Logo
Language Select thai english
Member Login
     
  Customer Center  
telephone
     
  Who Online  
เรามี 1 บุคคลทั่วไป ออนไลน์
     
  Company Profile  
Company Profile
     










You are here : หน้าแรก next บทความ next เหล็กหล่อ (Cast Iron)
     
 
เหล็กหล่อ (Cast Iron)

เหล็กหล่อเป็นเหล็กที่ผลิตจากเหล็กดิบสีเทา(Gray Pig Iron)ที่ได้จากเตาสูง(Blast Furnace)มาหลอมหรือถลุงใหม่ในเตาคิวโปลา เตาแอร์เฟอร์เนซ หรือเตาไฟฟ้า ถ้าพิจารณาดูจากIron-carbon Equilibrium Diagramแล้วจะเห็นว่าเหล็กหล่อมีปริมาณธาตุคาร์บอนผสมอยู่ประมาณ2% - 6.67%ส่วนเหล็กกล้ามีปริมาณธาตุคาร์บอนผสมอยู่ประมาณ0.008% - 2%เท่านั้น แต่ทางปฏิบัติแล้วเหล็กหล่อจะมีปริมาณธาตุคาร์บอนผสมอยู่ประมาณ2.5% – 4%ถ้ามีมากกว่านั้นจะขาดคุณสมบัติความความเหนียว(Ductility)จะเปราะและแตกหักง่ายเมื่อถูกแรงกระแทกปกติ

ข้อเปรียบเทียบระหว่างเหล็กหล่อกับเหล็กกล้า

เหล็กหล่อ(Cast Iron)

เหล็กกล้า(Steel)

1.มีปริมาณคาร์บอน2% - 6.67%

1.มีปริมาณคาร์บอน0.008% - 2%

2.มีจุดหลอมเหลวประมาณ1150 – 1250 C

2.มีจุดหลอมเหลวประมาณ1539 C

3.อัตราการขยายตัวต่ำ

3.อัตราการขยายตัวสูง

4.รับแรงอัดดี รับแรงดึงได้น้อย

4.รับแรงอัดดี รับแรงดึงได้มาก

5.มีความแข็งแรงปานกลาง

5.มีความแข็งแรงปานกลาง-สูง

6.ราคาถูกประหยัดเชื้อเพลิงในการถลุง

6.ราคาแพงใช้เชื้อเพลิงในการถลุงมาก

การถลุงเหล็กหล่อ

ในการถลุงเหล็กหล่อจะมีวัตถุดิบที่สำคัญคือ

-เหล็กดิบสีเทา(Gray Pig Iron)

-ถ่านโค้ก(Coke)

-หินปูน(Limestone)

-เศษเหล็ก

-สารประสมเพิ่มอื่น ๆ

โดยทั่วไปจะนิยมถลุงในเตาคิวโปลา(Cupola)มากกว่าเตาชนิดอื่นเพราะสามารถประหยัดพลังงานและถลุงได้ปริมาณมากกว่า

ขั้นตอนการทำงานของเตาคิวโปลา

1.ติดเตาโดยใช้ถ่านฟืนหรือวัตถุเชื้อเพลิงในครั้งแรกเมื่อติดดีแล้วจึงเติมถ่านโค้กลงไปให้มีปริมาณสูงกว่ารูพ่นลมเล็กน้อยเพราะหากมีปริมาณน้อยเกินไปจะทำให้เหล็กหล่อขาดซิลิคอนและแมงกานีสหรือมีปริมาณมากเกินไปจะทำให้มีกำมะถันในน้ำเหล็กมาก

2.ค่อย ๆ พ่นลมเข้าไปในเตาจนกว่าถ่านโค้กจะติดไฟ แล้วจึงลดปริมาณลมลง

3.เติมหินปูนสลับกับเหล็กดิบและเศษเหล็กสลับกันไปเป็นชั้น ๆ จนเต็ม

4.เมื่อเติมวัตถุดิบจนเต็มแล้วให้ปิดรูน้ำเหล็ก,รูขี้ตะกรันให้หมด แล้วเพิ่มปริมาณกระแสลม ทำให้เกิดความร้อนจนกระทั่งเหล็กหลอมละลาย

