Engineering Materials Week 5 กระบวนการผลิตวัสดุ

1. หน่วยที่ 4
กระบวนการผลิตว ัสดุ
Materials Processing
02-251-101 ว ัสดุวศวกรรม
ิ
Engineering Materials
ผศ.ณัฐ แก้วสกุล
สาขาวิชาครุศาสตร์อตสาหการ
ุ คณะครุศาสตร์อตสาหกรรม
ุ
มหาวิทยาล ัยเทคโนโลยีราชมงคลธ ัญบุร ี

2. Steel for Construction

3. Steel for
Transport
High speed Train
Space Shuttle
Vehicle Products Engine Block

4. Engineering

5. จุดประสงค์การเรียนรู ้
1. อธิบายกระบวนการผลิตเหล็ก(Iron Production)ได้
2. อธิบายกระบวนการเหล็กกล้า(Steelmaking) ได้
3. เปรียบเทียบข้อแตกต่างระหว่างการผลิตเหล็กและเหล็กกล้าได้
4. เขียน Flow Chart กระบวนการผลิตว ัสดุโดยรวมได้

6. 1.1 การผลิตเหล็กและเหล็กกล้า
Hydro Extractive Pyro
Metallurgy
Metallurgy
Metallurgy
Metallurgy
Physical Mechanical
Metallurgy Metallurgy

7. ิ
การแยกอลูมเนียมจากสนแร่
ิ
 The aluminum is produced
extracting it from the aluminum
oxide (Al2O3), called also alumina
 through an electrolysis process
driven by electrical current. The
process uses as electrolyte a
molten salts called Cryolite
(Na3AlF6) capable of dissolve the
alumina
 Carbon anodes are immersed into the electrolyte (usually referred as
the “bath”) carrying electrical current which then flows into the molten
cryolite containing dissolved alumina

8. ิ
การแยกอลูมเนียมจากสนแร่
ิ
 As a result, the chemical bond
between aluminum and oxygen in
the alumina is broken, the
aluminum is deposited in the
bottom of the cell
อลูมเนียม
ิ
เหลว
ฟอง
Electrical current แก๊ส
อลูมนา
ิ ่
 where a molten aluminum deposit is found, while the oxygen reacts
with the carbon of the anodes producing carbon dioxide (CO2) bubbles
้
 ใชแยกโลหะทีมจดหลอมเหลวสูง
่ ี ุ
 อ ัตราการผลิตตา่

9. Iron Ore Production
1400000
1200000
1000000
800000
600000
400000
200000
0
81
83
85
87
89
91
93
95
97
99
01
03
19
19
19
19
19
19
19
19
19
19
20
20
N.America W.Europe Africa Oceania L.America
Dev.Asia FSU & EEur China

10. World Pelletising Capacity
Total Capacity: ca. 300 m MT
Asia Australia
7% 2%
S.America
15% Europe
37%
N.America Africa
37% 2%
The pelletizing of iron ore produces spheres of typically 8-18 mm
(0.31-0.71 inch) diameter

11. 1.1 การผลิตเหล็กและเหล็กกล้า
ั ่
สดสวนการผลิตเหล็ กและเหล็ กกล้า

12. ิ
ตารางแสดงสนแร่โลหะ
Fe2O3
Fe3O4
Pyrite=> FeS2
Siderite=> FeCO3

13. 1.การผลิตเหล็ก (Iron Production)
เป็ นกระบวนการแยก/ลด อ๊อกไซด์
(Oxide) ออกจากสิ นแร่ เหล็ก ด้ วยการ
ทาให้ เกิดปฏิกริยารีดกชั่น (Reduction
ิ ั
Reaction) โดยใช้ ความร้ อนและลมร้ อน
13

14. 2. ขั้นตอนการผลิตเหล็ก
2.1 การเตรียมวัตถุดบ (Raw Materials)
ิ
1.แร่ เหล็ก (Iron Ore)
 สินแร่ เหล็ก
Pyrite=> FeS2
Fe2O3 Fe3O4
Siderite=> FeCO3
 การคัดขนาด
 การแต่ งแร่
 การทา Sintering คือ สินแร่ เหล็ก + ผงถ่ าน (5%) + ความชื้น >อบที่อณหภูมิประมาณ 900 -
ุ
1200 C บดให้ ได้ ขนาด (ถ้ าผสมฟลักซ์ เช่ นปูนขาวจะเรียกว่า Self Fluxing Sinter)
๊
 การทาเพลเลท (Pellet) ใช้ แร่ เหล็กที่มีเปอร์ เซ็นต์ เหล็กสู ง เช่ น Fe2O3 บดละเอียด
ผสมความชื้น + สารยึดเกาะ(เบนโทไนท์ ) อัดขึนรูป 10-30 มม. > อบที่อณหภูมิ 1000-1300
้ ุ
C
14

15. 2. ขั้นตอนการผลิตเหล็ก
2.ถ่ านโค้ ก (Metallurgical Coke)
 ถ่ านโค้ ก  อบที่อุณหภูม900-1000C  ชุบน้า
ิ
15

16. 2. ขั้นตอนการผลิตเหล็ก
3.ฟลักซ์ (Flux)
๊
 เพือทาปฏิกริยาดึงสารมลทินเช่ น S,P ออกจากน้าโลหะ และกลายเป็ น
่ ิ
ตะกรัน (Slag) ลอยขึนสู่ ผวน้าเหล็ก
้ ิ
 เช่ น CaCO3 , MgCO3 , MgCO3CaCO3 (โดโลไมท์ )
4. ลมร้ อน (Hot Air)
ใช้ ออกซิเจน เป็ นเชื้อเพลิงช่ วยให้ เกิดการสั นดาปทีสมบูรณ์
่
อุ่ น(Pre-heat) ทีอุณหภูมิ 900-1300 C ก่ อนพ่นเข้ าเตา
่
16

17. 3.เตาพ่นลม (Blast Furnace : BF)
เตาพ่นลม มีลกษณะคล้ ายปล่ องไฟ
ั
มีความสู งประมาณ 30-40 เมตร
มีเส้ นผ่ านศูนย์ กลาง 5-10 เมตร
กาลังการผลิต 1 ล้ านตันต่ อปี หรือมากกว่ า
เตาพ่นลมประกอบด้ วยส่ วนสาคัญต่ าง ๆดังนี้
 ปล่ องเตา (Stack) รับวัตถุดบ ิ
 พ่ นลม (Bosh) บริเวณเผาไหม้
 ก้ นเตา (Hearth) บริเวณรับนาโลหะ ้
17

18. 4. การถลุงเหล็ก (Iron Production)
Stack
Bosh
Hearth
18

19. ปฏิกรยาในเตาพ่นลม
ิ ิ

20. 4. การถลุงเหล็ก (Iron Production)
เป็ นการแยกเหล็ก ออกจากสิ นแร่ เหล็ก โดยอาศัยความร้ อนทีได้
่
จากการสั นดาปของถ่ านโค้ กกับลมร้ อน ทาให้ เกิดปฏิกริยา
ิ
รีดกชั่น (Reduction Reaction) ดังสมการการเกิดปฏิกริยา
ั ิ
4.1 ปฏิกรยาโดยตรง(Direction Reduction)
ิ ิ
C (ถ่านโค้ก) + ½ O (ลมร้อน) ความร้ อน CO
C (ถ่านโค้ก) + O2 (ลมร้อน) ความร้ อน CO2
C (ถ่านโค้ก) + CO2 (ลมร้อน) ความร้ อน 2CO
20

