เหล็กกล้าอัลลอย: คุณสมบัติหลักและการใช้งานในงานก่อสร้าง

เหล็กผสม เป็นวัสดุที่ขาดไม่ได้เนื่องจากความทนทานที่ยอดเยี่ยม ความสามารถในการรับน้ำหนักที่สูง ความต้านทานต่อการกัดกร่อน และการใช้งานที่หลากหลายในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงต่าง ๆ อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ทุกคนที่จะเข้าใจเหล็กประเภทพิเศษนี้อย่างเต็มที่ รวมถึงส่วนประกอบ คุณสมบัติ การจัดประเภท และการประยุกต์ใช้งานในทางปฏิบัติ ในส่วนถัดไป BMB Steel จะให้คำตอบที่ชัดเจนและถูกต้องแก่คุณ

1. เหล็กผสมคืออะไร?

เหล็กผสม เป็นประเภทเหล็กที่ประกอบด้วยเหล็กและคาร์บอน โดยมีการเพิ่มเติมขององค์ประกอบทางเคมีอื่น ๆ เช่น แมงกานีส โครเมียม นิกเกิล โมลิบดีนัม แวนาเดียม เป็นต้น สัดส่วนขององค์ประกอบเหล่านี้อยู่ระหว่าง 1% ถึง 50% ของมวลรวมของการผสม ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดทางเทคนิคของแต่ละการใช้งานเฉพาะ การรวมกันนี้มีเป้าหมายเพื่อพัฒนาคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของเหล็ก ทำให้วัสดุสามารถทำงานได้ดีขึ้นภายใต้สภาวะการทำงานที่รุนแรง

คุณสมบัติเด่นบางประการของเหล็กผสม ได้แก่ ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน ความแข็งแรงที่เพิ่มขึ้น ความสามารถในการดัดแปลงที่ดีขึ้น ความต้านทานต่อการกระแทก และความสามารถในการปรับตัวเข้าสู่อุณหภูมิสูง ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบที่เพิ่มเข้าไป เหล็กผสมจะมีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน:

• แมงกานีส: ช่วยควบคุมอัตราการเย็นระหว่างการประกอบความร้อน ลดความเสี่ยงในการแตกเมื่อมีการทำให้แข็งเหล็ก
• โครเมียม: ปรับปรุงการต้านทานการสึกหรอ สร้างเหล็กกล้าไร้สนิมเมื่อมีปริมาณโครเมียมเกิน 11% ปรับปรุงความแข็งและความแข็งแรง
• โมลิบดีนัม: เพิ่มความแข็งและความสามารถในการดัดแปลงที่อุณหภูมิสูง ปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อน และเพิ่มประสิทธิภาพในการประกอบความร้อน
• แวนาเดียม: เพิ่มความแข็ง ความต้านทานต่อการสึกหรอและการกระแทก ควบคุมขนาดของเกรนเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติทางกล

อ่านเพิ่มเติม: ภาพร่างของอาคารเหล็กสำเร็จรูปที่เป็นที่นิยมในปี 2021

2. การจัดประเภทของเหล็กผสม

เหล็กผสมสามารถจัดประเภทตามปริมาณองค์ประกอบผสมและการใช้งานทางปฏิบัติที่ตั้งใจไว้

การจัดประเภทตามปริมาณผสม:

• เหล็กผสมต่ำ: เหล็กประเภทนี้มีปริมาณองค์ประกอบผสมรวมต่ำกว่า 5% เหล็กผสมต่ำถูกใช้ในหลายอุตสาหกรรมอย่างกว้างขวางเนื่องจากความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและต้นทุนการผลิต ตัวอย่างทั่วไป ได้แก่ 20Cr, 30CrMo
• เหล็กผสมปานกลาง: มีองค์ประกอบผสมประมาณ 5% ถึง 10% เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กผสมต่ำ เหล็กผสมปานกลางมีความแข็งแรงสูงกว่าและต้านทานการสึกหรอดีขึ้น ทำให้เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการความสามารถในการรับน้ำหนักสูงและอายุการใช้งานที่ยาวนาน ตัวอย่างทั่วไป ได้แก่ 40CrNiMo
• เหล็กผสมสูง: กลุ่มนี้มีองค์ประกอบผสมมากกว่า 10% เหล็กเหล่านี้มักใช้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงหรือสำหรับการใช้งานที่มีข้อกำหนดพิเศษสำหรับความต้านทานการกัดกร่อนและความร้อน เหล็กกล้าไร้สนิม เช่น เกรด 304 และ 316 เป็นตัวแทนที่เป็นที่นิยม เนื่องจากมีปริมาณโครเมียมและนิกเกิลสูงซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันอย่างมีนัยสำคัญ