5.เมื่อเหล็กหลอมละลายให้เติมวัตถุดิบลงมาเรื่อย ๆ โดยเติมสลับกันเป็น ชั้น ๆ

6.เมื่อเหล็กหลอมละลายจนกระทั่งได้ปริมาณที่ต้องการให้เปิดรูขี้ตะกรันออกก่อนแล้วจึงเปิดรูน้ำเหล็กออกนำเบ้ามารองรับน้ำเหล็ก เพื่อเทลงแบบหล่อที่เตรียมไว้

การแบ่งประเภทของเหล็กหล่อ

เหล็กหล่อสามารถแบ่งตามลักษณะของโครงสร้างการรวมตัวของคาร์บอนเป็นหลักได้6ประเภทคือ

1.เหล็กหล่อสีขาว(White Cast Iron)

2.เหล็กหล่อสีเทาหรือสีดำ(Gray Cast Iron)

3.เหล็กหล่อกราไฟต์กลม(Spheroidal Graphite Cast Iron

or Nodular Cast Iron )

4.เหล็กหล่อCGI (Compacted graphite)

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

6.เหล็กหล่อผสมหรือเหล็กหล่อพิเศษ(Alloy and SpecialCast Iron)

เหล็กหล่อสีขาว(White Cast Iron)

เหล็กหล่อสีขาวจะมีเปอร์เซ็นต์คาร์บอนอยู่ปริมาณ1.7%ขึ้นไปและยังมีธาตุที่ผสมอยู่เช่น กำมะถัน,ซิลิคอน,แมงกานิส และ ฟอสฟอรัส ผลิตได้จากเตาคิวโปล่าเนื้อเหล็กมีเม็ดเกรนสีขาว โดยการเปลี่ยนแปลงสภาวะของเหล็กหล่อชนิดนี้จะเปลี่ยนสถานะหลอมเหลวไปเป็นสถานะของแข็ง จะทำให้คาร์บอนแทรกตัวเข้าไปอยู่ในเนื้อเหล็ก ไม่อยู่อย่างอิสระเหมือนเหล็กหล่อสีดำ แต่จะรวมกันเนื้อเหล็กในรูปของสารประกอบ ซึ่งมีชื่อทางเคมีว่าเหล็กคาร์ไบด์หรือทางโลหะวิทยาเรียกลักษณะโครงสร้างแบบนี้ว่าซีเมนไตต์” (Cementile)โครงสร้างแบบนี้จะทำให้เหล็กมีคุณสมบัติแข็ง,เปราะ,แตกหักง่าย รอยหักจะดูเป็นสีขาวเหมือนเนื้อเหล็กทั่ว ๆ ไป เราจึงเรียกเหล็กหล่อชนิดนี้ว่าเหล็กหล่อสีขาวตามลักษณะที่ปรากฏบนเนื้อของเหล็กหล่อสีขาว

คุณสมบัติเด่นของเหล็กหล่อสีขาวคือ

1.มีความแข็งสูง นำมากลึง,กัด,เจาะ,ไสได้จาก

2.มีความเปราะสูง

3.ทนแรงกระแทรกได้น้อย

4.ทนการเสียดสีได้ดี การสึกหรอระหว่างการใช้งานน้อย

การใช้งานจะใช้กับงานที่ทนต่อการเสียดสี แบริ่งลูกปืน,ล้อรถไฟ,ลูกโม่ย่อยหิน,จานเจียระไนเพชรพลอย

เหล็กหล่อสีเทาหรือสีดำ(Gray Cast Iron)

