเหล็ก (Fe/iron) ให้มีคุณสมบัติโดยรวมดียิ่งขึ้น เช่น แปรเปลี่ยนรูปได้ตามที่ต้องการ แข็งแรง ยืดหยุ่น ทนทานต่อแรงกระแทกหรือสภาวะทางธรรมชาติ สามารถรับน้ำหนักได้มาก ไม่ฉีกขาดหรือแตกหักง่าย เป็นต้น เหมาะสมในการใช้งานในด้านต่างๆ ในชีวิตประจำวันของคนเราได้อย่างหลากหลาย ด้วยต้นทุนที่ต่ำ เพื่อให้ขายได้ในระดับราคาที่คนทั่วไปซื้อหามาใช้ได้ ซึ่งนับว่า มีข้อได้เปรียบดีกว่าวัสดุอื่นๆ มาก
"เหล็กแผ่น" กับ "เหล็กเส้น"
เหล็กแผ่น มีความแตกต่างจาก เหล็กเส้น อย่างสิ้นเชิงในหลายๆ แง่ ดังต่อไปนี้
เหล็กเส้น เกือบ 100% ใช้ในการก่อสร้างเป็นหลัก แต่เหล็กแผ่นสามารถนำไปใช้งานหลากหลายกว่ามาก ได้แก่ การก่อสร้าง งานโครงสร้างต่างๆ อุตสาหกรรมการผลิต รถยนต์ จักรยานยนต์ เรือ ยานพานะ บรรจุภัณฑ์ งานชลประทาน ระบบโครงสร้างสาธารณูปโภคต่างๆ ป้ายสัญญาณ เฟอร์นิเจอร์ เป็นต้น
การผลิตเหล็กเส้นต้องใช้เครื่องจักรต่างชนิดจากการผลิตเหล็กแผ่น ดังนั้นโรงงานหนึ่งๆ มักผลิตเหล็กเส้นหรือเหล็กแผ่นอย่างใดอย่างหนึ่ง ถ้าหากผลิตทั้งสองอย่าง จะต้องลงทุนเครื่องจักร 2 ทั้งชนิด (สายการผลิต 2 สาย) เป็นมูลค่ามหาศาล การผลิตเหล็กแผ่นจำเป็นต้องใช้วัตถุดิบที่มีคุณภาพสูงกว่าการผลิตเหล็กเส้นเนื่องจากระดับคุณภาพโดยทั่วไปที่สูงกว่า ต้องการความบริสุทธ์ของเนื้อเหล็กกล้าและผิวเหล็กแผ่นที่ดีและสะอาดกว่า ตามวัตถุประสงค์ในการใช้งานที่ต่างกัน
เหล็กแผ่นรีดร้อน
เหล็กแผ่นรีดร้อน คือเหล็กกล้าที่มีรูปทรงเป็นแผ่น (ลักษณะแบน) ผลิตด้วยกรรมวิธีรีดร้อน (ด้วยลูกกลิ้งหรือแท่นรีดขนาดใหญ่) ซึ่งทำให้แท่งเหล็กกึ่งสำเร็จรูปที่เรียกว่า "สแลบ (slab)" มีขนาดความหนาลดลงจาก 100 มิลลิเมตร (ตามข้อกำหนดของ จี สตีล) เป็นแผ่นที่มีความหนาบางลงอยู่ในช่วง 1.00 ถึง 13.00 มิลลิเมตร ตามที่ลูกค้าต้องการ เหล็กแผ่นรีดร้อน เมื่อผลิตเสร็จแล้วจะอยู่ในลักษณะเป็นม้วน (coil) เรียกว่า "เหล็กแผ่นรีดร้อนชนิดม้วน (hot-rolled coil)" หรือ "เหล็กม้วนดำ (black coil)" เพื่อประสิทธิภาพในการเก็บรักษา เคลื่อนย้ายและขนส่ง อย่างไรก็ดี เมื่อลูกค้าต้องการสินค้าเป็นเหล็กแผ่นรีดร้อนชนิดแผ่น โรงงานจะทำการตัดแบ่งเหล็กม้วนเป็นแผ่นตามขนาดความยาวและความกว้างที่ลูกค้าต้องการได้อีกด้วย
การนำไปใช้งาน
เหล็กแผ่นรีดร้อนสามารถนำไปใช้งานได้หลากหลายมาก โดยการใช้งานหลักๆ (มากกว่า 80%) มีดังนี้
รีดเย็นต่อ - กลายเป็นเหล็กแผ่นรีดเย็น สำหรับแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ต่อเนื่องมากมาย
กัดล้างผิวและเคลือบน้ำมัน - กลายเป็นเหล็กแผ่นรีดร้อนชนิดกัดล้างผิวและเคลือบน้ำมัน (pickled and oiled hot-rolled steel) สำหรับแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ต่อเนื่องมากมาย
แปรรูป - เป็นเหล็กโครงสร้างรูปพรรณ ลักษณะต่างๆ เช่น ฉาก (รูป L) ท่อ (ทรงกระบอก) รางน้ำ (U) ตัวซี (C) เป็นต้น สำหรับใช้ในการก่อสร้าง งานวิศวกรรมโยธา และงานโครงสร้าง ตัดแผ่น - ขายปลีก สำหรับใช้ในงานอุตสาหกรรม งานก่อสร้าง หรืองานช่างทั่วไป ผลิตถังก๊าซ ถังคอมเพรสเซอร์ (ระบบทำความเย็น) ถังแรงดัน
