โลหะ JIS S50C AISI 1050 DIN CK50 1.1206 Carbon G4051, S45C และ S50C
S50C | AISI 1050 | 760 จาน | แผ่นเหล็กคาร์บอนขนาดกลาง
เหล็กกล้าคาร์บอนโครงสร้างคาร์บอนความแข็งแรงสูงปานกลางมีความแข็งแรงและความแข็งสูงหลังจากการชุบแข็ง เหล็กกล้ามีความสามารถในการแปรรูปปานกลาง พลาสติกขึ้นรูปเย็นต่ำ เชื่อมได้ไม่ดี ไม่เปราะบางขณะอบชุบด้วยความร้อน แต่มีความสามารถในการชุบแข็งต่ำ เส้นผ่านศูนย์กลางวิกฤตในน้ำคือ 13 * 30 มม. และมีแนวโน้มแตกระหว่างการดับน้ำ เหล็กกล้านี้มักจะใช้หลังจากการอบชุบด้วยความร้อน เช่น การทำให้ปกติ การชุบแข็งและการอบคืนตัว หรือการชุบผิวด้วยความถี่สูง
เหล็กกล้า 50 สามารถชุบแข็งได้ถึง hrc42 ~ 46 ดังนั้นหากต้องการความแข็งผิวและคาดว่า คุณสมบัติเชิงกลที่เหนือกว่าของเหล็กกล้า 50 จะสามารถรับความแข็งผิวของเหล็กกล้า 50 ได้โดยการคาร์บูไรซิ่งและการชุบแข็ง
S50C เป็นเกรดเหล็กทั่วไปที่มีการใช้งานกว้าง คล้ายกับเหล็กกล้าคาร์บอน S45C ไม่ว่า จะเป็นคุณสมบัติหรือการใช้งานก็ตาม แต่ลูกค้าในพื้นที่ที่แตกต่างกันจะมีพฤติกรรมที่แตกต่างกันสำหรับ S45C หรือ S50C นอกจากนี้ ต้นทุนและราคาของเหล็กทั้ง S45C และ S50C นั้นแตกต่างกันเพียงเล็กน้อยเท่านั้น คุณสามารถเลือกอย่างใดอย่างหนึ่งสำหรับแอปพลิเคชันของคุณเอง
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
การรักษาความร้อน/การหลอม
การหลอมขึ้นรูป S50C ขนาดเล็กเต็มรูปแบบดำเนินการตั้ง แต่ 1450-1600oF (790-870oC)
ตามด้วยการหล่อเย็นเตาที่ 50oF (28oC) ต่อชั่วโมง จนถึง 1200oF (650oC) การแช่และการระบายความร้อนด้วยอากาศการทำให้เป็นมาตรฐาน ช่วงอุณหภูมิที่ทำให้เป็นมาตรฐานสำหรับเกรดนี้โดยทั่วไปคือ 1650-1700oF (900-925oC.) การทำให้เป็นมาตรฐานจะตามมาด้วยการทำให้เย็นลงในอากาศนิ่ง เมื่อการตีขึ้นรูปถูกทำให้เป็นมาตรฐานก่อนการชุบแข็งและการอบคืนตัวหรือการอบชุบด้วยความร้อนอื่น ๆ จะใช้ช่วงบนของอุณหภูมิปกติ เมื่อการทำให้เป็นมาตรฐานเป็นการรักษาขั้นสุดท้าย
จะใช้ช่วงอุณหภูมิที่ต่ำกว่าการ ชุบแข็ง การชุบแข็ง เกรดนี้ดำเนินการที่อุณหภูมิ 1500-1600oF (820-870oC) ตามด้วยน้ำมันหรือน้ำชุบการชุบแข็งด้วยเปลวไฟและการเหนี่ยวนำอาจทำได้โดยการให้ความร้อนอย่างรวดเร็วจนถึงความลึกของเคสที่ต้องการและดับในน้ำหรือน้ำมัน ควรตามด้วยการอบชุบที่อุณหภูมิ 300-400oF (150-200oC) เพื่อลดแรงเค้นในเคส โดยไม่ส่งผลต่อความแข็ง ความแข็งของพื้นผิวสูงถึง Rc 61 อาจได้รับจาก C1050 โดยการรักษานี้ กา แบ่งเบาบรรเทาหลังจากการชุบแข็งปกติและการดับด้วยน้ำมันหรือน้ำจะดำเนินการที่อุณหภูมิ 750-1260o F (400-680oC) เพื่อให้คุณสมบัติเชิงกลที่จำเป็นตามที่กำหนดโดยประสบการณ์จริง
คุณสมบัติของเหล็กเกรดต่างๆ
เหล็ก SS400 คุณสมบัติ เหล็กแผ่นรีดร้อน สำหรับงานโครงสร้างทั่วๆ ไป
เหล็ก SKD11 คุณสมบัติ ทำลูกรีดเกลียว ลูกรีดแป๊ป ใบมีดตัดเหล็กแม่พิมพ์ปั้มขึ้นรูป แม่พิมพ์กรรไกร แม่พิมพ์กระดาษ ทนแรงตึงสูง
เหล็ก SKS3 คุณสมบัติ เหล็กทำแม่พิมพ์งานเย็น พิมพ์ตัด โลหะแผ่นบางและกระดาษ มีความสามารถในการชุบแข็งสูง ทนแรงเสียดสีได้ดี