21. 4. การถลุงเหล็ก (Iron Production)
2. ปฏิกริยาทางอ้ อม (Indirection Reaction)
ิ
เป็ นปฏิกริยาทีได้ จากการ CO ที่แตกตัวออกจากปฏิกริยาทางตรงแล้ว
ิ ่ ิ
ทาปฏิกริยาต่ อเนื่องกับสิ นแร่ เหล็ก โดยส่ วนใหญ่ จะเกิดในช่ วงของปล่ องเตา(Pre-Heat
ิ
Zone) ดังสมการ
3Fe2O3(สินแร่ เหล็ก) + CO(ก๊าซ) ความร้ อน 2Fe3O4 + CO2
Fe3O4(สินแร่ เหล็ก) + CO(ก๊าซ) ความร้ อน 3FeO + CO2
Fe3O4(สินแร่ เหล็ก) + 4CO(ก๊าซ) ความร้ อน 3Fe + 4CO2
FeO(สินแร่ เหล็ก) + CO(ก๊าซ) ความร้ อน Fe + CO2
21

22. 4. การถลุงเหล็ก (Iron Production)
3. คุณสมบัติของสแลก
 ค่าความเป็ นด่ างของ Slag หาได้ จาก %CaO  %MgO
Basicity 
%SiO2  % Al 2O3
 โดยปกติค่า Basicity ของสแลกในเตา BF = 1 ( 0.5)
4. อัตราการผลิต
ถ้ าต้ องการเหล็ก 1 ตัน จะต้ องใช้ วตถุดบดังนี้
ั ิ
 แร่ เหล็ก 1.7 ตัน
 ถ่ านโค้ ก 0.5 ตัน High Impurity
 ฟลักซ์ ๊ 0.2 ตัน  C = 3.5-4.3 %
 ลมร้ อน 2.0 ตัน
จะได้
 เหล็กดิบ 1.0 ตัน
Pig Iron
 สแลก 0.4 ตัน
เหล็กดิบคุณสมบ ัติ
 อากาศร้ อน+เขม่ า+ควัน 3.0 ตัน
ใกล้เคียงเหล็กหล่อ
22

23. การผลิตเหล็กพรุน
ิ
การถลุงเหล็กด้วยวิธลดออกซเจนโดยตรง
ี
(Direct Reduced Iron: DRI )
ิ
 การถลุงแร่เหล็ กด้วยวิธลดออกซเจนโดยตรงปัจจุบ ันมีไม่
ี
เกินร้อยละ ๒ ของปริมาณเหล็ กถลุงทงหมดในโลก
ั้
ิ
 เม็ กซโกเปนประเทศทีผลิตมากทีสด มีโรงงานหลายโรงที่
็ ่ ่ ุ
มีกาล ังผลิตเหล็กถลุงว ันละ ๔๕๐ ต ัน
่ ี ี้ ี
 เหล็กถลุงทีผลิตได้จากวิธนมล ักษณะเปนเม็ ดเล็กๆ มีรู
็
ี่ ้
พรุนโดยรอบ ล ักษณะคล้ายรูทเกิดขึนในฟองนาจึงม ัก
้
เรียกว่า เหล็กพรุน (sponge iron)
 การผลิตเหล็กพรุนต้องบดแร่เหล็กให้ละเอียด
ขนาด ๑๑.๕ มิลลิเมตร
ื้ ่ ้ ึ่
 เชอเพลิงทีใชโดยทวไปคือ ก๊าซมีเทน ซงแยกออกจากก๊าซธรรมชาติ หรือก๊าซ
่ั
้ ื้
คาร์บอนมอนอกไซด์ ก ับก๊าซไฮโดรเจน ก๊าซเหล่านีทาหน้าทีเปนเชอเพลิงให้เกิด
่ ็
ิ
ความร้อนสูง และทาให้เกิดปฏิกรยาลดออกซเจน(Reduction Reaction)
ิ ิ

24. การผลิตเหล็กพรุน
heating tower
rotary kiln DRI process
Reduction Zone
Preheating Zone
 แร่เหล็กทีบดแล้วจะไหลเข้าไปในเครืองปฏิกรณ์ (reactor) ก๊าซทีได้
่ ่ ่
จากหอความร้อน (heating tower)จะไหลเข้าไปในเครืองปฏิกรณ์
่
ทาปฏิกรยาก ับแร่เหล็กได้เปนเหล็กพรุนออกมา
ิ ิ ็

25. การผลิตเหล็กพรุน
rotary kiln DRI process
Sponge Iron
 Iron produce at lower furnace temperature (only about 1,100°C)
 แร่เหล็กต้องทาปฏิกรยาในเครืองปฏิกรณ์นานประมาณ ๑๐-๑๔
ิ ิ ่
่ั
ชวโมงแร่เหล็ก ๑๐๐ ต ันจะได้เหล็กพรุน ๖๐-๖๕ ต ัน เหล็กพรุน ๑ ต ัน
้ ๊
ต้องใชกาซมีเทน ๗๖๐-๘๐๐ ลูกบาศก์เมตร

26. การผลิตเหล็กพรุน
 เหล็กพรุนจะมีปริมาณกามะถ ันตากว่าเหล็กถลุงทีได้จากเตาถลุงแบบ
่ ่
พ่นลม เพราะกามะถ ันในแร่เหล็กถูกกาจ ัดโดยปฏิกรยาการลด
ิ ิ
ิ ้ี
ออกซเจนเหล็กพรุนทีได้นจะนาไปทาเปนเหล็กกล้าต่อไป
่ ็
 การผลิตเหล็กพรุนเหมาะก ับแหล่งทีมกาซธรรมชาติ หรือ
่ ี ๊
คาร์บอนมอนอกไซด์เปนปริมาณมาก ประเทศไทยมีโครงการทีจะ
็ ่
้ ๊ ้
ผลิตเหล็กพรุนโดยใชกาซธรรมชาติทพบในอ่าวไทย โดยโครงการนีม ี
่ี
แผนจะตงโรงงานในบริเวณนิคมอุตสาหกรรมชายฝั่งทะเลตะว ันออก
ั้

27. ข้อดีวธการผลิตเหล็กพรุน
ิ ี
 ้
ธาตุมลทินตกค้างในเนือเหล็ กน้อย
 ลดฟอสฟอร ัส(P) ได้ ถึง 0.002%
 ั
กาจ ัดซลเฟอร์(S) ได้ด ี
 ้
มีแก๊สตกค้างในเนือเหล็ กน้อย
 ้
เนือเหล็กแน่น(ความถ่วงจาเพาะสูง)
 ้ ็
ใชเปนว ัตถุดบเหล็ กกล้า(Steel) เติม
ิ
ในกระบวนการผลิตเหล็ก
ข้อจาก ัด  ้ ุ
ใชอณหภูมตา (900-1100 c)
ิ ่
 กาล ังการผลิตตา
่
 ควบคุมบรรยากาศใน Element Composition(%)
เตายาก
Carbon 0.1-0.15
Sulfur 0.02-0.03
Phosphorous 0.03-0.035

28. ปฏิกรยาการผลิตเหล็กทางตรง
ิ ิ
Pertinent reduction and carburization reactions for DRI production.

