ก ลป สมบ ต ทางกายภาพอะล ม เน ยม

การระบุคุณสมบัติ และแบ่งชนิดของโลหะรวมไปถึงเมทัลลิคนั้น สามารถใช้ธาตุทางเคมีตามตารางธาตุเป็นตัวแบ่งได้ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วโลหะเป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติและความสามารถมากมาย ได้แก่ ความสามารถในการทนความร้อนได้ดี มีความมันวาว มีคุณสมบัติในการคงรูปหรือเสียรูปที่อุณหภูมิห้อง และสามารถนำไฟฟ้าได้ จะเห็นได้ว่าคุณสมบัติของโลหะนั้นค่อนข้างมีความแตกต่างและหลากหลาย ทำให้ในปัจจุบันโลหะได้ถูกนำไปใช้งานอย่างกว้างขวางในหลายๆ ด้าน โดยที่คุณสมบัติของโลหะสามารถแบ่งออกได้ตามประเภทของโลหะ

คุณสมบัติของโลหะสามารถแยกได้ทั้งหมด 6 ประเภท ดังนี้

  1. คุณสมบัติทางกล (Mechanical properties) ได้แก่ ความแข็ง (Hardness) ความแกร่ง (Strength)
  2. คุณสมบัติความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและความเครียด ได้แก่ โมดูลัสความยืดหยุ่น (Modulus of elasticity)
  3. คุณสมบัติทางเคมี (Chemical properties) ได้แก่ ความทนทานต่อการกัดกร่อน
  4. คุณสมบัติทางไฟฟ้า (Electrical properties) ได้แก่ ความต้านทานทางไฟฟ้า
  5. คุณสมบัติทางความร้อน (Thermal properties) ได้แก่ อุณหภูมิจุดหลอมเหลว
  6. คุณสมบัติอื่นๆ ได้แก่ ความสึกหรอ (Wear) และความหนาแน่น

คุณสมบัติทางกล

สำหรับวิชาโลหะวิทยา คุณสมบัติขั้นพื้นฐานในทางกลนั้นประกอบด้วยความแข็งแกร่ง ความแข็ง และความเหนียว (Ductility) ซึ่งทั้ง 3 คุณสมบัติดังกล่าวเป็นคุณสมบัติที่มีความเชื่อมโยงและสัมพันธ์กัน โดยที่ค่าความแข็งและความแข็งแกร่งจะแปรผกผันกับค่าความเหนียว กล่าวคือ เมื่อวัสดุมีค่าความเหนียวมาก ค่าความแข็งและความแข็งแกร่งจะลดลง ตรงกันข้ามเมื่อวัสดุมีค่าความแข็งและความแข็งแกร่งมากขึ้น ค่าความเหนียวจะลดลงจนทำให้วัสดุมีความเปราะ (Brittle)

ความแข็ง

ความแข็ง หมายถึงความต้านทานการเสียรูปถาวรของวัสดุ ซึ่งที่วัสดุที่มีค่าความแข็งมากจะมีค่าความแข็งแกร่งมากขึ้นเช่นเดียวกัน หากต้องการให้ค่าความแข็งและความแข็งแกร่งเพิ่มโดยที่ค่าความเหนียวไม่ลดลง สามารถทำได้โดยการเติมส่วนผสมของธาตุลงไปในโลหะหลอมขณะอยู่ในขั้นตอนการหลอมโลหะ วิธีการดังกล่าวสามารถเพิ่มคุณภาพด้านความแข็งและความแข็งแกร่งแก่โลหะได้ โดยที่มีค่าความเหนียวคงที่

ความเหนียวและความเปราะ

ความเหนียวและความเปราะ เป็นคุณสมบัติที่ตรงข้ามกันเสมอ ซึ่งคุณสมบัติทั้งสองดังกล่าวได้ถูกนำมาศึกษาและทดสอบเกี่ยวกับความเหนียวของวัสดุ โดยที่วัสดุที่มีความเหนียว หมายถึงวัสดุที่สามารถยืดได้มากก่อนจะขาดออกจากกัน ส่วนวัสดุที่มีความเปราะหรือมีความเหนียวน้อย หมายถึงวัสดุที่สามารถยืดได้น้อยหรือไม่สามารถยืดได้เลย ก่อนจะขาดออกจากกัน