เหล็ก SKD61 คุณสมบัติ เหล็กสำหรับทำแม่พิมพ์งานร้อน มีความแข็งแรงที่อุณหภูมิปกติและอุณหภูมิสูงๆ ทนการสึกหรอดีมาก ทนแรงกระแทกสูง รักษาความแข็งแรงที่สูงได้ดี ใช้ทำแม่พิมพ์อัดขึ้นรูปโลหะได้ดี
เหล็ก P20 คุณสมบัติเหล็กแม่พิมพ์พลาสติกคุณภาพสูง ขัดผิวขึ้นเงาได้ดีมาก ทำงานง่าย ทนแรงดัน
เหล็ก S45C คุณสมบัติ เหล็กคาร์บอนปานกลางเหมาะสำหรับงานพื้นฐานทั่วไป โครงสร้างแม่พิมพ์ และแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก ชุบแข็งได้ง่าย ทนการเสียดสีได้ดี มีความแข็งแรงสูง เหมาะสำหรับทำชิ้นส่วนพื้นฐาน หรือโครงสร้างของแม่พิมพ์และงานทั่วๆ ไป
เหล็ก S50C คุณสมบัติ เหล็กคาร์บอนปานกลางเหมาะสำหรับงานพื้นฐานทั่วไป โครงสร้างแม่พิมพ์ และแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก ชุบแข็งได้ง่าย ทนการเสียดสีได้ดี มีความแข็งแรงสูง เหมาะสำหรับทำชิ้นส่วนพื้นฐาน หรือโครงสร้างของแม่พิมพ์และงานทั่วๆ ไป
เหล็ก SCM440 คุณสมบัติ เหล็กเครื่องมือมีคาร์บอนปานกลาง มีความเหนียว ทนแรงตึงสูง เหมาะสำหรับทำเครื่องมือ น๊อต สกรู เพลา ก้านสูบและชิ้นส่วนรถยนต์
เหล็ก SCM415 คุณสมบัติ ทนแรงดึงสูง มีความเหนียว เหล็กเครื่องมือ เหมาะที่จะเฟืองรอบจัด และงานที่ต้องการผิวที่แข็งเฉพาะผิว
เหล็ก SCM439,SNCM439 คุณสมบัติ เหล็กเครื่องมือทนแรงดึงสูง เหมาะสำหรับทำเพลาข้อเหวี่ยง เฟืองแกนพวงมาลัย เพลากลางรถยนต์ และชิ้นส่วนเครื่องจักรที่มีความเครียดสูง
เหล็ก SK5 คุณสมบัติ เหล็กคาร์บอนสูง ชุบแข็งได้ง่าย ทนทานการเสียดสีได้ดี มีความแข็งแรงสูง มีคุณสมบัติเป็นสปริงสูง
เหล็ก SUP9 คุณสมบัติ ใช้สำหรับสปริงขึ้นรูปงานร้อน (Hot Format Spring) เช่นเหล็กแผ่นสปริง (Laminated Springs) เหล็กคอยล์ปริง และเหล็กแหนบสปริงที่ใช้ในรถยนต์
คุณสมบัติของธาตุต่าง ๆ เมื่อผสมลงไปในเหล็ก
C Al B Be Ca Ce Co Cr Cu Mn
Mo N Ni O Pb P S Si Ti V W
คาร์บอน (Carbon) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ C
เป็นธาตุที่สำคัญที่สุด จะต้องมีผสมอยู่ในเนื้อเหล็ก มีคุณสมบัติทำให้เหล็กแข็งเพิ่มขึ้น หลังจากนำไปอบชุบ (Heat Treatment) โดยรวมตัวกับเนื้อเหล็ก เป็นสารที่เรียกว่า มาร์เทนไซต์ (Martensite) และซีเมนไตด์ (Cementite) นอกจากนั้น คาร์บอนยังสามารถรวมตัวกับเหล็ก และธาตุอื่น ๆ กลายเป็นคาร์ไบด์ (Carbide) ซึ่งจะช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการสึกหรอของเหล็ก อย่างไรก็ตาม คาร์บอนจะลดความยืดหยุ่น (Elasticity) ความสามารถในการตีขึ้นรูป (Forging) และความสามารถในการเชื่อม (Welding) และไม่มีผลต่อความต้านทานการกัดกร่อน
อลูมิเนียม (Aluminium) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ Al
เป็นธาตุที่นิยมใช้เป็นตัวไล่แก็สออกซิเจน และไนโตรเจน (Deoxidizer และ Denitrizer) มากที่สุด ซึ่งผสมอยู่เล็กน้อยในเหล็ก จะมีผลทำให้เนื้อละเอียดขึ้น เมื่อใช้ผสมลงในเหล็กที่จะนำไปผ่านกระบวนการอบชุบแข็ง โดยวิธีไนไตรดิ้ง (Nitriding) ทั้งนี้เนื่องจากอลูมิเนียมสามารถรวมตัวกับไนโตรเจน เป็นสารที่แข็งมาก ใช้ผสมลงในเหล็กทนความร้อนบางชนิด เพื่อให้ต้านทานต่อการตกสะเก็ด (Scale) ได้ดีขึ้น
