แหล่งสืบค้นสิทธิบัตรนานาชาติ

เปิดกรุสิทธิบัตรเทคโนโลยีนานาชาติ

"รู้เขา รู้เรา รบร้อยครั้ง ชนะร้อยครา" ยังเป็นสุภาษิตที่ควรนำมาใช้เป็นกลยุทธในการพัฒนาตัวเองและองค์กรให้ก้าว หน้าได้เสมอ เมื่อเราคิดค้นสิ่งประดิษฐ์หรือเกิดงานวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีอันเป็นผลให้ ได้มาซึ่งผลิตภัณฑ์หรือกรรมวิธีใดขึ้นใหม่ หรือการกระทำใดๆ ที่ทำให้ดีขึ้นซึ่งผลิตภัณฑ์หรือกรรมวิธี ตาม พรบ.สิทธิบัตร พ.ศ. 2522 จะเรียกว่า “การประดิษฐ์” เมื่อมีการประดิษฐ์เกิดขึ้น ผู้ประดิษฐ์ต้องศึกษาในเรื่องของสิทธิบัตรเพื่อการคุ้มครองสิ่งประดิษฐ์นั้น ๆ ไม่ว่าจะเป็นขั้นตอนการจดสิทธิบัตรหรือกฎหมายอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง
หากเพียงแค่คิดเริ่มต้นจะประดิษฐ์สิ่งใหม่ๆ ก็ควรศึกษาและตรวจสอบดูว่าในโลกนี้มีใครได้คิดค้นหรือมีเทคโนโลยีชนิดนั้น อยู่ก่อนแล้วหรือไม่ หากมีอยู่แล้วเราจะสามารถนำมาศึกษาพัฒนาต่อยอดให้เป็นสินค้านวัตกรรมที่มี คุณค่าเชิงพาณิชย์และเป็นประโยชน์ได้อย่างไร เราสามารถนำความรู้ที่ได้จากสิทธิบัตรไปทดลองวิจัยพัฒนาต่อยอดเทคโนโลยีได้ ในทุกประเทศ แต่ห้ามผลิตจำหน่ายในเชิงพาณิชย์หรือผลิตขึ้นใช้ในประเทศที่สิทธิบัตรเรื่อง นั้น ๆ ได้จดสิทธิบัตรไว้ และประเทศนั้น ๆ รับจดทะเบียนแล้ว
สิทธิบัตร จะให้การคุ้มครองสิ่งประดิษฐ์หรือการออกแบบผลิตภัณฑ์ทางวิทยาศาสตร์และ เทคโนโลยี โดยต้องยื่นขอเป็นรายประเทศตามอนุสัญญาปารีส แตกต่างจาก ลิขสิทธิ์ ที่จะให้ความคุ้มครองผลงานด้านศิลปะและซอฟต์แวร์ คุ้มครองทั่วโลก โดยไม่ต้องยื่นขอตามอนุสัญญากรุงเบิร์น (ตาม พรบ.ลิขสิทธิ์ พ.ศ. ๒๕๓๗ มาตรา ๖ งานอันมีลิขสิทธิ์ตามพระราชบัญญัตินี้ ได้แก่ งานสร้างสรรค์ประเภทวรรณกรรม นาฏกรรม ศิลปกรรม ดนตรีกรรม โสตทัศนวัสดุ ภาพยนตร์ สิ่งบันทึกเสียง งานแพร่เสียงแพร่ภาพ หรือ งานอื่นใดในแผนกวรรณคดี แผนกวิทยาศาสตร์ หรือแผนกศิลปะของผู้สร้างสรรค์ ไม่ว่างานดังกล่าวจะแสดงออกโดยวิธีหรือรูปแบบอย่างใดการคุ้มครองลิขสิทธิ์ ไม่คลุมถึงความคิด หรือขั้นตอนกรรมวิธี หรือระบบ หรือวิธีใช้ หรือทำงาน หรือแนวความคิด หลักการ การค้นพบ หรือทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ หรือคณิตศาสตร์)

แหล่งสืบค้นสิทธิบัตรนานาชาติผ่านเว็บไซต์

คลังความรู้ทางสิทธิบัตรเทคโนโลยีที่ทันสมัยสามารถเข้าไปสืบค้นผ่าน เว็บไซต์และเป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อบรรดา ครู อาจารย์ นักเรียน นักศึกษา หรือผู้ประกอบการ ที่จะเข้าไปดู เข้าไปอ่าน เพื่อก่อให้เกิดความรู้ ความคิดการสร้างสรรค์และเกิดการประดิษฐ์คิดค้น จึงขอแนะนำแหล่งสืบค้นสิทธิบัตรนานาชาติผ่านเว็บไซต์ 2 แห่ง ดังนี้

สืบค้นผ่าน Search engine ยอดนิยม www.google.com ให้บริการสืบค้นสิทธิบัตรของประเทศสหรัฐอเมริกา ข้อมูลสามารถเข้าไปอ่านและดาวน์โหลดรายละเอียดโดยสรุปของสิทธิบัตรนั้นๆ ได้ โดยเข้าทางเว็บไซต์ จะปรากฏหน้าจอดังภาพด้านล่างนี้

หากต้องการสืบค้นโดยใช้เงื่อนไขที่ต้องการหรือค้นแบบละเอียดยิ่งขึ้น ให้เข้าใช้โดยเลือกคลิกที่ Advanced Patent Search หรือ http://www.google.co.th/advanced_patent_search จะปรากฎหน้าจอดังนี้

บนหน้าของ Advanced Patent Search เราสามารถเลือก สืบค้นได้หลายเงื่อนไข เช่น สืบค้นด้วยคำหรือวลีที่ต้องการ, ชื่อนักประดิษฐ์, เลขที่สิทธิบัตร, ชื่อเรื่อง, ชื่อผู้ทรงสิทธิบัตร, ค้นตามหมวดหมู่ที่จัดตามมาตรฐานของสหรัฐอเมริกาและแบบสากล, ค้นตามสถานภาพของสิทธิบัตรโดยกำหนดช่วงเวลาของสิทธิบัตร เมื่อเข้าไปพบสิทธิบัตรที่ตรงกับความต้องการเราสามารถเข้าไปอ่านเนื้อหาของ สิทธิบัตรหรือดาวน์โหลดไฟล์แบบ PDF มาศึกษาได้

สืบค้นเอกสารสิทธิบัตรนานาชาติผ่านเว็บไซต์ ต่อยอด ดอท คอม เว็บไซต์ ต่อยอด ดอท คอม (www.toryod.com) เป็นเว็บไซต์ที่ได้รวบรวมคลังความรู้สิทธิบัตรให้ผู้ที่สนใจเข้าไปสืบค้น เอกสารสิทธิบัตรนานาชาติทั่วโลก ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย และเว็บไซต์ อินโนเวชั่น เอส เอ็ม อี www.innovationSME.com ของสำนักงานส่งเสริมวิสาหกิจขนาดกลางและขนาดย่อม เป็นเว็บไซต์ที่มีประโยชน์อย่างยิ่ง และเป็นเว็บไซต์ที่ได้อำนวยความสะดวกให้ผู้ใช้เป็นอย่างมาก เช่น

สืบค้นสิทธิบัตรทั่วโลกจากฐานข้อมูลของสำนักงานสิทธิบัตรยุโรป เอกสารสิทธิบัตรกว่า 50 ล้านเรื่อง
สืบค้นเอกสารสิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา ประมาณ 7 ล้านกว่าเรื่อง
สืบค้นสิทธิบัตรญี่ปุ่นกว่า 3 ล้านเรื่อง
สืบค้นองค์การทรัพย์สินทางปัญญาโลก
สืบค้นสิทธิบัตรไทย พร้อมทั้งมีโปรแกรมแปลภาษาที่เชื่อมโยงไว้ให้ในเว็บไซต์นี้ด้วย

กลุ่มเซรามิค : Ceramic

กลุ่มเซรามิค : Ceramic

คนโดยทั่วไปรู้จักกับเซรามิคในรูปของเครื่องกระเบื้องเคลือบต่าง ๆ แต่สำหรับวิศวกรแล้ว เซรามิคก็คือ แก้ว อิฐ หิน คอนกรีต สารขัด (Abrasives) ฉนวนไดอิเล็คทริก สารเคลือบกระเบื้อง วัสดุแม่เหล็ก อโลหะ อิฐทนไฟ เป็นต้น คุณลักษณะที่วัสดุเหล่านี้มีเหมือนกันหมดก็คือ เป็นสารประกอบโลหะ และอโลหะ

โครงสร้างของเซรามิค เป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งอาจแบ่งเป็นรูปของสารประกอบอัดแน่น (close – packed compounds) เช่น BeO, SiC และ Tic เป็นต้น และ ส่วนที่มีสารประกอบ ซิลิเกต (SiO4) เป็นมูลฐานได้แก่ ปูนซีเมนต์ปอร์ดแลนด์ อิฐ กระเบื้องหลังคาแล้ว และสีเคลือบกระเบื้องงานที่ถูกนำไปใช้มาก เช่น เป็นฉนวนไฟฟ้า ภาชนะใส่สารเคมี และเส้นใยแก้ว เป็นต้น

วัตถุดิบสำคัญที่ใช้ในการผลิตเซรามิคได้แก่

ดินขาว (Kaolin, China Clay)

ใช้เป็นส่วนผสมหลักของผลิตภัณฑ์เซรามิค ดินขาวที่จะต้องมีสิ่งเจือปนน้อย มีเนื้อดินมากเผาแล้วสีขาวในทางเคมีจะต้องมี Fe2O3 และ TiO2 ต่ำมาก ๆ ดินขาวนอกจากใช้ในงานเซรามิคแล้ว ยังสามารถนำไปใช้ทำฟิลเลอร์ ในอุตสาหกรรมกระดาษ สีปุ๋ย ยาฆ่าแมลง และอื่น ๆ

แหล่งดินชนิดนี้มี 2 แบบ คือ

แหล่งต้นกำเนิด (Residcal Deposits) ดินขาวแหล่งนี้มักพบในลักษณะเป็นภูเขา หรือที่ราบซึ่งเดิมที่เป็นแหล่งแร่หินฟันม้าเมื่อหินฟันม้าผุพังโดยบรรยากาศ (weathering) ผลสุดท้ายจะเหลือเป็นดินขาวอยู่ ณ ที่นั้น กระบวนการเกิดดินขาว (kaolinization) สิ่งสกปรกที่พบเสมอในดินแหล่งนี้คือ ซิลิกา (silica) มีสูตรเคมีเป็น SiO2 เนื่องจากี้ก็มีหินฟันม้า และผลิตผลอื่น ๆ ที่ยังไม่เปลี่ยนแปลงเนื่องจากปฎิกริยายังไม่สมบูรณ์ และอาจมีสิ่งสกปรกอื่นเช่นสารอินทรีย์ที่เข้าไปปน

แหล่งสะสมที่ลุ่ม (Sedimentary Deposit) หมายถึง แหล่งดินขาวที่เกิดจากดินขาวจากแหล่งแรก ถูกกระแสน้ำพัดพาไป และไปสะสมในบริเวณที่ราบลุ่ม ในประเทศไทยมีแหล่งดินขาวหลายจังหวัด เช่น ลำปาง อุตรดิตถ์ ปราจีนบุรี ระนอง สุราษฎร์ธานี นครศรีธรรมราช เป็นต้น

ส่วนประกอบทางเคมีของดินขาว

ผลึกที่บริสุทธิ์ของดินขาวมีส่วนประกอบทางเคมี เป็น (OH)4 Al2Si2O5 หรือ Al2O3 , 2SiO2 , 2H2O หรือมี 39.8% Al2O3 , 46.3% SiO2 และ 13.9% H2O ดินขาวที่พบตามแหล่งต่าง ๆ จะมีส่วนประกอบต่างกันไปด้วยเหตุผล 2 ประการ

1. เนื่องจากในโครงสร้างของดินขาวมีการแทนที่กันของโลหะธาตุที่มีประจุบวก
2. เนื่องจากมีสารประกอบอื่นปะปนอยู่ ได้แก่ Quartz, Feldspar, Rutile, Pyrite, Tourmaline, Zircon, Hematite, Magnetite, Fluorite, Muscorite เป็นต้น

คุณสมบัติทางกายภาพของแร่ดินขาว

การทราบคุณสมบัติทางกายภายของแร่ดินขาวจะช่วยทำให้เราสามารถทำนายคุณสมบัติของเนื้อดินปั้นซึ่งมีแร่ดินเหล่านั้นผสมอยู่ได้ดีพอสมควร คุณสมบัติที่เราควรจะได้ศึกษา คือ

ขนาด (particle size) คุณสมบัตินี้มีความสำคัญมากอันหนึ่ง เพราะว่ามันเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติทางด้านความเหนียว (plasticity) และการหดตัวเมื่อแห้ง (drying shrinkage) กล่าวโดยทั่วไปดินเม็ดละเอียดจะให้ความเหนียวและการหดตัวเมื่อแห้งมากกว่าดินเม็ดหยาบ

รูปร่าง (particle shape) แร่ kaolinite อนุภาคของมันมีรูปร่างเป็นแผ่นหกเหลี่ยม มีขนาดจาก 0.05 ถึง 10 ไมครอน โดยเฉลี่ยขนาดอยู่ระหว่าง 0.5 ไมครอน

ความสามารถในการแลกเปลี่ยนอนุมูล (base exchange capacity) คุณสมบัติข้อนี้สำหรับแร่ kaolinite มีน้อยมาก เพราะว่าในแร่นี้มีการแทนที่กันของพวกอนุมูลบวกในโครงสร้างน้อยมาก โดยเฉพาะผลึก kaolinite ที่บริสุทธิ์จะไม่มีความสามารถในการแลกเปลี่ยนอนุมูลเลยมันจะแลกเปลี่ยนได้เมื่อมันเป็นผลึกที่ไม่สมบูรณ์ หรือมันดูดซับเอาผลึกขนาดเล็กของแร่พวก TOT หรือ three layer เข้าไว้ที่ผิวของมัน

คุณสมบัติเมื่อแห้ง (drying propertics) การหดตัวเมื่อแห้งของแร่ดินล้วน ๆ เราไม่ค่อยสนใจ เพราะว่าเนื้อดินมักประกอบด้วยแร่หลายอย่าง แต่อาจกล่าวได้กว้าง ๆ ว่าของละเอียด ๆ มีการหดตัวมากกว่าของหยาบเมื่อปล่อยทิ้งไว้ให้แห้ง

ความแข็งแรงเมื่อแห้ง (green strength) คุณสมบัติสำคัญมาก โดยเฉพาะเมื่อจะนำแร่ดินขาวไปใช้ในเนื้อดินปั้นซึ่งไม่มีดินเหนียวอยู่เลย เพราะว่าดินขาวเท่านั้นที่จะเป็นตัวช่วยให้ผลิตภัณฑ์ดิบมีความแข็งแรงมากหรือน้อยเพียงไร

คุณสมบัติหลังจากเผา (firing propertics) แร่ดินขาวมีการหดตัวมากหลังการเผาไม่ควรใช้แร่ดินขาวล้วนเป็นเนื้อดินปั้นแร่ดินขาวเมื่อเผาแล้วจะหดตัวประมาณ 20%

ข้อควรคำนึงเกี่ยวกับแหล่งดินขาว

1. จะต้องพิจารณาคุณสมบัติของดินแต่ละแหล่งว่าจะนำมาใช้ทำเป็นฟิลเลอร์ได้หรือไม่ เช่น หากมีความขาวสูง ความคมต่ำ ความละเอียดดี อาจจะใช้ทำกระดาษได้ ถ้ามีแต่ความคมสูง อาจจะต้องนำไปใช้ผสมทำสี ยาฆ่าแมลง หรืออุตสาหกรรมยาง หรือบางแหล่งความขาวไม่สูงนัก ทรายหยาบน้อยอาจจะนำมาบดเพื่อให้เป็นฟิลเลอร์ราคาถูกในการทำปุ๋ยผสม เป็นต้น

2.เทคนิค ในการทำเหมืองจะต้องมีการเลือกหน้าเหมืองในการผลิตเพื่อให้ได้ดินที่มี คุณสมบัติตามต้องการ เช่น หน้าเหมืองที่สีไม่ค่อยขาวอาจจะเก็บไว้ใช้ในงานเซรามิค อย่างเดียว หรืออาจจะใช้ดินจากหน้าหมือนหลายแหล่งมารวมกันเพื่อให้ได้ดินที่มีคุณสมบัติ ที่ต้องการดินที่ใช้กับงานจานชามต้องการดินที่มีความแข็งแรงสูงเผาแล้วสีขาว ขณะที่ดินที่นำไปใช้กับงานหล่อแบบต้องการดินที่หล่อตัวได้ไว เป็นต้น

3.ในการแต่งแร่นั้น ส่วนใหญ่เป็นเรื่องของการคัดขนาด ซึ่งนิยมใช้ไฮโดรไซโคลน ข้อสังเกตุก็คือ ควรจะเก็บของที่มีประโยชน์ให้หมดก่อนทิ้งไป และการพิจารณาแร่พลอย ได้ที่เหลือจากการแต่ง เช่น กรณีโรงล้างดินขาวลำปาง ทราย และของหยาบที่คัดทิ้งนั้นน่าที่จะนำมาศึกษา เพื่อใช้ทำกระเบื้องมุงหลังคา กระเบื้องประดับ โดยจะทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีเนื้อแกร่งและขนาดมีมาตรฐานยิ่งขึ้น

ดินเหนียว (Ball Clay)

นอกจากดินขาวจะเป็นดินที่ใช้มากในอุตสาหกรรมเซรามิค แต่มีดินอีกชนิดหนึ่งซึ่งมีความสำคัญเช่นกัน ดินชนิดนี้มีสีดำ แต่เมื่อเผาแล้วจะมีสีขาว ดินชนิดนี้มีความเหนียวมากกว่า และทำให้ผลิตภัณฑ์ที่ยังไม่ได้เผามีความแข็งแรงมากกว่าดินขาว

ดิน เหนียว อาจจะให้คำจำกัดความได้ว่า หมายถึง ดินที่มีสีขาว ขาวคล้ำจนถึงดำสนิท มีแหล่งสะสมในที่ลุ่มมีเม็ดละเอียดมีอินทรีย์สารเจือปนมีความเหนียวดีให้ ความแข็งแรงต่อผลิตภัณฑ์เมื่อยังไม่เผามากกว่าดินขาวเมื่อเผาจะมีสีขาวหรือ สีซีดจางลง

ส่วนประกอบของดินเหนียว

ส่วนประกอบทางเคมีของดินเหนียวแตกต่างไปตามแหล่งที่มันสะสม ส่วนประกอบโดยประมาณอาจจำแนกได้ดังนี้
1. SiO2 อยู่ระหว่าง 40 – 60%
2. Al2O3 ประมาณ 30%
3. H2O ในผลึกและอินทรีย์สาร 10%
4. TiO2, Fe2O3, CaO, MgO, K2O, Na2O เล็กน้อย