29. กระบวนการผลิตเหล็กกล้า
(Steelmaking & Steel Production)
 Bessemer Steelmaking
 Open Hearth
้
ใชสาหร ับ
 Basic Oxygen Steelmaking: BOS อุตสาหกรรมการ
 Electric Arc Furnace ผลิตเหล็กกล้า
 Induction Furnace
 นาเหล็กจากเตาพ่นลม(BF) มีคาร์บอนปนอยูประมาณ 3-4.5%
้ ่
้
 คาร์บอนปนมากทาให้เหล็กมีความแข็ง และเปราะมาก ใชงานไม่หลากหลาย
้
 ใชกระบวนการผลิตเหล็กกล้า(Steelmaking) โดยการทานาเหล็กให้สะอาด
้
ลดธาตุปนเปื้ อน(สารมลทิน:Impurity>S,P) ให้นอยลง(Refining)
้

30. Bessemer Steelmaking
 The age of bulk steel production was initiated in 1856 by another Englishman,
Sir Henry Bessemer

31. Bessemer Steelmaking
่ ้
 เปนกระบวนการผลิตเหล็กทีใชภาชนะรูป
็
ทรงกระบอกปลายรี บุผน ังภายในด้วย
่
ว ัสดุทนไฟ เชนดินเหนียว แร่โดโลไมล์
เรียกว่าเตาหลอมเหล็กเบสเซมเมอร์
 ปากเตาด้านบนเปิ ด
 ด้านล่างเปนรูพนลม
็ ่
คล้ายร ังผึง ้
 เกิดปฏิกรยาออกซเดชน
ิ ิ ิ ่ั
ภายในเตาขณะพ่น
อากาศเข้าด้านก้นเตา
2FeC + O === 2Fe+2CO
The charge to any one of the steel-
making processes will consist of
approximately 50%scrap steel, and
50% molten iron
 ความจุเตาร ับนาเหล็กได้ 8-30 ต ัน
้
โดยเริมบรรจุครงละ 15 ต ัน
่ ั้

32. Bessemer Steelmaking
 ขนตอนการผลิตเหล็กกล้า
ั้
ด้วยเบสเซมเมอร์
1. บรรจุนาเหล็ก(จากเตาสูง)
้
2. เติมฟล ักซ ์
3. พ่นอากาศเร่งปฏิกรยา
ิ ิ
4. เทนาเหล็ก
้
5. กวาดตะกร ัน
6. เริมบรรจุใหม่
่

33. Open Hearth Steelmaking
 Open hearth furnaces are one of a number of kinds of furnace where
excess carbon and other impurities are burnt out of the pig
iron to produce steel
ั ิ ่ั ิ
 อาศยหล ักการ การเกิดปฏิกรยาออกซเดชน โดยการเปาออกซเจนลงในนาเหล็ก
ิ ิ ่ ้

34. Open Hearth Steelmaking
้ ิ ิ ์
 ปี ค.ศ. 1865 เริมใชลขสทธิใน
่
กระบวนการผลิตเหล็กด้วยเตา Open
Hearth โดยวิศวกรชาวฝรงเศส รูก ันใน
่ั ้
นาม “Siemens-Martin process”
 ให้กาล ังการผลิตสูง 50-250 ต ัน และ
เพิมถึง 500 ต ัน
่
 เปนทีนยมมากกว่าเตาเบสเซมเบอร์
็ ่ ิ
เนืองจาก
่
 ควบคุมสภาวะในเตาได้งาย ่
่
 การซอมแซมผน ังเตาทาได้งาย ่
 สามารถเติมเศษเหล็ก(scrap) เข้า
หลอมร่วมด้วยก ันได้
A. gas and air enter B. pre-heated  สามารถ รีไซเคิลเหล็กได้ด ี
chamber C. molten pig iron D. hearth E.
heating chamber (cold) F. gas and air
exit.
 เนืองจากเหล็กกล้าอุณหภูมหลอมเหลวสูง ยากต่อการหลอม
่ ิ
้ ื้ ิ้
 การใชเชอเพลิงไม่เพียงพอ เนืองจากถูกออกแบบเปนเตากะทะเปิ ดสนเปลืองสูง
่ ็
ิ้
 ปี ค.ศ. 1990 เลิกผลิตเหล็ กกล้าด้วยเตากะทะ เพราะมีความสนเปลืองสูง

35. Basic Oxygen Steelmaking
หล ักการผลิตเหล็กกล้าด้วย BOS
เตาBOS จะต้องร ับนาเหล็กดิบจากเตาพ่น
้
์ ิ
ลมแล้วเติมฟล ักซหนปูน(Limestone)ลง
ไปในขณะทีหลอมเหล็กอยู่ หรืออาจจะเติม
่
เศษเหล็กดิบ(scrap) และเปาออกซเจนลง ่ ิ
ไปเพือทาให้เกิดการเผาไหม้ ฟล ักซจะทา
่ ์
ปฏิกรยาก ับนาเหล็กได้ตะกร ัน(Slag)ลอย
ิ ิ ้
้ ่ ิ ่
ขึนสูผวหน้านาเหล็ก สวนคาร์บอนทา
้
ิ ิ ิ
ปฏิกรยาก ับออกซเจนในนาเหล็กได้แก๊ส้
่ ่ิ
CO, CO2 สวนสงเจือปนจะลอยขึนด้านบน ้
และ ถูกกาจ ัดออกไป ด ังนนจึงได้ั้
เหล็กกล้าทีมคาร์บอน และสารมลทิน
่ ี
น้อยลง

36. Basic Oxygen Steelmaking
 Hot metal is liquid iron from
the blast furnace saturated
with up to 4.3% carbon and
containing 1% or less silicon
 The most common
desulfurizing reagents, lime,
calcium carbide and
magnesium - used alone or in
combination
 are injected into the hot metal
through a lance
 crap is by far the largest heat
sink. At 20 - 25% of the charge
• This is typically 15 to 20 minutes
• Carbon below 0.2% C

37. Basic Oxygen Steelmaking
ขนตอนการผลิตเหล็กด้วยเตา
ั้
BOS
 บรรจุเศษเหล็ก(Scrap)
 บรรจุนาเหล็กเหลว(Hot Metal)
้
 ่ ิ
เปาออกซเจนลงในนาเหล็ก
้
 เติมฟล ักซ ์
 ่
ตรวจสอบสวนผสมทางเคมี
 เทนาเหล็กลงเบ้า(Ingot) หรือ
้
นาไปผ่านกระบวนการหล่อ
แบบต่อเนือง(Continuous
่
Casting)