โบรอน (Boron) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ B
ช่วยเพิ่มความสามารถชุบแข็งแก่เหล็ก ที่ใช้ทำชิ้นส่วนเครื่องจักรทั่วไป จึงทำให้ใจกลางของงานที่ทำด้วยเหล็กชุบผิวแข็ง มีความแข็งสูงขึ้น โบรอนสามารถดูดกลืนนิวตรอนได้สูง จึงนิยมเติมในเหล็กที่ใช้ทำฉากกั้นอุปกรณ์นิวเคลียร์
เบริลเลียม (Beryllium) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ Be
สปริงนาฬิกา ซึ่งต้องต่อต้านอำนาจแม่เหล็ก และรับแรงแปรอยู่ตลอดเวลานั้น ทำจากทองแดงผสมเบริลเลียม (Beryllium-Coppers Alloys) โลหะผสมนิกเกิล-เบริลเลียม (Ni-Be Alloys) แข็งมาก ทนการกัดกร่อนได้ดี ใช้ทำเครื่องมือผ่าตัด
แคลเซียม (Calcium) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ Ca
แคลเซียมจะใช้ในลักษณะแคลเซียมซิลิไซด์ (CaSi) เพื่อลดออกซิเดชั่น (Deoxidation) นอกจากนั้น แคลเซียม ยังช่วยเพิ่มความต้านทานการเกิดสเกลของวัสดุที่ใช้เป็นตัวนำความร้อน
ซีเรียม (Cerium) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ Ce
เป็นตัวลดออกซิเจนและกำมะถันได้ดี ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติด้าน Hot Working ของเหล็กกล้า และปรับปรุงความต้านทานการเกิดสเกลของเหล็กทนความร้อน
โคบอลต์ (Cobalt) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ Co
ไม่ทำให้เกิดคาร์ไบด์ แต่สามารถป้องกันไม่ไห้เหล็กเกิดเนื้อหยาบที่อุณหภูมิสูง ดังนั้น จึงช่วยปรับปรุงให้เหล็กมีความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง ด้วยเหตุนี้ จึงใช้ผสมในเหล็กขึ้นรูปงานร้อน เหล็กทนความร้อน และเหล็กไฮสปีด ธาตุโคบอลต์เมื่อได้รับรังสีนิวตรอนจะเกิดเป็น โคบอลต์ 60 ซึ่งเป็นสารกัมมันตภาพรังสีอย่างรุนแรง ดังนั้น จึงไม่ควรเติมโคบอลต์ลงในเหล็กที่ใช้ทำเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู
โครเมียม (Chromium) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ Cr
ทำให้เหล็กอบชุบได้ง่ายขึ้น เพราะลดอัตราการเย็นตัววิกฤตลงอย่างมาก สามารถชุบในน้ำมันหรืออากาศได้ (Oil or Air Quenching) เพิ่มความแข็งให้เหล็ก แต่ลดความทนทานต่อแรงกระแทก (Impact) ลง โครเมียมที่ผสมในเหล็กจะรวมตัวกับคาร์บอน เป็นสารประกอบพวกคาร์ไบด์ ซึ่งแข็งมาก ดังนั้น จึงทำให้เหล็กทนทานต่อแรงเสียดสี และบริเวณที่เป็นรอยคมหรือความคมไม่ลบง่าย ทำให้เหล็กเป็นสนิมได้ยาก เพิ่มความแข็งแรงของเหล็กที่ใช้งานที่อุณหภูมิสูง เพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อนของสารต่าง ๆ ได้ดีขึ้น
ทองแดง (Copper) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ Cu
เพิ่มความแข็งแรง ถ้ามีทองแดงผสมอยู่ในเหล็กแม้เพียงเล็กน้อย เหล็กจะไม่เกิดสนิมเมื่อใช้งานในบรรยากาศ ทองแดงจะไม่มีผลเสียต่อความสามารถในการเชื่อมของเหล็ก แต่อย่างไร
แมงกานีส (Manganese) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ Mn