คุณสมบัติทางกายภาพของเดินเหนียว

ขนาด ดินเหนียวมีขนาดละเอียดกว่าดินขาว ขนาดดินเหนียวจะมีขนาดละเอียดแค่ไหน และมากน้อยเพียงใดจะเปลี่ยนแปลงไปตามแหล่งที่พบคือแหล่งดินที่ถูกพัดพาไปไกลจากแหล่งเดิมมากจะมีการเสียดสี และการบดกันตามธรรมชาติมาก ขนาดของเม็ดดินจะละเอียดมากขึ้นตามลำดับ

ความเหนียว กล่าวโดยทั่วไปแล้ว ดินเหนียวมีความเหนียวดีกว่าดินขาว การผสมดินเหนียวลงไปในเนื้อดินปั้นจะช่วยทำให้การขึ้นรูปได้ดีขึ้น

การหด ตัวเมื่อแห้งดินเหนียวมีการหดตัวมากน้อยแตกต่างไปตามแหล่งหรือชนิดของดินเหนียวนั้น เช่นดินเหนียวที่มี SiO2 สูงแทบไม่มีการหดตัวเลย แต่ดินเหนียวที่มีอินทรีย์สารสูงจะมีการหดตัวมากประมาณ 15% แต่อย่างไรก็ตามเรา ไม่ใช่ดินเหนียวอย่างเดียวในการผสมเนื้อดินปั้นเราสามารถที่จะทดลองผสมเนื้อ ดินปั้นขึ้นมาหากส่วนผสมเนื้อดินปั้นที่ทมีการหดตัวที่เหมาะสมได้

ความแข็งแรงก่อนเผา ปกติดินเหนียวจะมีความแข็งแรงกว่าดินขาว ดินเหนียวที่มีความแข็งแรงสูงเมื่อผสมในเนื้อดินปั้นจะช่วยทำให้ผลิตภัณฑ์มีความแข็งแรงสูงตามด้วย

คุณสมบัติหลังจากเผา ถ้าเป็นดินเหนียวล้วน ๆ คุณสมบัติหลังจากการเผา เป็นต้น ว่ามีสีเป็นอย่างไร เนื้อดีหรือไม่ดีอย่างไร ไม่ค่อยสำคัญนัก แต่คุณสมบัติเหล่านี้จะมีผลกระทบกระเทือนเมื่อผสมดินเหนียวลงไปในเนื้อดินปั้น ดินเหนียวบางอย่างมี mica ประกอบอยู่ เมื่อผสมในเนื้อดินปั้นเมื่อเผา mica จะทำหน้าที่เป็นตัวเร่งให้เกิดปฏิกิริยาในเนื้อดินปั้นทำให้เนื้อผลิตภัณฑ์แน่นและเนียนมากขึ้น

แร่ดินต่าง ๆ ที่พบในดินเหนียวพอสรุปได้ คือ Kaolinite ซึ่งมีทั้งหยาบและละเอียดเป็นส่วนใหญ่นอกจากนี้ก็มี Montmorillonite และ Illite เล็กน้อยแร่อื่น ๆ ที่เป็นส่วนประกอบอยู่ก็มี Quartz, Mica เป็นต้น

ส่วนอินทรีย์สารที่พบได้แก่ Lignite, Waxes, Resin, Lignin และ Humus นอกจากนี้ก็มีเกลือที่ละลายน้ำได้ เกลือส่วนใหญ่เป็นเกลือซัลเฟตและเกลือคลอไรด์ของ Al, Fe, Ca, Mg, K, Na ความสามารถในการแลกเปลี่ยนอนุมูลอยู่ระหว่าง 7 ถึง 30 Milliequivalents ต่อ 100 กรัมของดินแห้ง

ข้อดีของดินเหนียวที่ใช้ในอุตสาหกรรมเซรามิค

1.ช่วยเพิ่มความสามารถในการขึ้นรูปของเนื้อดินปั้นให้ดีขึ้น
2.พัฒนาผลิตภัณฑ์ก่อนเผาให้มีความแข็งแรงมากขึ้น ซึ่งเป็นผลทำให้การสูญเสียเนื่องจากการแตกหักของผลิตภัณฑ์ที่ยังไม่เผาในขณะมีการเคลื่อนย้ายลดน้อยลง
3.ช่วยทำให้น้ำดิบที่ใช้ในการเทแบบมีการไหลตัวดีขึ้น
4.ดินเหนียวบางชนิดมีความสามารถช่วยทำให้เกิดปฏิกิริยาระหว่างมวลสารในเนื้อดินนั้นในขณะทำการเผา เป็นผลทำให้ผลิตภัณฑ์มีเนื้อแน่นเป็นเนื้อเดียวกันตลอด

ข้อเสียของดินเหนียวที่ใช้ในอุตสาหกรรมเซรามิค

1.ในดินเหนียวมักมีสิ่งสกปรก เช่น Fe2O3 และ TiO2 ซึ่งเป็นตัวทำให้ความขาวของเนื้อผลิตภัณฑ์เสียไป โดยเฉพาะถ้ามีปริมาณ TiO2 มาก
2.ทำให้ความโปร่งแสงของผลิตภัณฑ์น้อยลง
3. ดินเหนียวมีส่วนประกอบไม่แน่นอนฉะนั้นทำให้เกิดความยุ่งยากในการควบคุมน้ำดินสำหรับเทแบบ

ธรรมชาติของดินเหนียว ดินชนิดนี้ส่วนใหญ่ประกอบด้วย Kaolinite แต่มีผลึกขนาดเล็กกว่า ดินชนิดอื่น ๆ และผลึกมักจะไม่สมบูรณ์ และบางครั้งก็พบแร่ดินอื่น เช่น Montmorilnite และ Illite เป็นต้น แร่ที่มักพบปนอยู่ในดินเหนียวเสมอ เช่น Quartz, Mica และ Iron Sulfide ดินเหนียวมีลักษณะพิเศษก็คือ มีสารอินทรีย์ปนอยู่เสมอ สารอินทรีย์นี้มีส่วนประกอบคล้ายลิกไนท์มาก ดินเหนียวเมื่อแห้งมีความแข็งแรงสูงและมีการหดตัวสูงเช่นกัน ดินเหนียวหลายชนิดมีช่วงอุณหภูมิกว้างที่จะเกิดปฏิกิริยาเปลี่ยนไปเป็นแก้ว ซึ่งเป็นประโยชน์ คือ ช่วยปรับปรุงเนื้อผลิตภัณฑ์หลังจากเผาแล้วให้ดีขึ้น ในประเทศไทยดินเหนียวที่นำมาใช้ในอุตสาหกรรมเซรามิคมีหลายแหล่ง เช่น สุราษฎร์ธานี ปราจีนบุรี แม่เมาะ ลำปาง เชียงใหม่ เป็นต้น

หินฟันม้า (Feld spar)

เป็นสารประกอบอะลูมินาในซิลิเกตของอัลคะไลด์และอัลคะไลด์เออร์ท โดยเฉพาะสารประกอบของ Na, K, Ca พบมาก และใช้มากในอุตสาหกรรมเซรามิค สารประกอบบริสุทธิ์ของ Na, K, Ca หาได้ยาก ในแร่หินฟันม้าจะมีทั้ง Na, K, Ca ซึ่งจะมีอัตราส่วนแตกต่างไป เนื่องจากว่าสารประกอบทั้งสามตัวนี้มีการละลายซึ่งกันและกันในขณะที่เป็นของแข็ง

หินฟันม้าใช้ในอุตสาหกรรมเซรามิกส์เพื่อเป็นตัวเริ่มก่อให้เกิดปฏิกิริยาการเกิดเนื้อแก้วในเนื้อผลิตภัณฑ์ ดังนั้น หินฟันม้าจึงเป็นตัวเสริมให้มีการเปลี่ยนแปลงไปเป็นแก้ว และช่วยส่งเสริมให้ผลิตภัณฑ์มีคุณสมบัติโปร่งแสงดีขึ้น หินฟันม้าเป็นแหล่งให้อัลคะไลด์และอะลูมินาแก่เคลือบและแก้ว ข้อดีที่ทำให้อุตสาหกรรมเซรามิคนำมาใช้ก็คือ หินฟันม้ามีราคาถูก และเป็นสารประกอบอัลคะไลด์ที่ไม่ละลายน้ำ

ส่วนประกอบของหินฟันม้า หินฟันม้าส่วนใหญ่มีส่วนประกอบคงที่พอสมควร เว้นแต่อัตราส่วนของ Na และ K เท่านั้นที่เปลี่ยนไป หินฟันม้าที่มี เปอร์เซนต์ Na สูงใช้ในการผลิตแก้วและประกอบด้วย K2O อยู่ระหว่าง 3.3 ถึง 13.1% Na2O อยู่ระหว่าง 1.9 ถึง 12.9% Fe อยู่ระหว่าง 0.04 ถึง 0.2% หินฟันม้าที่มี % Fe ต่ำ เหมาะสำหรับใช้ในการผลิตภัณฑ์ที่ต้องการความขาว ใช้ในเคลือบที่ไม่ต้องการให้มีสี และใช้ในการผลิตแก้ว

คุณสมบัติของเซรามิก

คุณสมบัติของเซรามิคขึ้นอยู่กับโครงสร้างของเซรามิค เช่น การนำไฟฟ้าที่ต่ำมาก ซึ่งเป็นผลของการที่อิเลคตรอนเคลื่อนไหวไม่ได้ ส่วนคุณสมบัติแม่เหล็กของเซรามิคนั้น ขึ้นอยู่กับการจัดตัวของอิออนบวกและอิเลคตรอนใต้วงโคจรวาเลนซี สำหรับคุณสมบัติเชิงกลนั้นก็เป็นผลรวมของโควาเลนท์ ไอออนิก และแวนเดอร์วาลล์ บอนด์ ที่มีอยู่ในโครงสร้าง

ไดอิเล็กตริกเซรามิค

เซรามิค ถูกใช้เป็นฉนวนไฟฟ้า และส่วนประกอบของวงจรไฟฟ้า เมื่อใช้เป็นฉนวนไฟฟ้า ก็มีหน้าที่แยกสองตัวนำที่มีศักดาไฟฟ้าต่างกัน เมื่อใช้เป็นส่วนประกอบ โครงสร้างของเซรามิกก็จะเป็นที่เกิดปฏิกิริยาระหว่างสนามไฟฟ้ากับประจุ

เซรามิคกึ่งตัวนำ
เซรามิคเป็นกึ่งตัวนำได้ถ้ามีธาตุทรานซิชั่น ที่มีหลายวาเลนซีเป็นองค์ประกอบเป็นประโยชน์ในการใช้ทำเทอร์มิสเตอร์ (thermistor) ใช้ในการวัดอุณหภูมิและใช้ในการทดลองแทนความต้านทานที่เพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิในส่วนประกอบของวงจรไฟฟ้า

คุณสมบัติเชิงกลของเซรามิก
คุณสมบัติ เชิงกลของเซรามิกลักษณะสำคัญของวัสดุเซรามิกโดยทั่วไปก็คือการมีความแข็งแรง เฉือนสูงและความแข็งแรงแตกหักต่ำ ดังนั้นเซรามิกทั่วไปจึงแตกสลายแบบเปราะการเลื่อนของระนาบในเซรามิกมีความ แตกต่างกันของโลหะเพราะอะติมของเซรามิกมีหลายชนิดเมื่อมีการเลื่อนเกิดขึ้น พันธะเดิมถูกทำลายจึงเป็นผลทำให้เปราะถ้าไม่มีความพรุน ความแข็งแรง แรงอันสูง และในทางทฤษฎีความแข็งแรงดึง ก็ควรจะสูงด้วยแต่ในทางปฏิบัติมีค่าต่ำมากเพราะเซรามิกมีรอยแตกเส้นแบ่งเกรน รู มาก ซึ่งเป็นที่เกิดของความเค้นภายในที่คายไม่ได้เหมือนกันในวัสดุเหนียว

คุณสมบัติทางความร้อน

เซรามิกนำความร้อนได้โดยโฟนอน (phonon) ซึ่งเป็นการนำความร้อนที่เป็นผลของปฏิกิริยาระหว่างการสั่นสะเทือนที่ไม่พร้อมเพรียงกันของแลททิช และที่อุณหภูมิสูงโดยการถ่ายเทความร้อนแผ่ (radiant heat transfer) การที่เส้นแบ่งเกรนสามารถกระจายพลังงานแผ่ได้ จึงทำให้สภาพนำความร้อนของเซรามิกธรรมดามีค่าต่ำของผลิตเดี่ยว ซึ่งไม่มีเส้นแบ่งเกรน

อุตสาหกรรมเซรามิคประเภทต่าง ๆ

ผลิตภัณฑ์ปอร์สเลน (Porcelain)

ผลิตภัณฑ์ปอร์สเลน (Porcelain) หมายถึง ผลิตภัณฑ์ที่มีเนื้อสีขาว โปร่งแสงผลิตที่อุณหภูมิสูงราว 1300o C เนื้อที่ความแข็งแกร่งเหมือนแก้ว ไม่มีการดูดซึมน้ำ เมื่อเคาะจะมีเสียงดังกังวาน ปกติจะใช้เคลือบใสทับตลอด บางกรณีก็มีการเขียนลวดลายใต้น้ำเคลือบ เช่น เครื่องลายคราม (blue and white) และเครื่องเบญจรงค์ ผลิตภัณฑ์จากประเทศสาธารณรัฐประชาชนจีน ส่วนใหญ่เป็นชนิดปอร์สเลน ปอร์สเลนที่ผลิตจากประเทศทางตะวันตกมักจะตีตราว่า Fine China

ปอร์สเลนมีขั้นตอนการผลิตที่ยุ่งยาก สิ้นเปลืองแรงงานและพลังงานมากกว่าผลิตภัณฑ์ชนิดอื่น แถมยังได้ของเกรด A น้อย จึงมีราคาค่อนข้างสูง ปัจจุบันเมืองไทยมีโรงงานที่ผลิตจานชามชนิดปอร์สเลนประมาณ 6 โรงงาน และมีโรงงานผลิตของประดับ เครื่องบายครามเนื้อปอร์สเลนที่ลำปางหลายโรงงานด้วย

วัตถุดิบสำคัญของโรงงานเหล่านี้คือ ดินขาว ดินบอลเคลย์ หินไชน่าสโตน โพแทสเซียมเฟลด์ สปาร์และควอร์ซ วัตถุดิบที่ใช้ทั้งในการทำเนื้อผลิตภัณฑ์และน้ำยาเคลือบ ต้องการสิ่งที่มีคุณภาพสูงที่สุด

สโตนแวร์ (Stoneware)

สโตนแวร์ (Stoneware) หมายถึง ผลิตภัณฑ์ที่มีความแข็งแกร่งไม่มีการดูดซึมน้ำหากเป็นจานชาม จะมีเนื้อสีขาว หรือลวดลายได้ แต่มักจะมีความหนากว่าปอร์สเลน และไม่มีความโปร่งแสงน้ำยาเคลือบส่วนใหญ่ออกสีต่าง ๆ และอาจมีการพิมพ์ลวดลายใต้เคลือบหรือบนเคลือบสโตนแวร์ เป็นผลิตภัณฑ์ที่รุ่งเรืองในญี่ปุ่น และยุโรป ขั้นตอนการผลิตและข้อจำกัดในเรื่องวัตถุดิบไม่ยุ่งยากเหมือนปอร์สเลน ทั้งยังมีความแข็งแกร่งมีลวดลายและสีสันไม่จำกัด จึงเป็นที่นิยมของแม่บ้านและภัตตาคารต่าง ๆ สโตนแวร์สีขาวที่ใช้ในห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์บางทีเรียกกันว่า Chemical porcelain ถ้วยน้ำชารูปแบบต่าง ๆ และถ้วยชามของญี่ปุ่นที่มีสีสันแปลก ๆ ทั้งที่จำหน่ายเป็นชุดและจำหน่ายเป็นชิ้น ส่วนใหญ่เป็นสโตนแวร์ทั้งนั้น

ผลิตภัณฑ์สโตนแวร์ สามารถผลิตได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่าปอร์สเลน และสามารถเผาครั้งเดียวได้จึงเป็นที่เชื่อว่าจะมีการขยายตัวอย่างกว้างขวาง

เอิทเธนแวร์ (Earthern ware)

เอิทเธนแวร์ (Earthern ware)หมายถึง ผลิตภัณฑ์พวกจาน ชาม และของชำร่วย ที่เนื้อยังมีความพรุนตัวสามารถดูดซึมน้ำได้ ส่วนใหญ่จะมีเนื้อสีขาวทึบ เมื่อเคาะไม่มีเสียงกังวาน ทำการเผารูปทรงที่อุณหภูมิที่ใช้เผาน้ำยาเคลือบ ต้นทุนการผลิตไม่แพง และทำได้ไม่ยาก แต่มีความแข็งแกร่งน้อยกว่าสโตนแวร์ หรือปอร์สเลน ผลิตภัณฑ์ถ้วยชามจากจังหวัดลำปาง และของประดับส่วนใหญ่ในจังหวัดเชียงใหม่จัดเป็นพวกเอิทเธนแวร์ ในอนาคตผลิตภัณฑ์ขึ้นโต๊ะอาหารคงจะหันมานิยมสโตนแวร์มากกว่าเอิทเธนแวร์ เอิทเธนแวร์คงจะนำไปใช้กับกลุ่มของประดับที่ระลึกและของชำร่วยที่ไม่เกี่ยวกับการนำมาใช้งาน

เครื่องสุขภัณฑ์และลูกถ้วยไฟฟ้า

ผลิตภัณฑ์ทั้งสองชนิดใช้เนื้อใกล้เคียงกัน คือ มีเนื้อสีขาวแต่ทึบแสง เป็นของที่มีความหนา และใช้น้ำยาเคลือบทึบแสง มีการดูดซึมใกล้ 0 วัตถุดิบที่ใช้คล้ายคลึงกันเพียงแต่ลูกถ้วยไฟฟ้านิยมใช้โพแทสเซียมเฟลตด์สปาร์ เพื่อให้มีคุณสมบัติด้านฉนวนไฟฟ้าดีขึ้น เครื่องสุขภัณฑ์ในบ้านเรามีโรงงานผลิต 5 โรงงานสามารถผลิตชิ้นใหญ่และสวยมีคุณภาพดีส่งออกจำหน่ายต่างประเทศ ความต้องการของตลาดภายในประเทศจะขยายตัวขึ้นเรื่อย ๆ ตามความเจริญในส่วนท้องถิ่น ของชิ้นเล็กราคาไม่แพงจะยังมีความต้องการสูงมาก ขณะที่การผลิตเพื่อการส่งออกต้องการเน้นเรื่องคุณภาพและราคา