เหล็กหล่อชนิดนี้เป็นเหล็กหล่อที่มีส่วนผสม และโครงสร้างใกล้เคียงกับเหล็กดิบ(Pig iron)ที่ถลุงจากเตาสูง(Blast Furnace)เมื่อหักดูเนื้อเหล็กตรงรอยหักจะเห็นเม็ดเกรนเป็นสีเทา แตกต่างกับเหล็กหล่อสีขาวทั้ง มีเปอร์เซ็นต์คาร์บอนที่ใกล้เคียงกัน ประมาณ3 – 3.5%แต่คาร์บอนจะเกิดขึ้นเนื่องจากเย็นตัวเป็นไปอย่างช้า ๆ ทำให้คาร์บอน ปริมาณส่วนใหญ่จะแยกตัวออกมารวมกันในรูปของคาร์บอนบริสุทธ์เป็นแผ่นหรือเกล็ด(Flakes)ซึ่งเรียกว่า“Graphite”ซึ่งทำให้ดูเป็นสีเทา(แต่ก็ยังมีคาร์บอนบางส่วนรวมตัวในลักษณะสารประกอบในเนื้อเหล็ก(Cementite)เหมือนเหล็กหล่อสีขาว)นอกจากนี้ยังมีธาตุที่ผสมอยู่เช่น ซิลิกอน,แมงกานีส,ฟอสฟอรัส และ กำมะถัน

คุณสมบัติของเหล็กหล่อสีเทา

1.มีความแข็งไม่มากนัก ขึ้นรูปได้ง่าย

2.มีอุณหภูมิหลอมเหลวต่ำ มีความสามารถในการไหลดี หล่อ

หลอมให้ได้รูปร่างชนิดซับซ้อนได้ง่าย

3.มีอัตราการขยายตัวน้อย สามารถใช้ทำส่วนประกอบของ

เครื่องจักรกลที่ต้องการรูปร่างและขนาดที่แน่นอน

4.มีความต้านทานต่อแรงอัด และรับแรงสั่น ได้ดี ใช้ทำแท่นรอง

รับอุปกรณ์ เครื่องมือกลต่างๆ ได้ดี

5.สามารถที่จะปรับปรุงคุณสมบัติความต้านทานแรงดึงได้มากขึ้นอยู่กับการปรับปรุงส่วนผสมและการอบชุบการใช้งาน ใช้ทำชิ้นส่วนของเครื่องยนต์ เช่นก้านสูบ ทำท่อน้ำ ขนาดใหญ่ และแท่นฐานเครื่องจักรกลต่าง ๆ เช่น ฐานเครื่องกลึง,เครื่องกัด ทำปากกาจับชิ้นงาน ฯลฯ

เหล็กหล่อกราไฟต์กลม(Spheroidal Graphite Cast Iron)หรือเรียกว่าNodular Cast Iron , Ductile Iron

มี%คาร์บอนอยู่ประมาณ3 – 3.5%และยังมีธาตุที่ผสมอยู่ เช่น แมกนีเซี่ยม และ นิกเกิล เหล็กหล่อชนิดนี้ได้มาจากเหล็กหล่อสีเทาอีกทีหนึ่งโดยผสมแมกนีเซียมนิกเกิลลงในน้ำเหล็กก่อนเทลงแบบ ซึ่งจะทำให้กราไฟต์(คาร์บอนบริสุทธิ์ที่รวมตัวอยู่ในเนื้อเหล็ก)มีลักษณะเป็นวงกลม(Spheroids)เหล็กหล่อกราไฟต์กลมต่างกับเหล็กหล่อสีเทาตรงที่คาร์บอนรวมตัวเป็นกราไฟต์ในลักษณะกลม(กราไฟต์ของเหล็กหล่อสีเทาอยู่ในลักษณะยาว ๆ)คุณสมบัติที่ได้จึงเหนียวและรับแรงกระแทกได้ดีกว่าเหล็กหล่อสีเทา จึงเป็นที่นิยมใช้มาก โครงสร้างของเหล็กชนิดนี้ จะมีโครงสร้างพื้นเป็นเฟอร์ไรท์(Ferrite)และเพิรไลท์(Pearlite)