ใช้เป็นตัวไล่กำมะถัน (S) ซึ่งเป็นตัวที่ไม่ต้องการในเนื้อเหล็ก จะถูกกำจัดออกในขณะหลอม ทำให้เหล็กอบชุบแข็งง่ายขึ้น เนื่องจากเป็นตัวลดอัตราการเย็นตัววิกฤต (Critical Cooling Rate) ทำให้เหล็กทนทานต่อแรงดึงได้มากขึ้น เพิ่มสัมประสิทธิ์การขยายตัวของเหล็กเมื่อถูกความร้อน แต่จะลดคุณสมบัติในการเป็นตัวนำไฟฟ้า และความร้อน นอกจากนั้น แมงกานีสยังมีอิทธิพลต่อการขึ้นรูปหรือเชื่อม เหล็กกล้าคาร์บอนที่มีปริมาณแมงกานีสเพิ่มขึ้น จะทนต่อการเสียดสีได้ดีขึ้นมาก
โมลิบดีนัม (Molybdenum) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ Mo
ปกติจะใช้ผสมรวมกับธาตุอื่น ๆ เป็นตัวลดอัตราการเย็นตัววิกฤต ทำให้อบชุบง่ายขึ้น ป้องกันการเปราะขณะอบคืนตัว (Temper Brittleness) ทำให้เหล็กมีเนื้อละเอียด เพิ่มความทนทานต่อแรงดึงแก่เหล็กมากขึ้น สามารถรวมตัวกับคาร์บอนเป็นคาร์ไบด์ได้ง่ายมาก ดังนั้น จึงปรับปรุงคุณสมบัติในการตัดโลหะ (Cutting) ของเหล็กไฮสปีดได้ดีขึ้น เพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อน (Corrosion Resistance) แก่เหล็ก อย่างไรก็ตาม เหล็กที่มีโมลิบดินั่มสูงจะตีขึ้นรูปยาก
ไนโตรเจน (Nitrogen) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ N
ขณะทำไนไตรดิ้ง (Nitriding) ไนโตรเจนจะรวมตัวกับธาตุบางชนิดในเหล็ก เกิดเป็นสารประกอบไนไตรด์ ซึ่งทำให้ผิวงานมีความแข็งสูงมาก ต้านทานการสึกหรอได้ดีเยี่ยม
นิกเกิล (Nickel) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ Ni
เป็นตัวที่เพิ่มความทนทานต่อแรงกระแทกของเหล็ก ดังนั้น จึงใช้ผสมในเหล็กที่จะนำไปชุบแข็งที่ผิว ใช้ผสมกับโครเมียม ทำให้เหล็กทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดี ไม่เป็นสนิมง่าย ทนความร้อน
ออกซิเจน (Oxigen) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ O
ออกซิเจนเป็นอันตรายต่อเหล็ก ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับ ชนิด ส่วนผสม รูปร่าง และการกระจายตัวของสารประกอบที่เกิดจากออกซิเจนนั้น ออกซิเจนทำให้คุณสมบัติเชิงกล โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความต้านทานแรงกระแทกลดลง (ตามแนวขวาง) และเปราะยิ่งขึ้น
ตะกั่ว (Lead) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ Pb
เหล็กฟรีแมชชีนนิ่ง (Free-Machining Steel) มีตะกั่วผสมอยู่ประมาณ 0.20 - 0.50 % โดยตะกั่วจะเป็นอนุภาคละเอียด กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอภายในเนื้อเหล็ก เมื่อนำไปกลึง หรือตัด แต่งด้วยเครื่องมือกลทำให้ขี้กลึงขาดง่าย จึงทำให้ตัด แต่งได้ง่าย ตะกั่วไม่มีผลกระทบต่อคุณสมบัติเชิงกลของเหล็ก
ฟอสฟอรัส (Phosphorus) และกำมะถัน (Sulphur) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ P และ S ตามลำดับ
เป็นตัวทำลายคุณสมบัติของเหล็ก แต่มักผสมอยู่ในเนื้อเหล็กโดยไม่ได้ตั้งใจ ต้องพยายามให้มีน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ มักจะเรียกสารเหล่านี้ว่า สารมลทิน (Impurities) เหล็กเกรดสูงจะต้องมีฟอสฟอรัสไม่เกิน 0.03 - 0.05 % ส่วนกำมะถันจะทำให้เหล็กเกิด Red Shortness จึงแตกเปราะง่าย โดยทั่วไปจึงจำกัดปริมาณกำมะถันในเหล็กไม่เกิน 0.025 หรือ 0.03 % ยกเว้น เหล็กฟรีแมชชีนนิ่ง (Free Machining) ที่เติมกำมะถันถึง 0.30 % เพื่อให้เกิดซัลไฟด์ขนาดเล็กกระจายทั่วเนื้อเหล็ก ทำให้ขี้กลึงขาดง่าย จึงตัด แต่งด้วยเครื่องมือกลได้ง่าย
