ส่วนผสมทางเคมีของเหล็กกล้าและเหล็กหล่อต่างๆ
 
เรียบเรียงโดย อภิชาติ พานิชกุล และ อุษณีย์ กิตกำธร  
 
เหล็กกล้าและเหล็กหล่อที่มีการผลิตใช้งานนั้นมีอยู่หลายชั้นคุณภาพ (เกรด) ด้วยกัน เพื่อให้มีความเหมาะสมกับลักษณะการนำไปใช้ในงานที่แตกต่างกัน โดยแต่ละชั้นคุณภาพจะขึ้นอยู่กับส่วนผสมทางเคมีและคุณสมบัติเชิงกลเป็นสำคัญ ซึ่งได้มีการรวบรวมไว้เพื่อให้เป็นมาตรฐานเดียวกัน เช่น AISI, SAE, JIS, DIN, TIS เป็นต้น
 
ส่วนผสมทางเคมีของเหล็กกล้า
 
1. เหล็กกล้าคาร์บอน (Plain Carbon Steel)
คือเหล็กกล้าที่มีคาร์บอนเป็นธาตุผสมหลัก มีคุณสมบัติที่ดีในหลายด้าน ทั้งความแข็งแรง ความเหนียว ความแกร่ง และมีราคาถูก นอกจากนี้ยังสามารถทำการอบชุบเพื่อเพิ่มความแข็งและความแข็งแรงได้ ตัวอย่างส่วนผสมทางเคมีของเหล็กกล้าแสดงดังตารางที่ 1
http://www.thyssenkruppmaterials.co.th
ตารางที่ 1 ส่วนผสมทางเคมีของเหล็กกล้าคาร์บอน
เกรดเหล็ก ส่วนผสมหลัก (Wt.%)
DIN JIS AISI ชื่อเรียกทางการค้า C Si Mn Cr Mo V
GS-38 S15C 1015 เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ 0.13-0.18 0.10-0.60 0.30-0.60      
CK45 S45C 1045 เหล็กเหนียว 0.40-0.52 <0.40 0.50-0.80      
CK50 S50C 1050 เหล็กแข็งหัวแดง 0.47-0.55 <0.40 0.60-0.90      
 
2. เหล็กกล้าผสมต่ำ (Low Alloy Steels)
เป็นเหล็กกล้าที่มีธาตุประสมรวมกันน้อยกว่า 8% ธาตุที่ผสมอยู่คือ โครเมี่ยม นิกเกิล โมลิบดินั่ม และแมงกานีส ปริมาณของธาตุที่ใช้ผสมแต่ละตัวจะไม่มาก ประมาณ 1 – 2% ผลจากการผสมทำให้เหล็กสามารถชุบแข็งได้ มีความแข็งแรงสูง เหมาะสำหรับใช้ในการทำชิ้นส่วนเครื่องจักรกล เช่น เฟือง เพลาข้อเหวี่ยง จนบางครั้งมีชื่อว่าเหล็กกล้า เครื่องจักรกล (Machine Steels) เหล็กกล้ากลุ่มนี้จะต้องใช้งานในสภาพชุบแข็งและอบก่อนเสมอจึงจะมีค่าความแข็งแรงสูง ตัวอย่างส่วนผสมทางเคมีของเหล็กกล้าแสดงดังตารางที่ 2
http://www.thyssenkruppmaterials.co.th
ตารางที่ 2 ส่วนผสมทางเคมีของเหล็กกล้าผสมต่ำ
เกรดเหล็ก ส่วนผสมหลัก (Wt.%)
DIN JIS AISI ชื่อเรียกทางการค้า C Si Mn Cr Mo V
34CrNiMo6 SNCM440 4340 เหล็กน้ำมันเฟือง 0.30-0.38 0.10-0.40 0.50-0.80 1.30-1.70 0.15-0.30  
42CrMo4 SCM440 4140 เหล็กแข็งหัวฟ้า 0.38-0.45 0.10-0.40 0.60-0.90 0.90-1.20 0.12-0.30  
40CrMnMo7 P20 P20 เหล็กงานพลาสติก 0.40 0.40 1.50 1.90 0.20  
100Cr6 SUJ2 E52100 เหล็กเพลาลูกปืน 0.90-1.05 0.15-0.35 0.25-0.45 1.35-1.60    
15CrNi6 SCN 415 3115 เหล็กคาร์เบอร์ไรซ์ซิ่ง 0.12-0.17 0.10-0.40 0.60-0.90 0.90-1.20    
42CrMo4 SCM440H 4140H Machinery steel 0.38-0.45 0.10-0.40 0.60-0.90 0.90-1.20 0.15-0.30  
 
