ความรู้เรื่องเหล็กกล้า

          เหล็กกล้า หมายถึงเหล็กที่มีธาตุคาร์บอนเป็นส่วนผสม โดยจะยึดถือหลักที่ว่าในเหล็กต้องมีคาร์บอนผสมอยู่ต่ำกว่า 1.7 หรือ 2% จะเรียกว่าเหล็กกล้า (ถ้ามีคาร์บอนผสมอยู่มากกว่า 1.7 หรือ 2% จะจัดเป็นเหล็กหล่อ) นอกจากธาตุคาร์บอนแล้วยังอาจจะมีธาตุอื่นๆ ผสมอยู่ด้วย แต่จะอยู่ในลักษณะเป็นธาตุเจือปน (impurities) เช่น ซิลิคอน, แมงกานิส, ซันเฟอร์, และฟอสฟอรัส 

เหล็กกล้าแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ คือ

เหล็กกล้าคาร์บอน (Carbon steel) ซึ่งเป็นเหล็กที่มีคาร์บอนเป็นส่วนผสมหลัก ธาตุอื่นๆ มีอยู่น้อยไม่เจาะจงผสมลงไป แต่อาจจะติดมาจากกรรมวิธีทางการถลุง หรือ กรรมวิธีการไล่แก๊ส เหล็กกล้าคาร์บอนยังสามารถแบ่งออกเป็น 3 ประเภท ตามปริมาณของธาตุคาร์บอนที่ผสม คือ

เหล็กคาร์บอนต่ำ (low carbon steel) มีคาร์บอนน้อยไม่กิน 0.2% เป็นเหล็กที่อ่อนมีความแข็งแรงต่ำ สามารถรีดหรือตีเป็นแผ่นได้ง่าย ตัวอย่างเช่น เหล็กเส้นใช้ในงานก่อสร้าง หรือรีดเป็นแผ่นใช้ในงานวิศวกรรมทั่วๆ ไป บางครั้งเรียกเหล็กชนิดนี้ว่าเหล็กละมุน (Mild steel)

เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง (Medium carbon steel) มีคาร์บอนตั้งแต่ 0.2-0.5% เป็นเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงกว่าเหล็กคาร์บอนต่ำ ตัวอย่างเช่น ใช้ทำชิ้นส่วนของเครื่องจักรกลทั่วๆ ไป สามารถทำการอบชุบได้

เหล็กกล้าคาร์บอนสูง (High carbon steel) มีคาร์บอนตั้งแต่ 0.5% ขึ้นไป จัดเป็นเหล็กที่มีความแข็งแรงและความแข็งสูง แต่ความเหนียวจะลดลง สามารถทำการอบชุบให้มีคุณสมบัติเปลี่ยนแปลงได้ ตัวอย่างเช่น ใช้ทำเครื่องมือ เครื่องใช้ต่างๆ ที่ต้องการความต้านทานต่อการสึกหรอได้เป็นอย่างดี

เหล็กกล้าผสม (Alloy steel) คือ เหล็กกล้าคาร์บอนที่เติมธาตุอื่นๆ เข้าไปผสม เช่น โครเมียม, นิเกิล, โมลิบดินัม, วาเนเดียม และ โคบอลต์ สำหรับแมงกานิส และซิลิคอน ถ้ามีปริมาณสูงในเหล็กกล้าคาร์บอน จะจัดเป็นธาตุผสมเช่นเดียวกัน ตัวอย่างเช่น เหล็กผสมแมงกานิสหรือซิลิคอนที่มากกว่า 1% การผสมธาตุต่างๆ ลงไปในเหล็กกล้าคาร์บอน ส่วนใหญ่มุ่งที่จะปรับปรุงคุณสมบัติความสามารถในการชุบแข็ง (Hardenability) คุณสมบัติด้านการต้านทานการกัดกร่อนทั้งที่อุณหภูมิปกติและอุณหภูมิสูง และในบางกรณีเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติด้านการนำไฟฟ้า และคุณสมบัติด้านเกี่ยวกับแม่เหล็กด้วย เป็นต้น