ซิลิคอน (Silicon) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ Si
ซิลคอนจะปรากฏในเหล็กทุกชนิด เนื่องจากสินแร่เหล็กมักมีซิลิคอนผสมอยู่ด้วยเสมอ ซิลิคอนไม่ใช่โลหะ แต่มีสภาพเหมือนโลหะ ใช้เป็นตัวทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิไดซิ่ง (Oxidizing) ทำให้เหล็กแข็งแรงและทนทานต่อการเสียดสีได้ดีขึ้น เพิ่มค่าแรงดึงที่จุดคราก (Yield Point) ของเหล็กให้สูงขึ้นมาก ดังนั้น จึงใช้ผสมในการทำเหล็กสปริง (Spring Steels) ช่วยทำให้เหล็กทนทานต่อการตกสะเก็ด (Scale) ที่อุณหภูมิสูงได้ดี จึงใช้ผสมในเหล็กทนความร้อน เหล็กกล้าที่มีซิลิคอนสูงจะมีเกรนหยาบ
ไทเทเนียม (Titanium) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ Ti
ไทเทเนียมเป็นโลหะที่แข็งมาก ทำให้เกิดคาร์ไบด์ได้ดี เป็นธาตุผสมที่สำคัญในเหล็กสเตนเลส เพื่อป้องกันการผุกร่อนตามขอบเกรน นอกจากนั้น ไทเทเนียมยังช่วยทำให้เหล็กมีเกรนละเอียด
วาเนเดียม (Vanadium) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ V
ทำให้เหล็กทนต่อความร้อนได้ดี เพิ่มความแข็งแรงให้กับเหล็ก โดยไม่ทำให้คุณสมบัติในการเชื่อม และการดึงเสียไป ทำให้เหล็กมีเนื้อละเอียด รวมตัวกับคาร์บอนที่เป็นคาร์ไบด์ได้ง่าย จึงทำให้ทนทานต่อการสึกกร่อน มักจะผสมในเหล็กขึ้นรูปร้อน (Hot Working Steels) และเหล็กไฮสปีด
ทังสเตน (Tungsten) สัญลักษณ์ทางเคมี คือ W
สามารถรวมตัวกับคาร์บอนเป็น คาร์ไบด์ ที่แข็งมาก จึงทำให้เหล็กที่ผสมทังสเตนมีความแข็งมาก หลังจากผ่านการอบชุบ จึงใช้ทำพวกเครื่องมือคม (Cutting Tools) ต่าง ๆ ทำให้เหล็กเหนียวขึ้น และป้องกันไม่ไห้เหล็กเกิดเนื้อหยาบ เนื่องจากการที่เกรนขยายตัว เพิ่มความทนทานต่อการเสียดสีของเหล็ก ดังนั้น จึงนิยมเติมทังสเตนในเหล็กไฮสปีด (Hi-Speed) และเหล็กที่ต้องอบชุบแข็งโดยทั่วไป
ชนิดของเหล็กกล้าผสม (Clasification of alloy steels) ในอุตสาหกรรมผลิตเหล็กกล้าผสมโดยทั่วไปจะไม่ผสมธาตุผสมเพียงธาตุใดธาตุหนึ่งโดยเฉพาะ มักจะผสมร่วมกันตั้ง แต่สองธาตุขึ้นไป
ทั้งนี้เพื่อให้บทบาทของธาตุที่ผสมร่วมกันได้มีส่วนทำให้คุณภาพของเหล็กกล้าผสมอยู่ในเกณฑ์สูงและราคาไม่แพงจนเกินไป ดังตัวอย่างเช่น เหล็กนิเกิล-โครเมียม เหล็กโครเมียม-โมลิบดินั่ม-วาเนเดียม เป็นต้น ทำให้การจำแนกของเหล็กกล้าผสมเป็นไปอย่างกว้างขวาง และมาตรฐานจะแตกต่างกันไป แต่ละแหล่งที่ผลิต มีทั้งการจำแนกโดยอาศัยลักษณะโครงสร้าง เช่น
- เหล็กเฟอร์ริติค เป็นเหล็กที่มีคาร์บอนต่ำ และผสมธาตุส่วนใหญ๋ที่มีบทบาททำให้เฟอร์ไรท์มีเสถียรภาพเช่น โครเมียม, โมลิบดินั่ม และวาเนเดียม
- เหล็กเพิรลิติค เป็นเหล็กที่มีคาร์บอนปานกลาง ถึงคาร์บอนสูง และมีธาตุต่าง ๆ ผสมอยู่ไม่เกิน 5 - 6%
- เหล็กมาร์เทนซิติค เป็นเหล็กที่มีคาร์บอนปานกลางถึงคาร์บอนสูง มีธาตุโดยเฉพาะ แมงกานีส, นิเกิล และอื่น ๆ อยู่ในปริมาณที่จะทำให้เหล็กมีโครงสร้างเป็นมาร์เทนไซต์ เพียงปล่อยให้เย็นในอากาศ