การจัดประเภทตามการใช้งานที่ตั้งใจ:

• เหล็กผสมโครงสร้าง: ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักร คาน โครงโรงงาน และโครงสร้างที่รับน้ำหนักอื่น ๆ ประเภทเหล็กนี้ต้องมั่นใจว่ามีความสามารถในการดัดแปลงที่ดี ความแข็งแรงทางกลสูง และความสามารถในการรับน้ำหนักที่ยอดเยี่ยม ตัวอย่าง ได้แก่ 20Mn2, 40Cr
• เหล็กผสมเครื่องมือ: เหมาะสำหรับการผลิตเครื่องมือตัด แบบหล่อ อุปกรณ์ที่ต้องการความแข็งสูงและความคมที่ยาวนาน ตัวอย่าง ได้แก่ SKD11, SKH51
• เหล็กผสมทนความร้อน: ออกแบบมาเพื่อรักษาคุณสมบัติทางกลที่อุณหภูมิสูงโดยไม่เกิดการบิดเบือนภายใต้สภาวะความร้อนที่รุนแรง การใช้งานทั่วไป ได้แก่ ชิ้นส่วนเตา เครื่องยนต์เทอร์ไบน์ ตัวอย่าง ได้แก่ 304, 310S
• เหล็กกล้าไร้สนิม: เป็นเหล็กผสมสูงที่มีโครเมียมมากกว่า 10.5% โดดเด่นด้วยความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม เหล็กกล้าไร้สนิมถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอาหาร ยา การตกแต่งภายใน และเคมี เนื่องจากความสวยงามที่สูง

3. คุณสมบัติเด่นของเหล็กผสม

คุณสมบัติทางกล:

หนึ่งในคุณสมบัติที่น่าทึ่งที่สุดของเหล็กผสมคือความแข็งแรงทางกลที่เหนือกว่า โดยเฉพาะหลังจากผ่านกระบวนการความร้อน เช่น การชุบแข็งและการอบอ่อน เหล็กผสมแสดงให้เห็นถึงความแข็งสูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญและความสามารถในการรับน้ำหนักเมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กคาร์บอน

ความต้านทานความร้อน:

เหล็กผสมสามารถรักษาคุณสมบัติทางกลที่เสถียรที่อุณหภูมิสูงเกินกว่า 200 °C เพื่อให้บรรลุคุณสมบัตินี้ เหล็กผสมจะถูกผสมด้วยองค์ประกอบพิเศษ เช่น โมลิบดีนัม แวนาเดียม โครเมียมในความเข้มข้นสูงระหว่างการผลิต

คุณสมบัติทางกายภาพและเคมี:

เหล็กกล้าไร้สนิมบางประเภทมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม นอกจากนี้เหล็กผสมยังแสดงการขยายตัวทางความร้อนที่เสถียรเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ขึ้นอยู่กับส่วนผสมเฉพาะของเหล็กผสม ยังสามารถปรับปรุงคุณสมบัติอื่น ๆ เช่น ความสามารถในการนำความร้อน ความสามารถในการดัดแปลง และการตัดเฉือน เป็นต้น

4. การตั้งชื่อมาตรฐานของเหล็กผสม

เหล็กผสมถูกผลิตในหลากหลายเกรด ดังนั้นระบบการตั้งชื่อจึงหลากหลายและแตกต่างกันไปตามประเทศหรือภูมิภาค

ความหมายของตัวอักษรและตัวเลขในการตั้งชื่อเหล็กผสม:

