เหล็กหล่อคืออะไรแล้วต้องนำมาใช้ส่วนไหนของบ้าน

ปัจจุบันนี้ เหล็กหล่อ (Cast Iron) เป็นเหล็กที่ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย ทั้งในงานก่อสร้างบ้าน และในงานอุตสาหกรรม เพราะเหล็กหล่อมีคุณสมบัติที่ใกล้เคียงกับเหล็กกล้า (Steel) แต่มีราคาถูกกว่า สามารถนำมาหล่อขึ้นรูปได้ดีกว่า แข็งแรงกว่า รับแรงกดน้ำหนักได้มากกว่า รองรับน้ำหนัก และต้านทานการสึกหรอได้ดี แต่อาจมีข้อสงสัยว่าจริง ๆ แล้ว เหล็กหล่อคืออะไร และใช้ส่วนไหนของบ้าน มีส่วนประกอบจากอะไรบ้าง เรามาตามอ่านจากบทความนี้กันได้เลย

เหล็กหล่อคืออะไร

เหล็กหล่อ หมายถึงเหล็กที่มีส่วนผสมของคาร์บอนอยู่ระหว่าง 2–4% ขึ้นรูปด้วยการนำเอาเหล็กดิบไปหลอมใหม่ในเตาหลอม ด้วยความร้อนสูงจนละลาย แล้วเทน้ำเหล็กที่ได้ลงบนตัวแบบ หรือแม่พิมพ์ เมื่อน้ำเหล็กเย็นลง ก็จะจับตัวตามลักษณะและรูปร่างของตัวแบบหล่อนั้น ๆ เหล็กหล่อแบ่งออกได้หลายประเภท ดังนี้

เหล็กหล่อสีเทา (Gray Cast Iron)

ที่เกิดจากการหลอมเหล็กดิบกับเศษเหล็ก ถ่าน หินปูน และมีปริมาณคาร์บอน 3–3.5% รวมถึงธาตุอื่น ๆ เช่น ซิลิคอน ฟอสฟอรัส กำมะถัน แมงกานีส ฯลฯ เหล็กหล่อสีเทามีความแข็งไม่มาก นำมาแต่งขึ้นรูปได้ดี ส่วนใหญ่จะใช้กับงานประเภททำแท่นกลึง ทำท่อขนาดใหญ่ เฟืองจักร เสื้อสูบเครื่องยนต์ แท่นสำหรับเจียระไน ฯลฯ

เหล็กหล่อขาว (White Cast Iron)

เนื้อเหล็กจะมีเม็ดเกรนออกสีขาว มีปริมาณของคาร์บอน 1.7% น้อยกว่าเหล็กหล่อสีเทา คุณสมบัติของเหล็กหล่อสีขาวจะมีความแข็ง แต่เปราะและแตกง่าย ส่วนใหญ่จะนำไปใช้กับงานประเภทชิ้นส่วนเครื่องจักร อุปกรณ์ในงานอุตสาหกรรม ทำก้านลิ้นรถยนต์ สะพานเครื่องกลึง ฯลฯ

เหล็กหล่อเหนียว หรือเหล็กหล่ออบเหนียว (Malleable Cast Iron)

เกิดขึ้นโดยนำเหล็กหล่อขาวมาผ่านกรรมวิธีอบความร้อนที่อุณหภูมิ 815-1,150 องศา และควบคุมการเย็นตัวด้วยเตาสุญญากาศ เพื่อป้องกันอากาศจากภายนอกเข้าไปในเตา โดยใช้เวลาอบความร้อนประมาณ 3-4 วัน มีคุณสมบัติเหนียวกว่าเหล็กหล่อสีเทาและเหล็กหล่อขาว ยืดตัวได้มากขึ้นและทนต่อแรงกระแทกได้ดี

เหล็กหล่อกราไฟต์กลม (Spheroidal Graphite Cast Iron)

ปริมาณคาร์บอนอยู่ที่ 3–3.5% รวมถึงมีส่วนผสมของธาตุนิกเกิลและแมกนีเซียม เกิดขึ้นจากการนำแมกนีเซียมและนิกเกิล ไปหลอมรวมในน้ำเหล็กกับเหล็กหล่อสีเทา ก่อนจะเทลงไปในแบบหล่อ ซึ่งจะทำให้เกิดกราไฟต์ที่มาจากคาร์บอนบริสุทธิ์ มีลักษณะเป็นวงกลม คุณสมบัติของเหล็กหล่อกราไฟต์กลม จะเหนียวและรับแรงกระแทกได้ดีกว่าเหล็กหล่อสีเทา

เหล็กหล่อ CGI (Compacted graphite)

เหล็กหล่อชนิดนี้มีปริมาณคาร์บอน 4.2% มีส่วนผสมของธาตุนิกเกิลและแมกนีเซียม เช่นเดียวกับเหล็กหล่อกราไฟต์กลม แต่เนื้อเม็ดเกรนที่ได้จะแตกต่างกัน คือจะมีลักษณะโครงสร้างคดยาวเป็นรูปตัวหนอน ทำให้มีคุณสมบัติต้านทานแรงดึงเหมือนเหล็กหล่อกราไฟต์กลม แต่ความเหนียวจะน้อยกว่า ส่วนใหญ่จะนำไปใช้กับงานประเภททำเฟือง ล้อ ดุมเบรก ฯลฯ