ผลิตท่อก๊าซ ท่อน้ำมันและปิโตรเคมี ฯลฯ
เหล็กแผ่นรีดร้อนชนิดม้วนเป็นผลิตภัณฑ์ต้นทางหรือต้นน้ำที่ถูกนำมาใช้ผ่านกรรมวิธีต่อเนื่องได้อีกมาก เป็นการเพิ่มมูลค่าให้แก่ตัวผลิตภัณฑ์ เพิ่มโอกาสในทางการตลาด การค้า และเพิ่มอัตรากำไรให้สูงขึ้นอีกด้วย
เหล็กแผ่นรีดร้อนชนิดแผ่น (hot-rolled sheet)
เหล็กแผ่นรีดร้อนชนิดแถบ (hot-rolled strip)
เหล็กแผ่นรีดร้อนปรับสภาพผิว (skinpassed HRC)
เหล็กแผ่นรีดร้อนชนิดกัดล้างผิวและเคลือบน้ำมัน (pickled and oiled HRC)
เหล็กแผ่นรีดร้อนชุบสังกะสี (galvanized hot-rolled coil/sheet)
เหล็กแผ่นรีดเย็นชนิดม้วน (cold-rolled coil)
เหล็กแผ่นรีดเย็นชนิดแผ่น (cold-rolled sheet)
เหล็กแผ่นรีดเย็นชนิดแถบ (cold-rolled strip)
เหล็กแผ่นรีดเย็นเคลือบสังกะสี (galvanized cold-rolled coil/sheet)
เหล็กแผ่นรีดเย็นเคลือบดีบุกหรือโครเมี่ยม (tin plate, tin-free)
เหล็กแผ่นรีดเย็นเคลือบสี (prepainted cold-rolled coil/sheet)
เหล็กแผ่น (รีดเย็น) เคลือบประเภทอื่นๆ (other coated coil/sheet)
คุณสมบัติทางกลของโลหะ
คุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ เช่น ความแข็ง (Hardness) ความแข็งแรง (Strength) ความเหนียว (Ductility) ฯลฯ เป็นสิ่งที่จะบอกว่าวัสดุนั้นๆ สามารถที่จะรับหรือทนทานแรง หรือพลังงานเชิงกลภายนอกที่มากระทำได้ดีมากน้อยเพียงใด ในงานวิศวกรรมคุณสมบัติเชิงกลมีความสำคัญมากที่สุด เพราะเมื่อเราจะเลือกใช้วัสดุใดๆ ก็ตาม สิ่งแรกที่จะนำมาพิจารณาก็คือ คุณสมบัติเชิงกลของมัน การที่เครื่องจักรหรืออุปกรณ์ใดๆ จะสามารถทำงานได้อย่างปลอดภัยขึ้นอยู่กับคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุที่ใช้ทำเครื่องจักร อุปกรณ์นั้นๆ เป็นสำคัญ
ความเค้น (Stress) ตามความเป็นจริงความเค้นหมายถึง แรงต้านทานภายในเนื้อวัสดุที่มีต่อแรงภายนอกที่มากระทำต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ แต่เนื่องจากความไม่เหมาะสมทางปฏิบัติ และความยากในการวัดหาค่านี้ เราจึงมักจะพูดถึงความเค้นในรูปของแรงภายนอกที่มากระทำต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ ด้วยเหตุผลที่ว่า แรงกระทำภายนอกมีความสมดุลกับแรงต้านทานภายใน
โดยทั่วไปความเค้นสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ชนิด ตามลักษณะของแรงที่มากระทำ
- ความเค้นแรงดึง (Tensile Stress) เกิดขึ้นเมื่อมีแรงดึงมากระทำตั้งฉากกับพื้นที่ภาคตัดขวาง โดยพยายามจะแยกเนื้อวัสดุให้แยกขาดออกจากกัน
- ความเค้นแรงอัด (Compressive Stress) เกิดขึ้นเมื่อมีแรงกดมากระทำตั้งฉากกับพื้นที่ภาคตัดขวาง เพื่อพยายามอัดให้วัสดุมีขนาดสั้นลง ดังรูปที่ 1.1b
- ความเค้นแรงเฉือน (Shear Stress) ใช้สัญลักษณ์ t เกิดขึ้นเมื่อมีแรงมากระทำให้ทิศทางขนานกับพื้นที่ภาคตัดขวาง เพื่อให้วัสดุเคลื่อนผ่านจากกันดังรูปที่ 1.1c มีค่าเท่ากับแรงเฉือน (Shear Force) หารด้วยพื้นที่ภาคตัดขวาง A ซึ่งขนานกับทิศทางของแรงเฉือน ในทางปฏิบัติความเค้นที่เกิดจะมีทั้ง 3 แบบนี้พร้อม ๆ กัน