อโลหะ เป็นวัสดุที่ขาดคุณสมบัติทั่วไปทางองค์ประกอบเคมีของโลหะ จึงมีคุณสมบัติที่แตกต่างจากโลหะโดยสิ้นเชิง แต่มีโลหะบางชนิดที่สามารถเป็นได้ทั้งโลหะและอโลหะ โลหะเหล่านั้น ได้แก่ คาร์บอน ฟอสฟอรัส ซัลเฟอร์ และซิลิคอน

อัลลอยด์ หมายถึงการนำโลหะจำนวนตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปมาผสมเข้าด้วยกัน จนเกิดเป็นโลหะที่มีความแตกต่างและหลากหลายทางคุณสมบัติ โดยการสร้างอัลลอยด์ไม่สามารถสร้างขึ้นได้จากธาตุโลหะบริสุทธิ์ เนื่องจากธาตุเหล่านั้นอ่อนแอเกินกว่าจะนำมาใช้งานได้ ดังนั้นอัลลอยด์จึงถูกสร้างตามสูตรที่กำหนดขึ้นเพื่อให้โลหะมีคุณสมบัติเฉพาะ สามารถนำไปใช้งานเฉพาะด้านตามความเหมาะสมได้

เหล็กกล้า เป็นเหล็กประเภทหนึ่งที่เกิดขึ้นมาจากการผสมผสานวัสดุธาตุต่าง ๆ เพื่อเสริมให้เนื้อเหล็กมีความแข็งแกร่งมากยิ่งขึ้น หรือเรียกว่า “ธาตุผสม” ซึ่งปริมาณที่นำมาผสมจนเป็นเหล็กกล้านั้นอาจไม่สำคัญเท่ากับคุณภาพและคุณสมบัติของธาตุ โดยสรุปแล้ว ธาตุที่ผสมกันเป็นเหล็กกล้าจะช่วยเพิ่มคุณสมบัติได้ดังนี้

  1. ช่วยให้เนื้อเหล็กมีความแข็งแกร่ง ทนทานต่อสภาพแวดล้อมต่าง ๆ และการกัดกร่อนของสนิม ได้แก่ ธาตุคาร์บอน แมงกานีส นิกเกิล โครเมียม หรือทองแดง
  2. ช่วยเพิ่มความสามารถให้เหล็กกลึงกัดไสได้ง่ายขึ้น ได้แก่ ธาตุตะกั่ว กำมะถัน หรือเทลลูเลียม
  3. ช่วยคงสถานะคุณสมบัติทางฟิสิกส์เมื่อเหล็กมีอุณหภูมิสูงขึ้น ได้แก่ ธาตุทังสเตนหรือโมลิบดีนัม
  4. ช่วยเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอ ได้แก่ ธาตุโคบอลต์
  5. ช่วยขจัดคาร์ไบน์ ได้แก่ ธาตุโคลัมเบียม
  6. ช่วยทำให้เม็ดเกรนละเอียดและมีความเหนียว ได้แก่ ธาตุวาเนเดียม

ข้อควรรู้เกี่ยวกับการผสมธาตุในเหล็กกล้า

การผสมธาตุที่ผสมเข้าไปเพื่อเสริมคุณสมบัติของแร่กล้านั้น จำเป็นที่จะต้องมีอัตราส่วนที่เหมาะสม กล่าวคืออัตราส่วนของแร่ธาตุที่ผสมไม่ควรเกิน 2% ของธาตุเดียวกันในเหล็กกล้า เพราะปริมาณธาตุผสมที่มากเกินไป อาจจะส่งผลต่อคุณสมบัติของเหล็กกล้าได้ ด้วยเหตุนี้ การเติมธาตุต่าง ๆ เข้าไปผสมกับเหล็กกล้าเพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งหรือคุณสมบัติต่าง ๆ นั้นจำเป็นอย่างมากที่จะต้องรู้ถึงจุดประสงค์ในการใช้งาน เพื่อที่จะทำให้สามารถเติมแร่ธาตุได้อย่างถูกต้องและเพิ่มประสิทธิภาพของเหล็กกล้าได้สอดคล้องกับงานนั่นเอง