คุณสมบัติของเหล็กหล่อกราไฟต์กลม

1.ทนแรงดึงได้สูงประมาณ540 – 700นิวตัน/มม.2

2.มีอัตราการยึดตัวประมาณ1 – 5 %

3.สามารถนำไปชุบแข็ง อบลดความเครียด หรือชุบผิวแข็งได้

4.ความแข็งและความเปราะลดลง ทำให้กลึง,กัด,ไส,เจาะได้ง่าย

5.ทนต่อการสึกหรอได้ดี

6.ทนความร้อนได้ดี

7.สามารถนำไปตีขึ้นรูปได้

8.สามารถรับแรงกระแทกได้ดี

การใช้งาน ใช้ทำชิ้นส่วนของเครื่องยนต์ เช่นเพล้าข้อเหวี่ยง เครื่องมือการเกษตร ชิ้นส่วนเรือเดินทะเล โครงสร้างเครื่องจักรขนาดใหญ่,ท่อส่งน้ำ,ท่อส่งแก๊ส

เหล็กหล่อCGI (Compacted graphite)

เหล็กหล่อCGIจะมีเปอร์เซ็นต์คาร์บอนประมาณ4.2%และมีธาตุที่ผสมอยู่เช่นโลหะแมกนีเซียมและ นิกเกิล จะมีเนื้อเม็ดเกรนจะแตกต่างจากเหล็กหล่อกราไฟต์กลมคือ มีกราไฟต์เป็นลักษณะคดยาวคล้ายตัวหนอน(Vermicular graphite)และมีความต้านทานแรงดึงได้ดี และการหดตัวต่ำ เหล็กชนิดนี้จะมีคุณสมบัติอยู่ระหว่างเหล็กหล่อกราไฟต์กลมกับเหล็กหล่อสีเทา ซึ่งจะมีความต้านทานแรงดึงได้ดีกว่าเหล็กหล่อสีเทา จะอยู่ในเกณฑ์เดียวกับกราไฟต์ก้อนกลม แต่ความเหนียวจะด้อยกว่า

การใช้งาน ใช้ทำเฟือง(Gear)ล้อช่วยแรง(fly wheel) ,เบรคดุม(Brake drum)และท่อไอเสีย(Exhaust Manifolds)

เหล็กหล่ออบเหนียว(malleable Cast Irons)หรือเหล็กหล่อเหนียว(GT)ทนต่อแรงดึงได้ดีกว่าเหล็กหล่อสีเทา และเหล็กหล่อสีขาว แต่น้อยกว่าเหล็กกราไฟต์กลม นอกจากนี้ทนต่อแรงกระแทกได้ดี มีคุณสมบัติใกล้เคียงกับเหล็กกล้า เหล็กหล่อชนิดนี้ทำจากเหล็กสีขาวไปผ่านกรรมวิธีอบอ่อน ควบคุมการเย็นตัว ซึ่งจะทำให้โครงสร้างเปลี่ยนแปลงไป แต่ข้อเสียของเหล็กหล่ออบเหนียวนี้ คือ ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการอบอ่อนสูงและ ทำกับชิ้นงานที่มีความหนาได้ไม่เกิน50มม.

คุณสมบัติของเหล็กหล่อเหนียว

1.ความเหนียวจะเพิ่มมากขึ้นกว่าเหล็กหล่อสีเทาและเหล็กหล่อสีขาว

2.ความแข็งจะเพิ่มมากกว่าเหล็กหล่อสีขาว แต่น้อยกว่าเหล็กหล่อสีเทา

3.อัตราการยืดตัวจะมากขึ้น

4.ทนต่อแรงกระแทกได้ดี

5.สามารถนำไปชุบผิวแข็งได้มาก

เหล็กหล่อเหนียวแบ่งตามลักษณะโครงสร้างได้3ประเภท

1.เหล็กหล่ออบเหนียวสีดำ(GTS) (Black Heart Malleable)