3. เหล็กกล้าผสมสูง (High alloy steels)
เหล็กกล้าประเภทนี้จะถูกปรับปรุงคุณสมบัติสำหรับการใช้งานเฉพาะอย่าง ซึ่งก็จะมีธาตุประสมรวมกันมากกว่า 8% เช่น เหล็กกล้าทนความร้อน เหล็กกล้าทนการเสียดสี และเหล็กกล้าทนการกัดกร่อน
http://www.thyssenkruppmaterials.co.th
ตารางที่ 3 ส่วนผสมทางเคมีของเหล็กกล้าผสมสูง
เกรดเหล็ก ส่วนผสมหลัก (Wt.%)
DIN JIS AISI ชื่อเรียกทางการค้า C Si Mn Cr Mo V
40CrMoV5-1 SKD61 H13 เหล็กน้ำมันงานร้อน 0.40 1.00 0.40 5.30 1.40 1.00
100MnCrW4 SKS93 O1 เหล็กทนกระแทก 0.95   1.10 0.60   0.10
155CrVMo12-1 SKD11 D2 เหล็กน้ำมันงานเย็น 1.55 0.30 0.30 12.0 0.70 1.00
HS 6-5-2 SKH51 M2 เหล็กไฮสปีด 0.90     4.10 5.0 1.90
36CrMo17 SUS431 431 เหล็กสตาร์แวค 0.38 0.40 0.65 16.0 0.60  
105CrMo17 SUS440C 440C เหล็กไร้สนิม 0.90-1.20     16.0-18.0 0.40-0.80  
 
ส่วนผสมทางเคมีของเหล็กหล่อ
ส่วนผสมทางเคมีของเหล็กหล่อชนิดต่างๆ แสดงในตารางที่ 4 เหล็กหล่อโดยปกติจะไม่จำแนกเป็นชั้นคุณภาพต่างๆ ตามส่วนผสมทางเคมี แต่จะนิยมแบ่งชั้นคุณภาพด้วยคุณสมบัติเชิงกล เช่น ตามมาตรฐาน JIS จะแบ่งชั้นคุณภาพเหล็กหล่อเทาเป็น FC20 FC25 และ FC30 เป็นต้น โดย FC หมายถึงเหล็กหล่อเทา ส่วนตัวเลข 20 25 และ30 นั้นหมายถึงความต้านทางแรงดึงสูงสุดในหน่วย kg/mm2
From ASM Specialty Handbook, Cast iron
ตารางที่ 4 ส่วนผสมทางเคมีของเหล็กหล่อ
ชนิดของเหล็กหล่อ ส่วนผสมทางเคมี (Wt %)
C Si Mn P S
เหล็กหล่อเทา 2.4-4.0 1.0-3.0 0.2-1.0 0.002-1.0 0.02-0.25
เหล็กหล่อตัวหนอน 2.5-4.0 1.0-3.0 0.2-1.0 0.01-0.1 0.01-0.03
เหล็กหล่อเหนียว 3.0-4.0 1.8-2.8 0.2-1.0 0.01-0.1 0.01-0.03
เหล็กหล่อขาว 1.8-3.6 0.5-1.9 0.25-0.8 0.06-0.2 0.06-0.2
เหล็กหล่ออบเหนียว 2.2-2.9 0.9-1.9 0.15-1.2 0.02-0.2 0.02-0.2