เหล็กหล่อผสมพิเศษ (Alloy and Special Cast Iron)

เป็นเหล็กหล่อที่สร้างขึ้นมาเพื่อใช้เฉพาะทางในการใช้งาน ขึ้นอยู่กับสารโลหะและแร่ธาตุที่ผสมลงในเนื้อเหล็กหล่อ เพื่อให้ทนต่อแรงเสียดสี ความร้อน หรือการกัดกร่อน  แบ่งออกตามลักษณะลักษณะงานที่ใช้ เช่น

เหล็กหล่อผสมทนการเสียดสี (Alloy and Special Cast Iron)

จะมีความแข็งสูง มีส่วนผสมของโครเมียม นิกเกิล และโมลิบดินัม

เหล็กหล่อผสมทนต่อความร้อน (Heat Resistance Cast Iron)

มีความแข็งสูง ทนต่ออุณหภูมิความร้อนได้ดี ไม่เแตกหัก หรือเปลี่ยนแปลงรูปทรงง่าย มีความต้านทานต่อการออกซิเดชั่น ไม่สูญเสียโมเลกุล แม้อยู่ในสภาพที่มีความร้อนสูงกว่า 600 องศา คงสภาพได้ดี ไม่เกิดการพองตัว

เหล็กหล่อผสมทนต่อการกัดกร่อน (Corrosion Resistant Iron)

มีทั้งเหล็กหล่อที่ผสมนิกเกิลและผสมซิลิคอน ที่ทนต่อการกัดกร่อน หรือทนต่อกรดได้ดี มักใช้กับงานวิศวกรรมใต้ทะเล อุตสาหกรรมเคมี ท่อส่ง ท่อบรรจุสารละลายต่าง ๆ   

เหล็กหล่อสามารถนำมาทำอะไรได้บ้าง

ด้วยคุณสมบัติของเหล็กหล่อที่แตกต่างกันออกไป จึงเหมาะกับการใช้งานอุตสาหกรรมเป็นหลัก แต่ในงานโครงสร้างแบบใช้งานทั่วไปกับการก่อสร้างบ้าน จะใช้เหล็กหล่อขึ้นรูปทำเสาไฟ รั้วเหล็ก ท่อร้อยสายไฟ วาล์วน้ำ ท่อระบายน้ำ ฝาท่อระบายน้ำ โครงเหล็กขึ้นรูปต่าง ๆ เพราะเหล็กหล่อมีความสามารถในการตีเป็นรูปร่างได้ ไม่ว่าจะเป็น กลึง ตัด เจาะ ชุบ หรือหลอมขึ้นรูป ตามแบบต่าง ๆ ได้ เหล็กหล่อบางชนิดยังมีคุณสมบัติใกล้เคียงกับเหล็กกล้า ด้วยคุณสมบัติที่ขึ้นรูปและกระจายความร้อนได้ดี จึงนิยมนำเหล็กหล่อมาทำเป็นเครื่องครัวประเภทเตา พิมพ์ทำขนม และกะทะด้วย

ข้อดี-ข้อเสียของเหล็กหล่อ

ข้อดี

• หล่อขึ้นรูปหรือขึ้นชิ้นงานที่มีความซับซ้อนได้ง่าย เพราะใช้การหลอมจนเหลว และเทลงบนแม่พิมพ์ตามต้องการ
• มีความแข็งไม่มาก สามารถนำไปตัด เจาะ กลึง ขึ้นรูปได้
• มีการขยายตัวน้อย หดตัวต่ำ เหมาะกับชิ้นงานที่ต้องการขนาดรูปร่างที่คงที่
• ทนทานต่อการเสียดสี และทนทานต่อการกัดกร่อน รวมทั้งซับแรงสั่นสะเทือนได้สูง

ข้อเสีย

• เหล็กหล่อบางชนิดมีราคาค่อนข้างสูง และมีค่าใช้จ่ายที่ต้องจ่ายเพิ่มขึ้น จากการอบอ่อน
• ทนทานต่อแรงกระแทกได้น้อย
• การหล่อเหล็กมีขั้นตอนที่ยุ่งยาก

เหล็กหล่อเป็นวัสดุที่สามารถหล่อขึ้นรูปและทนต่อแรงกดได้สูง ไม่ยืดตัวง่าย เพราะมีส่วนผสมของคาร์บอน และมีราคาถูกเมื่อเทียบกับเหล็กกล้า จึงนิยมนำมาใช้ในงานก่อสร้างบ้าน รวมทั้งงานด้านอุตสาหกรรม ปัจจุบันนี้เหล็กหล่อได้มีการพัฒนาด้านการผลิต เพื่อรองรับการใช้งานในรูปแบบต่าง ๆ ด้วยคุณสมบัติของเหล็กหล่อที่มีอย่างหลากหลาย จึงสามารถเลือกใช้ได้ตามความต้องการ