โลหะผสมและเหล็กเครื่องมือหมายถึงเหล็กที่มีธาตุผสมจำนวนมาก (เช่น โครเมียม นิกเกิล โมลิบดีนัม วาเนเดียม ไททาเนียม เป็นต้น) เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติ ทำให้มีลักษณะพิเศษ เช่น มีความแข็งแรงสูง ทนทานต่อการกัดกร่อน ทนทานต่อการสึกหรอ และอื่นๆ การเพิ่มธาตุผสมทำให้เหล็กผสมสามารถปรับให้เหมาะกับการใช้งานในอุตสาหกรรมต่างๆ ได้ เช่น การผลิต ยานยนต์ อวกาศ และการก่อสร้าง
1.คุณสมบัติของโลหะผสมและเหล็กเครื่องมือ
คุณสมบัติของเหล็กอัลลอยด์ถูกกำหนดโดยส่วนผสมของโลหะผสมและกระบวนการผลิตเป็นส่วนใหญ่ คุณสมบัติทั่วไป ได้แก่:
มีความแข็งแรงและความแข็งสูง:เหล็กอัลลอยด์มักจะมีจุดแข็งและความแข็งที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับเหล็กกล้าคาร์บอน ทำให้เหมาะกับการใช้งานที่ต้องทนต่อการรับน้ำหนักทางกลสูง
ความต้านทานการกัดกร่อน:ธาตุโลหะผสมบางชนิด (เช่น โครเมียมและนิกเกิล) ช่วยเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อนของเหล็ก ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง รวมถึงอุณหภูมิสูง ออกซิเดชัน หรือสภาวะที่กัดกร่อนทางเคมี
ความต้านทานการสึกหรอ:เหล็กกล้าอัลลอยด์มีความทนทานต่อการสึกหรอเป็นอย่างดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหล็กกล้าที่มีองค์ประกอบอย่างโมลิบดีนัมและวาเนเดียม ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตเครื่องมือและอุปกรณ์ที่มีการสึกหรอสูง
เสถียรภาพทางความร้อน:เหล็กกล้าอัลลอยด์รักษาความแข็งแรงและความแข็งที่ดีที่อุณหภูมิสูง จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับส่วนประกอบที่ทำงานภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูง
ความเหนียว:เหล็กอัลลอยด์บางชนิดได้รับการออกแบบมาเพื่อเพิ่มความเหนียว ช่วยให้ทนต่อแรงกระแทกและการสั่นสะเทือนได้โดยไม่แตกหรือแตกหัก
2.ประเภทของโลหะผสมและเหล็กเครื่องมือ
เหล็กกล้าอัลลอยด์สามารถจำแนกตามประเภทและเนื้อหาของธาตุอัลลอยด์ โดยทั่วไปจะแบ่งเป็นประเภทต่อไปนี้:
ก.เหล็กกล้าอัลลอยด์ต่ำ
เหล็กกล้าโลหะผสมต่ำประกอบด้วยธาตุโลหะผสมมากถึง 5% เหล็กกล้าประเภทนี้ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทั่วไป เช่น ความแข็งแกร่ง ความเหนียว และความต้านทานการสึกหรอ ในขณะที่ยังคงรักษาต้นทุนให้ต่ำลง ตัวอย่าง ได้แก่:
ข.เหล็กอัลลอยด์ปานกลาง
เหล็กกล้าผสมปานกลางมีธาตุผสมระหว่าง 5% ถึง 10% เหล็กกล้าผสมเหล่านี้มีความแข็งแรง ความแข็ง และทนต่อการกัดกร่อนสูงกว่า จึงเหมาะสำหรับการผลิตเชิงกลและการใช้งานในยานยนต์ ตัวอย่าง ได้แก่:
ค.เหล็กอัลลอยด์สูง
เหล็กกล้าอัลลอยด์สูงประกอบด้วยธาตุอัลลอยด์มากกว่า 10% ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณสมบัติเฉพาะต่างๆ ได้อย่างมาก เช่น ความทนทานต่อการกัดกร่อน ประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิสูง และความทนทานต่อการสึกหรอ ตัวอย่าง ได้แก่:
สแตนเลส:โลหะผสมโครเมียมเป็นหลัก ซึ่งขึ้นชื่อในเรื่องความทนทานต่อการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์แปรรูปทางเคมี การแปรรูปอาหาร และอุปกรณ์ทางการแพทย์
เหล็กกล้าเครื่องมือ:ประกอบด้วยทังสเตน โมลิบดีนัม โครเมียม และวาเนเดียมในปริมาณสูง เพื่อให้มีความแข็งสูงและทนต่อการสึกหรอ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตเครื่องมือตัดและแม่พิมพ์
3.การประยุกต์ใช้งานโลหะผสมและเหล็กเครื่องมือ
เนื่องจากโลหะผสมเหล็กมีคุณสมบัติเชิงกลที่เหนือกว่าและคุณลักษณะพิเศษ จึงถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ โดยมีการใช้งานทั่วไป เช่น:
การผลิตทางกล:เหล็กอัลลอยด์ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนยานยนต์ ส่วนประกอบเครื่องยนต์ เพลาขับ เฟือง และตลับลูกปืน เหล็กอัลลอยด์ที่มีความแข็งแรงสูงสามารถทนต่อภาระทางกลที่สำคัญได้ในขณะที่ยังคงความทนทานต่อการสึกหรอได้ดี
