เหล็กมีกี่ประเภทและแปรรูปอย่างไร

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

หากไม่มีการค้นพบเหล็ก คุณสมบัติ และวิธีการแปรรูป อารยธรรมสมัยใหม่ก็คงไม่มีอยู่ ตั้งแต่สมัยโบราณ เหล็กบางชนิดเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าใช้สำหรับการผลิตอาวุธและเครื่องมือต่างๆ ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีโลหะวิทยาและโลหะการ วัสดุนี้เริ่มถูกนำมาใช้ในเกือบทุกด้านของกิจกรรมของมนุษย์

จำแนกตามองค์ประกอบทางเคมี

โลหะผสมของเหล็กที่มีคาร์บอนซึ่งมีปริมาณไม่เกิน 2% เรียกว่าเหล็กกล้า ประเภทหลักจำแนกตามระดับของปริมาณคาร์บอนเป็นหลัก:

• คาร์บอนต่ำ;
• คาร์บอนปานกลาง;
• คาร์บอนสูง

รูปแบบแรกขององค์ประกอบที่มีชื่อมีไม่เกิน 0.25% ในเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง มีเนื้อหาอยู่ในช่วง 0.25-0.6% และเหล็กกล้าคาร์บอนสูงมีความโดดเด่นโดยมีความเข้มข้นสูงกว่า 0.6%

เหล็กผสม

วัตถุดิบดั้งเดิมในการผลิตเหล็กมีสิ่งเจือปนอยู่แล้ว ส่วนใหญ่เป็นอันตราย แต่ก็มีบางอย่างที่ปรับปรุงคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย เมื่อเวลาผ่านไป พบว่าสารเติมแต่งบางชนิดเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติพื้นฐานทางกายภาพและเคมีของโลหะผสมตามที่อธิบายไว้อย่างมีนัยสำคัญ กระบวนการผสมจึงถูกค้นพบ และในปัจจุบันนี้ ประเภทและคุณสมบัติของเหล็กที่มีการเจือปนมีความสำคัญในการวิจัยของห้องปฏิบัติการและสถาบันทางโลหะวิทยา

ตามความเข้มข้นของสิ่งสกปรกที่มีประโยชน์ เหล็กเหล่านี้แบ่งออกเป็นสามกลุ่ม:

• โลหะผสมต่ำ (สิ่งสกปรกสูงถึง 2.5%);
• โลหะผสมขนาดกลาง (ธาตุผสมตั้งแต่ 2.5 ถึง 10%);
• ผสมมาก (ผสมมากกว่า 10%).

จำแนกตามวัตถุประสงค์

ขึ้นอยู่กับวิธีการผลิต องค์ประกอบทางเคมีและปริมาณของธาตุผสม เหล็กประเภทต่อไปนี้มีความโดดเด่น:

• โครงสร้าง
• เครื่องดนตรี;
• ด้วยคุณสมบัติทางกายภาพพิเศษ
• ด้วยคุณสมบัติทางเคมีพิเศษ

ประเภทโครงสร้างมีขนาดใหญ่ที่สุด โลหะผสมดังกล่าวใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์วิศวกรรมส่วนใหญ่และในการก่อสร้าง

เครื่องมือเป็นคาร์บอนสูง มีความแข็งสูง แต่ก็เปราะได้ ใช้ในการผลิตเครื่องมือต่างๆ ตั้งแต่การผ่าตัดไปจนถึงการตัดโลหะ จึงเป็นที่มาของชื่อเหล็กชนิดนี้

สำหรับกรณีพิเศษในการผลิต จำเป็นต้องใช้โลหะผสมที่มีคุณสมบัติทางกายภาพที่กำหนด:ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นต่ำ ความสามารถในการทำให้เป็นแม่เหล็กสูง เป็นต้น เหล็กกล้าประเภทนี้อยู่ในกลุ่มที่มีคุณสมบัติทางกายภาพพิเศษ

โลหะผสมที่มีคุณสมบัติทางเคมีที่ระบุเป็นประเภทสุดท้ายในรายการของเรา บางชนิดทนต่อการกัดกร่อน บางชนิดทนความร้อน และมีวัสดุที่ทนต่อสารเคมีเพิ่มขึ้น

จำแนกตามระดับของสิ่งสกปรกที่เป็นอันตราย

สิ่งเจือปนที่พบบ่อยที่สุดที่ทำให้คุณสมบัติของเหล็กเสื่อมโทรมคือกำมะถันและฟอสฟอรัส ในโลหะผสมที่มีคุณภาพปกติอนุญาตให้มีปริมาณกำมะถันสูงถึง 0.06% และฟอสฟอรัสสูงถึง 0.07% เหล็กที่เป็นของกลุ่มคุณภาพสูงประกอบด้วยองค์ประกอบที่เป็นอันตรายไม่เกิน 0.035% และเหล็กคุณภาพสูง - ไม่เกิน 0.025% ในเหล็กกล้าคุณภาพสูงโดยเฉพาะ ระดับของกำมะถันเจือปนไม่เกิน 0.015% และปริมาณฟอสฟอรัสได้มากถึง 0.025%

วิธีแปรรูปเหล็ก

ตามระดับความร้อน การแปรรูปจะร้อนและเย็น ในกรณีแรก โลหะผสมจะถูกให้ความร้อนจนถึงขั้นของการเกิดออสเทนไนต์ แต่ต่ำกว่าจุดหลอมเหลว เหล็กจะอ่อนตัวและสามารถเปลี่ยนรูปได้ การแปรรูปเหล็กแบบเย็นจะดำเนินการภายใต้สภาวะปกติ

ตามประเภทของการกระแทก การประมวลผลหลักสองประเภทแบ่งออกเป็น: แรงกดและการตัด ประเภทแรกรวมถึงการตีขึ้นรูป กลิ้ง วาด ปั๊ม และกด

การแปรรูปประเภทที่สองรวมถึงงานต่อไปนี้: การกลึง, การเจาะ, การกัด แต่ก็ยังหนาวการตอกและการตีขึ้นรูปเย็นซึ่งได้รับชื่อแยกต่างหาก - "การชุบแข็ง"

การพัฒนาล่าสุดในการทำงานเย็นของเหล็กตามทฤษฎีความลื่นไหลของโลหะทำให้คุณสามารถเปลี่ยนรูปร่างและขนาดของชิ้นงานเดิมได้อย่างมีนัยสำคัญโดยไม่ต้องใช้ความร้อนและด้วยแรงดันปริมาตร เหล็กจะถูกโหลดจนกว่าจะถึงสภาวะควง และ "สะดวก" สำหรับการตัดเฉือน วิธีนี้ใช้ได้กับโลหะผสมบางชนิดที่เปลี่ยนลักษณะทางกายภาพ เคมี หรือความแข็งแรงเมื่อถูกความร้อน