บทเรียนที่5 เหล็กหล่อ

	เหล็กหล่อเหนียว        เป็นเหล็กหล่อที่มีแกรไฟต์ก้อนกลม แทรกอยู่ในเนื้อเหล็ก แกรไฟต์กลมเกิดจาก  การเจือแมกนีเซียม ถึง 0,5% ด้วย การรวมตัว (combination) ด้วย Ce และ Ca หรือเจือแมกนีเซียมในรูปส่วนเจือนิกเกิล แมกนีเซียมในรูปส่วนเจือเฟอร์โร- ซิลิคอน-แมกนีเซียม (ferro silicon magnesium) เพิ่มเข้าไปในเบ้า (ladle) สัญลักษณ์ย่อ : GGG ความหนาแน่น 7,2 kg/dm3 คาร์บอน 3,5...3,8% จุดหลอมเหลว 1400 ° C ความต้านแรงดึง 400...1200 N/mm2 ความยืด 2...20% การหดตัว 0...2%  กรรมวิธีการผลิต กรรมวิธีการผลิตจะใช้เหล็กหล่อดิบพิเศษที่มีกำมะถันน้อยปราศจาก  As Pb Bi Ti  หรือ เศษเหล็กกล้าที่ไม่เจือธาตุเพิ่มคุณ สมบัติอยู่ด้วย ต้องไม่มีน้ำมันและสนิมเจือปนเตาหลอม ใช้เตาคิวโปลาหลอมก่อนแล้วจึง  ไปหลอมในเตาไฟฟ้าให้สะอาดขึ้น หรือหลอมในเตาเหนี่ยวนำด้วยกระแสไฟฟ้า ส่วนเจือในเหล็กหล่อเหนียวจะมี 3,3...3,8% C ; 2,4...2,8% Si และ Mn < 0,5%  โดยจะต้องมีความสะอาดเป็นพิเศษ แกรไฟต์จึงจะจับตัวกันเป็นก้อนกลมได้ อุณหภูมิเจาะน้ำเหล็กให้ไหลออก จะประมาณ 1500 ° C จากนั้นจึงมีการใส่ส่วนเจือลงในเบ้า (ladle) ทำให้แกรไฟต์จับตัวเป็นก้อนกลม  กรรมวิธีทางความร้อน โครงสร้างเม็ดเกร็นที่ได้ครั้งสุดท้ายจะได้จากกรรมวิธีทางความร้อน ในการเย็นตัวช้า ๆ จะเกิดการแปรสภาพจากโครงสร้าง พื้นฐานออสเตไนต์ไปเป็นเฟอร์ไรต์ตามระบบเสถียร (stable system) ที่มีแกรไฟต์กลมแทรกอยู่ตรงขอบเม็ดเกร็น ในการ เย็นตัวเร็วในอากาศจะเกิดการแยกตัวของออสเตไนต์เป็นระบบไม่เสถียร (metastable system)  กลายเป็นโครงสร้างพื้น ฐานเพิร์ลไลต์ (pearlite) เหล็กหล่อชนิดนี้จะรับแรงสั่นสะเทือนได้น้อยกว่าเหล็กหล่อเทา 2 เท่า คุณสมบัติอื่นเหล็กหล่อชนิด นี้มีค่าโมดูลัสยืดหยุ่น E ถึง 180000 N/mm2 (moduls of elasticity) ขึ้นอยู่กับค่าความต้านแรงดึง   สามารถขึ้นรูปขณะ ร้อนและขณะเย็นในขีดจำกัดได้ ทนต่อแรงสั่นสะเทือน แรงดัดและแรงกระแทกได้                              รูป                   เหล็กหล่อเหนียงมีโครงสร้างพื้นฐานเฟอร์ไรต์ (ภาคขยาย 100 :                   1)                    รูป                   แผนภาพแสดงปริมาณเฟอร์ไรต์จากการเจือ C,                   Si ต่างกันของเหล็กหล่อเหนียวตาม A. Keller และ W. Duํ                   ํnki                            รูป                   แผนภาพช่วงที่ดีที่สุดของเหล็กหล่อเหนียว (แกรไฟต์กลม)                           รูป                   แนวแรงเส้นใยสัมพันธ์กับแกรไฟต์ ในเหล็กหล่อ             รูป                   เปรียบเทียบคุณสมบัติของเหล็กกล้าหล่อและเหล็กหล่อที่สำคัญ        เหล็กหล่อเหนียวจะปาดผิวได้ดี สามารถเชื่อมประสาน (อย่างระมัดระวัง) ที่ปริมาณคาร์บอนสูง  ได้มีความต้านทานต่อ การสึกหรอความต้านทานต่อการกัดกร่อนและทนการเกิดผิวสะเก็ดได้ดีกว่าเหล็กหล่อเทาเหล็กหล่อออสเตไนต์แกรไฟต์กลม (มีคุณภาพคล้ายกับเกล็ดแกรไฟต์) ที่ทนต่อการกัดเซาะ ทนต่อความร้อนเฉียบพลันทนต่อการกัดกร่อนในขณะที่รับภาระทาง กลสูง  ประโยชน์การใช้งาน ประโยชน์การใช้งาน ทำเป็นชิ้นส่วนหล่อขนาดเล็กและใหญ่ (ที่หล่อด้วยเหล็กกล้าลำบาก)  เช่น เพลาข้อเหวี่ยง ลูกสูบ ลิ้น ท่อ ดัดเย็น แม่พิมพ์เปิด เรือน แท่นเครื่อง ฟันเฟือง ชิ้นส่วนรถยนต์ที่รับภาระกระแทก                                                              รูป                   แผนภาพแสดงการอบอ่อนและอบชุบเหล็กหล่อเหนียวจากสภาพหล่อจริง              รูป ความสัมพันธ์ของอุณหภูมิและโมดูลัศยืดหยุ่น E ของเหล็กหล่อเหนียว (Nodular Cast Iron)                      รูป                   ความเค้นที่อุณหภูมิสูงของเหล็กหล่อเหนียว (ก)                   เฟอร์ริติกไม่เจือและเจือโมลิบดินั่ม(ข)                   เพิร์ลลิติกไม่เจือและเจือดีบุกหรือโมลิบดินั่ม (ทดสอบในเวลาสั้น)