กระเบื้องชนิดต่าง ๆ

กระเบื้อง ชนิดต่าง ๆ เช่นกระเบื้องบุผนัง และกระเบื้องปูพื้น ได้รับการพัฒนาไปมากในระยะไม่กี่ปีที่ผ่านมามีการผลิตกระเบื้องบุผนังที่ พิมพ์ลายต่าง ๆ ขณะที่กระเบื้องปูพื้นก็มีขนาดแผ่นใหญ่และมีสีสันลวดลายมากมายชนิดมาตรฐาน การผลิตได้ใช้เทคโนโลยีสูงคุณภาพได้รับรางวัลจากต่างประเทศมากหลายคราวแล้ว แนวโน้มยังเป็นวัสดุที่มีความนิยมสูงในประเทศและโอกาสการขยายตัวมาก ขึ้นคงต้องขึ้นกับตลาดต่างประเทศกระเบื้องบุผนังจะมีความบางส่วนใหญ่นิยม เนื้อสีขาวทึบมีความพรุนตัวสูงขณะที่กระเบื้องปูพื้นต้องรับน้ำหนักมากจึง มักจะมีความหนากว่าควรมีการดูดซึมน้ำน้อยที่สุดสีของเนื้อไม่จำเป็นต้องขาว ส่วนกระเบื้องประดับและอิฐประดับนั้นมักหมายถึงผลิตภัณฑ์ที่ไม่เคลือบหรือ เคลือบแต่มีความหนา และมีลวดลายต่าง ๆ ใช้บุภายในและภายนอก

อิฐทนไฟและเฟอร์นิเจอร์ที่ใช้ในเตาเผา

อิฐทนไฟและเฟอร์นิเจอร์ที่ใช้ในเตาเผา เนื้อคอร์เดียไรท์ (cordierite) เหมาะใช้กับงานอุณหภูมิไม่เกิน 1220o C สูงกว่านี้ควรเป็นพวกเนื้อมูลไลท์ (mullite) อะลูมินา (high Al2O3) และพวกซิลิคาร์ไบด์ (sikiconcarbide) และคุณสมบัติที่ สำคัญของอิฐทนไฟที่ใช้ในเตาถลุงก็คือจะต้องทนต่อตะกรันทนต่ออุณหภูมิสูงและเป็นฉนวนควานร้อนที่ดีใน

อิฐที่มีฤทธิ์เป็นกรด (acidic bricks) จะถูกกว่าแต่สำหรับเตาถลุงที่มีตะกรันพวก CaO และ MgO ตะกรันเหล่านี้จะทำปฏิกิริยากับ SiO2 ที่อุณหภูมิต่ำ และจำทำให้อิฐกร่อนได้ จึงจำเป็นต้องใช้อิฐที่มีฤทธิ์ เป็นด่าง (basic bricks) แทน

เซรามิคที่ใช้กับงานไฟฟ้า

เซรามิคที่ใช้กับงานไฟฟ้า จะแบ่งเป็นพวกใหญ่ ๆ คือ เป็นฉนวนไฟฟ้า ใช้ในไฟฟ้ากำลังและพวกที่ใช้เป็นชิ้นส่วนต่าง ๆ ในงานอิเลคทรอนิกส์ เช่น คาร์ปาซิเตอร์ และแม่เหล็ก โดยจะทำการส่วนประกอบที่สำคัญ 3 อย่างคือ ดินขาว 60% เฟลด์สปาร์ 20% และซิลิกา 20%

ในส่วนของเซรามิคที่มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็ก จะประกอบไปด้วย MnO, CoO และ Fe2O3 ผสมกันแล้วเผาในเตาที่อุณหภูมิ 650o – 1084o C แล้วนำมาบดให้ละเอียดอีกครั้งหนึ่ง ก็จะได้สารแม่เหล็ก ซึ่งอาจใช้เคลือบบัตรโทรศัพท์ หรืออื่น ๆ

ผงขัด (Abrasives) และ มีด (Cutter)

ผงขัด (Abrasives) และ มีด (Cutter) ผงขัดที่ใช้ในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ (85%) เป็นอะลูมินาสังเคราะห์และบางส่วน (15%) เป็นซิลิคอนหรือไทเทเนียมคาร์ไบด์คาร์ไบด์มีความแข็งกว่า แต่จะเปราะกว่า มีดที่ทำด้วยวัสดุเซรามิคจะปอกเนื้อโลหะได้เร็วกว่ามีดอื่น ๆ รวมทั้งมีดที่ทำด้วย ทังสเตนคาร์ไบด์ทั้งนี้เพราะมีดเซรามิคมีความแข็งสูง แม้ขณะร้อนมีสัมประสิทธิ์ความฝืดต่ำ มีสมบัติทนการสึกหรอมาก และการนำความร้อนต่ำ ความร้อนที่เกิดขึ้นจากการปอกจะถูกนำไปโดยขี้โลหะ (Chip) ทำให้ทั้งมีดและด้ามมีดตลอดจนชิ้นงานมีความร้อนต่ำไปด้วย อย่างไรก็ดีเนื่องจากเซรามิกเปราะจึงต้องระวังไม่ให้รับความร้อนหรือแรงกระแทกทันทีทันใด

เซรามิคใช้งานได้ดีในงานปอกเหล็ก หล่อเหล็กกล้าด้วยความเร็วสูงติดต่อกันนาน ๆ เซรามิคใช้แทนคาร์ไบด์ได้ดี ในกรณีที่ใช้คาร์ไบด์แล้วสึกเร็ว

ผลิตภัณฑ์อื่น ๆ

ผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ผลิตภัณฑ์ที่ใช้กับงานก่อสร้าง เช่น ลูกกรงเซรามิก ช่องแสง ช่องลม หลังคากระเบื้อง ทั้งนี้เน้นเรื่องเนื้อความแข็งแรง และขนาดของชำร่วยและของที่ระลึก ของประดับ เช่น ดอกไม้ เข็มกลัด แจกัน รูปสัตว์ต่าง ๆ ของที่ระลึกต่าง ๆ ซึ่งเนื้อส่วนใหญ่จะเป็นสโตนแวร์หรือเอิทเธนแวร์

กลุ่มโพลิเมอร์ : Polymers

กลุ่มโพลิเมอร์ : Polymers

วัสดุจำพวกโพลิเมอร์ที่มีใช้กันอย่างแพร่หลายได้แก่ พลาสติก ( Plastic ) และ ยาง( Elastomer ) ซึ่งจะประกอบด้วยโมเลกุลยาว ๆ เชื่อมต่อกันด้วยโมเลกุลสั้น ๆ ที่เรียกว่า โมโนเมอร์ (Monomer) จนกลายเป็นโครงสร้างของวัสดุนั้น เช่น Polyethylene จะประกอบด้วยโมโนเมอร์ของ Ethylene หลาย ๆ โมโนเมอร์เชื่อมต่อเข้าด้วยกัน

พลาสติค (Plastic)

ในปี ค.ศ. 1868 ช่างพิมพ์ (Printer) ชาวอเมริกันชื่อ John Wesley Hyatt ได้ค้นพบพลาสติกชนิดแรกของสหรัฐอเมริกา ชื่อ เซลลูลอยด์ (Celluloid หรือ Cellulose Nitrate) โดยการนำเอาไพรอกซิลีน (Pyroxylin) ซึ่งทำจากฝ้ายกับกรดไนตริกผสมการบูร (Solid Camphor) ทำเป็นลูกบิลเลียดแทนการใช้งาช้าง ซึ่งเกิดขาดแคลนมากในระยะนั้นขณะเดียวกันที่อังกฤษได้นำไพรอกซีลียไปทำเป็นแลคเกอร์ และวัสดุเคลือบผิว (Coating Materials) อื่น ๆ ต่อมาได้มีผู้นำเอาเซลลูลอยด์ดัดแปลงไปใช้ทำเหงือกฟันปลอม (สีชมพู) แทนการใช้ยางแข็ง หลังจากนั้นได้นำเอาไปใช้ทำกระจกรถยนต์

ค.ศ. 1882 บริษัท Eastman ได้ประดิษฐ์ทำเป็นฟิล์มภาพยนตร์ การคิดค้นพลาสติกได้หยุดชะงักไปชั่วระยะเวลาหนึ่ง

ในปี ค.ศ. 1909 Dr. Leo Hendrink Baekeland ได้ค้นพบพลาสติกชื่อ ฟีนอล – ฟอร์มาลีไฮด์ (Phenol – Formalde – hyde) โดยการผสม ฟีนอลกับฟอร์มาลดีไฮด์เข้าด้วยกัน พลาสติกชนิดนี้เรารู้จักกันดีในชื่อ Bakelite ซึ่งใช้ทำด้ามกะทะ หูหม้อ และอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ

สมาคมวิศวกรพลาสติก (SPE) และสมาคมอุตสาหกรรมพลาสติก (SPI) แห่งสหรัฐอเมริกาได้จำกัดความของพลาสติกไว้ดังนี้

“พลาสติก คือวัสดุที่ประกอบด้วยสารหลายอย่างมีน้ำหนักโมเลกุลสูงลักษณะอ่อนตัวขณะทำการผลิต ซึ่งโดยมากใช้กรรมวิธีการผลิตด้วยความร้อน หรือแรงอัดหรือทั้งสองอย่าง”

คุณสมบัติของพลาสติก

พลาสติกนับว่าเป็นวัสดุที่มีบทบาทและสำคัญมากในยุคปัจจุบันนี้ และเป็นคู่แข่งของเหล็ก ซึ่งนับวันได้ถูกใช้อย่างมากมายจนเหลือน้อยทำให้พลาสติกได้ถูกนำมาใช้แทนอย่างมาก เพราะพลาสติกมีคุณสมบัติพิเศษดีเด่นกว่าวัสดุอื่นที่ใช้กันมาก่อนอย่างมากมาย เพราะสามารถใช้แทนวัสดุอื่นได้เกือบทั้งหมด เช่น

แข็งแรง
ทนการสึกกร่อน ทึบแสง และเบา
อ่อนนุ่ม
ทนสารเคมี
ลอยน้ำได้
ยืดตัว
เป็นฉนวนไฟฟ้า
หล่อลื่นในตัว
เหนี่ยวทนทาน
กันน้ำ
ทำเป็นสีต่าง ๆ ได้
โปร่งใส
ไม่ไฟติดง่าย
ทนความร้อน

พลาสติกมีคุณสมบัติทางโครงสร้างพิเศษที่เรียกว่า High Molecular Weight คือในหนึ่งโมเลกุลมีจำนวนอะตอมมากกว่าสารชนิดอื่นมากมาย จึงทำให้มีคุณสมบัติหลาย ๆ อย่างพร้อมกันไป คือ

- คุณสมบัติทางกายภาพ มีความแข็งแรง เหนียว ยืดหยุ่น ฯลฯ
- คุณสมบัติทางไฟฟ้า เป็นฉนวนไฟฟ้า
- คุณสมบัติทางเคมี ทนกรด ด่าง และสารเคมีอื่น ๆ

การแบ่งประเภทของพลาสติก

พลาสติกสามารถออกตามลักษณะการยึดเกาะตัวของโครงสร้างโมเลกุลได้เป็นประเภทใหญ่ ๆ ได้ 2 ชนิด คือ พลาสติกประเภทคืนรูป (Thermoplastics) และ พลาสติกประเภทคงรูป (Thermosettings)

1.พลาสติกประเภทคืนรูป (Thermoplastics) หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่า พลาสติกอ่อน เป็นพลาสติกที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อีก หลักจากนำไปหล่อทำเป็นผลิตภัณฑ์แล้ว เปรียบเสมือนน้ำนำไปทำน้ำแข็ง เมื่อถูกความร้อนก็จะละลายกลายเป็นน้ำอีก และน้ำนี้ก็สามารถนำกลับไปทำน้ำแข็งได้อีกไม่มีที่สิ้นสุด เรียกว่า “Plastics with a Memory” โครงสร้างของพลาสติกประเภทนี้จะประกอบด้วยโมเลกุลการเดี่ยวเกาะตัวแบบต่อแขนยาวออกเป็นเส้นด้าย หรือแบบลูกโซ่ (Filament or chain) การเปลี่ยนแปลงรูปร่างของพลาสติกอาจเกิดได้ง่ายโดยการไหลเลื่อนระหว่างโมเลกุลต้านแรง Van der Waal’s forces ซึ่งดึงดูดโมเลกุลเข้าไว้ด้วยกันอย่างอ่อน ๆ ตัวอย่างเช่น Polymethacrylate Perspex and Nylon

2.พลาสติกประเภทคงรูป (Thermosetting) หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่า พลาสติกแข็ง คือพลาสติกที่มีรูปทรงถาวรซึ่งผ่านกรรมวิธีการผลิตโดยใช้ความร้อน (Heat) หรือแรงอัด (Pressure)ขึ้นรูปแต่เมื่อเย็นตัวลงจะไม่สามารถทำให้อ่อนตัวโดยใช้ความร้อนหรือนำไปหลอมละลายขึ้นรูปใหม่ได้อีก เปรียบเสมือนไข่เมื่อนำไปต้มสุกแล้วจะทำให้เหลวเหมือนเดิมอีกไม่ได้ในประเทศอังกฤษเรียกพลาสติกชนิดนี้อีกชื่อหนึ่งว่า ดูโรพลาสติก (Duroplastics) โครงสร้างของพลาสติกแบบคงรูปร่างจะมีการเกาะตัวของโมเลกุลเป็นแบบตาข่าย หรือร่างแห (net) เวลาได้รับความร้อนจะไม่ยืดหรือหดตัวแต่จะเกิด Covanlent bond ยึดระหว่างโมเลกุลขึ้น ตัวอย่างเช่น Phenol formadehyde หรือที่เรียกว่า Bakelite ยางดิบหากผ่านกรรมวิธี Valcanization ก็เป็นพลาสติกประเภทคงรูปอย่างหนึ่ง

สมบัติและประโยชน์ของพลาสติกบางชนิด

1. โปลีเมทธีนเมตาอะคริเลต (Polymethymethaacrylate) หรือ อะคริลิค (Acrylics) มีตัวย่อว่า PMMA รู้จักกันดีในชื่อว่าการค้าว่าเพลคซิกกลาส (Plexiglass) ลูไซท์ (Lucite) โพลีกลาส (Polyglass) ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมในสหรัฐอเมริกา ปี ค.ศ. 1936 อะคริลิค ได้ถูกนำไปผสมกับพลาสติกชนิดอื่นเช่น สไตรีน (styrene) บ้าง พิวีซี บ้าง เกิดเป็นพลาสติกชนิดใหม่ เช่น Methyl Methacrylate Styrene เป็นต้น

คุณสมบัติ

เป็นพลาสติกที่ใสที่สุดชนิดหนึ่ง แข็งแรงพอสมควร เป็นรอยขีดข่วยง่ายทนแสงอุลตราไวโอเลทได้ดี ทนความร้อน ความเย็น เป็นฉนวนไฟฟ้าดีมาก ทนสารเคมีได้พอสมควร ไม่ควรให้ถูกน้ำมัน เบนซิน อาซีโทน คลอโรฟอร์ม สเปร์น้ำหอม และพวกรดออกซิไดซิ่ง ชนิดเข้มข้น ไม่มีกลิ่น ไม่มีรส ไม่เป็นพิษ โปร่งใส อะคริลิคยังทำเป็นสีต่าง ๆ ได้มีทั้งชนิดใส ฝ้าและทึบแสง

ประโยชน์
นิยมนำไปทำเป็นผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ เช่น ป้ายร้ายค้า ป้ายโฆษณา โคมหลังคา กรอบแว่นตา เลนซ์ โคมไฟ เฟอร์นิเจอร์ ถาด และถ้วยบรรจุของเหลวชนิดใส

2. โปลียาไมด์ (Polyamides or Nylon) ย่อว่า PA พลาสติกชนิดนี้รู้จักกันดีในชื่อ ไนล่อน ซึ่งคิดค้นและนำเข้ามาใช้ในอุตสาหกรรมเมื่อ ค.ศง 1938 โดยบริษัท Du Pont จุดประสงค์เพื่อใช้เป็นวัสดุทนแทนเส้นไหมในอุตสาหกรรมทำถุงเท้า ซึ่งได้รับความสำเร็จอย่างงดงามในช่วงระยะเวลาอันสั้น ไนล่อนได้เข้ามามีบทบาทแทนเส้นไหมเกือบทั้งหมด

คุณสมบัติ
มีน้ำหนักเบา ราคาแพง แข็งแรง ทนทาน ตกไม่แตก ไม่มีปฏิกิริยาต่อน้ำมัน ไม่มีกลิ่น ไม่มีรส และไม่เป็นพิษ เป็นฉนวนไฟฟ้าแต่ไม่เหมาะสำหรับไฟฟ้าแรงสูง มีความทนทานต่อการเสียดทานสูง รับแรงดคง แรงอัดได้ดี ทนความร้อน ทนการขีดข่วน ทนกรดชนิดอ่อน ทนด่างได้ทั้งชนิดอ่อน และเข้ม สามารถทำเป็นสีต่าง ๆ ด้

การใช้ประโยชน์
ใช้ทำเครื่องนุ่งห่ม ทำเกียร์ แบริ่ง บูช ส่วนรับน้ำหนักและมีแรงเสียดทานสูง ในรูปเส้นใยใช้ทำร่มชูชีพ ถุงเท้า เสื้อฟ้า เอ็นตกปลา ผงกำมะหยี่ นอกจากนั้นยังใช้ทำค้อนพลาสติก วาวล์ ท่อส่งน้ำมันและสารเคมีอื่น ๆ ใบพัด ขวดสเปรย์บางชนิด

3. โปลีสไวนีล ครอไรด์ (Polyvinylchloride) ย่อว่า PVC มีคุณสมบัติทนทางเคมี ทำความสะอาดง่ายไม่เกาะติดสิ่งสกปรก จึงใช้ทำกระเบื้องยางปูพื้นซึ่งมักจะผสมใยหิน (Asbestos) ด้วยคุณสมบัติเหนียวทนทานใส และพิมพ์ง่ายจึงนิยมใช้ทำท่อน้ำ สายไฟฟ้า ถุงมือ ของเด็กเล่นชนิดเป่าลม ถ้วยและถาดบรรจุอาหารชนิดแผ่นบาง ใช้ทำถุงและพลาสติกบรรจุของ รองเท้าเด็ก ขวดน้ำมันพืชชนิดต่าง ๆ