• หมายเลขแรก: ระบุปริมาณคาร์บอน มักเขียนเป็นเปอร์เซ็นต์ที่คูณด้วย 100 ตัวอย่างเช่น "20" ใน "20C" หมายถึงคาร์บอน 0.2%
• สัญลักษณ์ของธาตุ: แทนที่องค์ประกอบหลักของการผสม เช่น Cr, Ni, Mo ฯลฯ บางครั้งตามด้วยหมายเลขหากความเข้มข้นของธาตุนั้นสูง
• X หรือ S: มักพบในเหล็กกล้าไร้สนิม ใช้เพื่อระบุเหล็กที่มีโครเมียมสูง

ด้านล่างนี้คือลำดับการตั้งชื่อที่พบบ่อยตามมาตรฐานสากล:

การตั้งชื่อตามมาตรฐานเวียดนาม

ตามมาตรฐานเวียดนาม เหล็กจะตั้งชื่อโดยพิจารณาจากองค์ประกอบทางเคมีหลักและการใช้งานที่ตั้งใจไว้

ตัวอย่าง:

• 20Cr: เหล็กผสมที่มีประมาณ 0.2% คาร์บอน และโมเลกุลโครเมียม (Cr)
• 40CrNiMo: เหล็กผสมที่มีประมาณ 0.4% คาร์บอน ผสมกับโครเมียม (Cr) นิกเกิล (Ni) และโมลิบดีนัม (Mo) ใช้งานโดยทั่วไปในชิ้นส่วนที่ต้องการความแข็งแรงสูง

การตั้งชื่อตามมาตรฐานอุตสาหกรรมญี่ปุ่น (JIS)

ในระบบ JIS (Japan Industrial Standards) การตั้งชื่อมักเริ่มด้วยตัวอักษร "S" (เหล็ก) ตามด้วยตัวอักษรที่ระบุการใช้งานหรือองค์ประกอบของเหล็ก

ตัวอย่าง:

• SCM440: เหล็กผสม Cr-Mo (โครเมียมโมลิบดีนัม) ที่มีประมาณ 0.4% คาร์บอน
• SKD11: เหล็กผสมเครื่องมือที่มีโครเมียม ใช้กันทั่วไปในการผลิตแม่พิมพ์และเครื่องมือสำหรับตัด

การตั้งชื่อตามมาตรฐานของสหรัฐอเมริกา (ASTM, AISI, SAE)

องค์กรต่าง ๆ เช่น ASTM, AISI หรือ SAE ใช้ระบบตัวเลขในการจำแนกประเภทเหล็กผสมตามองค์ประกอบผสมและกลุ่มเหล็ก

ตัวอย่าง:

• 4140: เหล็กผสมระดับกลางที่มีประมาณ 0.4% คาร์บอน ผสมกับโครเมียมและโมลิบดีนัม
• 4340: เหล็กผสมระดับกลางที่มีประมาณ 0.4% คาร์บอน ผสมกับโครเมียม นิกเกิล และโมลิบดีนัม

เหล็กกล้าไร้สนิมยังมีรหัสที่โดดเด่น:

• 304: เหล็กกล้าไร้สนิมทั่วไปที่มีโครเมียมและนิกเกิล เสนอความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี
• 316: เกรดสูงกว่าหมายเลข 304 โดยมีโมลิบดีนัมเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์หรือสารเคมีรุนแรง

การตั้งชื่อตามมาตรฐานยุโรป (EN)

ระบบ EN (มาตรฐานยุโรป) มักใช้ตัวเลขและสัญลักษณ์ทางเคมีเพื่ออธิบายองค์ประกอบ

ตัวอย่าง:

• 42CrMo4: เหล็กที่มีประมาณ 0.42% คาร์บอน มีโครเมียมและโมลิบดีนัม ใช้บ่อยในงานที่ต้องการความแข็งแรงสูง
• X5CrNi18-10: เหล็กกล้าไร้สนิมที่มีประมาณ 18% โครเมียมและ 10% นิกเกิล เทียบเท่ากับเหล็กกล้าไร้สนิม 304