- เหล็กออสเทนนิติค เป็นเหล็กที่ผสมธาตุนิเกิล และแมงกานีสในปริมาณสูง ตั้ง แต่ 10% ขึ้นไปจนถึง 30% ซึ่งธาตุทั้งสองสามารถคงสภาพโครงสร้างเป็นออสเตนไนท์ได้ทีอุณหภูมิปกติ
นอกจากการแบ่งประเภทโดยอาศัยโครงสร้างแล้ว ยังมีการจำแนกประเภทโดยอาศัยลักษณะการใช้งานดังเช่น เหล็กสร้างเครื่องมือกล
(Constructional alloy steels) ได้แก่ เหล็กกล้าที่มีคาร์บอนปานกลาง และมีธาตุผสมอยู่ในปริมาณต่ำ มีความแข็งแรงไม่สูงมาก สามารถเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติได้ด้วยการอบชุบ เหล็กที่กล่าวถึงนี้มีหลายชนิดขึ้นอยู่กับมาตรฐานการผลิตและปริมาณธาตุที่ผสม ที่ควรรู้จัก เพราะใช้กันอย่างกว้างขวางได้แก่ เหล็กมาตรฐาน AISI 4140 หรือ 4150 (JIS ScM 440-445 หรือ DIN 42 CrMo 4) และ AISI 4340 (JIS SncM 439 DIN 26 Cr Ni Mo 4)
- เหล็กเครื่องมือ (Tool steels) หมายถึงเหล็กที่ใช้ทำอุปกรณ์การตัดโลหะหรือการขึ้นรูปโลหะและอื่น ๆ ซึ่งสามารถจำแนกออก ไป
ได้กว้างขวางตามลักษณะการใช้งาน เช่น เหล็กทำเครื่องมือร้อน (Hot working tool) หรือเหล็กทำเครื่องมือเย็น (Cold working tool) เหล็กทำเครื่องทนแรงกระแทก (Shock-re isting) และเหล็กทำเครื่องมือตัดความสูง (High speed steel)
- อาศัยปริมาณของธาตุผสมเป็นหลักในการจำแนก ได้แก่ เหล็กเครื่องมือคาร์บอน (Carbon tool steels) เหล็กเครื่องมือผสมตำ
(low-alloy tool steels) และเหล็กเครื่องมือผสมปานกลาง (Medium-alloy tool steels)
- อาศัยลักษณะการชุบแข็งเป็นเหล็กในการแบ่งชนิดได้แก่ เหล็กชุบแข็งด้วยน้ำใช้สัญลักษณ์ W เหล็กชุบแข็งด้วยน้ำมันใช้สัญลักษณ์ O
และ A แทนเหล็กชุบแข็งโดยการปล่อยให้เย็นในอากาศ
การชุบแข็งและการรอบคืนตัวเหล็กกล้าผสม เหล็กกล้าชุบแข็งและการอบคืนตัวเหล็กกล้าผสมโดยทั่วไปแล้วจะไม่แตกต่างกันไปจากการชุบแข็ง และการอบคืนตัวที่ กระทำกับเหล็กกล้า
คาร์บอน สิ่งที่แตกต่างออกไปก็คืออุณหภูมิที่เผาก่อนการชุบ ของเหลวที่ใช้ในการชุบและอุณหภูมิที่ใช้ในการอบคืนตัว ทั้งนี้ เพราะอิทธิพลของธาตุผสมเป็นสำคัญ อุณหภูมิที่เผาในช่วงที่เป็นออสเตนไนท์ก่อนการชุบ จำเป็นจะต้องเผาที่อุณหภูมิสูงเพื่อต้องการให้คาร์ไบด์ของธาตุผสมมีโอกาสสลายตัวในออสเตนไนท์ได้มาก ยิ่งเป็นคาร์ไบด์ที่มีเสถียรภาพสูงอุณหภูมิที่ใช้จะต้องสูงขึ้นไปอีก หรือไม่ก็ใช้เวลาในการเผานานออกไป เพราะถ้าเกิดมีคาร์ไบด์ที่ไม่สลายตัวอยู่มาก จะทำให้ความสามารถในการชุบแข็งลดลง
อาจจะไม่ได้เหล็กที่มีความแข็งสูงตามต้องการ เมื่อต้องเผาที่อุณหภูมิสูงกว่าปกติการควบคุมบรรยากาศภายในเตาจำเป็นจะต้องควบคุมให้ได้ผล เพื่อป้องกันการลดปริมาณคาร์บอน (Decarbur zation) นอกจากนี้อัตราการเผาต้องให้เป็นไปโดยสม่ำเสมอ และช้ากว่าปกติ เพื่อป้องกันการบิดตัวของชิ้นงาน ยิ่งในกรณีนี้ชิ้นงานที่มีรูปซับซ้อน จำเป็นต้องระวังมากขึ้น สิ่งที่จะต้องพิจารณาอีกประการหนึ่งคือ ช่วงเวลา (Holing time) ที่เผาเหล็กก่อนการชุบ จะต้องไม่ยาวนานจนเกินไป เพราะจะทำให้ธาตุผสมบางตัวที่รวมตัวกับคาร์บอนสลายตัวมากเกินไปจะทำให้ออสเตนไนท์ (matrix) มีธาตุผสมละลายอยู่ในอัตราสูง อาจจะทำให้ออสเตนไนท์ไม่เปลี่ยนไปเป็นมาร์เทนไซต์ได้หมดในขณะทำการชุบจะได้ออสเตนไนท์เหลือค้าง (retained austenite) อยู่จำนวนมาก ทำให้ความแข็งที่ได้จะต่ำกว่าที่ควร เหตุผลที่สำคัญก็คือ ธาตุผสมเกือบทุกตัวมีส่วนช่วยให้อุณหภูมิการเปลี่ยนออสเตนไนท์ไปเป็นมาร์เทนไซต์ต่ำลง ยิ่งเหล็กกล้าผสมเป็นชนิดที่มีธาตุผสมสูง จำเป็นจะต้องพิจารณากรณีที่จะเกิดขึ้นนี้ (ดังรูปที่ STEEL-AS17)
1.1210/ S50C/ SAE1050 / 50# แผ่นเหล็กเครื่องมือคาร์บอนและแถบแบน
S50Cยังเป็นเกรดเหล็กกล้าธรรมดาที่ใช้งานได้หลากหลาย มีความใกล้เคียงกับ เหล็กกล้าคาร์บอน S45Cทั้งในด้านคุณสมบัติและการใช้งาน เพียงแค่ลูกค้าต่างพื้นที่มีพฤติกรรมการใช้ S45C หรือ S50C ที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ ต้นทุนและราคาของเหล็กทั้ง S45C และ S50C ยังแตกต่างกันเล็กน้อย คุณสามารถเลือกอย่างใดอย่างหนึ่งสำหรับแอปพลิเคชันของคุณเอง
ขอบเขตการใช้งานของวัสดุเหล็กกล้าคาร์บอน S50C
เหล็กกล้าคาร์บอนเกรด JIS S50C ใช้กันอย่างแพร่หลายในโครงสร้างรองรับที่แข็งแกร่งของการผลิตเครื่องจักร คุณสมบัติเชิงกลที่ดีของเหล็กกล้านี้
โดยทั่วไปแล้วเหล็กกล้าคาร์บอน S50C จะใช้เพื่อสร้างชิ้นส่วนกลไกรองรับที่แข็งแรง เช่น สปริง เกียร์ แถบปรับความตึง ลูกกลิ้ง แกน แกนรับน้ำหนัก และอื่นๆ
เหล็กกล้า AISI1050 S50C เป็นเหล็กกล้ารีดเย็นที่มีคาร์บอนปานกลาง ซึ่งมีคาร์บอนประมาณ 0.50% ที่สามารถชุบแข็งได้โดยการอบชุบด้วยความร้อนจนถึงค่าความแข็งสูงสุดประมาณ Rockwell C 58 เหล็กกล้าคาร์บอนสูงที่ผ่านการอบอ่อนแบบอ่อนมีไว้สำหรับการใช้งานที่ต้องการการขึ้นรูปปานกลาง ในขณะที่เหล็กกล้าทรงกลมแบบอ่อน ผลิตภัณฑ์อบอ่อนมีไว้สำหรับการใช้งานที่ต้องการการขึ้นรูปเย็นสูงสุด เหล็กกล้าเกรดนี้ใช้สำหรับการผลิตใบมีด ตัวยึด จานเบรก คลิปหนีบ คลัตช์ สปริง แหวนรอง และเฟือง และสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย ซึ่งสามารถใช้คุณสมบัติเชิงกลที่ผสมผสานกันได้ดี การอบชุบด้วยความร้อนของเหล็กกล้าคาร์บอน ASSAB 760: - การหลอม: การหลอมแบบสมบูรณ์ของการตีขึ้นรูป C1050 ขนาดเล็กดำเนินการตั้ง แต่ 1450-1600ºF (790-870ºC) ตามด้วยการหล่อเย็นเตาที่ 50ºF (28ºC) ต่อชั่วโมง ถึง 1200ºF (650ºC) การแช่และการระบายความร้อนด้วยอากาศ . - การทำให้เป็นมาตรฐาน: ช่วงอุณหภูมิที่ทำให้เป็นมาตรฐานสำหรับเกรดนี้โดยทั่วไปคือ 1650-1700ºF (900-925ºC) การทำให้เป็นมาตรฐานจะตามมาด้วยการทำให้เย็นลงในอากาศนิ่ง เมื่อการตีขึ้นรูปถูกทำให้เป็นมาตรฐานก่อนการชุบแข็งและการอบคืนตัวหรือการอบชุบด้วยความร้อนอื่น ๆ