4. โปลีเอททีลีน (Polyethylene) ย่อว่า PE มีน้ำหนักเบาในรูปของแผ่นบาง สามารถพับงอได้ดี มีความหนามากขึ้นจะคงรูปรับแรงดึงและแรงอัดได้น้อย มีความยืดตัวได้สูงถึง 500 เปอร์เซ็นต์ ฉีกขาดยาก มีลักษณะคล้ายขี้ผึ้ง ไม่เกาะติดน้ำ เป็นฉนวนไฟฟ้าได้ดีมาก โดยทั่วไป โปลีเอททีลีน มีลักษณะใส เมื่อเป็นแผ่นบางจะมีสีขุ่น เมื่อความหนาเพิ่มขึ้น สามารถทำเป็นสีต่าง ๆ ได้ตามต้องการ

การใช้ประโยชน์
โปลีเอททีลีน มีปริมาณการใช้สูงสุดในพลาสติกประเภทเทอร์โมพลาสติก แม้ราคาต่อปอนด์จะไม่ถูกที่สุด แต่เพราะมีน้ำหนักเบากว่าจึงสามารถผลิตได้ปริมาณมาก นิยมใช้ทำถุงบรรจุอาหารและเสื้อผ้า ตุ๊กตาเด็กเล่น ดอกไม้พลาสติก ภาชนะบรรจุในครัว ถาดทำน้ำแข็งในตู้เย็น ขวดและภาชนะบรรจุของเหลว พลาสติกคลุมโรงเพาะชำ สายเคเบิล แผ่นกันความชื้นในอาคารและของใช้ราคาถูกอีกมากมาย

5. โปลีสไตรีน (Polystyrene) ย่อว่า PS น้ำหนักเบาที่สุดในพลาสติกชนิดแข็ง (Rigid Plastices) มีความคงรูปดีแต่เปราะสามารถทำเป็นสีต่าง ๆ ได้ มีทั้งใส ฝ้าและทึบ ผิวมีทั้งเรียบและขรุขระ ไม่มีรสและกลิ่นเป็นฉนวนไฟฟ้าดี

การใช้ประโยชน์
ทำกล่องบรรจุอาหารชนิดใส กล่องบรรจุของใช้อื่น ๆ เช่น แปรงสีฟัน ของเด็กเล่น ไม้บรรทัดราคาถูก แผง และตู้โทรทัศน์ วิทยุ ในรูปโฟม ซึ่งเรารู้จักดีในชื่อสไตโรโฟม (sryrofoam) ใช้ทำป้ายและสิ่งประดับในงานด้าน ๆ วัสดุกันแตกในกล่องบรรจุของแผ่นฉนวนกันความร้อนและเสียง

6. ฟีนอล – ฟอร์มาลดีไฮด์ (Phenol – Formaldehyde) ย่อว่า PF พลาสติกชนิดนี้รู้จักกันดี ในชื่อ เบกเกลไลท์ (Bakelite) มีปริมาณการใช้สูงสุดในประเภทเทอร์โมเซทติ้ง

การใช้ประโยชน์
นิยมทำด้ามมือจับ หูหม้อ หูกะทะ ฝาครอบจานจ่ายรถยนต์ อุปกรณ์ไฟฟ้า ถาดบรรจุสารเคมี

7. โปลีเอสเตอร์ (Unsaturated Polyester) ย่อว่า UP รู้จักกันดีในรูปของผลิตภัณฑ์ไฟเบอร์กลาส การใช้ประโยชน์ นิยมทำผลิตภัณฑ์ไฟเบอร์กลาส เช่น เรือ รถยนต์ ชิ้นส่วนในเครื่องบิน กระดุมชนิดต่าง ๆ ไม้อัดต่าง ๆ เคลือบด้วยโปลีเอสเตอร์

8. ยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์ (Ureaformadihyde) ย่อว่า UF คุณสมบัติ ตกไม่แตก ทนต่อน้ำยาเคมี ไขมัน และน้ำมัน เป็นฉนวนไฟฟ้า บางอย่างทึบแสงบางอย่างโปร่งแสง ไม่มีกลิ่น ไม่มีรส ไม่เป็นพิษ ประโยชน์ที่อุณหภูมิใช้งานได้คือ 70 – 80 องศาเซนติเกรดใช้ทำกระดุมเรือ ตัวถังรถยนต์ ยูเรียชนิดเหลวนิยมใช้ทำกาวไม้อัด และซิปบอร์ด น้ำยาเคลือบผิวประเภทผลิตภัณฑ์นิยมใช้ทำอุปกรณ์ไฟฟ้า ตู้วิทยุ ปุ่มจับด้ามเครื่องมือ

9. เมลามีนฟอร์มาลดีไฮด์ (Melamineformande hyde) ย่อว่า MF คุณสมบัติมีน้ำหนักมากกว่าพลาสติกทั่ว ๆ ไปเล็กน้อย คือมีสมรรถภาพ ระหว่าง 1.47 – 1.55 รับแรงดึงได้ดีพอสมควร รับแรงอัดและแรงบิดงอได้ดีมาก ทนความร้อนหากผสมใยหินจะทนความร้อนได้ถึว 400o F และใช้เก็บความเย็นได้ในอุณหภูมิ – 70o F คุณสมบัติทางไฟฟ้าเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดีกับกระแสไฟฟ้า ความถี่ต่ำไม่เหมาะกับการใช้กับกระแสไฟฟ้าความถี่สูง คุณสมบัติทางเคมี ทนกรดด่างชนิดแก่ ทนสารเคมีอื่น ๆ เช่น ผงซักฟอก น้ำมัน ไขมัน ทินเนอร์ ดูดซึมน้ำได้บ้าง น้ำชากาแฟจะทำให้เกิดคราบเปื้อนได้

การใช้ประโยชน์
นิยมใช้ทำถ้วยชามมากที่สุด นอกจากนั้นยังใช้ทำวัสดุปิดผิวโต๊ะที่รู้จักกันดีในชื่อ โฟไมก้า (Formica) และ Texolite ชนิดเหลวใช้ทำกาว

10.โปลีสเตตระฟลูออโรเอสทีลีน (Polytereafluoroethylene) ย่อว่า PTFE เป็นพลาสติกที่มีน้ำหนักมากที่สุดชนิดหนึ่ง กับแรงดึงและแรงอัดได้ดีพอสมควร แต่รับแรงกระทบได้ดีมาก

การใช้ประโยชน์
เนื่องด้วยพลาสติดชนิดนี้มีราคาแพงมาก จึงถูกนำไปใช้ในงานที่ต้องการคุณสมบัติพิเศษหลายอย่างรวมกับคุณสมบัติด้านทนความร้อน ใช้ทำฉนวนไฟฟ้ากับลวดไฟฟ้าที่ต้องเชื่อมด้วยความร้อนปะเก็น (Gasket) ในเครื่องจักรแหวนลูกสูบ (Piston Rings) วาล์ว (Valve) คุณสมบัติทางไฟฟ้าใช้ทำฉนวนและอุปกรณ์ไฟฟ้า คุณสมบัติทางไม่ติดไฟง่ายใช้เคลือบหม้อกะทะฝรั่ง (มีสีเขียว น้ำตาล ดำ)

10. โปลีคาร์บอเนต (Polycarbonate) ย่อว่า PC เป็นพลาสติกใสชนิดที่แข็งแรงที่สุด คุณสมบัติแข็งแรง ทนทานดีมาก ทนความร้อนขณะใช้งนได้ถึง 240oF หากนำไปใช้กับใยแก้วเป็นผลิตภัณฑ์ไฟเบอร์กลาสจะทนทานมากยิ่งขึ้นเป็นฉนวนไฟฟ้าดีทนกรดด่างได้ดี

การใช้ประโยชน์
เช่น ขวดนมเด็กชนิดดี โคมไฟฟ้าสาธารณะ ช่องมองหน้าหมวกนักบินอวกาศ ด้ามเครื่องมือและอุปกรณ์ต่าง ๆ แว่นตากันแดด

พลาสติกชนิดยืดหยุ่น (Elastomer)

โมเลกุลลูกโซ่ในพลาสติกชนิดนี้จะมีการเคลื่อนตัว (Slip) ระหว่างจุดที่ยึดเหนี่ยวที่อยู่ด้วยกันในขณะรับแรง หลังจากลดแรงกระทำออกจนหมด โมเลกุลจะเคลื่อนตัวกลับที่เดิม วัสดุชนิดนี้จึงเป็นประเภทไฮโพลีเมอร์ (High Polymer) ที่อุณหภูมิสูงมันจะถูกทำลายโดยวิธีทางเคมี แต่ที่อุณหภูมิต่ำมันจะเปราะ การยึดเหนี่ยวเกาะกันของโมเลกุลรูปตาข่ายจะเกิดขึ้นจากการผสมกำมะถันเข้าไปในยางธรรมชาติด้วยกรรมวิธีวัลเคไนเซชั่น (Vulcanization)

ยางธรรมชาติ

เกิดจากกระบวนการเปลี่ยนแปลงของวัสดุธรรมชาติ วัสดุนี้เป็นน้ำยาง (สีเหมือนน้ำนม) ได้จากต้นยางพารา นำมารมควันหรือเติมกรดอะซิติก (Acetic Acid) กลายเป็นยางดิบที่เป็นชั้นหนา ยางดิบเมื่อถูกความร้อนละเหนียวเหมือนกาวจึงต้องทำการวัลเคไนเซชั่นให้ปฏิกิริยานี้หายไป ก่อนการวัลเคไนเซชั่นจะมีการย่อยยางดิบให้เล็กลงแล้วนำไปผสมกับกำมะถัน เติมสารสีลงไป แล้วจึงนำไปอัดขึ้นรูป สารที่เติมให้เป็นสีดำคือ คาร์บอนในรูปก๊าซ ทำให้มีความเค้น ความแข็ง ความยืดหยุ่น ความฝืด สูงขึ้น

การวัลเคไนเซชั่น (Vulcanization) คือ การทำให้ยางแข็งด้วยการใช้กำมะถันให้ยางดิบยึดติดกันแน่นโดยกระทำที่อุณหภูมิ 142o C ด้วยความดัน 5 บรรยากาศ ให้เป็นรูปชิ้นส่วนซึ่งสามารถใช้โลหะผสมเพื่อให้ยึดเหนียวกันแข็งแรงขึ้น เช่น ยางรถยนต์ สายยางน้ำ

ยางธรรมชาติเมื่อถูกน้ำมันแร่ เช่น เบนซิน เบนโซล น้ำมัน จะเกิดการบวมและทำให้คุณสมบัติทางกลสูญหายในที่สุด ยางธรรมชาติทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศทำให้ยางแข็ง ชิ้นส่วนยางที่สำคัญควรเก็บรักษาด้วยการทาแป้งพอกผิวกันเอาไว้ ความร้อน แสงแดด หรือความเย็นจัด เป็นตัวเร่งให้ยางแข็ง เปราะ หรืออ่อนเหลว ทำให้ความยืดหยุ่นหายไปในที่สุด

ยางอ่อน

ได้จากการผสมกำมะถัน 3 ถึง 20% ยางอ่อนนี้จะยิ่งยืดตัวและมีความยืดหยุ่นตัวได้มากหากมีกำมะถันผสมอยู่น้อย ในยางรถยนต์จะมีการใส่ไข (Wax) เข้าไปผสมเพื่อให้เกิดชั้นผิวบาง ๆ กันรังสีจากแสงอาทิตย์ได้ดีพอควร

ประโยชน์ใช้งาน
คือ ใช้ทำยางรถยนต์ สายยางน้ำ ปะเก็น สายพาน ส่วนที่รับแรงกระแทก ลูกรีดกดในงานพิมพ์ เมมเบรน ฉนวนเคเบิล สายพานลำเลียง พื้นรองเท้า เป็นต้น

ยางแข็ง

เกิดจากการวัลเคไนเซชั่นโดยมีกำมะถัน 30% ถึง 50% ยางแข็งนี้ใช้ปาดผิวได้ง่าย แต่เครื่องมือปาดผิวจะสึกหรอเร็วจึงต้องใช้เครื่องมือปาดผิวที่ทำด้วยเหล็กความเร็วสูงหรือทำโดยโลหะแข็ง

ประโยชน์ใช้งาน
คือ ใช้ทำเรืองแบตเตอรี่ ล้อรถลาก สารประสานสำหรับแผ่นขัดชิ้นงาน เป็นต้น

ยางฟองน้ำ

ผลิตจากการนำน้ำยางดิบ (สีน้ำนม) ผสมกับผงกำมะถันและสารผสมอื่น กวนตีให้เป็นฟองในเครื่องกวน นำไปเทในแบบแล้วทำการวัลเคไนเซชั่น

ประโยชน์ใช้งาน
คือ ใช้ทำฐานรองเครื่องพิมพ์ดีด แผ่นรองเช็ดเท้าในห้องนำ ใช้บุเก้าอี้รองนั่ง รองเท้าฟองน้ำ เป็นต้น

ยางเทียม

ได้มีการประเภทของยางเทียมที่สำคัญ (ตามชื่อการค้า) คือ บูนา (Buna) และเปอร์บูนาน (Perbunan) บูนา (Buna) เป็นโคโพลีเมอร์ (Copolymer) ของบูตาเดียน (Butadiene) กลั่นจากน้ำมันดิบหรือก๊าซที่ได้จากธรรมชาติกับสไตรีน (Styrene) ส่วนเปอร์บูนานเป็นโคโพลีเมอร์จากบูตาเดียนและอะคริโลไนไตรล์ (Acrylonitrile) มีลักษณะโครงสร้างโมเลกุลเหมือนกันยางธรรมชาติ ดังนั้นจึงมีคุณสมบัติคล้ายยางธรรมชาติ จึงถูกนำมาวัลเคไนเซชั่นกับกำมะถัน บูนาและเปอร์บูนานสามารถผสมกับยางธรรมชาติ ทำเป็นยางรถยนต์ได้ ยางรถยนต์ที่ทำจากยางเทียมจะสามารถจับเกาะถนนได้ดีกว่ายางรถยนต์ที่ทำด้วยยางธรรมชาติถึงเกือบเท่าตัว เปอร์บูนานนี้ทนต่อน้ำมันและเบนซิน จึงใช้ทำเป็นปะเก็นในคาร์บูเรเตอร์ได้ ยางเทียมนี้มีความยืดหยุ่นสู้ยางธรรมชาติไม่ได้

ประโยชน์ใช้งาน

คือ ใช้ทำชิ้นส่วนเหมือนยางธรรมชาติ คือ ทำเป็นชิ้นส่วนที่อ่อน และแข็ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งปะเก็นรัศมี เมมเบรน สายยางน้ำ ยางรถยนต์ เป็นต้น

ซิลิโคน (Silicone)

อักษรย่อ SI เป็นพลาสติกชนิดหนึ่งที่แตกต่างไปจากพลาสติกชนิดอื่น โดยมีส่วนประกอบหลัก คือ ซิลิคอน ที่ได้จากการรีดักชั่นด้วยทรายและออกซิเจนในเตาไฟฟ้า (ในขณะที่พลาสติกชนิดอื่นมีคาร์บอนเป็นธาติหลักตามแต่ส่วนประกอบทางเคมีและกรรมวิธีการผลิต) แล้วจะกลายเป็นน้ำมันซิลิโคน (Silicone Oil) ซิลิโคนเรซิน (Silicone Resin) หรือยางซิลิโคน

ซิลิโคนทุกชนิดมีคุณสมบัติ คือ น้ำจะไม่จับผิว ติดกาวไม่ได้ มีสถานะเป็นกลางทางเคมี เป็นฉนวนไฟฟ้าและค่อนข้างจะทนความร้อนได้สูง

น้ำมันซิลิโคนเป็นของเหลวใสเหมือนน้ำ ไม่มีกลิ่น มีอุณหภูมิตั้งแต่ – 60o C ถึง 250o C ค่าความหนืดจะไม่เปลี่ยนแปลง น้ำมันซิลิโคนใช้ฉีดเป็นผิวชั้นบางเคลือบบนแบบงานวัด (Compression Mould) สำหรับชิ้นงานพลาสติกหรือชิ้นส่วนยางเพื่อทำให้ชิ้นงานที่อัดอยู่ในแบบหลุดออกได้ง่าย

สารหล่อลื่นซิลิโคนเหมาะกับรองเพลาลูกกลิ้งที่ทำงานที่อุณหภูมิสูงมากหรือต่ำมาก ๆ ได้

กลุ่มโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก : Non Ferrous Metal

โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก (Non Ferrous Metal)

โลหะที่ไม่ใช่เหล็กในทางอุตสาหกรรมการผลิตแล้วจะใช้ประมาณ 25% โดยน้ำหนักของโลหะเหล็กเท่านั้น อาจเนื่องมาด้วยการขาดความแข็งแรงทางด้านโครงสร้างหรือคุณสมบัติทางเชิงกลที่ไม่ดีนัก จึงทำให้การนำไปใช้โดยตรงไม่เป็นที่นิยม แต่จะถูกใช้ในรูปแบบของสารประสมเพิ่มหรือธาตุที่เพิ่มเติมคุณสมบัติพิเศษให้กับโลหะอื่น ๆ เช่น คุณสมบัติทางด้านความทนทานต่อการกัดกร่อนของกรดและด่าง การนำไฟฟ้า หรือการทำให้โลหะอื่นง่ายต่อการขึ้นรูป
การถลุง (Smelting) โลหะที่ไม่ใช่เหล็กนั้นจะเริ่มจากการคัดแยกหรือแต่งสินแร่(Ore Dressing)ก่อนแล้วจึงนำไปถลุงในเตาสูง (Blast Furnace) ที่นำมาใช้ในการถลุงโลหะที่ไม่ใช่เหล็กนั้นจะมีลักษณะ และรูปร่างรวมทั้งคุณสมบัติเหมือนกับเตาสูงที่ใช้สำหรับผลิตเหล็กดิบ (Pig Iron) ยกเว้นเพียงแต่มีขนาดที่เล็กกว่า และ ถลุงในเตาสะท้อน(Reverberatary Furnace)ซึ่งเป็นเตาอีกชนิดที่นิยมใช้กันมากในการถลุงโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก โดยจจะมีการใช่ตัวล่อขี้ตะกรัน (Slag Inducer) หรือ ฟลักซ์ (Flux) ลงไปเพื่อลดการออกซิเดชั่น (Oxidation)

โลหะที่ไม่ใช่เหล็กสามารถแบ่งออกตามความหนาแน่นได้เป็น 2 กลุ่มใหญ่ ๆ คือ

โลหะหนัก (Heavy Metal) คือโลหะที่ไม่ใช่เหล็กที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า 5 kg/dm3 เช่น ทองแดง ตะกั่ว สังกะสี หรือดีบุก
โลหะเบา (Light Metal) คือโลหะที่ไม่ใช่เหล็กที่มีความหนาแน่นมากกว่า 5 kg/dm3 เช่น อลูมิเนียม แมกนีเซียม เบริลเลียโซเดียม แคลเซียม และลิเทียม

ทองแดง (Copper)