ความเครียดและการเปลี่ยนรูป (Strain and Deformation)
ความเครียด (Strain) คือ การเปลี่ยนแปลงรูปร่างของวัสดุ (Deformation) เมื่อมีแรงภายนอกมากระทำ (เกิดความเค้น) การเปลี่ยนรูปของวัสดุนี้เป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ภายในเนื้อวัสดุ ซึ่งลักษณะของมันสามารถแบ่งเป็น 2 ชนิดใหญ่ ๆ คือ
- การเปลี่ยนรูปแบบอิลาสติกหรือความเครียดแบบคืนรูป (Elastic Deformation or Elastic Strain) เป็นการเปลี่ยนรูปในลักษณะที่เมื่อปลดแรงกระทำ อะตอม ซึ่งเคลื่อนไหวเนื่องจากผลของความเค้นจะเคลื่อนกลับเข้าตำแหน่งเดิม ทำให้วัสดุคงรูปร่างเดิมไว้ได้ ตัวอย่างได้แก่ พวกยางยืด, สปริง ถ้าเราดึงมันแล้วปล่อยมันจะกลับไปมีขนาดเท่าเดิม
- การเปลี่ยนรูปแบบพลาสติกหรือความเครียดแบบคงรูป (Plastic Deformation or Plastic Strain) เป็นการเปลี่ยนรูปที่ถึงแม้ว่า จะปลดแรงกระทำนั้นออกแล้ววัสดุก็ยังคงรูปร่างตามที่ถูกเปลี่ยนไปนั้น โดยอะตอมที่เคลื่อนที่ไปแล้วจะไม่กลับไปตำแหน่งเดิม
วัสดุทุกชนิดจะมีพฤติกรรมการเปลี่ยนรูปทั้งสองชนิดนี้ขึ้นอยู่กับแรงที่มากระทำ หรือความเค้นว่า มีมากน้อยเพียงใด หากไม่เกินพิกัดการคืนรูป (Elastic Limit) แล้ว วัสดุนั้นก็จะมีพฤติกรรมคืนรูปแบบอิลาสติก (Elastic Behavior) แต่ถ้าความเค้นเกินกว่าพิกัดการคืนรูปแล้ววัสดุก็จะเกิดการเปลี่ยนรูปแบบถาวรหรือแบบพลาสติก (Plastic Deformation)
นอกจากความเครียดทั้ง 2 ชนิดนี้แล้ว ยังมีความเครียดอีกประเภทหนึ่ง ซึ่งพบในวัสดุประเภทโพลีเมอร์ เช่น พลาสติก เรียกว่าความเครียดกึ่งอิลาสติกจะมีลักษณะที่เมื่อปราศจากแรงกระทำวัสดุจะมีการคืนรูป แต่จะไม่กลับไปจนมีลักษณะเหมือนเดิม การวัดและคำนวณหาค่าความเครียดมีอยู่ 2 ลักษณะคือ
- แบบเส้นตรง ความเครียดที่วัดได้จะเรียกว่า ความเครียดเชิงเส้น (Linear Strain) จะใช้ได้เมื่อแรงที่มากระทำมีลักษณะเป็นแรงดึงหรือแรงกด ค่าของความเครียดจะเท่ากับความยาวที่เปลี่ยนไปต่อความยาวเดิม
- แบบเฉือน เรียกว่า ความเครียดเฉือน (Shear Strain) ใช้กับกรณีที่แรงที่กระทำมีลักษณะเป็นแรงเฉือน ค่าของความเครียดจะเท่ากับระยะที่เคลื่อนที่ไปต่อระยะห่างระหว่างระนาบ
ความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นกับความเครียด (Stress-Strain Relationship) ในการแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและความเครียด ในที่นี้เราจะใช้เส้นโค้งความเค้น-ความเครียด (Stress-Strain Curve) ซึ่งได้จากการทดสอบแรงดึง (Tensile Test) เป็นหลัก โดยจะพลอตค่าของความเค้นในแกนตั้งและความเครียดในแกนนอน ดังรูป 1.2 การทดสอบแรงดึง นอกจากจะให้ความสัมพันธ์ระหว่างความเค้น-ความเครียดแล้ว ยังจะแสดงความสามารถในการรับแรงดึงของวัสดุ ความเปราะ เหนียวของวัสดุ (Brittleness and Ductility) และบางครั้งอาจใช้บอกความสามารถในการขึ้นรูปของวัสดุ (Formability) ได้อีกด้วย
