Advertisement
ธาตุแต่ละธาตุที่ปะปนกันอยู่ในเหล็กมีผลต่อคุณลักษณะของเหล็กทั้งสิ้น โดยมาตรฐานส่วนใหญ่จะใช้ธาตุหลัก ๆ อยู่ 5 ธาตุในการพิจารณา คือ คาร์บอน, ซิลิกอน, แมงกานีส, ซัลเฟอร์, ฟอสฟอรัส
คาร์บอน (Carbon, C)เป็นธาตุหลักที่มีผลโดยตรงต่อการเพิ่มประสิทธิภาพของเหล็ก การเพิ่ม-ลด ปริมาณของคาร์บอนที่รวมอยู่ในเหล็กจะทำให้อุณหภูมิหลอมเหลวของเหล็กเปลี่ยนตามไปด้วย
หากจำนวนรวมของคาร์บอนที่เพิ่มขึ้น ค่าความแข็งแรง (Strength), ค่าความแข็ง (Hardness) และค่าความต้านทานการสึกหรอ (Wear Resistance) ของเหล็กก็จะทวีคูณด้วย แต่อัตราการยืด (Elongation) จะลดน้อยลง
ซิลิกอน (Silicon, Si) เมื่อปริมาณของธาตุซิลิกอนมีมากกว่า 0.25% จะส่งผลต่อค่าความแข็งแรงและค่าความสามารถในการอบเคลือบแข็ง ปริมาณซิลิกอนที่สูงขึ้น อาจเป็นสาเหตุเกิดผิวเหล็กที่มีความตระปุ่มตระป่ำไม่เรียบ ไม่ลื่น
Silicon เป็นธาตุที่มีผลกระทบโดยตรงต่อความสามารถในการชุบสังกะสี (Galvanizing) โดยปริมาณซิลิกอนที่เหมาะสมสำหรับการเคลือบสังกะสี คือ น้อยกว่า 0.03% และ 0.14 – 0.25%
Silicon ใช้เป็นตัวกลางที่ทำให้เกิดกิริยาสะท้อนออกซิไดซิ่ง (Oxidizing) ทำให้เหล็กคงทนมากขึ้น อีกทั้งเพิ่มความทนทานต่อการเสียดสี เพิ่มค่าแรงดึงที่จุดคราก (Yield Point) ของเหล็กให้สูงขึ้นมาก
แมงกานีส (Manganese, Mn)Manganese เป็นธาตุที่ไม่จำเป็นในเนื้อเหล็กใช้เป็นตัวไล่กำมะถัน (S) ซึ่งจะหายไปในขณะหลอม ทำให้เหล็กอบชุบแข็งง่ายขึ้น
ช่วยเพิ่มค่าความเค้นที่จุดคราก (Yield Strength) เมื่อปริมาณของแมงกานีสในเนื้อเหล็กเพิ่มขึ้น ซึ่งหากเทียบเคียงระหว่างแมงกานิสและคาร์บอนแล้ว แมงกานีสจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงให้กับเหล็กเป็นอัตราส่วน 1/6 เท่าของคาร์บอน
แมงกานีสสามารถผสมกับซัลเฟอร์ เกิดเป็นแมงกานีลซัลไฟด์ในเนื้อเหล็กได้ ซึ่งจะไปกำจัดคุณสมบัติทางกลของเหล็ก ทำให้เกิดรอยแตกที่ผิว
ซัลเฟอร์ (Sulphur, S)Sulphur เป็นธาตุที่ไม่จำเป็นต้องมีในเหล็ก เนื่องจากเป็นตัวที่ทำให้ค่าความแข็งแกร่งของเหล็กลดลงและยังสามารถทำให้เกิดรอยแตกในเหล็กได้อีกด้วย
ฟอสฟอรัส (Phosphorus, P) Phosphorus เป็นธาตุที่ไม่ต้องการให้มีอยู่ในเหล็ก สามารถกำจัดออกได้โดยขบวนการ Electric Arc Furnace
Phosphorus ทำให้เหล็กบอบบางและง่ายต่อการเกิดรอยแตก
การเจาะจงใส่ฟอสฟอรัสในเหล็กบางครั้ง ก็เพื่อต้องการเพิ่มความแข็งแรง เพิ่มความสามารถในการกลึง ใส กัด และเจาะ (Machinability) เพิ่มความสามารถในการทำสี
อลูมิเนียม (Aluminium, Al) Aluminium เป็นตัวลดปริมาณออกซิเจนในน้ำเหล็กได้อย่างสูงที่สุด (Al-Killed Steel)
Aluminium สามารถผสมกับธาตุไนโตรเจนเกิดเป็น AIN ซึ่งมีสรรพคุณเปราะบางมาก อาจทำให้เกิดรอยรอยร้าวในการหล่อได้
โครเมียม (Chromium, Cr) Chromium ช่วยเปลี่ยนแปลงคุณลักษณะด้านความต้านทานการกัดกร่อน การสึกหรอ และเพิ่มความแข็งแรงของเหล็กกล้า
นิกเกิล (Nickel, Ni) Nickel ช่วยเพิ่มความคงทน, ความแข็ง, ความแกร่ง (Toughness) และความต้านทานการกัดกร่อน ไม่เป็นสนิมง่าย ทนความร้อน
Nickel สามารถช่วยลดผลเสียของทองแดงที่มีต่อเหล็กกล้าได้ โดยจะช่วยเพิ่มความสามารถในการหลอมของทองแดงในเกรนเหล็กให้มากขึ้น ทำให้ไม่เกิดทองแดงบริสุทธิ์ตกตะกอนอยู่ตามขอบเกรน
Nickelไม่สามารถลบล้างออกได้ในขั้นตอนการสร้างเหล็กกล้า
ทองแดง (Copper, Cu) Copper เป็นธาตุที่ไม่สามารถขจัดออกได้ในขั้นตอนการทำ (Steel Making)
ไนโอเบียม (Niobium, Nb) Niobium ช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความต้านทานการสึกหรอ โดยทำให้เม็ดเกรนของเหล็กกล้ามีขนาดเล็ก
ไทเทเนียม (Titanium, Ti) Titanium สามารถเพิ่มความทนทานได้อย่างมากในเหล็กกล้า โดยไทเทเนียมจะไปจับตัวกับคาร์บอนเกิดเป็นสารประกอบคาร์ไบด์ เป็นธาตุผสมที่สำคัญในเหล็กสเตนเลส เพื่อป้องกันการถูกกัดกร่อนตามขอบเกรน นอกจากนั้น ไทเทเนียมยังช่วยทำให้เหล็กมีเกรนละเอียด
วาเนเดียม (Vanadium, V) Vanadium เพิ่มความแข็งแรง โดยทำให้เม็ดเกรนของเหล็กกล้ามีขนาดเล็กลง
และยังพิ่มความต้านทานการสึกหรอของเหล็กกล้า และทำให้เหล็กทนต่อความร้อนได้ดี
ดีบุก (Tin, Sn) Tin ทำให้เหล็กกล้าเปราะและแตกได้ง่าย และไม่สามารถขจัดออกจากเหล็กกล้าได้
แหล่งที่มาของดีบุกในเหล็กกล้าที่มาจากขบวนการสร้างแบบใช้เศษเหล็กเป็นวัตถุดิบ คือ กระป๋องน้ำอัดลม, กระป๋องต่าง ๆ ที่ชุบด้วยดีบุก
โมลิบดินัม (Molybdeum, Mo) Molybdeum ไม่สามารถถูกขจัดออกได้ในกระบวนกา