38. Basic Oxygen Steelmaking
Refining Reactions Oxygen
The oxygen required for the refining reactions is supplied as
a gas and both metal and slag are initially oxidized :
½O2(g) ↔ [O] .....(1)
Fe + [O] ↔ (FeO) .....(2)
2(FeO) + ½O2(g) ↔ (Fe2O3)…..(3)
Carbon
The principal refining reactions is of course the removal of
carbon:
[C] + [O] ↔ CO2 .....(4)
[C] + (FeO) ↔ CO2 + Fe .....(5)
Silicon
In accordance with thermodynamic predictions, the removal
silicon is usually completed relatively early in the blow. The
reaction may be represented by equations (6) and (7).
[Si] + 2[O] ↔ (SiO2) .....(6)
[Si] + 2(FeO) ↔ (SiO2) + 2Fe .....(7)

39. Basic Oxygen Steelmaking
Refining Reactions
Manganese
Sulfur removal Similar equations can be applied to manganese
Sulfur transfer takes place through the removal
following reactions: [Mn] + [O] ↔ (MnO) .....(8)
[S] + (O2)g = (SO2)g .....(14) [Mn] + (FeO) ↔ (MnO) + Fe .....(9)
[Mn] + [S] = (MnS) .....(15)  ทาให ้อุณหภูมในเตาสูงขึน, และเปลียนแปลง
ิ ้ ่
่
สวนผสมของตะกรัน

40. Basic Oxygen Steelmaking
ิ
อิทธิพลของการพ่นออซเจนเข ้าเตา
 C, P และ Mn จะลดลงอย่างรวดเร็วไม่
ิ
เกิน 0.5 % เมือพ่นออกซเจนนานไม่
่
เกิน 20 นาที
ี ้
 ถ ้าพ่นนานเกินไป จะทาให ้สูญเสยเนือ
เหล็กได ้ จากการกลับมารวมตัวอีกครัง้
ิ ั่
เป็ นปฏิกรยาออกซเดชนให ้เป็ น Fe3O4
ิ ิ
 อาจจะทาให ้เกิดสารมลทินฝั งในน้ า
่
เหล็ก เชน Slag Inclusion, ฟองแก๊สใน
น้ าเหล็ก
้
 ถ ้าใชเวลาพ่นน ้อยเกินไปจะทาให ้
ฟอสฟอรัสตกค ้างในน้ าเหล็กได ้ง่าย
รวมถึงตะกรันต่าง ๆ
ิ
เวลาสาหรับการเป่ าออกซเจนเข ้าเตาต่อ 1
The changes of bath composition during the ่
ชวงการผลิต (tap to tap cycle time)
blow in a basic oxygen steelmaking ประมาณ 15-45 นาที
converter (idealized)

41. Basic Oxygen Steelmaking
การเติมนาเหล็กดิบเข้าเตา BOS
้ การเติมฟล ักซ ์ และการเบ่าออกซเจน
ิ

42. Basic Oxygen Steelmaking

43. Electric Arc Furnace: EAF
เปนกระบวนการผลิตเหล็กกล้า โดยการอาร์คของแท่งกราไฟต์
็
(Electrode)ก ับว ัตถุดบ ทีเปนเศษเหล็ก(Scrap) หรือเหล็กดิบ หรือเหล็ก
ิ ่ ็
พรุน จนกระทงเหล็กหลอมเหลว จึงเติมฟล ักซ ์ พร้อมการเปาออกซเจน
่ั ่ ิ
่ ่ ้
ผ่านท่อเข้าสูบอนาเหล็ก จนกระทงได้เปนเหล็กกล้า
่ั ็

44. Electric Arc Furnace: EAF
 Furnace capacity 50 - 400 ton smelting
and below
 The main advantage of the Electric Arc
Furnaces over the Basic Oxygen Furnaces
(BOF) is their capability to treat charges
containing up to 100% of scrap
 About 33% of the crude steel in the world
is made in the Electric Arc Furnaces (EAF)
 At this stage excessive carbon,
phosphorous, silicon and manganese
oxidize.The process is similar to that
in Basic Oxygen Furnace
 Temperature of the arc reaches 6300ºF
(3500ºC)

45. Electric Arc Furnace: EAF
(FeO) = [Fe] + [O] Oxygen dissolved in the melt oxidizes
carbon, phosphorous, silicon and
manganese:
[C] + [O] = {CO} ตะกร ัน
(slag)
[Si] + {O2} = (SiO2)
[Mn] + 1/2{O2} = (MnO)
2[P] + 5/2{O2} = (P2O5)
Carbon monoxide partially burns in the
atmosphere:
{CO} + {O2} = {CO2}
CO bubbles floating up through the melt
result in refining of the steel

46. Induction Furnace
 The heart of the coreless induction
furnace is the coil, which consists of a
hollow section of heavy duty, high
conductivity copper tubing which is
wound into a helical coil
 The heart of the coreless induction
furnace is the coil, which consists of a
hollow section of heavy duty, high
conductivity copper tubing which is
wound into a helical coil
 ควบคุมอุณหภูมของน้ าเหล็กได ้แม่นยา
ิ
 ควบคุมความบริสทธ์ของน้ าโลหะได ้ง่าย
ุ
 ้
ใชสาหรับการ Re-cycle เศษเหล็ก
 มีอตราการผลิตตา
ั ่

47. Vacuum Remelting
 The aircraft designer has continually called for new alloy steels of greater
uniformity and reproducibility of properties with lower oxygen and sulphur
contents
 กาจัดสารมลทินต่างได ้ดี เนือเหล็กทีได ้มีคณภาพสูง เนือแน่น
้ ่ ุ ้

48. Vacuum Arc Remelting
VAR is widely used to improve the cleanliness and refine the structure of
standard air-melted or vacuum induction melted ingots

49. Atomization
 Atomization is one of the most effective
industrial powder preparation methods
 This method involves desintagration
(atomizing) of liquid metal by means of
high speed medium (air, inert gas,
water) striking the melt streaming
through a nozzle.

50. Atomization
P/M process have uniform
properties in all directions,
properties include:
1. High levels of wear resistance.
2. Resistance to chipping and cracking.
3. High compressive strength.
4. Predictable and repeatable dimensional
changes during heat treatment.
5. Excellent grindability.

51. แผนภาพกระบวนการผลิตเหล็ก และเหล็กกล้า

52. แผนภาพกระบวนการผลิตเหล็ก และเหล็กกล้าโดยรวม

53. Continuous Casting
่ ี่
การหล่อต่อเนืองเหล็ กแท่งสเหลียมจ ัตุร ัส(Billet)
่

54. Continuous Casting
่ ี่
การหล่อต่อเนืองเหล็ กแท่งสเหลียมจ ัตุร ัส(Billet)
่

55. Continuous Casting
การหล่อต่อเนืองเหล็กแท่งแบน(Slap)
่

56. Continuous Casting
การหล่อต่อเนืองเหล็กแท่งแบน(Slap)
่

57. ขนตอนการผลิตเหล็ ก
ั้

58. ภาพรวมการผลิตว ัสดุ
โลหะจากเตาถลุง ว ัตถุดบ
ิ เศษโลหะ
แร่ หลอม
โลหะเหลว
หล่อต่อเนือง
่ หล่ออินกอต หล่อรูปพรรณ
อินกอต
ผงโลหะ บิลเล็ ท
สแล็ บ
้
อ ัดขึนรูป ้ ี ้
ขึนรูปโดยไม่เสยเนือโลหะ
อบเชอม ื่  รีดร้อน, รีดเย็น
งานหล่อ
้
ฉีดขึนรูป ้
 ทุบขึนรูป ฯลฯ โลหะ
ิ้ ิ้
ชนงาน หรือ
ชนงาน
โลหะกึง
่
สาเร็ จรูป
้ ้
ขึนรูปเพิมเติม/ปร ับเนือโลหะ
่
 อบชุบ, เคลือบผิว
 ก ัด, ไส, กลึง, เจาะ
ื่
 เชอม ฯลฯ
ิ้
ชนงาน
ิ้ ่
ชนสวน

61. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
 เนื่องจากผลิตเหล็กให้มีคุณภาพตาง ๆ กันตาม
่
ประเภทของการใช้งาน
 จึงไดมีการกําหนดชนิดและปริมาณส่วนผสมไปใน
้
เนื้อเหล็ก โดยใช้สั ญลักษณของธาตุและตัวเลข
์
เป็ นตัวชีบอกจํานวนปริมาณของส่วนผสมทีมอยู่
้ ่ ี
จึงไดเกิดเป็ น " มาตรฐานเหล็กอุตสาหกรรม "
้
ขึน
้
 ในปัจจุบนมีมาตรฐานเหล็กอุตสาหกรรมทีนิยม
ั ่
นํามาใช้งานกัน มี 2 มาตรฐาน คือ

62. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
1. ระบบอเมริกน AISI ( American Iron and Steel Institute )
ั
ํ
การกําหนดมาตรฐานแบบนี้ ตัวเลขดัชนีจะมีจานวนหลัก
และตัวชีบอกส่วนประสมจะเหมือนกับระบบ SAE จะตางกันตรงที่
้ ่
ระบบ AISI จะมีตวอักษรนําหน้าตัวเลข ซึงตัวอักษรนี้จะ บอกถึง
ั ่
กรรมวิธการผลิตเหล็กวาไดผลิตมาจากเตาชนิดใด
ี ่ ้
A คือ เหล็กประสมทีผลิตจากเตาเบสเซมเมอร ์ ( Bessemer ) ชนิด
่
ทีเป็ นดาง
่ ่
B คือ เหล็กประสมทีผลิตจากเตาเบสเซมเมอร ์ ( Bessemer ) ชนิด
่
ทีเป็ นกรด
่
C คือ เหล็กทีผลิตจากเตาโอเพ็นฮารท ์ ( Open Hearth ) ชนิดที่
่
เป็ นดาง
่
D คือ เหล็กทีผลิตจากเตาโอเพ็นฮารท ์ ( Open Hearth ) ชนิดที่
่
เป็ นกรด
E คือ เหล็กทีผลิตจากเตาไฟฟ้า
่

63. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
การแบงชนิดของเหล็กกลาตามชนิดและปริมาณของสารทีนํามาผสม แตเหล็กกลาตามระบ
่ ้ ่ ่ ้
ยังมีการแบงกลุมตามลักษณะของกรรมวิธการชุบแข็ง
่ ่ ี
ชือกลุม
่ ่ สั ญลักษณ ์
กลุมทีชุบแข็งดวยนํ้า
่ ่ ้ W
กลุมเหล็กทีทนตอแรงกระแทก
่ ่ ่ S
O
กลุมทีชุบแข็งดวยนํ้ามัน
่ ่ ้
กลุมทีผลิตโดยกรรมวิธแปรรูปเย็น( Cold Working )
่ ่ ี
คารบอนปานกลางและชุบแข็งโดยปลอยให้เย็นตัวใน
์ ่ A
อากาศ
กลุมเหล็กกลาทีผลิตโดยกรรมวิธแปรรูปเย็นสํ าหรับ
่ ้ ่ ี
เหล็กกลา ้
คารบอนสูงและเหล็กกลาประสมโครเมียมสูง
์ ้ D
กลุมเหล็กทีผลิตโดยกรรมวิธแปรรูปร้อน( Hot Working )
่ ่ ี H
T (ประสมทังสเตนเป็ น
กลุมเหล็กกลารอบสูง(High Speed Steel)
่ ้ หลัก)
กลุมเหล็กกลารอบสูง(High Speed Steel)
่ ้ M (ประสมโมลิบดิน่ม)
ั

64. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
2. ระบบเยอรมัน DIN (Deutsch Institute Norms)
การจําแนกประเภทของเหล็กตามมาตรฐานเยอรมันจะ
แบงเหล็กออกเป็ น 4 ประเภทดังนี้
่
2.1 เหล็กกลาคารบอน(หรือเหล็กไมประสม)
้ ์ ่
2.2 เหล็กกลาผสมตํา
้ ่
2.3 เหล็กกลาผสมสูง
้
2.4 เหล็กหลอ ่
2.5 เหล็กกลาคารบอน (หรือเหล็กไมประสม)
้ ์ ่

65. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
 เหล็กทีนําไปใช้งานไดเลยโดยไมตองผานกรรมวิธปรับปรุง
่ ้ ่ ้ ่ ี
คุณสมบัตโดยใช้ความรอน (Heat Treatment) เหล็กพวกนี้จะ
ิ ้
บอกยอคําหน้าวา St.
่ ่
 ใช้จะมีตวเลขตามหลัง ซึงจะบอกถึงความสามารถทีจะทน
ั ่ ่
แรงดึงสูงสุดของเหล็กชนิดนั้น มีหน่วยเป็ น ก.ก/มม.2
การกําหนดมาตรฐานทังสองนี้ เหล็กทีมความเค้นแรงดึง
้ ่ ี
สูงสุดประมาณ 37 กก./มม.2 จะสามารถใช้สั ญลักษณแทน์
เหล็กชนิดนี้ได้ 2 ลักษณะ คือ เขียนเป็ น St. หรือ C20

66. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
การแบงประเภทของเหล็กกลา
่ ้
 เหล็กกลาไดมีการคิดค้นเพือให้เหมาะสมกับการใช้งานในหลายรูปแบบ
้ ้ ่
ดังนั้นจึงมีการผลิตเหล็กกลาออกมาหลายประเภทตามลักษณะ
้
โครงสรางพืนฐาน
้ ้
 อัตราส่วนผสม และปริมาณคารบอนโดยนํ้าหนัก เหล็กกลามีปริมาณ
์ ้
ธาตุคารบอนผสมอยูประมาณ 0.008% - 2% โดยนํ้าหนัก
์ ่
 สามารถแบงประเภทเหล็กกลาออกไดเป็ น 5 ประเภทใหญ่ ๆ ดังนี้
่ ้ ้
1.เหล็กกลาคารบอน (Cabon Steel)
้ ์
2.เหล็กกลาประสม (Alloy Steel)
้
3. เหล็กกลาประสมพิเศษ (Special Alloy
้
Steel)
4. เหล็กกลาหลอ (Cast Steel)
้ ่
5. เหล็กออน (Wrought Iron)
่

67. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
เหล็กกลาคารบอน (Carbon steel)
้ ์
 เหล็กกลาคารบอนเป็ นเหล็กกลาทีมส่วนผสมของคารบอนเป็ นหลักโดย
้ ์ ้ ่ ี ์
จะมีเปอรเซ็นตคารบอน ไมเกิน 1.7%
์ ์ ์ ่
 จะมีธาตุอนผสมอยูดวยเช่น ซิลคอน , ฟอสฟอรัส , กํามะถัน และ
ื่ ่ ้ ิ
แมงกานีสซึงธาตุเหลานี้มปริมาณน้อยมาก จะติดมากับเนื้อเหล็กตังแต่
่ ่ ี ้
เริมการผลิตเหล็กจากสิ นแร่
่
 กรรมวิธการผลิตของเหล็กกลาคารบอลไดแก่ กรรมวิธ ี LD , กรรมวิธ ี
ี ้ ์ ้
โธมัส , กรรมวิธเตากระทะ และ กรรมวิธเบสเซเมอร ์
ี ี
 เหล็กชนิดนี้เป็ นวัสดุช่างชนิดเดียวทีมคุณสมบัตทางความ
่ ี ิ
แข็งแรง (Strength) และความออนตัว (Ductility) ทีเปลียนแปลงได้
่ ่ ่
กวางมากตามปริมาณของคารบอนทีมอยูในเหล็ก
้ ์ ่ ี ่ ทําให้เหมาะทีจะ
่
เลือกใช้ไดตามความเหมาะสมของลักษณะงานบางครังทีเรียกวา “Mild
้ ้ ่ ่
Steel”

68. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
1.เหล็กกลาคารบอนตํา
้ ์ ่ (Low Carbon
Steel)
 เหล็กกลาคารบอนตําเป็ นเหล็กทีมคุณสมบัตเหนียว
้ ์ ่ ่ ี ิ
 ไมแข็งแรงนักสามารถนําไปกลึง กัด ไส เจาะไดงาย
่ ้ ่
 สามารถรีดหรือตีเป็ นแผนไดงายเหล็กชนิดนี้เหมาะกันงานทีไมตองการ
่ ้ ่ ่ ่ ้
ความเค้นแรงดึงสูงนัก
 นอกจากนี้เหล็กชนิดนี้ไมสามารถนํามาชุบแข็งหรือชุบผิวแข็งได้
่ แต่
ถาตองการชุบแข็งตองใช้วิธเติมคารบอนทีผวกอน
้ ้ ้ ี ์ ่ ิ ่ เพราะมีคารบอน
์
น้อย
- เปอรเซ็นตคารบอน ไมเกิน 0.2%
์ ์ ์ ่
- กรรมวิธการผลิต กรรมวิธเบสเซเมอร ์
ี ี

69. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
1.เหล็กกลาคารบอนตํา
้ ์ ่ (Low Carbon
Steel)
การใช้งาน
 เหล็กแผนหม้อนํ้า
่
 ทอนํ้าประปา
่
 เหล็กเส้นในงานกอสราง
่ ้
 เหล็กเคลือบดีบุก เช่นกระป๋องบรรจุ
อาหาร
 เหล็กอาบสั งกะสี เช่น แผนสั งกะสี มุง
่
หลังคา
 ทําตัวถังรถยนต ์ ถังนํ้ามัน
 งานยําหมุด
้
 ทําสกรู ลวด
 สลักเกลียว
 ชินส่วนเครืองจักร
้ ่

70. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
2. เหล็กกลาคารบอนปานกลาง (Medium Carbon Stee
้ ์
 เหล็กกลาคารบอนปานกลางเป็ นเหล็กกลาชนิดนี้มความแข็งแรงและ
้ ์ ้ ี
ความเค้นแรงดึงมากกวาเหล็กกลาคารบอนตํา
่ ้ ์ ่
 มีความเหนียวน้อยกวา ่
 ให้คุณภาพในการแปรรูปทีดกวา่ ี ่
 สามารถนําไปชุบผิวแข็งได้
 เหมาะกับงานทีตองการความเค้นดึงปานกลาง
่ ้
 ตองการป้องกันการสึ กหรอทีผวหน้า
้ ่ ิ
 ตองการความแข็งแรง แตมีความแข็งบางพอสมควร
้ ่ ้
- เปอรเซ็นตคารบอน 0.2-0.5%
์ ์ ์
- กรรมวิธการผลิต เบสเซเมอร ์ , โธมัส , เตากระทะ , LD
ี

71. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
2. เหล็กกลาคารบอนปานกลาง (Medium Carbon Steel)
้ ์
การใช้งาน
 ทําชินส่วน้
เครืองจักรกล
่
 ทํารางรถไฟ
 เพลาเครืองกล่
 เฟื อง
 หัวค้อน
 กานสูบ
้
 สปริง
 ชินส่วนรถไถนา
้
 ไขควง
 ทอเหล็ก
่
 นอต สกรูทตอง
ี่ ้
แข็งแรง

72. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
3. เหล็กกลาคารบอนสูง (High Carbon steel)
้ ์
 เหล็กกลาคารบอนสูงเป็ นเหล็กกลาชนิดนี้เป็ นเหล็กทีมความแข็งแรง
้ ์ ้ ่ ี
ความแข็งและความ เค้นแรงดึงสูง
 เปอรเซ็นตคารบอน 0.5 –1.5%
์ ์ ์
 สามารถทําการชุบแข็งให้มีคุณสมบัตเปลียนแปลงได้
ิ ่

73. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
3. เหล็กกลาคารบอนสูง (High Carbon steel)
้ ์
 การใช้งาน ทําเครืองมือตาง ๆ เช่น ดอกสวาน สกัด กรรไกร
่ ่ ่
มีดคลึงใบเลือยตัดเหล็ก ดอกทําเกลียว (tap) ใบมีดโกน ตะไบ แผน
่ ่
เกจ เหล็กกัด สปริงแหนบ ลูกบอล ในแบริงลูกปื น
่

74. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
เหล็กกลาประสม (Alloy Steel)
้
 เหล็กกลาประสมเป็ นเหล็กกลาทีมส่วนผสมของคารบอนอยูไมเกิน 1.7%
้ ้ ่ ี ์ ่ ่
 ธาตุอนผสมอยูในเนื้อเหล็กดวยเช่น
ื่ ่ ้ แมงกานิส, นิกเกิล, โครเมียม,
วาเนเดียม,
โมลิบดินม, โคบอลต, ทังสเตน ฯลฯ
ั ์
 เพือปรับปรุงคุณสมบัตหลาย ๆ ให้สามารถใช้งานไดดีขน
่ ิ ้ ึ้
 กรรมวิธการผลิตเหล็กกลาประสมสามารถผลิตไดจาก เตากระทะ , เตาไฟฟ้า
ี ้ ้
และ เตาอินดักชัน ่
 จุดมุงหมายของการผสมธาตุอนๆ ลงไปนั้น คือ
่ ื่
1. เพิมคุณสมบัตดานชุบแข็ง
่ ิ ้
2. ปรับปรุงความแข็งแรงทีอณหภูมปกติ
่ ุ ิ
3. เพิมคุณสมบัตตานทานการสึ กหรืออันเนื่องมาจากการเสี ยดสี ขณะใช้งาน
่ ิ ้
4. เพิมความเหนียวทนตอแรงกระแทก
่ ่
5. เพิมคุณสมบัตตนทานการกัดกรอน
่ ิ ้ ่
6. ปรับปรุงคุณสมบัตดานแมเหล็ก
ิ ้ ่

75. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
เหล็กกลาผสมอยูสามารถแบงตามปริมาณของวัสดุทผสม
้ ่ ่ ี่
ได้ 2 ประเภทคือ
1.เหล็กกลาประสมสูง (High Alloy Steel)
้
 เหล็กกลาประสมสูงเป็ นเหล็กกลาทีมธาตุอนๆ ผสมอยูรวมแลวมากกวา 10%
้ ้ ่ ี ื่ ่ ้ ่
 เหล็กกลาในกลุมนี้จะรวมถึงเหล็กเครืองมือประสม (Alloy Tool Steel) ดวย
้ ่ ่ ้
 เหล็กกลาชนิดนี้จะมีคุณสมบัตในดานทนตอการกัดกรอน
้ ิ ้ ่ ่
 ทนตอการสึ กหรอไดดี
่ ้
 ใช้ทําเหล็กเครืองมือตาง ๆ (เหล็กเครืองมือประสม (Alloy Tool Steel) หมายถึงเหล็กที่
่ ่ ่
ใช้ทําอุปกรณการตัดโลหะหรือการขึนรูปโลหะและอืน ๆ )
์ ้ ่
2.เหล็กกลาประสมตํา (Low Alloy Steel)
้ ่
 เหล็กกลาประสมตําเป็ นเหล็กกลาทีมธาตุอน ๆ ผสมรวมอยูแลวไมเกิน 10%
้ ่ ้ ่ ี ื่ ่ ้ ่
 เหล็กชนิดนี้จะมีโครงสรางคลายคลึงกับเหล็กคารบอนธรรมดา (Plain Carbon Steel)
้ ้ ์
 มีคุณสมบัตอนเหมือนเหล็กกลาประสมสูง
ิ ื่ ้

76. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
เหล็กกลาประสมพิเศษ (Special Alloy Steel)
้
เหล็กกลาประสมพิเศษเป็ นเหล็กกลาประสมทีพฒนาขึนมา
้ ้ ่ ั ้ เพือให้เหมาะกับงานทีจะใช้
่ ่
เฉพาะอยางมีหลายประเภทเช่น
่
1.เหล็กกลาประสมทนแรงดึงสูง (High tensile strength alloy St
้
 เหล็กกลาปะสมทนแรงดึงสูงเป็ นเหล็กกลาทีมคุณสมบัตแตกตางไปจากเหล็กกลา
้ ้ ่ ี ิ ่ ้
ประสมทัว ๆ ไป
่
 เป็ นเหล็กกลาทีมคุณสมบัตทนแรงดึงไดสูงมาก และมีความเหนียวสูง
้ ่ ี ิ ้
 มีเปอรเซ็นตคารบอนอยูประมาณ 0.2% โดยส่วนใหญใช้กับงาน เพลาส่งกําลัง
์ ์ ์ ่ ่
หรือ เฟื องเป็ นตน ้

77. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
2.เหล็กกลาทนการเสี ยดสี และรับแรงกระแทก
้ (Wear
 เหล็กกลาทนการเสี ยดสี และรับแรงกระแทกสูง
Resistant้ Steel)
 เหล็กกลาประสมแมงกานีส หรือเรียกอีกอยางหนึ่งวา “เหล็กกลาฮาด
้ ่ ่ ้
ฟิ ลต”
์
 โดยจะมีธาตุทผสมอยู่ ซิลคอน 0.4-1% , แมงกานีส 11-14%
ี่ ิ
 สภาพผลิตยังใช้งานไมได้ ่ ตองนําไปชุบทีอุณหภูม ิ
้ ่ 1000-1100
C และจุมนํ้าอยางรวดเร็ว จะทําให้เหล็กชนิดนี้มคุณสมบัตเหนียว
่ ่ ี ิ
 การตัดเฉือนทําไดยาก ้
 การใช้งานส่วนใหญใช้ทํา่ ตะแรงเหล็ก , อุปกรณขุดแร่ , ราง
์
รถไฟ , ฯลฯ

78. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
3.เหล็กกลาความเร็วสูง (High – Speed Steel) (HSS) หรือ เหล็กกลา
้ ้
รอบสูง
 เหล็กกลาความเร็วสูงเป็ นเหล็กกลาทีพฒนาขึนเพือความมุงหมาย
้ ้ ่ ั ้ ่ ่
สํ าหรับงานเครืองมือตัด กลึง กัด เจาะ ไส (Machining)
่
 เหล็กกลาชนิดนี้มธาตุหลักประสมในเหล็กกลา คือ ทังสเตน และโม
้ ี ้
ลิบดิน่ม
ั
 การนําไปใช้งานจะตองชุบแข็งกอน ทีอุณหภูมประมาณ 950 – 1300
้ ่ ่ ิ
C แลวแตส่วนผสม
้ ่

79. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
3.เหล็กกลาความเร็วสูง (High – Speed Steel) (HSS) หรือ เหล็กกลา
้ ้
รอบสูง สมบัตทวไป
คุณ ิ ่ั
1. มีความแข็ง (หลังจากชุบแข็งแลวจะเปราะ)
้
2. รักษาความแข็งแรงทีอุณหภูมสง (Red Hardness)
่ ิ ู
3. ชุบแข็งไดดีทนตอการสึ กหรอไดดี
้ ่ ้
4. เปอรเซ็นตคารบอน 0.6 – 0.8%
์ ์ ์
5. ธาตุทผสมอยู่ ทังสเตน 6%, ไมลิบดินม 6% , โครเมียม 4%
ี่ ั
, วาเนเดียม 1%
6. การใช้งาน ดอกสวาน ดอกทําเกลียว มีด กลึง มีดใส
่
แมพิมพ, เครืองมือวัดตาง
่ ์ ่ ่ ๆ ฯลฯ

80. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
4.เหล็กกลาไรสนิม (Stainless Steel)
้ ้
เหล็กกลาไร้สนิมจะมีธาตุทผสมอยูเพือให้เหล็กมีคุณสมบัตตานทานการเป็ นสนิม คือ
้ ี่ ่ ่ ิ ้
โครเมียม และจะตองผสมโครเมียมให้สูงพอสมควร
้ ดังนั้นเหล็กกลาไร้สนิมนี้ก็คอ
้ ื
เหล็กประสมสูงชนิดหนึ่ง โดยทัวไปจะผสมเกิน 10 %
่

81. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
คุณสมบัตทวไป
ิ ่ั
1.ป้ องกันการเกิดสนิม
2.ป้ องกันการกัดกรอนจากสารเคมีประเภทกรด
่
3.ทนความร้อน (ขึนอยูกับปริมาณโครเมียมต้องสูง ๆ )
้ ่
4.เปอรเซ็นตคารบอน ไมเกิน 0.4%
์ ์ ์ ่
5.ธาตุทผสมอยู่
ี่ โครเมียม 15 –18%
, นิกเกิล , แมงกานีส , อะลูมเนียม , ฯลฯ
ิ
6.การใช้งาน ทียดส่วนตาง ๆ เช่น ทียดเตาทอ ,
่ ึ ่ ่ ึ ่
7. ทําของใช้ เช่น มีด ช้อนส้อม หรืออุปกรณในงานเคมี หรือ
์
อางลางในครัว (Sink)
่ ้

82. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
เหล็กหลอ (Cast Iron)
่

83. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
 เหล็หลอ อเป็ นเหล็กทีผลิตจากเหล็กดิบสี เทา (Gray Pig Iron)
เหล็ก กหล่ (Cast Iron) ่
่
 ไดจากเตาสูง(Blast Furnace) มาหลอมหรือถลุงใหมในเตา
้ ่
คิวโปลา
 เหล็กหลอมีปริมาณธาตุคารบอนผสมอยูประมาณ2%
่ ์ ่ -
6.67%
 ในทางปฏิบตแลวเหล็กหลอจะมีปริมาณธาตุคารบอนผสมอยู่
ั ิ ้ ่ ์
ประมาณ 2.5% – 4%
 ถามีมากกวานั้นจะขาดคุณสมบัตความความ
้ ่ ิ
เหนียว (Ductility) จะเปราะและแตกหักงายเมือถูกแรง
่ ่
กระแทกปกติ

84. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
เหล็กหลอ (Cast Iron)
่

85. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
ขอเปรียบเทียบระหวางเหล็กหลอกับเหล็กกลา
้ ่ ่ ้
เหล็กหลอ (Cast Iron)
่ เหล็กกลา (Steel)
้
1.มีปริมาณคารบอน 2% - 6.67%
์ 1.มีปริมาณคารบอน 0.008% -
์
2%
2.มีจุดหลอมเหลวประมาณ 1150 – 2.มีจุดหลอมเหลว
1250°C ประมาณ 1539 °C
3.อัตราการขยายตัวตํา่ 3.อัตราการขยายตัวสูง
4.รับแรงอัดดี รับแรงดึงไดน้อย
้ 4.รับแรงอัดดี รับแรงดึงไดมาก
้
5.มีความแข็งแรงอยูในเกณฑปาน
่ ์ 5.มีความแข็งแรงปานกลาง - สูง
กลาง
6.ราคาถูกประหยัดเชือเพลิงในการ
้ 6.ราคาแพงใช้เชือเพลิงในการ
้
ถลุง ถลุงมาก

86. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
เหล็กหลอสามารถแบงตามลักษณะของโครงสรางการรวมตัวของคารบอน
่ ่ ้ ์
เป็ นหลักได้ 6 ประเภทคือ
1. เหล็กหลอสี ขาว (White Cast Iron)
่
ํ
2. เหล็กหลอสี เทาหรือสี ดา (Gray Cast Iron)
่
3. เหล็กหลอกราไฟตกลม (Spheroidal Graphite Cast Iron
่ ์
or Nodular Cast Iron )
4. เหล็กหลอ CGI (Compacted graphite)
่
5. เหล็กหลออบเหนียว (malleable Cast Irons) หรือเหล็กหลอ
่ ่
เหนียว (GT)
6. เหล็กหลอผสมหรือเหล็กหลอพิเศษ (Alloy and Special Cast
่ ่
Iron)

87. Type of cast iron
Classifies by carbon
contain.
 Hypo eutectic (2-4.3%C)
 Eutectic (4.3 %C)
 Hyper eutectic (4.3-6.67 %C)
Classifies by micro
eutectic structure
 Gray Cast Iron
 White Cast Iron
Hypo Hyper
 Ductile or Nodular or
eutectic eutectic Spheroidal Cast Iron
 Malleable
Cast Iron Compact or Vermicular cast
Iron

89. Influence of Cooling Rate on cast iron

90. Influenced of parameter to cast Iron
Factors influencing
which will form:
• %C
• %Si
• temperature
(cooling rate)
• Inoculation

91. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
1 เหล็กหลอสี ขาว (White Cast Iron)
่
 เหล็กหลอสี ขาวจะมีเปอรเซ็นตคารบอนอยูปริมาณ 1.7% ขึนไป
่ ์ ์ ์ ่ ้
 ธาตุทผสมอยูเช่น กํามะถัน, ซิลคอน , แมงกานิส และ ฟอสฟอรัส
ี่ ่ ิ
 ผลิตไดจากเตาคิวโปลา
้ ่
 รอยแตกหักดูจะเห็นเนื้อเหล็กมีเม็ดเกรนสี ขาว
 คารบอนแทรกตัวเขาไปอยูในเนื้อเหล็ก ในรูปของสารประกอบ ซึงมี
์ ้ ่ ่
ชือทางเคมีวา “เหล็กคารไบด” หรือทางโลหะวิทยาเรียกลักษณะ
่ ่ ์ ์
โครงสรางแบบนี้วา “ซีเมนไตต” (Cementile)
้ ่ ์
 โครงสรางมีคุณสมบัตแข็ง , เปราะ, แตกหักงาย รอยหักจะดูเป็ นสี ขาว
้ ิ ่

92. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
คุณสมบัตเดนของเหล็กหลอสี ขาวคือ
ิ ่ ่
1. มีความแข็งสูง นํามากลึง, กัด , เจาะ ,ไสไดจาก
้
2. มีความเปราะสูง
3. ทนแรงกระแทรกไดน้อย ้
4. ทนการเสี ยดสี ไดดี การสึ กหรอระหวางการใช้งานน้อย
้ ่
การใช้งานจะใช้กับงานทีทนตอการเสี ยดสี
่ ่ เช่นทําลูกบอลกลมใน
แบริงลูกปื น ,
่
ทําลอรถไฟ , ทําลูกโมยอยหิน และ ทําจานเจียระไนเพชรพลอย
้ ่ ่

93. 1.2 การแบ่งชนิดของเหล็ก
ํ
2 เหล็กหลอสี เทาหรือสี ดา (Gray Cast Iron)
่
 เหล็กหลอชนิดนี้เป็ นเหล็กหลอทีมส่วนผสม และ
่ ่ ่ ี
โครงสรางใกลเคียงกับเหล็กดิบ (Pig iron)
้ ้
 ถลุงจากเตาสูง (Blast Purnace)
 รอยหักจะเห็ นเม็ดเกรนเป็ นสี เทา
 คารบอนในเหล็กหลอสี เทานี้จะเกิดขึนเนื่องจากเย็นตัว
์ ่ ้
เป็ นไปอยางช้า ๆ ทําให้คารบอน ปริมาณส่วนใหญจะ
่ ์ ่
แยกตัวออกมารวมกันในรูปของคารบอนบริสุทธเป็ นแผน
์ ์ ่
หรือเกล็ด (Flakes) ซึงเรียกวา “Graphite”
่ ่
 ธาตุทผสมอยูเช่น ซิลกอน , แมงกานีส , ฟอสฟอรัส
ี่ ่ ิ
และ กํามะถัน

94. ํ
2 เหล็กหลอสี เทาหรือสี ดา (Gray Cast Iron)
่

95. Flake Graphite
©2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license.
Three Dimension of flake graphite in Gray Cast Iron