การก่อสร้างและโครงสร้างพื้นฐาน:เหล็กกล้าอัลลอยด์ต่ำมักใช้ในการก่อสร้างอาคาร สะพาน และส่วนประกอบโครงสร้างอื่นๆ เนื่องจากสามารถนำไปใช้งานได้ดีและสามารถเชื่อมได้ดี จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับโครงสร้างรับน้ำหนัก
การบินและอวกาศ:เหล็กอัลลอยด์ใช้ในส่วนประกอบของอากาศยาน เช่น ปีกเครื่องบิน ชิ้นส่วนเครื่องยนต์ และขีปนาวุธ เหล็กอัลลอยด์สูงและทนความร้อนมีประสิทธิภาพอย่างยิ่งในอุณหภูมิสูง
อุตสาหกรรมปิโตรเคมี:เหล็กกล้าอัลลอยด์ใช้ในกระบวนการสกัดปิโตรเลียมและอุปกรณ์การแปรรูปทางเคมี เนื่องจากมีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูง แข็งแรงเมื่ออุณหภูมิสูง และทนต่อสารเคมีที่รุนแรง
ภาคพลังงาน:เหล็กกล้าอัลลอยด์ใช้ในพลังงานนิวเคลียร์ พลังงานความร้อน และภาคส่วนพลังงานอื่นๆ ในการผลิตหม้อไอน้ำ ภาชนะรับแรงดัน และท่อส่ง โลหะผสมที่ทนอุณหภูมิสูงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับสภาพการทำงานที่รุนแรง
เครื่องมือและแม่พิมพ์:เหล็กกล้าอัลลอยด์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตเครื่องมือตัด แม่พิมพ์ และเกจวัด เหล็กกล้าเครื่องมือและเหล็กกล้าแม่พิมพ์ประกอบด้วยทังสเตน โมลิบดีนัม โครเมียม และวาเนเดียมในระดับที่สูงกว่า เพื่อให้มั่นใจถึงความทนทานต่อการสึกหรอ ทนต่อแรงกระแทก และเสถียรภาพในอุณหภูมิสูงได้เป็นพิเศษ
4.ทั่วไปโลหะผสมและเหล็กเครื่องมือวัสดุ
เหล็กโครเมียม-โมลิบดีนัม (ครี-โม):ขึ้นชื่อในเรื่องความทนทานต่อการสึกหรอ ความแข็งแกร่ง และความเหนียวที่ยอดเยี่ยม มักใช้ในการผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักรกลที่รับน้ำหนักสูง
เหล็ก นิ-ครี (เหล็กนิกเกิล-โครเมียม): มีความแข็งแรง ความเหนียว และทนต่อการกัดกร่อนสูง ใช้กันอย่างแพร่หลายในส่วนประกอบเครื่องยนต์ยานยนต์ เพลาขับ ฯลฯ
เหล็ก เอไอเอสไอ 4140:เหล็กกล้าโลหะผสมที่นิยมใช้กันทั่วไปซึ่งมีประสิทธิภาพโดยรวมที่ดี รวมถึงความแข็งแรงและความเหนียวสูง มักใช้ทำชิ้นส่วนเครื่องจักรกลและเครื่องมือ
เหล็ก เอไอเอสไอ 4340:เหล็กกล้าอัลลอยด์ที่มีความแข็งแรงสูงที่ใช้สำหรับส่วนประกอบโครงสร้างของเครื่องบินและยานยนต์ เช่น ชิ้นส่วนเครื่องยนต์และส่วนประกอบของยานพาหนะการบิน
สแตนเลส (เช่น 304, 316):มีคุณสมบัติทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม และใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมแปรรูปทางเคมี การจัดการอาหาร และเครื่องมือทางการแพทย์
5.การเลือกโลหะผสมและเหล็กเครื่องมือ
เมื่อเลือกเหล็กอัลลอยด์ ควรพิจารณาปัจจัยหลายประการ:
ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพเชิงกล: เช่น ความแข็งแกร่ง ความแข็ง ทนทานต่อการสึกหรอ เป็นต้น
สภาพแวดล้อมการทำงานไม่ว่าเหล็กจะต้องทนทานต่อการกัดกร่อน อุณหภูมิสูง หรืออุณหภูมิต่ำก็ตาม
กระบวนการผลิต:ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับความสามารถในการเชื่อม ความสามารถในการตัดเฉือน และการขึ้นรูปของเหล็กอัลลอยด์
ความคุ้มทุน:การสร้างสมดุลระหว่างต้นทุนเหล็กอัลลอยด์กับคุณลักษณะประสิทธิภาพที่ต้องการ
สรุป
เหล็กกล้าอัลลอยด์ที่มีส่วนผสมของโลหะผสมหลายชนิดช่วยเพิ่มความแข็งแรง ทนทานต่อการกัดกร่อน ทนทานต่อการสึกหรอ และคุณสมบัติพิเศษอื่นๆ ของเหล็กได้อย่างมาก เหล็กกล้าอัลลอยด์นี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตเครื่องจักร การก่อสร้าง การบินและอวกาศ ปิโตรเคมี พลังงาน เครื่องมือและแม่พิมพ์ โดยพิจารณาจากส่วนผสมของโลหะผสมและการใช้งานที่ต้องการ เหล็กกล้าอัลลอยด์สามารถจำแนกได้เป็นเหล็กกล้าอัลลอยด์ต่ำ เหล็กกล้าอัลลอยด์ปานกลาง และเหล็กกล้าอัลลอยด์สูง โดยแต่ละชนิดมีความต้องการใช้งานเฉพาะ