2.เหล็กหล่ออบเหนียวสีขาว(GTW) (White Heart Malleable Cast Iron)

3.เหล็กหล่ออบเหนียวเพิรลิติค(Pearlitic Malleable)

เหล็กหล่อผสมหรือเหล็กหล่อพิเศษ(Alloy and Special Cast Iron)

เหล็กหล่อผสมหรือเหล็กหล่อพิเศษเป็นเหล็กหล่อที่ถูกสร้างขึ้นมา เพื่อให้มีคุณสมบัติตามที่ต้องการ เหล็กหล่อชนิดนี้มีอยู่หลายประเภทขึ้นอยู่กับสารหรือโลหะที่ผสมในเนื้อเหล็กหล่อ ซึ่งพอจะแบ่งออกตามการใช้งานได้3ประเภทคือ

1.เหล็กหล่อผสมทนการเสียดสี

2.เหล็กหล่อผสมทนต่อความร้อน

3.เหล็กหล่อผสมทนต่อการกัดกร่อน

1.เหล็กหล่อผสมทนการเสียดสี(Alloy and Special Cast Iron)

เป็นเหล็กหล่อที่มีความแข็งสูงโดยผสมโลหะโครเมียมนิกเกิลและโมลิบดินัม ส่วนใหญ่จะมีลักษณะของรอยแตกเป็นสีขาว คล้ายกับเหล็กหล่อสีขาว

เหล็กหล่อชนิดนี้แบ่งออกเป็น2ประเภทคือ

1.1เหล็กหล่อNi-Hard

เป็นเหล็กหล่อที่มีความแข็งสูง มี%คาร์บอนอยู่ประมาณ2.8 – 3.6%และมีธาตุที่ผสมอยู่เช่น ซิลิคอน,แมงกานีส,กำมะถัน,ฟอสฟอรัส,นิกเกิล และ โครเมี่ยม

เหล็กหล่อชนิดนี้เมื่อผสมกับโลหะโครเมียม นิกเกิล และโมลิบดินัม จะมีรอยแตกมีลักษณะสีขาวคล้ายเหล็กหล่อสีขาว และถ้าเติมนิเกิลกับโครเมียมจะรวมตัวกันให้คาร์ไบด์ และไปแทนที่เหล็กในซีเมนไตต์ ทำให้มีความแข็งเพิ่มขึ้น และทนต่อการสึกหรอ

ลักษณะการใช้งานส่วนใหญ่ใช้ทำ ชิ้นส่วนLinear plateใน เครื่องบด,ใบพัดปั๊มแร่ตามเหมืองแร่,ใช้ในอุตสาหกรรมเครื่องเคลือบ,ปูนซีเมนต์

คุณสมบัติโดยทั่วไป

1.ความต้านทานแรงดึง

2.ความต้านทานแรงกระแทก

1.2เหล็กหล่อโครเมียมสูง

เป็นเหล็กหล่อที่มี%ของโครเมียม10 –30%มี%คาร์บอน2.0-3.0%ธาตุที่ผสมอยู่คือ ซิลิกอน,แมงกานีส,โมลิบดินัม เนื่องจากโครเมียมจะรวมตัวกับคาร์บอนในเหล็กหล่อเกิดเป็นโครเมียมจะรวมตัวกับคาร์บอนในเหล็กหล่อเกิดเป็นโครเมียมคาร์ไบด์ ซึ่งมีคุณสมบัติทนต่อการเสียดสีได้สูง มีอายุการใช้งานยาวนาน มีโครงสร้างเป็นแบบเฟอร์ไรท์

กรรมวิธีการผลิต เตาคิวโปล่า,เตาหลอมไฟฟ้า

ใช้งานใน อุตสาหกรรมทำสี,เหมืองแร่ปูนซีเมนต์ เช่น ลูกบด

2.เหล็กหล่อทนความร้อนสูง(Heat Resistance Cast Iron)