เป็นโลหะที่ไม่ใช้เหล็กที่ใช้มาก มาเป็นที่สองรองมาจากเหล็ก มีสัญญลักษณ์ทางเคมี คือ Cu มีความแข็งตามสเกลของมอห์ (Moh’s scale) 2.5 – 3.0 มีจุดหลอมเหลว 1083o C จุดเดือนที่ 2595o C อ่อนตัวที่ 20o C มีความหนาแน่น 8.89 มีความต้านทานไฟฟ้า (Electrical Resistevity) 1.71 ที่ 20o C และมีความนำฟฟ้า (Electrical Conductivity) ในแนวตั้ง และโดยน้ำหนักที่เด่นมากเป็นรองก็แต่เงินและอลูมิเนียมเท่านั้น มนุษย์รู้จักใช้ประโยชน์ของทองแดง ทำเครื่องใช้ไม้สอยและอาวุธต่าง ๆ ตั้งแต่สมัยดึกดำบรรพ์ที่เรียกว่ายุคสัมฤทธิ์ (Bronzeage) มาตราบจนปัจจุบันนี้ทองแดงยังเป็นโลหะที่ใช้งานอย่างแพร่หลายมาก มาเป็นที่สองรองลงมาจากเหล็กและเป็นโลหะที่สำคัญในกลุ่มโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก (Non – Ferrous Metals) ทองแดงเป็นสัสตุที่เป็นตัวนำความร้อนที่ดีและมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนดีอีกด้วย ดังนั้นทองแดงจึงถูกใช้ทำเป็นส่วนประกอบของหม้อต้มน้ำเครื่องถ่ายเทความร้อน ฯลฯ คุณสมบัติของทองแดงอีกประการหนึ่งก็คือ มีความต้านทานจำเพาะต่ำ เป็นที่สองรองจากเงิน ปริมาณทองแดงที่ผลิตได้ประมาณครึ่งหนึ่งใช้ในการอุตสาหกรรมไฟฟ้า เช่น ใช้ทำสายไฟฟ้าขดลวดที่ใช้ในมอเตอร์และเยนเนเรเตอร์ (Generators) ไฟฟ้า ฯลฯ ความต้านทานจำเพาะของทองแดงที่มีค่าสูงกว่าเงินเพียงเล็กน้อยและต่ำกว่าอลูมิเนียมประโยชน์ในด้านอื่น ๆ ของทองแดงก็คือโลหะสำหรับผสมเป็นโลหะผสม (Alloy) มีหลายชนิด เช่น ทองเหลือง (Brass) ทองบรอนซ์ (Bronze) พวกโลหะโมเนล และใช้ทำลวด Thermocouple ชนิด Copper – Constant ทองแดงและทองแดงผสมมีคุณสมบัติดีเด่นหลายประการ เช่น

1. คุณสมบัติต้านทานแรงดึงดี และมีช่วงพิกัดกว้าง (ขึ้นกับชนิดของทองแดงและกรรมวิธีผลิต) ทองแดงบริสุทธิ์มีคุณสมบัติอ่อนและเหนียวสามารถรีดให้เป็นแผ่นบาง ๆ ขนาด 1/500" สามารถดึงเป็นเส้นลวดเล็ก ๆ ขนาด 1/1000" โดยไม่ขาดทุบตีเป็นวัตถุสำเร็จรูปโดยไม่มีการแตกร้าว
2. ความเหนียวของทองแดงสูงมากสามารถขึ้นรูปโดยไม่เสี่ยงต่อการแตกหัก
3. เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีมาก (100 เปอร์เซ็นต์ แต่เงิน 106 เปอร์เซ็นต์)
4. เป็นตัวนำความร้อนที่ดีมาก (100 เปอร์เซ็นต์ แต่เงิน 108 เปอร์เซ็นต์)
5. กลึงไสขึ้นรูปได้ง่าย เมื่อผสมธาตุอื่นบางตัวเข้าไป
6. ต้านทานความล้าได้ดี
7. ไม่มีสารแม่เหล็ก
8. ทนทานต่อการกัดกร่อนโดยเฉพาะเมื่อใช้กับกรดและน้ำทะเล
9. ทดทานต่อการสึกกร่อน (wear resistance)
10. มีสีสวยน้ำใช้
11. ทองแดงและโลหะผสมทองแดงแทบทุกชนิดสามารถเชื่อมได้อย่างง่ายดาย

คุณสมบัติทางฟิสิกส์ของทองแดง

น้ำหนักอะตอม (Atomic weight) 63.57
โครงสร้างของผลึก Face Centered Cubic (FCC.)
มิติของแลททิช (oA) 3.6078(oA=Angstrom) Unit
ความหนาแน่น (20o C) 8.94=หน่วยวัดขนาดคลื่นแสง
จุดหลอมเหลว 1083 o Cเท่ากับหนึ่งในร้อยล้าน
จุดเดือดกลายเป็นไอ 2595 o Cของเซนติเมตร
ความร้อนจำเพาะ (25o C) 0.0919 cal/g o C(1oA=10-8 ซม.)
สัมประสิทธิ์การขยายตัว 16.47 x 10-6o C
ความต้านทานจำเพราะ (30o C) 1.682 ไมโครโอห์ม/ซม3

คุณสมบัติทางกล

Tensile Strength 17 Kg/mm2
Elastic Limit 10 Kg/mm2
Elongation 35 – 50 %
Hardness 35 – 50 HB
Modulus of Elasticity 12,000 Kg/mm2

ประโยชน์ของทองแดง

เนื่องจากทองแดงมีคุณสมบัติ ductility สูงและมีความต้านทานไฟฟ้าต่ำ ดังนั้น Cu ประมาณมากกว่า 50% ใช้ในการทำ Alloy เช่น Brass, Bronze และ Monel และอีกประมาณ 20% ใช้ทำเครื่องมือถ่ายเทความร้อน เช่น Condenser, evaporator และอื่น ๆ

ตัวอย่างของ Cu เช่น คอมพิวเตอร์ (Cu + Ag) ขึ้นส่วนในเครื่องยนต์, ปลอกกระสุนระฆัง (Cu + Sn) สปริงชนิดต่าง ๆ ทำจากบรอนซ์ ดีบุก ผสมฟอสฟอรัส, คาร์บิวเรเตอร์ (Cu + Sn + Zn + Pb) บูชและแบริ่ง เป็นต้น โลหะผสมทองแดง เช่น ท่อกลั่น (condensortube) ปลอกกระสุนปืน ดอกกุญแจ เหรียญกระษาปณ์ เช่น เหรียญบาท และห้าบาท ทองแดงที่ใช้ในงานไฟฟ้าวิทยะจะต้องมีความบริสุทธิ์มากถึง 99 – 99% ถ้าทำให้บริสุทธิ์ 100 เปอร์เซ็นต์ ต้องใช้วิธีแยกด้วยไฟฟ้าถ้าต้องการความบริสุทธิ์เพียง 99.5% ใช้วิธีหลอมธรรมดาแล้วกวนด้วยไม้สด

สังกะสี (Zine)

เป็นโลหะที่ค่อนข้างหนักมีสีขาวปนน้ำเงินนิยมใช้กันมากเพราะราคาถูกทนการกัดกร่อนและใช้ผสมกับโลหะอื่น ๆ ได้มีความหนาแน่นน้อยกว่าทองแดงเล็กน้อย สังกะสีบริสุทธิ์มีความแข็งแรงต่ำมาก อุณหภูมิการคืบตัวทีอุณหภูมิห้องที่อุณหภูมิความแข็งแรงจะลดลงมาก ถ้าอุณหภูมิต่ำมาก อุณหภูมิการคืบตัวที่อุณหภูมิห้องที่อุณหภูมิความแข็งแรงจะลดลงมาก ถ้าอุณหภูมิต่ำมาก สังกะสีมักจะเปราะ สังกะสี เป็นโลหะที่มีจุดหลอมตัวต่ำ หล่อหลอมง่ายกลึงไส่ขึ้นรูปง่ายสีขาวสวยน่าใช้ ทนทานต่อการเกิดสนิมและโลหะผสมของสังกะสีมีกำลังวัสดุสูงพอใช้ ในปัจจุบันจึงได้รับความนิยมในการทำชิ้นส่วนเครื่องใช้สอยและเครื่อกตกแต่งต่าง ๆ ที่ทำด้วยโลหะ เช่น ขอบวิทยุ โทรทัศน์ ขอบกระจกและเครื่องตกแต่งในรถยนต์ นอกจากนี้ยังใช้ทำกระบอก ถ่านไฟฉาย ทำแผ่นบล๊อค ป้ายชื่อ ชิ้นส่วนบางอย่างของรถยนต์ ภาชนะในครัวของเด็กเล่นและกุญแจ เป็นต้น

สังกะสียังนิยมใช้ อาบบนโลหะอื่น ๆ เช่น เหล็กแผ่น ลวดเหล็กสลักและน๊อต เหล็ก เพื่อป้องกันการเกิดสนิมบนเหล็ก นอกจากนี้แล้วสังกะสียังมีประโยชน์มากในการผสมกับทองแดง ทำทองเหลือและบรอนซ์ชนิดต่าง ๆ

คุณสมบัติของสังกะสี

1. เป็นโลหะค่อนข้างหนัก มีสีขาวปนน้ำเงิน
2. เป็นโลหะที่อ่อนแต่มี ductility ต่ำที่อุณหภูมิบรรยากาศ
3. ถ้าเผาให้ร้อน 100 – 150o C สังกะสีจะมีค่า ductility สูง
4. สามารถรีดเป็นแผ่นหรือเป็นเส้นได้ง่าย
5. มีคุณสมบัติสามารถทนต่อการกัดกร่อน (Corrosion) ในบรรยากาศธรรมดาได้ดี แต่ไม่ทนต่อกรดและด่าง

ข้อเสียของสังกะสีคือ อัตราการขยายตัวสูงเมื่อถูกความร้อน

ประโยชน์ของสังกะสี

1. ใช้เคลือบแผ่นเหล็ก (Galvanizing) และท่อน้ำประมาณ 40% ของสังกะสีที่ผลิตได้
2. ใช้เป็นโลหะผสมทำพวกโลหะผสม เช่น ทองเหลืองประมาณ 20% ทำโลหะผสมที่ใช้กับ Die Casting ประมาณ 26% ทำสังกะสีแผ่นประมาณ 12% ทองเหลืองประมาณ 2% ใช้ทำสารประกอบอื่น ๆ เช่น ทำสังกะสีคลอไรด์ ใช้สำหรับรักษาเนื้อไม้
3. ใช้ในการหล่อแบบถาวร (Die casting) โลหะผสมสังกะสีหลายอย่างทำโดยวิธีหล่อแบบถาวร
4. ใช้ทำทองเหลืองโดยทั่วไปมีสังกะสี 10 – 30 เปอร์เซ็นต์
5. การรีดขึ้นรูปสังกะสีที่รีดที่ใช้ในอุตสาหกรรมมีความบริสุทธิ์ต่าง ๆ กัน ส่วนมากผสมทองแดงลงไปถึง 10% สังกะสีนี้อ่อนตัวและทำงานง่ายที่อุณหภูมิห้อง

ดีบุก (Tin)

ดีบุกมีสัญญลักษณ์ว่า Sn ความหนาแน่น 7.3 กก/ดม3 จุดหลอมเหลว 232o C ความเค้น แรงดึงดูด 4 – 5 กก/มม2 อัตราการยืดตัว 40% ดีบุกเป็นโลหะที่ให้การเปลี่ยนแปลงอันยรูป (Allotropic) คล้ายคลึงกับเหล็ก กล่าวคือดีบุกจะเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจากระบบหนึ่งไปอีกระบบหนึ่งคือจาก เบต้า (b) ไปเป็น แอลฟ่า (µ) การเปลี่ยน b à µ จะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่า 18o C ปกติดีบุก µ จะเปราะแตกง่ายและมักจะเกิดการขยายตัวมากในขณะเกิดการเปลี่ยนแปลงจาก b ไปเป็น µ ดังนั้นดีบุกมักจะแตกได้ง่ายเมื่ออยู่ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 18o C เรียกลักษณะนี้ว่าโรคดีบุก (Sickness of tin or warts) ทั่ว ๆ ไปที่อุณหภูมิบรรยากาศดีบุกเป็นโลหะอ่อนที่จุดหลอมตัวต่ำและมีคุณสมบัติทนต่อการกัดกร่อนได้ดี ดีบุกเป็นโลหะสีขาวคล้ายเงิน อ่อน และรีดเป็นแผ่นได้ง่าย ดีบุกเป็นโลหะยุทธปัจจัยเพราะมีปรากฏอยู่บนผิวโลกไม่มากแห่ง ดีบุกมีในประเทศไทย เช่นภาคใต้จังหวัดภูเก็ต ตะกั่วป่า พังงา ตรัง ยะลา สงขลา นครศรีธรรมราช สุราษฎร์ธานี ชุมพร ภาคกลางจังหวัดประจวบคีรีขันธ์ ราชบุรี กาญจนบุรี และภาคเหนือ แม่ฮ่องสอน เชียงราย เชียงใหม่ ลำปาง ตาก อุทัยธานี และคาบสมุทรอินโดจีน มีมากอีกแหล่งหนึ่งที่มีดีบุก คือ ประเทศโบลิเวียในทวีปอเมริกาใต้

ประโยชน์และการใช้ดีบุก

เนื่องจากดีบุกมีสมบัติต้านทานการกัดกร่อนได้ดี จึงใช้ดีบุกเคลือบแผ่นเหล็ก และภาชนะใส่อาหารเพื่อป้องกันสนิมและผลิตภัณฑ์กันขึ้น เช่น ห่อบุหรี่, ใบชาประมาณ 40% ของดีบุกที่ผลิตได้ใช้เคลือบแผ่นเหล็กหรือที่เราเรียกว่าเหล็กวิลาศ (Tin plate) ที่ใช้มุงหลังคาและผลิตภัณฑ์ทำโลหะผสมเพื่อทำตัวพิมพ์หนังสือ ทำหลอดบรรจุของเหลวเช่น ยาสีฟัน ประมาณ 20% ใช้ทำโลหะบัดกรีและ 15% ของดีบุกที่ผลิตได้ใช้ทำโลหะผสม เช่น บรอนซ์ (phosphor bronze) “white metal” bearing die casting และโลหะตัวพิมพ์ใช้ผสมในน้ำมันหล่อลื่นหรือตัวยาบางอย่างและโลหะผสมดีบุกที่สำคัญ เช่น ทองสัมฤทธิ์เป็นโลหะผสมระหว่างทองแดง ดีบุก และสังกะสี เป็นต้น
ตะกั่วบริสุทธิ์จุดหลอมละลายที่ 621o F เป็นโลหะที่สามารถนำไปใช้ทำอะไรได้หลายอย่างซึ่งได้มาจากคุณสมบัติพิเศษของตะกั่วคือน้ำหนักอะตอมสูงและความหนาแน่น ความอ่อน ความเหนียว ความแข็งแรงต่ำ จุดหลอมละลายต่ำต้านทานการกัดกร่อนและความสามารถในการหล่อลื่นความแข็งแรงทางด้านความล้าไม่ดี ดังนั้นจึงไม่สามารถจะนำมาใช้ภายใต้สภาวะของการสั่นสะเทือนมันจะเกิดการคืบตัว ณ อุณหภูมิห้องและยังมีข้อเสียอื่น ๆ อีกคือเป็นสารประกอบที่มีพิษ

ตะกั่ว (Lead)

ตะกั่วมีสัญญลักษณ์ทางเคมีว่า (Pb) เป็นโลหะที่มีความหนาแน่นมาก หนักอ่อนนิ่มและเหนียวขึ้นรูปง่าย จุดหลอมเหลวต่ำ และทนทานต่อการผุกร่อนได้ดีเลิศ ตะกั่วใช้มากในการทำแผ่นตะกั่ว และหม้อแบตเตอรี่รถยนต์ สารประกอบของตะกั่วใช้ผสมในน้ำมันเบนซินที่มีอ๊อคเทนสูง และใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับทำสีที่มีคุณภาพสูง โลหะตะกั่วยังใช้เป็นน้ำหนักถ่วงความสมดุลย์และเป็นฉากป้องกันรังสีเบต้า และรังสีแกมม่าจากสารกัมมันตะรังสีต่าง ๆ นอกจากนี้ยังใช้บุฝาผนังของห้องเก็บเสียง โลหะตะกั่วที่ผสมกับพลวงเรียกว่า ตะกั่วผสมพลวง (Antimonial Lead) จะมีความแข็งและมีกำลังวัสดุสูงกว่าตะกั่วธรรมดาใช้ทำตะกั่วแผ่นสำหรับทำปลอกโลหะหุ้มรอยเชื่อมของสายส่งไฟฟ้า (Cable sheathing) นอกจากนี้ยังใช้ทำแผ่นตะกั่วในหม้อแบตเตอรี่รถยนต์ อาร์เซนิคและแคลเซี่ยมยังอาจผสมกับตะกั่วเพื่อใช้ทำตะกั่วสำหรับทำปลอกหุ้มรอยเชื่อมของสายไฟฟ้า นอกจากนี้แคลเซี่ยมยังช่วยเพิ่มสมบัติความต้านทานต่อการเกิดครีพ (creep) ของตะกั่วนิยมใช้ทำท่อน้ำที่มีดีบุกผสมอยู่ประมาณ 10 – 25% มีชื่อทางการค้าว่า (Tern Metal) เหมาะสำหรับใช้เป็นโลหะสำหรับอาบบนแผ่นเหล็กที่จะนำไปทำถังเก็บน้ำมัน

คุณสมบัติทางฟิสิกส์

น้ำหนักอะตอม207.2
โครงสร้างของผลึกFace Centerd cubic (F.C.C)
ความหน้าแน่น11.34
จุดหลอมเหลว327.35o C

คุณสมบัติทางกล

Ultimate Tensile strength1.5 kg/mm2
Elastic Limit0.3 kg/mm2
Modulus of Electicity1000 kg/mm2
Hardness 5 H.B
Elongation 60%

ประโยชน์และการใช้ตะกั่ว

1. ใช้บุผนังแทงค์น้ำเพื่อป้องกันการกัดกร่อน
2. ใช้ในหม้อแบตเตอรี่รถยนต์ชนิดตะกั่ว – กรด
3. ทำท่อและข้อต่อระบายน้ำสำหรับห้องสุขาและอ่างล้างชาม
4. เพิ่มความสามารถในการตกแต่งแปรรูปได้ง่ายขึ้น
5. ในด้านชีววิทยาใช้เป็นเกราะกำบังเพื่อกั้นไม่ให้รังสีแกมม่าผ่านได้ (แต่ไม่สามารถกั้นนิวตรอนได้)
6. ตะกั่วใช้หุ้มสายเคเบิ้ลไฟฟ้า
7. ตะกั่วผสมดีบุกใช้ทำตะกั่วบัดกรีที่มีจุดหลอมละลายต่ำ
8. ใช้ผสมทำโลหะตุ๊กตา (Bearing metal)
9. ทำให้โลหะผสมละลายได้ง่าย และทำให้จุดหลอมละลายของโลหะผสมต่ำ เหมาะสำหรับใช้ในวัตถุประสงค์ต่าง ๆ
10. ใช้ทำตัวพิมพ์โลหะสำหรับงานโรงพิมพ์
11. ผสมกับดีบุกใช้เคลือบเหล็กกล้าที่เรียกว่า Tern plate
12. ตะกั่วเป็นส่วนผสมในน้ำมันเบนซิน
13. ตะกั่วใช้เป็นส่วนผสมสี