รู้จักธาตุผสมที่ช่วยเพิ่มคุณสมบัติของเหล็กกล้า

โดยปกติแล้ว การผสมแร่ธาตุเข้าไปในเหล็กกล้าเพื่อเพิ่มความแข็งแรงทนทานและคุณสมบัติต่าง ๆ นั้นมักจะใช้แร่ธาตุ จำนวน 8 ชนิด ดังนี้

1. แมงกานีส

แมงกานีสเป็นธาตุที่พบได้ภายในเหล็กกล้าอยู่แต่เดิมแล้ว เนื่องจากมีคุณสมบัติในการเพิ่มศักยภาพในการชุบแข็งของเหล็กกล้าเครื่องมือผ่านกระบวนการกำจัดแก๊สที่แมงกานีสจะต้องรวมตัวกับกำมะถัน สำหรับการผสมแมงกานีสเข้าไปในเหล็กกล้านั้น ปกติจะนิยมผสมร่วมกับโมลิบดินั่มและโครเมียมเพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการชุบแข็งของเหล็กกล้า โดยสัดส่วนในการผสมจะมีปริมาณสูงกว่า 0.6% ขึ้นไป นอกจากนั้น ยังไม่นิยมผสมแมงกานีสเข้าไปในเหล็กกล้าลำพังเพียงแค่ธาตุเดียว เนื่องจากจะทำให้เหล็กกล้ามีความเปราะบางมากขึ้นเมื่อพบอุณหภูมิสูงประมาณ 400 – 600 oC ด้วยเหตุนี้ การผสมแมงกานีสลงไปในเหล็กกล้าให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดนั้น จำต้องผสมผสานแร่ธาตุอื่นเข้าไปด้วยเพื่อเพิ่มความสมดุล

2. ซิลิกอน

ปกติแล้วภายในเหล็กกล้าหนึ่งชิ้นจะพบปริมาณซิลิกอนผสมอยู่ประมาณ 0.2 – 0.3% เนื่องจากเป็นธาตุผสมที่จำเป็นต่อการกระตุ้นให้คาร์บอนรวมตัวกันเป็นกราไฟต์ และช่วยไล่แก๊สออกซิเจนระหว่างกระบวนการหลอมเหล็กกล้า อย่างไรก็ตาม การใช้ซิลิกอนในเหล็กกล้านั้น จะต้องผสมผสานกับแร่ธาตุชนิดอื่นอย่างโมลิบดินั่มหรือวานาเดียมเพื่อช่วยให้เหล็กกล้าชุบแข็งได้ง่ายยิ่งขึ้น ลดการเกิด Oxidant ระหว่างกระบวนการหลอมที่อุณหภูมิสูงขึ้น และช่วยรักษาสภาพความแข็งของเหล็กกล้าไว้ได้ดีระหว่างการอบคืนตัว ทำให้มีการใช้ซิลิกอนและคาร์บอนผสมกันในการขึ้นรูปเหล็กกล้า เนื่องจากช่วยลดปัญหาการติดของโลหะได้เป็นอย่างดี