เหล็กกล้าผสมยังสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ คือ

เหล็กกล้าผสมต่ำ (Low Alloys Steels) คือ เหล็กกล้าที่มีปริมาณส่วนผสมของธาตุอื่นๆ นอกจากคาร์บอน ผสมไม่เกิน < ~ 10% โดยน้ำหนัก 

เหล็กกล้าผสมสูง (High Alloys Steels) หรือ เหล็กเครื่องมือ (Tool Steel) คือ เหล็กกล้าที่มีปริมาณส่วนผสมธาตุอื่นๆ นอกจากคาร์บอน ผสมเกิน > ~ 10% โดยน้ำหนัก

ที่มา : วิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทยในพระบรมราชูปถัมภ์ หนังสือเรื่อง เหล็กกล้า

         โดย รศ. มนัส สถิรจินดา

ความรู้เรื่องเหล็กกล้า ตอนที่ 1

ความรู้เรื่องเหล็กกล้า ตอนที่ 2

ความรู้เรื่องเหล็กกล้า ตอน จบ 

การตรวจสอบโดยการใช้กระแสไหลวน (Eddy Current Testing : ET)

         

    หลักการของการตรวจสอบกระแสไหลวนก็คือ เมื่อนำขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเข้าใกล้ตัวนำ (ชิ้นงานทดสอบ) บริเวณรอบๆ ขดลวด จะเกิดสนามแม่เหล็กกระทำต่อชิ้นตัวนำ เนื่องจากสนามแม่เหล็กของขดลวดนั้นเกิดจากไฟฟ้ากระแสสลับ ดังนั้น ฟลักซ์แม่เหล็กที่กระทำต่อชิ้นตัวนำจะมีทิศทางและขนาดแปรเปลี่ยนไปตามเวลา ซึ่งในกรณีเช่นนี้จะเกิดแรงดันไฟฟ้าขึ้นต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่กระทำต่อชิ้นตัวนำ จึงเรียกปรากกฏการณ์นี้ว่า การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า แรงดันที่เกิดขึ้นต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กบนตัวนำนี้จะแสดงเป็นเส้นประ (พิจารณาดังภาพ) บนตัวนำ ซึ่งลักษณะของกระแสที่เกิดขึ้นนี้จะเรียกว่า กระแสไหลวน (Eddy Current) ขนาดของกระแสไหลวนที่เกิดขึ้นบนชิ้นตัวนำ ตลอดจนการกระจายขึ้นอยู่กับจำนวนความถี่ ค่าการนำกระแสไฟฟ้าของชิ้นตัวนำ ค่าความซึมซาบสนามแม่เหล็ก รูปร่างและขนาดของชิ้นตัวนำ กระแสในขดลวด ระยะห่างชิ้นตัวนำและขดลวด การแปรเปลี่ยนตามการเกิดรอยบกพร่อง เช่น รอยแตกบนชิ้นตัวนำ หรือชิ้นงาน เป็นต้น

การตรวจสอบด้วยกระแสไหลวนสามารถนำไปใช้งานได้หลายอย่าง เช่น

1. การตรวจหารอยบกพร่อง (Flaw Detector) เนื่องจากรอยบกพร่องจะเป็นตัวขัดขวางการไหลของกระแสมีผลต่อการกระจายของกระแสไหลวน และขนาดของกระแสไหลวนด้วยง
2. ตรวจหาการนำไฟฟ้า (Conductive Material Testing) เนื่องจากวัสดุที่นำไฟฟ้าจะมีค่า ความซึมซาบสนามแม่เหล็ก (Permuability) ต่างกัน จึงสามารถนำมาหาค่าของการนำกระแสไฟฟ้าได้
3. ตรวจหาความหนาของชั้นฟิลม์ เมื่อระยะห่างระหว่างขดลวดทดสอบกันชิ้นตัวนำเปลี่ยนไปค่าที่อ่านได้ก็จะเปลี่ยนแปลงไป หรือเรียกว่าปรากฏการณ์ Lift off Effect ซึ่งสามารถนำมาใช้ในการวัดความหนาของสารที่ไม่เป็นตัวนำเคลือบอยู่บนสารตัวนำ