ตะกั่วใช้มากที่สุดในอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ประมาณหนึ่งในสามของตะกั่วที่ผลิตได้นอกจากนี้ใช้สำหรับสายเคเบิ้ลไฟฟ้า ใช้ในอุตสาหกรรมสีทำโลหะบัดกรี ทำโลหะ Bearing และอื่น ๆ


นิเกิ้ล (Nickel)

นิเกิ้ลมีสัญญลักษณ์ว่า Ni ความหนาแน่น 8 – 8.5 กก/ดม3 จุดหลอมเหลว 1453o C องศาเซนติเกรดจุดเดือด 2730o C ความเค้นแรงดึงสูงสุด เมื่ออบให้เหนียว 40 – 50 กก/มม2 เมื่อรีดจนผิวแข็ง 70 – 80 กก/มม2 โครงสร้างของผลึก เป็นแบบ Face centered cubic (F.C.C) อัตราการยืดตัว เมื่ออบให้เหนียว 40 – 50% เมื่อรีดผิวแข็ง 2%
นิเกิ้ลเป็นโลหะสีขาวเหมือนเงิน เนื้อเหนียว และขัดขึ้นมันได้สวยงาม นิเกิ้ลทนต่อการกัดกร่อนได้ดี เมื่อผสมลงในเนื้อเหล็กจะทำให้เหล็กนั้นมีคุณสมบัติแม่เหล็กดีขึ้นมาก

นิเกิ้ลทางการค้า

นิเกิ้ลทางการค้า เป็นโลหะที่มีนิเกิ้ลอยู่ไม่น้อยกว่า 93% โดยน้ำหนักแบ่งออกเป็นชั้นคุณภาพต่าง ๆ ตามปริมาณนิเกิ้ลและธาตุที่ผสมในโลหะและมีชื่อ ซึ่งรู้จักกันดีในทางการค้าว่า A Nickel D นิเกิ้ล และ E นิเกิ้ล เพอร์มานิเกิ้ลและดิวรานิเกิ้ล

A – นิเกิ้ล เป็นนิเกิลบริสุทธิ์ทางการค้าที่มีปริมาณนิเกิลรวมกับโคบอลท์ไม่น้อยกว่า 99% โดยน้ำหนักสิงแปลกปนที่สำคัญ ได้แก่ แมงกานีส คาร์บอน และเหล็กโลหะนี้เหมาะสำหรับใช้งานที่ต้องการกำลังวัสดุปานกลางและมีความทนทานต่อการกัดกร่อนดี

D – นิเกิ้ล และ E – นิเกิ้ล ธาตุผสมที่สำคัญในนิเกิ้ลชนิดนี้คือ แมงกานีสโดย D – นิเกิ้ล มี 4.5% และใน E – นิเกิล 20% โดยน้ำหนักโลหะนี้มีกำลังสูงกว่า A – นิเกิ้ล แมงกานีสยังช่วยให้นิเกิลนี้สามารถใช้งานภายใต้บรรยากาศของกำมะถันได้ เช่น ใช้ในห้องสันดาปของเครื่องยนต์ สันดาปภายในนิยมใช้ทำเขี้ยวหัวเทียน นิเกิ้ลทั่ว ๆ ไปไม่เหมาะสมสำหรับใช้งานในบรรยากาศที่มีกำมะถัน เพราะจะทำให้โลหะละลายและแตกเมื่อร้อน (hot short)

เพอร์มานิเกิ้ล นิเกิลชนิดนี้มีกำลังวัสดุสูงกว่าที่กล่าวมาแล้ว เพราะผสมแมกนีเซียมและไทเทเนี่ยมจำนวนเล็กน้อยเข้าในโลหะ ซึ่งมีผลทำให้โลหะมีกำลังวัสดุสูงขึ้นทั้งยังสามารถปรับปรุงกำลังวัสดุให้สูงขึ้นโดยทางกรรมวิธีทางความร้อน เพ่อให้เกิดการแยกตัวแข็ง (aged hardening) ได้อีกด้วย คุณสมบัติการนำไฟฟ้าดีพอสมควร ดังนั้นโลหะนี้จึงเหมาะสำหรับใช้งานที่ต้องการทั้งกำลังวัสดุและการนำไฟฟ้าดี เช่น ทำสปริง ที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน

ดิวรานิเกิ้ล ธาตุผสมในนิเกิ้ลชนิดนี้ คือ อลูมิเนียมโดยปกติผสมประมาณ 4.5% โดยน้ำหนักธาตุอื่นที่สำคัญได้แก่ไทเทเนียมและซิลิกอน ช่วยส่งเสริมให้โลหะมีกำลังวัสดุสูงยิ่งขึ้น ทั้งสามารถปรับปรุงกำลังวัสดุให้สูงขึ้นได้อีกโดยการทำกรรมวิธีทางความร้อน

โครเมียม (Chromium)

โครเมียมมีสัญญลักษณ์ทางเคมีว่า Cr ความหนาแน่น 6.8 กก/ดม 3 จุดหลอมเหลว 1900o C
โครเมียมเป็นโลหะที่มีสีเทาคล้ายเหล็ก เมื่อหักดูรอยหักจะขาวเป็นมันวาบเหมือนเงินโครเมียมเป็นโลหะที่แข็งและเปราะ ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีมาก เหมาะสำหรับใช้ชุบเคลือบผิวเพื่อมิให้เกิดขุมสนิม อุปกรณ์เครื่องมือใดที่ต้องการมิให้สึกหรอก็มักจะชุบโครเมียมแข็ง (Hard Chromium Plating) นอกจากนี้ โครเมียมยังเป็นวัสดุโลหะผสมที่สำคัญยิ่งอีกด้วย เช่น ใช้ทำเหล็กไร้สนิม (Stainless Steel) เป็นต้น เหล็กไร้สนิมที่เราใช้และเห็นกันอยู่ทุกวันนี้ในรูปของมีด ช้อน ส้อม ฯลฯ นั้นส่วนมากมีโครเมี่ยมผสมอยู่ 18 เปอร์เซ็นต์ นิเกิล 8 เปอร์เซ็นต์ ใช้ในการเคลือบนิเกิลหรือแผ่นเหล็กเพื่อทำให้แผ่นโลหะนั้น ๆ ไม่ขึ้นสนิมได้ง่าย สวยเป็นเงาดังจะเห็นได้จากส่วนต่าง ๆ ของรถยนต์ โลหะผสมโครเมียมที่มีประโยชน์อีกชนิดหนึ่งก็คือ โลหะผสมที่มีนิเกิล 80 เปอร์เซ็นต์ และโครเมียม 20 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งมีความต้านทานไฟฟ้าสูง
แร่โครเมียม คือ แร่โครไมต์ (Chromite) มีสูตรเคมีว่า FeCr2O4 ในเนื้อสินแร่จะพบออกไซด์ของเหล็กและของโครเมียมปนกันมีมาในอาฟริกาใต้, โรดีเซีย, เตอรกี และรัสเซีย


แมงกานีส (Manganes)

แมงกานีสมีสัญญลักษณ์ทางเคมีว่า Mn มีความหนาแน่น 7.4 กก/ดม3จุดหลอมเหลว1250o C แมงกานีสเป็นโลหะที่แข็งและเปราะสี เป็นสีเทาคล้ายเหล็ก ส่วนมากใช้เป็นวัสดุโลหะผสมกับเหล็ก เป็นเหล็กกล้า เหล็กหล่อ ทองแดงผสมและโลหะเบาผสมเป็นต้น แมงกานีสบริสุทธิ์ ไม่มีที่ใช้งาน เหล็กกล้าทุกชนิดจะมีแมงกานีสผสมอยู่ตั้งแต่ 0.5 – 14% บรอนซ์ หรือทองแดงซึ่งมีแมงกานีส 3.5% จะมีความแข็งแกร่งเท่า ๆ กับเหล็กกล้าละมุน (Mild steel) ถ่านไฟฉายแบตเตอรี่แห้ง ทำแก้วและในอุตสาหกรรมการทำสี เป็นต้น
แมกา นีสเป็นโลหะที่สำคัญที่สุดในการใช้เป็นตัวไล่ออกซิเจนในการผลิตเหล็กกล้าทุก ชนิด ฉะนั้นจึงเป็นปัจจัยสำคัญในอุตสาหกรรมการผลิตเหล็กกล้า หากปราศจากโลหะชนิดนี้แล้วอุตสาหกรรมเหล็กกล้าอาจจะยังไม่เจริญก้าวหน้ามาจน เท่าทุกวันนี้ก็ได้ แมงกานีสที่ผลิตในโลกนี้กว่า 90 เปอร์เซนต์นำไปใช้ในการผลิตเหล็กกล้า แมงกานิสไม่เป็นแต่เพียงตัวไล่ออกซิเจนอย่างเดียวแต่ยังใช้ผสมทำให้เหล็กกล้ามีคุณภาพดีพิเศษขึ้นอีกด้วย แมงกานีสที่ใช้ในการผลิตเหล็กกว้านี้ส่วนมากใช้ในรูปของ เหล็กกล้าผสมแมงกานีส (Ferro Manganese) ที่มีแมงกานีสอยู่ประมาณ 80 เปอร์เซ็นต์ เหล็กกล้าผสมแมงกานีสมีประโยชน์มากสำหรับใช้ทำเครื่องมือบดย่อยหินและรางรถไฟตอนที่เป็นรางโค้างหรือบริเวณที่ตัดและสับหลีกกัน ซึ่งต้องรับการขัดสีมาก ๆ ส่วนเหล็กกล้าที่ใช้ทำหมวกเหล็กสำหรับทหารนั้น มีส่วนผสมประกอบด้วยคาร์บอน 1.3% ซิลิกอน 1.5% และแมงกานิส 12.9% ถือว่าเป็นเหล็กกล้าผสมแมงกานีสชนิดหนึ่งเหมือนกัน


อลูมิเนียม (Aluminium)

คุณสมบัติพิเศษอย่างหนึ่งของอลูมิเนียมก็คือ มีน้ำหนักเบา มีความแข็งแรงอยู่ในเกณฑ์สูงจึงทำให้อลูมิเนียมสามารถเข้าไปแทนที่เหล็กได้ แทนที่ทองแดงได้ก็เพราะมีความต้านทานไฟฟ้าอยู่ในเกณฑ์ต่ำรองจากทองแดง นอกจากนี้อลูมิเนียมยังมีคุณสมบัติทนต่อการกัดกรอนได้ดีในบรรยากาศทั่วไป เพราะอลูมิเนียมเมื่อทิ้งไว้ในอากาศบริเวณผิวจะรวมตัวกับออกซิเจนในอากาศให้อลูมิเนียมออกไซด์ ซึ่งป้องกันไม่ให้ออกซิเจนแทรกซึมลงไปทำปฏิกิริยากับอลูมิเนียมภายในได้ คุณสมบัติที่ดีอีกประกานหนึ่งก็คือ สามารถรวมตัวกับโลหะอื่นให้โลหะผสมที่มีคุณสมบัติพิเศษหลายประการ คุณสมบัติที่ไม่ดีของอลูมิเนียมอย่างเดียวคือ Limit elastic ต่ำ ทำให้การใช้งานต้องอยู่ในขอบเขตจำกัดอลูมิเนียมใกล้เคียงกับทองแดงคือการเป็นสื่อการนำความร้อน และไฟฟ้า

อลูมิเนียมแบ่งออกเป็น 4 เกรด

1. อลูมิเนียม (A1) 99.99% มีคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยมในสภาวะของน้ำทะเล มีราคาแพงประโยชน์ใช้ในพวกอุปกรณ์ไฟฉายที่ต้องการความเข้มสูง ทำให้เกิดการสะท้อนแสงได้อยู่ (Search light or Reflector)
2. อลูมิเนียม (A2) 99.80% ใช้ในอุตสาหกรรมเคมีเพราะว่ามีความเหนียว (ductility) สูงคือสามารถโค้งงอได้เช่นทำ pipe, tube และแผ่นบาง ๆ ห่อหุ้มของ
3. อลูมิเนียม (A3) น้อยกว่า 99.60% ต้านทานต่อการเกิดกัดกร่อนได้ดีมาก เหมาะกับงานที่ไม่ต้องการอลูมิเนียมบริสุทธิ์มากนัก เช่น อุปกรณ์ไฟฟ้า สายเคเบิ้ล การส่งถ่ายกระแสไฟฟ้าบางทีก็เรียกเกรดนี้ว่า E.C. (Electrical conductor)
4. อลูมิเนียม (A4) 99% ใช้ทำพวกภาชนะใส่อาหารทั่ว ๆ ไป กล่องแผ่นที่ใช้ทำงานทั่ว ๆ ไปที่เราไม่ต้องการอลูมิเนียมบริสุทธิ์สูงนัก พวกท่อก็มีความเหนียวสูงพอควร

คุณสมบัติทางฟิสิกส์

อลูมิเนียมมีสัญญลักษณ์ทางเคมีว่า AL ความหนาแน่น 2.7 กก/ดม3
จุดหลอมเหลว 658o C
อุณหภูมิกลายเป็นไอ 1800o C
ความร้อนจำเพาะ (0 – 100o C) 0.2259 แคลอรี่/กรัมo C
ความต้านทานจำเพาะ (20o C) 2.699 ไมรครอโอห์ม/ซ.ม.

คุณสมบัติทางกล

ความเค้นแรงดึงสูงสุด 2 กก/มม2
Elastic Limit 3 กก/มม2
Modulus of elasticity 7800 กก/มม2
Hardness 16 H.B.
Elangation 45%

คุณสมบัติที่ดีเด่นของอลูมิเนียม

1. มีความหนาแน่นน้อย น้ำหนักเบา ความถ่วงจำเพราะ 2.7 ซึ่งเหล็ก 7.8 และมีกำลังวัสดุต่อหน่วยน้ำหนักสูง นิยมใช้ทำเครื่องใช้ไม้สอยตลอดจนชิ้นส่วนบางอย่างในเครื่องจรวจและขีปาวุธ
2. จุดหลอมเหลวต่ำ หล่อหลอมง่าย
3. มีความเหนียวมากสามารถขึ้นรูปด้วยกรรมวิธีต่าง ๆ ได้ง่าย และรุนแรงโดยไม่เสี่ยงต่อการแตกหัก
4. ค่าการนำไฟฟ้าคิดเป็น 62% IACS (International Anneal Copper Standard)ซึ่งไม่สูงนัก แต่เนื่องจากมีน้ำหนักเบา ดังนั้นจึงใช้เป็นตัวนำไฟฟ้าในกรณีที่คำนึงถึงเรื่องน้ำหนักเบาเป็นส่วนสำคัญ
5. เป็นโลหะไม่มีพิษต่อร่างกายมนุษย์ (nontoxic) และมีค่าการนำความร้อนสูงใช้ทำภาชนะหุงต้มอาหารและห่อรองรับอาหาร
6. ผิวหน้าของอลูมิเนียมบริสุทธิ์ มีดรรชนีการสะท้อนกลับของแสงสูงมาก จึงใช้ทำแผ่นสะท้อนในแฟลชถ่ายรูป จานสะท้อนแสงในโคมไฟฟ้า ไฟฟ้าหน้ารถยนต์
7. ทนทานต่อการเกิดสนิม และการผุกร่อนในบรรยากาศที่ใช้งานโดยทั่วไปได้ดีมาก แต่ไม่ทนทานการกัดกร่อนของกรดแก่และด่างทั่วไป
8. ซื้อหาได้ง่ายในท้องตลาดและราคาไม่แพงนัก

วุลแฟรมหรือทังสเตน (Wolfram or Tungsten)

ทังสเตน มีสัญญลักษณ์ทางเคมีว่า W มีความหนาแน่น 19.3 กก/ดม3 จุดหลอมเหลว 3370o C (สูงที่สุดในบรรดาโลหะทั้งหลาย) ทังสเตนหรืออีกชื่อหนึ่งว่าวุลแฟรม เป็นโลหะขาวเหมือนเงินใช้ทำไส้หลอดไฟฟ้า เพราะสามารถโปร่งแสงได้มากกว่าไส้ชนิดอื่น และทนต่อความร้อนได้ดีด้วยวุลแฟรมมีที่ใช้มากในอุตสาหกรรม คือ ใช้เป็นวัสดุโลหะผสมทำเหล็กรอบสูง เหล็กเครื่องมือ และเหล็กโลหะแข็ง ซึ่งเป็นวัสดุคมมีดที่รักษาความคมไว้ดีมาก แม้ว่าอุณหภูมิงานจะสูง
Scheele ชาวสวีเดน เป็นผู้ค้นพบแร่ทังสเตนเป็นคนแรก ซึ่ง Scheele ได้พิสูจน์ว่าแร่นั้นประกอบด้วยปูนขาว แรดทังสติกในรูปของแคลเซียมทังสเตท ซึ่งปัจจุบันเรียกว่า แร่ซีไลท์ คำว่าทังสเตนในสวีเดนมีความหมายว่าหินหนัก แต่ปัจจุบันได้มาจากแร่สีดำและหนัก ซึ่งเรียกกันว่า วุลแฟรม หรือ วุลแฟรมไมท์ ทังสเตนเป็นโลหะที่มีความสำคัญมากชนิดหนึ่งในด้านการอุตสาหกรรมโดยเฉพาะอย่างยิ่งอุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกล้า ประโยชน์ที่มีความสำคัญที่สุดของทังสเตนที่พบกันครั้งแรกคือใช้ทำเส้นใยในหลอดไฟฟ้า เพราะมีคุณสมบัติพิเศษบางประการคือ ไม่หลอมตัวที่อุณหภูมิต่ำกว่า 3400o C และในขณะเดียวกันมีความแข็งทั้งในขณะที่ร้อนและเย็นความจริงทังสเตนเป็นโลหะที่เปราะมาก และหลอมละลายยากเพราะมีจุดหลอมตัวสูง แต่ที่สามารถทำเป็นแท่งแล้วดึงเป็นเส้นลวดเล็ก ๆ ได้ก็โดยเอาผงทังสเตนมาอัดเป็นแท่งในแบบพิมพ์ ปัจจุบันนี้ทังสเตนที่ใช้ผสมกับเหล็กกล้ามีปริมาณสูงถึง 90% ใช้ผสมทำเหล็กกล้าความเร็วสูงทำทังเตนคาร์ไบด์ใช้ทำเครื่องมือสำหรับตัดโลหะที่สำคัญที่สุด คือ สเตลไลท์ (Stellite) ซึ่งเป็นโลหะผสม Co 5.5% Cr 33 – 35% W 10% C 1.5 – 2% ทังสเตนยังใช้ในรูปของสารประกอบเรียกว่า ทังสเตนบรอนซ์ ใช้ประโยชน์เป็นเครื่องตกแต่งผสมแก้วหรือเครื่องปั้นดินเผาทำให้มีสีสวยต่าง ๆ กัน ทังสเตนกลึงได้ยากเพราะว่ามันแข็งแต่สามารถเจียรนัยได้