มีคุณสมบัติเด่นอยู่3ประการคือ

1.มีความแข็งแรงได้ที่อุณหภูมิสูง โดยไม่เกิดการแตกหักหรือเปลี่ยนแปลงรูปทรง

2.มีความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชั่น แม้จะอยู่ในสภาพที่สัมผัสกับแก๊สร้อน

3.มีความต้านทานต่อการเกิดอาการพองตัว(Growth)และมีโครงสร้างที่คงสภาพไม่เปลี่ยนแปลงในช่วงของอุณหภูมิที่ใช้งานซึ่งจะสูงกว่า600 C

2.1เหล็กหล่อNi-resistเป็นเหล็กหล่อชนิดที่มีออกไซด์ และจะมีความต้านทานออกซิเจนแทรกตัว(Oxidation-resistance scale)มีธาตุที่ผสมอยู่เช่น โครเมียม,โมลิบดินัม และนิกเกิลประมาณ20 – 30 %

2.2เหล็กหล่อซิลิคอนสูงเป็นเหล็กหล่อชนิดทนความร้อน และมีโครงสร้างเป็นเฟอร์ไรท์มีธาตุที่ผสมอยู่เช่น แมกนีเวียม,โมลิบดินัม,ซิลิคอน4- 6%ส่วนมากใช้งานในการ ทำหัวเผาของเตาอบ และ ทำท่อไอเสียเครื่องยนต์

2.3เหล็กหล่อผสมอะลูมิเนียมเหล็กหล่อชนิดนี้มีต้านทานการแพร่ของออกซิเจนได้ดีมีธาตุที่ผสมอยู่เช่น โมลิบดินัม และ อะลูมิเนียม ใช้ในงานที่ต้องการความต้านการพองตัว(Growth)

2.4เหล็กหล่อผสมโครเมียมโครงสร้างโดยทั่วไปเหมือนกับเหล็กหล่อขาว แต่ความเหนียวจะน้อยกว่า และมีความต้านทานต่อการแทรกตัวของออกซิเจนได้ดี ส่วนมากใช้งานในการ อุปกรณ์ในงานเตาอบ เช่น หัวเผา,เตาไฟ, Recuperator tube

3.เหล็กหล่อทนการกัดกร่อน(Corrosion Resistant Iron)

เป็นเหล็กหล่อที่มีธาตุผสมในอัตราสูงแบ่งออกเป็น2ประเภทคือ

3.1เหล็กหล่อผสมนิกเกิลสูงเป็นเหล็กหล่อที่ทนการกัด

กร่อนสูง มักใช้ในงานวิศวกรรมที่เกี่ยวกับน้ำทะเล งานอุตสห-กรรมเคมี

-เปอร์เซ็นต์คาร์บอน2 –3.5%

-ธาตุที่ผสมอยู่ นิกเกิล13.5-36% ,ทองแดง5.5 –7.5% ,โครเมียม1.8- 6%

-การใช้งาน ผลิตปั๊ม,ท่อ ข้อต่อต่าง ๆ

3.2เหล็กหล่อผสมซิลิคอนสูงมีคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนโดยเฉพาะกรดชนิดต่าง ๆ ได้ดี ทุก ๆ ความเข้มข้นที่อุณหภูมิห้อง

-เปอร์เซ็นต์คาร์บอน2-4%

-ธาตุที่ผสมอยู่ ซิลิกอน14-15% ,โมลิบดินัม,โครเมียม

-การใช้งาน ทำปั๊ม และท่อส่งสารละลายที่มีอำนาจในการกัดกร่อนสูง(High corrosive fluid)



#000006 by On Administrator at 22/2/2554 15:37:20
     


แสดงข้อคิดเห็น
Name :
Message :
 
     
Copyright © 2011 KTS SIAM CO.,LTD., All rights reserved.