3. คาร์บอน

ในบรรดาธาตุผสมของเหล็กกล้า คาร์บอนเป็นหนึ่งในธาตุที่มีความสำคัญต่อเหล็กกล้ามากที่สุด เนื่องจากเป็นแร่ธาตุที่ช่วยเพิ่มคุณสมบัติของเหล็กกล้าได้มากมายหลายประการ ไม่ว่าจะเป็นการเพิ่มความแข็งแรง ศักยภาพในการชุบแข็ง การรักษาความแข็งไว้ได้ที่อุณหภูมิสูง ความทนแทนต่อการเสียดสีและสภาพแวดล้อมต่าง ๆ รวมถึงความเค้นแรงดึง อีกทั้งช่วยลดความเหนียวและการยืดตัวของเหล็ก ทำให้คาร์บอนเป็นแร่ธาตุที่จะขาดไปไม่ได้เลยจากกระบวนการหลอมเหล็กกล้า อย่างไรก็ตาม การใส่คาร์บอนเข้าไปในเหล็กกล้านั้นจะต้องผสมผสานกับแร่ธาตุชนิดอื่นด้วยเช่นกัน อาทิ ทังสเตน โครเมียม และโมลิบดินั่ม เพื่อเพิ่มคุณสมบัติต่าง ๆ ตามวัตถุประสงค์การใช้งานของเหล็กกล้า

4. ทังสเตน

แร่ธาตุชนิดนี้มีคุณสมบัติที่ช่วยให้เหล็กกล้ามีความทนทานต่อการสึกหรอ การเสียดสี และความร้อนได้สูง จึงนิยมผสมทังสเตนเข้าไปในเหล็กกล้ามากถึง 18% กรณีที่ต้องการเหล็กกล้าที่มีคุณสมบัติสามารถรักษาความแข็งได้มากในอุณหภูมิสูง ตลอดจนช่วยให้รักษาคมตัด และควบคุมไม่ให้เหล็กสลายตัวเร็วในสภาพแวดล้อมที่มีความร้อนสูงมาก

เส้นใยทังสเตน ในไส้หลอดไฟ

5. โคบอลท์

ในบรรดาแร่ธาตุทั้งหมดที่สามารถผสมเข้ากับเหล็กกล้า โคบอลท์เป็นแร่ธาตุชนิดเดียวที่มีคุณสมบัติลดความสามารถในการชุบแข็งของเหล็กกล้า ด้วยเหตุนี้ จึงนิยมผสมโคบอลท์ลงไปในเหล็กกล้าเครื่องมือความเร็วสูง (high speed tool steel) ซึ่งต้องการคุณสมบัติในการตัดโลหะได้เป็นอย่างดี และสามารถคงความแข็งไว้ได้ท่ามกลางอุณหภูมิที่สูง

6. วานาเดียม

คุณสมบัติที่สำคัญของวานาเดียมคือการเพิ่มโครงสร้างของเกรนที่มีความละเอียด นำไปสู่ความแข็งแกร่งและเหนียวแน่นของเหล็กกล้า จึงมีการใช้วานาเดียมผสมเข้าไปในเหล็กกล้าที่ต้องการคาร์ไบที่มีความเสถียรภาพ แข็งแรง ละเอียด และกระจัดกระจาย ปกติแล้ว การผสมวานาเดียมจะไม่นิยมผสมร่วมกับแร่ธาตุอื่น ๆ เนื่องจากใช้เพื่อจุดประสงค์แบบเฉพาะเจาะจง

7. โครเมียม

นอกจากคาร์บอนแล้ว โครเมียมก็เป็นหนึ่งในแร่ธาตุผสมที่ช่วยเพิ่มคุณสมบัติของเหล็กกล้าได้หลากหลาย ไม่ว่าจะเป็นการเพิ่มความทนทานต่อการเสียดสี ศักยภาพในการชุบแข็ง รวมถึงการเพิ่มความเหนียวหนืดให้กับเหล็กกล้า อย่างไรก็ตาม การผสมโครเมียมลงไปในเหล็กกล้าเครื่องมือโดยไม่มีส่วนผสมอย่างอื่นประกอบนั้นจะทำให้เกิดข้อจำกัดในการใช้งานเหล็กกล้าพอสมควร นั่นคือต้องหลีกเลี่ยงการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและไม่ควรแช่เหล็กกล้าทิ้งไว้เป็นเวลานาน ด้วยเหตุนี้ จึงนิยมผสมวานาเดียมเพิ่มเข้าไปด้วยเพื่อชะลอการขยายตัวของเกรนซึ่งช่วยให้เหล็กกล้ามีคุณสมบัติที่ทนทานต่อการใช้งานมากยิ่งขึ้น