ประโยชน์ของทังสเตน ณ ที่อุณหภูมิห้องโลหะทังสเตนสามารถนำไปใช้งานได้มากมาย ดังต่อไปนี้

1. ใช้เป็นอีเล็คโทรดสำหรับการเชื่อมแบบแกสเฉี่อย (การเชื่อมแบบทิก)
2. ใช้ทำไส้หลอดไฟฟ้าและอีเล็คตรอน
3. ใช้เป็นขั้วบวกสำหรับหลอดเอ็กซเรย์ และหลอดอีเล็คตรอน
4. เป็นธาตุที่ต้านทานไฟฟ้า
5. ใช้เป็นแม่พิมพ์ในการรีดเส้นลวด
6. ใช้ทำหัวฉีดในจรวด

โมลิบดินั่ม (MOLYBDENUM)

โมลิบดินั่ม มีสัญญลักษณ์ว่า Mo ความหนาแน่ 10.2 กก/ดม3 จุดหลอดเหลว 2622o C บางทีเรียกันว่า “มอลลี่” เป็นโลหะขาวคล้ายเงินไม่แข็งกระด้าง สามารถแปรรูปได้ง่ายกว่าทังสเตนโมลิบดินั่มบริสุทธิ์ ใช้มากในการทำที่ยึดของเส้นใยในหลอดไฟฟ้าทุกชนิด หลอดวิทยุ หลอดรังสีเอ็กซ์ ใช้ในจุดสัมผัสต่าง ๆ ในทางไฟฟ้า และเมื่อทำเป็นแผ่นริบบิ้นใช้เป็นตัวให้ความร้อนในเตาไฟฟ้า แบบที่ใช้ความต้านทานซึ่งอาจจะนำความร้อนได้สูงถึง 2000o C อย่างไรก็ดีประโยชน์ที่สำคัญที่สุดของโมลิบดินั่มนั้นได้แก่ ใช้ผสมกับเหล็กกล้าชนิดต่าง ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหล็กกล้าผสมนิเกิลและโครเมียม โมลิบดินั่มจะช่วยทำให้เหล็กกล้ามีความเหนียมมากขึ้น เหมาะสำหรับใช้ในที่ที่มีความกดดันและอุณหภูมิสูง เช่น ใช้ทำหม้อน้ำสำหรับเครื่องไอน้ำ ในเหล็กกล้าไม่ขึ้นสนิมที่มีโครเมี่ยม 18% นิเกิล 4% เมื่อผสมโมลิบดินั่ม 2 – 4% จะช่วยทำให้เหล็กกล้าชนิดนี้ต้านทานการขึ้นสนิมดีขึ้น แม้จะใช้ในทีอุณหภูมิสูง ๆ ก็ตามปัจจุบันใช้ โมลิบดินั่มแทนทังสเตนกันมากในการผลิตเหล็กกล้า ความเร็วรอบสูง นอกจานี้ผสมในเหล็กหล่อทำให้เหล็กหล่อมีความแข็งและทนต่อการสึกหรอมากขึ้นตามปกติจะใช้ในรูปของเหล็กผสมโมลิบดินั่ม (FERRO – MOLYBDENUM) เช่นเดียวกับแมงกานีสหรือทังสเตนท้ายสุดที่สารประกอบทางเคมีของโมลิบดินั่ม เช่น โซเดียมโมลิบเดทมีประโยชน์มากในอุตสาหกรรมหมึกและสีย้อมผ้าเป็นโลหะที่ใช้ผสมกับเหล็ก ทำให้เหล็กเหนียวเค้นแรงดึงสูงมากขึ้น และใช้เป็นอีเล็คโทรดในหลอดรังษีเอ็กซ์เรย์ โมลิบดินั่มเป็นโลหะแข็งมีคุณสมบัติทั่ว ๆ ไป คล้ายกับทังสเตนแต่สารประกอบของโมลิบดินั่มสารหนึ่ง คือ โมลิบดินั่มไดซัลไฟดิ์ (MoS2) กลับมีคุณสมบัติเป็นวัสดุหล่อลื่นที่ดีที่สุดอย่างหนึ่ง แร่โมลิบดินั่นที่สำคัญได้แก่ แร่โมลิดีไนท์ (MoS2) และแร่วุลพีไนท์ (PbMoO4)

วาเนเดียม (VANADIUM)

วาเนเดียม มีสัญญลักษณ์ว่า V ความหนาแน่น 5.7 กก/ดม3 จุดหลอมเหลวที่ 1715o C เป็นโลหะที่มีสีเทาคล้ายเหล็ก และแข็งมากทีเดียวในวงการช่างวาเนเดียมใช้เป็นวัสดุโลหะผสมกับเหล็ก เพียงแต่ผสมลงไปนิดหน่อย (ปกติไม่เกิน 0.2%) จะทำให้ความเค้นแรงดึงและความเหนียมของเหล็กสูงขึ้นมากมาย โลหะวาเนเดียมบริสุทธิ์ เตรียมได้ยากมากในการปฏิบัติเรามักเตรียมวาเนเดียมในลักษณะ (FERROVANADIUM) คือเป็นสารประกอบของเหล็กกับวาเนเดียม

ประโยชน์ของวาเนเดียมวาเนเดียมใช้เป็นธาตุผสมในเหล็กกล้าวาเนเดียมจะช่วยให้เหล็กกล้ามีคุณภาพดีขึ้นหลายประการดังนี้

1.บางส่วนของวาเนเดียม จะละลายในเนื้อเหล็ก ทำให้เหล็กกล้ามีกำลังความแข็งและอำนาจการยืดตัวสูง
2.ทำให้เหล็กกล้ามีเกล็ดผลึกละเอียดและสม่ำเสมอและลดความโน้มเอียงในการเติบโตของเกล็ดผลึกระหว่างการกระทำด้วยความร้อน
3.วาเนเดียมจะรวมตัวกับคาร์บอนเป็นคาร์ไบด์ (CARBIDE) ที่มีเสถียรภาพดี ทำให้เหล็กกล้ามีความคงทนและแข็งแกร่งขึ้นแม้อุณหภูมิสูง คุณสมบัติก็ไม่เปลี่ยนแปลงไป

วาเนเดียนเป็นโลหะที่มีกัมมันตภาพทางเคมีมาก และสามารถเปลี่ยนแปลงวาเลนซี่ได้ง่าย จึงทำให้วาเนเดียนเป็นตัวเร่งปฏิกริยาที่ดี และใช้มากในการผลิตสารเคมีต่าง ๆ เหล็กที่ใช้ในส่วนที่มีความเครียดมาก ๆ เช่น สลักสูบ ก้านสูบ ข้อเสือรถไฟ เพลา และลูกสูบ มักใช้เหล็กกล้าที่มีวาเนเดียนผสมอยู่ 0.2% แมงกานีส 0.7 – 0.95% และคาร์บอน 0.4 – 0.5% เหล็กกล้าผสมโครเมียมและวาเนเดียน ซึ่งมีวาเนเดียนผสมอยู่ 0.15 – 0.20% ใช้กันแพร่หลายในการทำหม้อน้ำ ท่อไอน้ำความร้อนสูง แท่งอีเล็คโทรดที่ใช้การเชื่อมโลหะเกียร์ต่าง ๆ เพลารถยนต์ ขาไก่พวงมาลัย เพลาข้อเหวี่ยง และเพลาใบพัด เป็นต้น ในเหล็กกล้าความเร็วสูงทุกชนิด มักจะมีวาเนเดียมผสมอยู่ตั้งแต่ 0.5 – 2.5% นอกจากนี้วาเนเดียมยังมีประโยชน์มากในการผลิตเหล็กกล้าชนิดที่ใช้ทำแบบพิมพ์ถาวรโดยผสมเข้าไปประมาณ 0.25% จะช่วยกำจัดสิ่งสกปรกต่าง ๆ ออกจากเหล็กกล้า โดยเฉพาะพวกที่ไม่ใช้โลหะ

โคบอลท์ (COBALT)

โคลบอลท์มีสัญญลักษณ์ว่า Co ความหนาแน่น 8.6 กก/ดม3 จุดหลอมเหลว 1490o C มีคุณสมบัติโดยทั่ว ๆ ไป คล้ายกับนิเกิล แต่ทว่าเหนียวกว่ามาก สีของโลหะโคบอลท์เป็นสีขาวออกชมพูเรื่อ ๆ จนเกือบจะเป็นสีเทา โคบอลท์ใช้เป็นวัสดุโลหะผสมกับเหล็กใช้ทำโลหะแม่เหล็ก และเป็นส่วนประกอบสำคัญของโลหะแข็ง (HARDMETAL) มนุษย์รู้จักใช้สินแร่โคบอลท์ในการผสมทำเครื่องเคลือบดินเผา และในอุตสาหกรรมแก้วดังจะเห็นได้จากแก้วโคอลท์สีน้ำเงินที่ค้นพบในหลุมศพของชาวอียิผต์ และในสิ่งสลักหักพังของเมืองทรอย (TROY) ประโยชน์ของโคบอลท์ที่สำคัญที่สุดในทางโลหะวิทยา ก็คือใช้ในโลหะผสมสำหรับทำเครื่องตัดโลหะด้วยความเร็วสูง ที่รู้จักกันทั่วไปและใช้มากที่สุด คือ สเตลไลท์ ซึ่งเป็นโลหะผสมของโคบอลท์ 45 – 50% โครเมี่ยม 30 – 35% และทัสเตน 12 –17% สเตลไลท์นี้สามารถตัดโลหะแข็งแกร่งได้โดยความเร็วสูง และยังคงรักษาความแหลมคมไว้ได้ แม้จะได้รับความร้อนถึงกับร้อนแดงก็ตาม ในพวกโลหะผสมคาร์ไบด์ต่าง ๆ มีโคบอลท์ผสมอยู่กว่า 10% ทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมและช่วยให้โลหะคาร์ไบด์มีความแข็งแกร่งขึ้น
ใช้มากที่สุดในทังสเตนคาร์ไบด์ ซึ่งใช้ทำเครื่องมือตัดโลหะด้วยความเร็วสูง ส่วนต่าง ๆ ของเครืองยนต์กังหันแกส ปัจจุบันนี้ใช้โลหะโคบอลท์ 62% โครเมี่ยม 28% โมลิบดินั่ม 5.5% นิเกิล 2.5% และเหล็กกับคาร์บอนอีกเล็กน้อย โลหะชนิดนี้ทนต่อความร้อนได้ดีมาก ประโยชน์ที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งของโคบอลท์ คือใช้ในการทำโลหะผสมที่มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กถาวรหลายชนิด โดยเฉพาะโลหะผสม “อัลนิโค” ซึ่งประกอบด้วยอลูมิเนียม นิเกิลและโคบอลท์ ชนิดของแร่โคบอลท์ที่สำคัญได้แก่แร่สมอลไลท์ (CoAS2) และแร่โคบอลท์ไทท์ (Co.AS.S)

พลวง (ANTIMONY)

พลวงมีสัญญลักษณ์ว่า Sb ความหนาแน่น 6.6 กก/ดม3 จุดหลอมเหลว 630o C พลวงเป็นโลหะมันสีขาวเหมือนเงิน แข็งและเปราะใช้เป็นโลหะผสม โดยจะเสริมความแข็งให้แก่โลหะผสมนั้น ตัวอย่างเช่นใช้ผสมทำตะกั่วแข็งในหม้อแบตเตอรี่ โลหะบัดกรี และทำโลหะหล่อแบริ่งเป็นต้น ความแข็งของพลวงแลเห็นได้จากตะไบโลหะผสม 30% เหล็ก 70% พลวงขณะตะไบจะมีประกายไฟเกิดขึ้น พลวงมีลักษณะคล้ายสังกะสี แต่แข็งและเปราะมาก สามารถทุบให้ละเอียดเป็นผงได้ตามปกติแล้ว ลำพังโลหะพลวงเองไม่สามารถใช้ทำประโยชน์อะไรได้เลย แต่ใช้เป็นโลหะผสมสำหรับเพิ่มความแข็งให้ตะกั่วเพื่อใช้ทำตัวพิมพ์ต่าง ๆ ทำโลหะตุ๊กตา (BEARING METAL) แผ่นแบตเตอรี่กระสุนปืน ในการผสมกับตะกั่วทำโลหะตัวพิมพ์ต่าง ๆ นั้นนอกจากจะทำให้ตะกั่วแข็งขึ้นแล้วพลวงยังช่วยให้โลหะผสมนั้นมีคุณสมบัติหดตัวน้อยลงขณะที่แข็งตัว จึงเหมาะสำหรับใช้หล่อตัวพิมพ์ลูกปืนขนาดต่าง ๆ ที่ใช้กันส่วนมากตั้งแต่สงครามโลกครั้งที่หนึ่งนั้น คือ โลหะที่มีพลวงอยู่ด้วย พลวงจะช่วยให้โลหะผสมนั้นแข็งเปราะจนกระทั้งเมื่อกระทบกับสิ่งของหรือระเบิดแล้วจะมีสะเก็ดกระจายทั่วไป ต่อมาพลวงเริ่มมีบทบาทสำคัญยิ่งในการวิวัฒนาการของโลหะตุ๊กตา ซึ่งคงต้องใช้อยู่ตราบจนทุกวันนี้ ปริมาณพลวงที่ใช้มากที่สุดคือ ผสมกับตะกั่วในการทำแผ่นแบตเตอรี่ และปริมาณการใช้คงนับวันจะทวีขึ้นเคียงคู่ไปกับพัฒนการความเจริญก้าวหน้าของอุตสาหกรรมรถยนต์ทุกชนิด เมื่อใช้พลวงผสมตะกั่วเพื่อใช้หุ้มสายโทรศัพท์ และเคเบิลอื่น ๆ จะทำให้โลหะนี้มีความทนทานต่อความล้า ถึง 15 เท่า ของตะกั่วธรรมดาที่ใช้ของพลวงส่วนมากอยู่ในรูปของโลหะผสมหรือสารประกอบหนึ่งในหกส่วนของพลวงที่ผลิตได้นั้นนำมาใช้ในการทำสารประกอบ เช่น LEAD ANTIMONAE และ ANTIMONY TETROXIDE ซึ่งใช้มากในอุตสาหกรรมเครื่องปั้นดินเผา ทำสี และลูกระเบิดควันสำหรับหาระยะพลวงทั้งในรูปของออกไซด์ ซัลไฟด์ และโลหะบริสุทธิ์ใช้ผสมในการผลิตแก้วสีต่าง ๆ นอกจากนี้ที่ใช้หลักของพลวงยังมีอีกหลายอย่าง เช่น ในอุตสาหกรรมยาง และไม้ขีดไฟ เป็นต้น

บิสมัท (BISMUTH)

บิสมัทมีสัญญลักษณ์ว่า Bi มีความหนาแน่น 9.8 กก/ดม3 จุดหลอมเหลว 279o C บิสมัทเป็นโลหะที่แข็งเหมือนพลวงเป็นเมล็ดเกรนมาก และเปราะสีค่อนข้างแดง บิสมัทใช้เป็นวัสดุโลหะผสม ช่วยลดจุดหลอมเหลวให้น้อยลง เช่น ฟิวส์ไฟฟ้าเป็นต้น โลหะผสมที่มีจุดหลอมเหลวต่ำที่สุดมีส่วนผสมต่าง ๆ ดังนี้ บิสมัท 50% ตะกั่ว 25% ดีบุก 12.5% และแคดเมียม 12.5% จุดหลอมเหลวของโลหะนี้ 55.5o C ตัวอย่างงานอีกอย่างหนึ่งของบิสมัท คือ ใช้เป็นโคมสะท้อนไฟได้ดีมากประหนึ่งกระจก โลหะบัดกรีที่มีบิสมัทผสม 15% มีจุดหลอมตัวต่ำเหมาะสำหรับใช้บัดกรีกระป๋องหรือภาชนะที่ใส่กระสุนดินระเบิดต่าง ๆ ใช้ในอุตสาหกรรมแก้ว และเครื่องป่นดินเผาในรูป ออกไซด์ ประโยชน์ของบิสมัทที่สำคัญคือใช้ในการผลิตยารักษาโรคต่าง ๆ ซึ่งใช้บิสมัทถึง 75% ผลิตโลหะบัดกรี โลหะผสมบิสมัท ตะกั่ว พลวง มีประโยชน์ใช้สำหรับเชื่อมรอยต่อระหว่างแก้วกับโลหะในการทำภาชนะ หรือท่อ เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำมัน อากาศ หรือ น้ำรั่ว ได้ใช้ผสมตะกั่วหรือดีบุกสำหรับหล่อทำของเด็กเล่นต่าง ๆ แร่บิสมัทที่สำคัญก็คือแร่บิสมัททิไนท์ (Bi2S2)

ปรอท (MERCURY)

ปรอทมีสัญญลักษณ์ว่า Hg มีความหนาแน่น 13.6 กก/ดม3 จุดหลอมเหลว –39o C ปรอทเป็นโลหะชนิดเดียวที่เป็นของเหลวที่อุณหภูมิธรรมดา มีสัมประสิทธิการขยายตัวสูงมาก จึงเหมาะที่จะใช้ทำเทอร์มอมิเตอร์ในงานช่างไฟฟ้า ปรอทใช้เป็นสวิทช์ได้ดี เรียกว่า สวิทช์ปรอท ไอของปรอทเมื่อเติมลงในหลอดไฟจะใช้แสงสีเขียวและอุตราไวโอเลต ใช้ได้ทั้งเป็นไฟส่องสว่าง และไฟวิทยาศาสตร์ฆ่าเชื้อโรค