จะใช้ช่วงบนของอุณหภูมิปกติ เมื่อการทำให้เป็นมาตรฐานเป็นการรักษาขั้นสุดท้าย จะใช้ช่วงอุณหภูมิที่ต่ำกว่า - การชุบแข็ง: การชุบแข็งของเกรดนี้ดำเนินการที่อุณหภูมิ 1500-1600ºF (820-870ºC) ตามด้วยการชุบด้วยน้ำมันหรือน้ำ การชุบแข็งด้วยเปลวไฟและการเหนี่ยวนำอาจทำได้โดยการให้ความร้อนอย่างรวดเร็วจนถึงความลึกของเคสที่ต้องการและดับในน้ำหรือน้ำมัน ควรตามด้วยการอบชุบที่อุณหภูมิ 300-400ºF (150-200ºC) เพื่อลดแรงเค้นในเคส โดยไม่ส่งผลต่อความแข็ง ความแข็งของพื้นผิวสูงถึง Rc 61 อาจได้รับจาก C1050 โดยการรักษานี้ - การแบ่งเบาบรรเทา: การแบ่งเบาบรรเทาหลังจากการชุบแข็งปกติและการดับด้วยน้ำมันหรือน้ำจะดำเนินการที่อุณหภูมิ 750-1260º F (400-680ºC) เพื่อให้คุณสมบัติเชิงกลที่จำเป็นตามที่กำหนดโดยประสบการณ์จริง - ความสามารถในการแปรรูป: ความสามารถในการขึ้นรูปของ C1050 นั้นดีหากใช้วงจรการหลอมเต็มรูปแบบตามที่อธิบายไว้ข้างต้น โครงสร้างจุลภาคแบบลาเมลลาร์แบบหยาบถึงโครงสร้างจุลภาคแบบทรงกลมแบบหยาบทำให้สามารถแปรรูปได้อย่างเหมาะสมใน C1050 - ความสามารถในการเชื่อม: เกรดนี้เชื่อมได้ง่ายด้วยขั้นตอนที่ถูกต้อง ไม่แนะนำให้เชื่อมในสภาพที่ผ่านการชุบแข็งหรือเปลวไฟหรือชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำ แนะนำให้ใช้อิเล็กโทรดไฮโดรเจนต่ำร่วมกับการอุ่นเครื่องที่ 300-800ºF (ต้องรักษา 150-430ºC ไว้ระหว่างการเชื่อ
ม ทำให้เย็นลงอย่างช้า ๆ ในทรายหรือขี้เถ้าและคลายความเครียดหากเป็นไปได้ อาจเป็นไปได้ว่า ในบางกรณีอาจเรียกการทำให้เป็นมาตรฐานหลังการเชื่อม การอบคืนตัวหลังจากการชุบแข็งปกติและการดับน้ำมันหรือน้ำจะดำเนินการที่อุณหภูมิ 750-1260º F (400-680ºC) เพื่อให้คุณสมบัติเชิงกลที่จำเป็นตามที่กำหนดโดยประสบการณ์จริง - ความสามารถในการแปรรูป: ความสามารถในการขึ้นรูปของ C1050 นั้นดีหากใช้วงจรการหลอมเต็มรูปแบบตามที่อธิบายไว้ข้างต้น โครงสร้างจุลภาคแบบลาเมลลาร์แบบหยาบถึงโครงสร้างจุลภาคแบบทรงกลมแบบหยาบทำให้สามารถแปรรูปได้อย่างเหมาะสมใน C1050 - ความสามารถในการเชื่อม: เกรดนี้เชื่อมได้ง่ายด้วยขั้นตอนที่ถูกต้อง ไม่แนะนำให้เชื่อมในสภาพที่ผ่านการชุบแข็งหรือเปลวไฟหรือชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำ แนะนำให้ใช้อิเล็กโทรดไฮโดรเจนต่ำร่วมกับการอุ่นเครื่องที่ 300-800ºF (ต้องรักษา 150-430ºC ไว้ระหว่างการเชื่อม ทำให้เย็นลงอย่างช้า ๆ ในทรายหรือขี้เถ้าและคลายความเครียดหากเป็นไปได้ อาจเป็นไปได้ว่า ในบางกรณีอาจเรียกการทำให้เป็นมาตรฐานหลังการเชื่อม การอบคืนตัวหลังจากการชุบแข็งปกติและการดับน้ำมันหรือน้ำจะดำเนินการที่อุณหภูมิ 750-1260º F (400-680ºC) เพื่อให้คุณสมบัติเชิงกลที่จำเป็นตามที่กำหนดโดยประสบการณ์จริง -
ความสามารถในการแปรรูป: ความสามารถในการขึ้นรูปของ C1050 นั้นดีหากใช้วงจรการหลอมเต็มรูปแบบตามที่อธิบายไว้ข้างต้น โครงสร้างจุลภาคแบบลาเมลลาร์แบบหยาบถึงโครงสร้างจุลภาคแบบทรงกลมแบบหยาบทำให้สามารถแปรรูปได้อย่างเหมาะสมใน C1050 - ความสามารถในการเชื่อม: เกรดนี้เชื่อมได้ง่ายด้วยขั้นตอนที่ถูกต้อง ไม่แนะนำให้เชื่อมในสภาพที่ผ่านการชุบแข็งหรือเปลวไฟหรือชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำ แนะนำให้ใช้อิเล็กโทรดไฮโดรเจนต่ำร่วมกับการอุ่นเครื่องที่ 300-800ºF (ต้องรักษา 150-430ºC ไว้ระหว่างการเชื่อม ทำให้เย็นลงอย่างช้า ๆ ในทรายหรือขี้เถ้าและคลายความเครียดหากเป็นไปได้ อาจเป็นไปได้ว่า ในบางกรณีอาจเรียกการทำให้เป็นมาตรฐานหลังการเชื่อม