8. โมลิบดินั่ม

การผสมโมลิบดินั่มเข้าไปในเหล็กกล้านั้นจะช่วยเพิ่มความสามารถในการชุบแข็ง ตลอดจนช่วยเพิ่มความแข็งของมาร์เทนไซด์ในอุณหภูมิสูงมากถึง 500 oC อย่างไรก็ตาม การผสมแร่ธาตุดังกล่าวจะต้องเพิ่มซิลิกอนเข้าไปเพื่อป้องกันไม่ให้เหล็กกล้าสูญเสียคาร์บอนที่พื้นผิวเมื่อเหล็กกล้ามีอุณหภูมิสูงมากขึ้น ตั้งแต่ 1,000 – 1,100 oC ขึ้นไป ดังนั้น การผสมโมลิบดินั่มเข้าไปในเหล็กกล้าจึงมักจะทำควบคู่พร้อมกับการผสมซิลิกอนเข้าไปด้วยเช่นกัน

เหล็กกล้านั้นเป็นเหล็กที่มีคุณสมบัติและคุณประโยชน์มากมาย เนื่องจากมีความทนทาน สามารถใช้งานได้ในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างหลากหลาย รวมทั้งปรับคุณสมบัติให้เหมาะสมกับการใช้งานได้ทุกรูปแบบ ทั้งนี้ ก็เกิดขึ้นจากการผสมแร่ธาตุต่าง ๆ เข้าเพื่อเพิ่มคุณสมบัติทางฟิสิกส์ และเคมี ดังที่บทความนี้ได้เสนอไปแล้วข้างต้นนั่นเอง

กระทู้ที่เกี่ยวข้อง

Toplist

โพสต์ล่าสุด

แท็ก

แปลภาษาไทย ไทยแปลอังกฤษ แปลภาษาอังกฤษเป็นไทย pantip โปรแกรม-แปล-ภาษา-อังกฤษ พร้อม-คำ-อ่าน อาจารย์ ตจต ศัพท์ทหาร ภาษาอังกฤษ pdf lmyour แปลภาษา ชขภใ ห่อหมกฮวกไปฝากป้าmv กรมพัฒนาฝีมือแรงงาน อบรมฟรี 2566 ขขขขบบบยข ่ส ศัพท์ทางทหาร military words หนังสือราชการ ตัวอย่าง หยน แปลบาลีเป็นไทย ไทยแปลอังกฤษ ประโยค การไฟฟ้านครหลวง การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค ข้อสอบโอเน็ต ม.3 ออกเรื่องอะไรบ้าง พจนานุกรมศัพท์ทหาร เมอร์ซี่ อาร์สยาม ล่าสุด แปลภาษามลายู ยาวี Bahasa Thailand กรมพัฒนาฝีมือแรงงาน อบรมออนไลน์ การ์ดจอมือสอง ข้อสอบคณิตศาสตร์ พร้อมเฉลย คะแนน o-net โรงเรียน ค้นหา ประวัติ นามสกุล บทที่ 1 ที่มาและความสําคัญของปัญหา ร. ต จ แบบฝึกหัดเคมี ม.5 พร้อมเฉลย แปลภาษาอาหรับ-ไทย ใบรับรอง กรมพัฒนาฝีมือแรงงาน PEA Life login Terjemahan บบบย มือปราบผีพันธุ์ซาตาน ภาค2 สรุปการบริหารทรัพยากรมนุษย์ pdf สอบโอเน็ต ม.3 จําเป็นไหม เช็คยอดค่าไฟฟ้า แจ้งไฟฟ้าดับ แปลภาษา มาเลเซีย ไทย แผนที่ทวีปอเมริกาเหนือ ่้แปลภาษา Google Translate กระบวนการบริหารทรัพยากรมนุษย์ 8 ขั้นตอน ก่อนจะนิ่งก็ต้องกลิ้งมาก่อน เนื้อเพลง ข้อสอบโอเน็ตม.3 มีกี่ข้อ คะแนนโอเน็ต 65 ตม กรุงเทพ มีที่ไหนบ้าง