การตั้งชื่อตามมาตรฐานรัสเซีย (ГОСТ)

ในมาตรฐานรัสเซีย (GOST) การตั้งชื่อมักใช้ตัวอักษรซีริลิกที่แทนธาตุผสม ควบคู่กับหมายเลขที่บ่งบอกถึงปริมาณคาร์บอน

ตัวอย่าง:

• 30ХГСА: เหล็กที่มีประมาณ 0.3% คาร์บอน พร้อมด้วยโครเมียม (Х) แมงกานีส (Г) และซิลิคอน (С)
• 12Х18Н10Т: เหล็กกล้าไร้สนิมที่มีโครเมียม 18% (Х) นิกเกิล 10% (Н) และไทเทเนียม (Т) ใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนสูง

5. การใช้งานเหล็กผสมในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง

ในงานก่อสร้างสมัยใหม่ เหล็กผสมถูกใช้มากขึ้นเนื่องจากคุณสมบัติเสริมทางกลที่เหนือกว่า ความทนทาน และความต้านทานต่อผลกระทบจากสิ่งแวดล้อม เนื่องจากความยืดหยุ่นในส่วนผสมของเหล็ก ทำให้วัสดุนี้เหมาะสำหรับโครงการประเภทต่าง ๆ โดยบางการใช้งานทั่วไป ได้แก่:

• โครงสร้างเหล็กที่มีความแข็งแรงสูง : เหล็กผสมเป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับโครงการที่ต้องการความสามารถในการรับน้ำหนักสูง ความทนทานในระยะยาว โดยเฉพาะในโครงการ เช่น สะพาน อาคารสูง โครงสร้างอุตสาหกรรม (โรงงาน สำนักเก็บของ สถานที่จัดเก็บ เป็นต้น) เนื่องจากความต้านทานการสึกหรอที่ยอดเยี่ยม ความแข็งแรงทางกลที่แข็งแกร่ง และความสามารถในการต้านทานต่อปัจจัยแวดล้อม เช่น อุณหภูมิ ความชื้น หรือสารเคมี
• เสาค้ำและคานที่รองรับน้ำหนัก: ในชิ้นส่วนที่รองรับน้ำหนักหนัก เช่น เสาค้ำ คาน และฐาน การใช้เหล็กผสมจะนำประโยชน์ที่สำคัญมาให้ ประเภทเหล็กนี้ไม่เพียงแต่ให้ความสามารถในการรับน้ำหนักที่สูงเท่านั้น แต่ยังให้ความต้านทานต่อการกัดกร่อนที่มีประสิทธิภาพอีกด้วย

นอกจากนี้ เหล็กผสมยังถูกใช้ในหลายอุตสาหกรรมอื่น ๆ เช่น วิศวกรรมเครื่องกล การผลิตเครื่องจักร ยานยนต์ การบินและอวกาศ น้ำมันและก๊าซ พลังงาน การทหาร การต่อเรือ เป็นต้น

6. ความแตกต่างระหว่างเหล็กผสมและเหล็กคาร์บอน

ในอุตสาหกรรมวัสดุ เหล็กผสมและเหล็กคาร์บอนเป็นสองประเภทเหล็กทั่วไป แต่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในส่วนประกอบ คุณสมบัติ และการใช้งาน ด้านล่างนี้คือโต๊ะเปรียบเทียบโดยละเอียดที่จะช่วยให้คุณสามารถแยกแยะระหว่างพวกเขาได้ง่าย:

เหล็กผสม ไม่เพียงแค่เป็นวัสดุที่สามารถนำไปใช้ได้ในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง แต่ยังมีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมอื่น ๆ อีกมากมาย เนื่องจากความทนทาน ความต้านทานการกัดกร่อน และคุณสมบัติทางกลที่สูง หากคุณกำลังมองหาวิธีการก่อสร้างโครงสร้างเหล็กคุณภาพสูงที่เป็นไปตามมาตรฐานสากล BMB Steel เป็นพันธมิตรที่เชื่อถือได้ที่คุณสามารถร่วมงานได้ในทุก ๆ โครงการ