ใช้ในอุปกรณ์ เครื่องไฟฟ้าต่าง ๆ ได้แก่ หลอดแก้วสูญญากาศ หลอดไฟนีออน ทำแบตเตอรี่แห้ง ปลายสวิทช์ไฟฟ้า และเครื่องตัดกระแสไฟฟ้าอีกหลายชนิด นอกจากนี้ยังเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในการทำเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ เช่น ทำเครื่องวัดอุณหภูมิ เครื่องวัดความ ของบรรยากาศ ปั๊มสูญญากาศ และอื่น ๆ อีกมาก ดีบุก เงิน และทองที่ละลายในปรอททำให้เกิดโลหะผสมขึ้น ซึ่งเรียกกันโดยทั่ว ๆ ไปว่า เป็นโลหะอะมาลกัม (AMALGAM) ใช้ประโยชน์มากในการทันตแพทย์ เช่น ใช้สำหรับอุดฟัน เป็นต้น นอกจากนี้สารประกอบของปรอทยังใช้ในอุตสาหกรรมน้ำมัน สี อุตสาหกรรมทำผ้าสักหลาด การถ่ายรูป และอื่น ๆ อีก ปรอทรวมตัวกับโลหะอื่นได้เกือบทุกชนิด ยกเว้น เหล็ก นิเกิล วุลแฟรม และโมลิปดีนั่ม เท่านั้น แร่ปรอทที่สำคัญก็คือแร่ซินนาบาร์ (Hgs)

แทนทาลัม (TANTALUM)

แทนทาลัมมีสัญญลักษณ์ว่า Ta ความหนาแน่น 16.6 กก/ดม3 จุดหลอมเหลว 3030o C แทนทาลัมเมื่อขัดแล้วเป็นโลหะที่มีสีขาวคล้ายทองคำขาว แต่ถ้าไม่ขัดจะมีสีค่อนข้างน้ำเงินคล้ายเหล็กกล้า ทั้งนี้คงเป็นเพราะเยื่อออกไซด์บาง ๆ ที่เกิดอยู่ที่ผิวแทนทาลัมเป็นโลหะที่ต้านทานต่อการกัดของสนิมได้ดีเป็นพิเศษ ที่อุณหภูมิธรรมดาไม่มีกรดเคมีใด ๆ ที่กัดแทนทาลัมได้ นอกจากกรดไฮโดรฟลูโอริคเท่านั้น แทนทาลัมบริสุทธิ์ มีคุณสมบัติทางกลคล้ายกับเหล็กกล้าละมุนเนื่องด้วยแทนทาลัมมีคุณสมบัติต้านทานต่อการกัดของสารประกอบเคมีได้ดีพอ ๆ กับทองคำขาว แต่ราคาถูกกว่ามากจึงมีประโยชน์อย่างยิ่งในอุตสาหกรรมเคมี โดยเฉพาะในการผลิตอุปกรณ์เครื่องมือต่าง ๆ ที่ต้องใช้กับสารประกอบที่มีอำนาจการกัดโลหะสูง แม้แต่ในทางการแพทย์ก็เริ่มใช้แทนทาลัมในการทำเป็นแผ่น เป็นสกรู และหมุดสำหรับต่อกระดูกแทนทาลัม สามารถดูดแกสต่าง ๆ ได้ดีเป็นพิเศษอีกทั้งยังมีจุดหลอมตัวสูง จึงใช้ทำขั้วบวกและกริด (GRID) ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหลายได้ดี ประโยชน์ที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งของแทนทาลัม คือใช้ในรูปของคาร์ไบด์ผสมกับโลหะคาร์ไบด์อื่น ๆ เพื่อทำปลายเครื่องมือตัดโลหะแร่ที่สำคัญของแทนทาลัม คือ แร่ทานทาไลท์ (Ta2O5)

ประโยชน์ของแร่แทนทาลัม

1.ใช้ทำอุปกรณ์สำคัญที่เรียกว่า Capacitor เช่น อุปกรณ์ในเครื่องคอมพิวเตอร์ อุปกรณ์ของวงจรอิเลคโทรนิค เครื่องคำนวณ เครื่องอุปกรณ์ไฟฟ้าเพื่อการสื่อสาร และเนื่องจากคุณสมบัติพิเศษทางไฟฟ้า การใช้ทางด้านนี้เพิ่มขึ้นมากทุกปี ประมาณว่าใช้ถึงกว่า 70% ของการใช้แทนทาลัมทั่วโลก
2.ใช้ทำเครื่องกลึงและมีดตัดโลหะ (Cutting tools) ชนิดพิเศษหัวเจาะหิน (Rock Drills) โดยผสมกับโลหะอื่น เพราะคุณสมบัติที่มีความแข็งมาก มีความสึกหรอน้อยมาก ดังนั้นปริมาณ
3.ใช้ในอุตสาหกรรมเคมีที่มีการกัดกร่อนสูง โลหะแทนทาลัมเป็นวัสดุอุปกรณ์ที่ทนทานต่อสภาพได้ดีกว่าวัสดุอื่น ๆ เนื่องจากมีความทนต่อการกัดกร่อนของกรดหรือด่างในอัตราสูง
4ให้ในการสร้างเครื่องยนต์ไอพ่น จรวดยานอวกาศและอื่น ๆ เพราะเป็นโลหะที่ทนความร้อนได้สูงคืน ทนต่อความร้อนถึงอุณหภูมิประมาณ 3,000 องศาเซลเซียส และสามารถเปลี่ยนแปลงเป็นรูปร่างต่าง ๆ ได้สะดวกด้วย
5.ใช้ในการทำยุทโธปกรณ์ – ในการรบให้มีสมรรถภาพ โดยมีการดัดแปลงอยู่ตลอดเวลา
6.ใช้ในการทำกระจกเลนส์ ชนิดพิเศษที่มีความทนต่อความร้อนสูง
7.นอกจานั้นแล้วยังใช้ทำอุปกรณ์ในเตาปฏิกรณ์ปรมาณู โดยเป็นวัสดุสำคัญในการก่อสร้าง
8.สำหรับในอนาคตข้างหน้า ถ้าแทนทาลัมมีราคาถูกลงหรือโลหะชนิดอื่น ๆ มีราคาสูงขึ้นอาจจะใช้แทนทาลัมในการผลิตอุปกรณ์ควบคุมสิ่งแวดล้อมเป็นพิษอื่น ๆ เช่น ในการสร้างรถยนต์ เครื่องยนต์ต่าง ๆ ตลอดจนในการก่อสร้างโรงงานที่มีการใช้เครื่องจักรซึ่งสามารถแก้ไขในเรื่องสิ่งแวดล้อม เป็นพิษได้ดี

ไตเตเนียม (TITANIUM)

ไตเตเนียมสัญญลักษณ์ว่า Ti ความหนาแน่น 4.51 กก/ดม3 จุดหลอมเหลว 1700o C เป็นโลหะขาวเหมือนเงินทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเท่า ๆ กับเหล็กไร้สนิม มีความแข็งแรงด้านความเค้นแรงดึงได้เท่า ๆ กับเหล็กไร้สนิม มีความแข็งแรงด้านความเค้นแรงดึงได้เท่า ๆ กับเหล็กกล้ากระทั่งถึงอุณหภูมิประมาณ 400o C ใช้เป็นวัสดุผสมกับเหล็กทำให้เหล็กแข็ง มีคุณสมบัติทางด้านเชิงกลมีความต้านทานต่อการผุพังสูง เป็นโลหะที่แข็งแกร่ง มีจุดหลอดตัวสูง แต่เบามาก เบากว่าทองแดงถึงครึ่งหนึ่ง ไตเตเนียมเป็นโลหะที่ผลิตได้ยากมากชนิดหนึ่ง แร่ที่สำคัญของไตเตเนียม คือ อิลเมไนท์ (ILMENITE) Fe Ti O3 และรูไทล์ แหล่งแร่ไตเตเนียมที่สำคัญที่สุดในโลกอยู่เหนือ LAWRENCE ในอเมริกาเหนือ โลหะชนิดนี้ส่วนมากผลิตโดยการลดออกซิเจนด้วยแมกนีเซียมจะได้ไตเตเนียมผง และต้องนำผงนี้ไปหลอมในสูญญากาศ หรือภายใต้บรรยากาศของแกสเฉื่อย (INERT GAS) เพราะ ไตเตเนียมสามารถรวมกับออกซิเจนไฮโดรเจนและไนโตรเจนได้รวดเร็วมาก ซึ่งล้วนแต่ทำให้โลหะเปราะไตเตเนียมเป็นโลหะยุทธปัจจัยที่สำคัญชนิดหนึ่ง ส่วนมากใช้เป็นส่วนประกอบในการทำเครื่องบินไอพ่น ตลอดจนเครื่องบินโดยสารที่มีความเร็วสูงเพื่อความมุ่งหมายในการลดน้ำหนักที่ ใช้สำคัญของไตเตเนียมในเครื่องบิน คือ ใช้สำหรับทำผนังกันไฟ และท่อไอเสียจากเครื่องยนต์ กังหันแกสเหมาะที่จะใช้ทำใบกังหัน และส่วนประกอบของเครื่องยนต์ไอพ่น ประโยชน์ที่สำคัญของไตเตเนียมในด้านอุตสาหรกรรมเครื่องบินในอนาคตนั้น คืออาจจะใช้สำหรับทำท่อทางเดินของของเหลวภายใต้ความกดดันและใช้ทำผนังของ เครื่องบินที่มีความเร็วสูง ซึ่งจะมีความต้านทานขัดสีกับอากาศมาก ทำให้อุณหภูมิของตัวเครื่องบินสูงขึ้นกว่าที่โลหะผสมอลูมิเนียมธรรมดาจะทน ทานได้ ดังนั้น เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดอุบัติเหตุหรือความเสียหายจึงจะจำเป็นต้องใช้ไตเต เนียมเคลือบผิว การใช้ไตเตเนียมส่วนใหญ่ในอุตสาหกรรม โลหะจะได้แก่การใช้เป็นตัวทำให้โลหะต่าง ๆ เช่น อลูมิเนียม เหล็ก และนิเกิล มีเกล็ดผลึกเล็กลงอันเป็นทางนำมาซึ่งคุณสมบัติที่ดีแต่ไตเตเนียมยังมี ประโยชน์ไม่น้อยในการใช้ผสมทำไตเตเนียมคาร์ไบด์สำหรับทำเครื่องมือตัดโลหะ

ทองคำขาว (PLATINUM)

ทองคำขาวมีสัญญลักษณ์ว่า Pt ความหนาแน่น 21.5 กก/ดม3 จุดหลอมเหลว 1770o C ทองคำขาวเป็นโลหะที่หนักที่สุดในบรรดาโลหะทั้งหลาย สีขาว ซึ่งมีคุณสมบัติหลายอย่างคล้ายทองแต่ทนต่อการกัดของสนิมความร้อนและกรดได้ดีกว่า ดังนั้นประโยชน์ที่สำคัญที่สุดของทองคำขาว คือ ใช้ในที่ ๆ แม้จะมีการกัดของสนิมเกิดขึ้นเพียงเล็กน้อยก็จะทำให้เกิดการเสียหายขึ้น เช่นในกลไกสัมผัสบางส่วนในวงจรไฟฟ้า และใช้ในการทำเครื่องประดับประดาต่าง ๆ เช่น เดียวกับทองประโยชน์สำคัญทางด้านอุตสาหกรรม คือใช้ทำเส้นลวดสำหรับวัดอุณหภูมิ เรียกว่า THERMOCOUPLE ใน ด้านอุตสาหกรรมเคมีนั้นทองคำขาวก็นับว่าเป็นปัจจัยสำคัญไม่น้อย เช่น ใช้ในการทำเครื่องมือเครื่องใช้ต่าง ๆ ในการค้นคว้าทดลอง และวิเคราะห์ นอกจากนี้ทองคำขาวผงยังเป็นตัวเร่งปฏิกริยาที่ดีที่สุดอีกด้วย ปริมาณของทองคำขาวที่มนุษย์นำมาใช้มากที่สุดคือในการกระทำเครื่องประดับ ที่ใช้ส่วนย่อยอื่น ๆ ของทองคำขาวคือใช้ในการเคลือบด้วยไฟฟ้า การถ่ายรูป ปลายปากกาหมึกซึม หลอดวิทยุ วัตถุระเบิด ยารักษาโรค ทันตแพทย์และการย้อมสี ทองคำขาวเป็นโลหะที่หายาก และมีราคาแพงมาก เป็นโลหะที่เฉื่อยมากแม้ว่าจะเผาให้ร้อนจนขาวก็จะยังคงความเป็นโลหะมันไม่ รวมตัวกับออกซิเจนในอากาศให้ผิวหมองแต่อย่างใด กรดและด่างต่าง ๆ ก็ไม่สมารถกัดทองคำขาวได้ ทองคำขาวสามารถกรีดและดึงเป็นเส้นเล็ก ๆ ได้ รีดเป็นแผ่นได้บางถึง 0.0025 ม.ม. และดึงเป็นเส้นลวดได้เล็ก 0.015 มม. ในงานวิจัยทองคำขาวใช้เป็นเบ้าที่ต้องทนอุณหภูมิและการกัดกร่อนที่หนักที่สุดในงานอุตสาหกรรมใช้เป็นคู่สายเทอร์โมคับเปิล วัดอุณหภูมิได้ถึง 1600o C ทองคำขาวได้มาจากแร่พลาตินัม (Pt)

กลุ่มโลหะเหล็ก : Ferrous Metal

โลหะเหล็ก ( Ferrous Metal )
เป็นวัสดุที่มีกำลังรับการรับแรงสูง มีความคงทนตลอดอายุการใช้งานหากมีการบำรุงรักษาที่ดี และมีรูปทรงมาตราฐานที่เม่นยำไม่เปลี่ยนแปลงง่าย จึงถูกนำมาใช้งานในด้านต่าง ๆ เช่น ทำเป็นเครื่องมือกสิกรรม เครื่องมือช่าง ใช้ในงานก่อสร้าง หรือใช้ในงานอุตสาหกรรมเป็นต้น จึงจัดได้ว่าโลหะเหล็กมีความสำคัญต่อมนุษย์มากเพราะนอกจากจะสร้าง ความเจริญให้กับโลกแล้วยังเป็นส่วนประกอบของอาวุธยุโทปกรณ์ที่มนุษย์นำมาฆ่า ฟันกันอีกด้วย

ประวัติการผลิตเหล็ก

ในอดีตกรรมวิธีการผลิตเหล็กได้ใช้เตาเผาแบบง่าย ๆ โดยผลิตจากสินแร่เหล็กผสมโดยตรงกับถ่าน เตาเผาที่ใช้ก็จะมีการระบายอากาศตามธรรมชาติหรือการระบายอากาศเทียม (Artificial draft) ในแบบง่าย ๆ ผลิตผลที่ได้เป็นเหล็กร้อนแดง ซึ่งมีปริมาณเหล็กน้อยแต่สามารถตีขึ้นรูปได้ จากนั้นกรรมวิธีการผลิตเหล็กได้มีการพัฒนาเตาเผาเหล็กแบบคาตาลาน (Catalan Forge) ขึ้นที่เมืองคาตาโลเนีย ประเทศสเปนผลิตเหล็กอ่อนเตาจะประกอบด้วยตัวเตา (Furnace) สูง 60 cm. เบ้า (Crucible) ลึกประมาณ 30 cm. เพื่อบรรจุเหล็กร้อน กระแสอากาศที่ใช้กับเตาได้จากพลังงานน้ำซึ่งเข้าสู่เตาโดยผ่านท่ออากาศ (Tuyers) ที่ก้น เชื้อเพลิงที่ใช้เป็นถ่านไม้เผาปนกับโลหะ
ในคริสศตวรรษที่ 14 วิธีการผลิตเหล็กอ่อนโดยตรงจากสินแต่เหล็กเริ่มเปลี่ยนเป็นกระบวนการสองขั้น (two-stage process) ความยุ่งยากที่สำคัญของกระบวนการขั้นเดียวข้างต้นคือการลดประมาณคาร์บอนในเหล็ก ถ่านไม้เป็นตัวเติมคาร์บอน (recarburing-agent) ที่ดีมาก ต้องใช้ความระมัดระวังมิให้เหล็กอ่อนมีคาร์บอนมากจนทำให้ไม่อ่อนและเหนียว (ductile) การเผาครั้งแรกกระทำในเตาเผาแบบปล่อง (shaft-type forge furnace) การเผาครั้งที่สองกระทำในเตาเผาแบบคาตาลานเป็นการลดวัสดุที่ได้รับปริมาณคาร์บอนมากเกินไป เหล็กอ่อนที่ผลิตด้วยวิธีนี้มีสมบัติกายภาพสม่ำเสมอและดีกว่ากระบวนการขั้นเดียว
ในระหว่างคริสศตวรรษที่ 15 เตาเผาแบบปล่องขนาดใหญ่ขึ้น และการให้กระแสอากาศได้รับการปรับปรุงจนเตามีอุณหภูมิสูงขึ้นเหล็กจะได้รับความร้อนจนถึงจุดที่จะดูดคาร์บอนจากเชื้อเพลิง ดังนั้นอุณหภูมิจึงลดต่ำลงจาก 1500 °C (2732 °F) เป็นระหว่าง 1130 - 1200 ° C (2066 – 2192 ° F) เนื่องจากอุณหภูมินี้ต่ำกว่าอุณหภูมิการทำงานของเตาเผา ผลิตผลที่ได้จะเป็นโลหะหลอมเหลวซึ่งแข็ง เปราะ ค่อนข้างอ่อนแอและเป็นการเริ่มต้นของการผลิตเหล็กดิบในเตาเผาถลุงเหล็กหรือเตาเผาสูง (Blast furnace)
ใน พ.ศ. 2162 (ค.ศ.1619) ในประเทศอังกฤษได้มีการใช้ถ่านหินในการทำให้สินแร่เหล็กหลอมเหลว แต่ยังไม่มีการใช้ถ่านโค๊กจนกระทั่ง พ.ศ. 2278 (ค.ศ. 1735) ได้มีการใช้เครื่งอจักรไอน้ำสำหรับเป่ากระแสอากาศเขาไปใจเตาเผาสูงในระหว่างคริสตศวรรษที่ 18 นีลสัน (Neison) ได้ประดิษฐ์การเป่ากระแสอากาศร้อนใน พ.ศ. 2371 (ค.ศ. 1828) โดยกระแสอากาศได้รับความร้อนก่อนถูกเป่าเข้าไปในเตาเผาสูง ซึ่งเป็นการเพิ่มผลผลิตเหล็กดิบอย่างมากและลดเชื้อเพลิง ใน พ.ศ. 2400 (ค.ศ. 1857) คาวเพอร์ (Cowper) ได้พัฒนาเตากระแสอากาศร้อน (hot-blast stove) โดยอาศัยหลักการนำความร้อนที่ออกจากเตามาใช้อีก (regenerative principle)
วิลเลียม เคลลี (William Kelly) ใน พ.ศ. 2390 ณ มลรัฐเคทัคกี้ สหรัฐอเมริกาได้พัฒนากระบวนการถลุงเหล็กดิบในเตาเผาแบบคอนเวอร์เตอร์ (Converter)โดยการเป่ากระแสอากาศให้ผ่านเหล็กที่หลอมเป็นการเริ่มต้นของการผลิตเหล็กกล้าโดยวิธีสมัยใหม่ อีกสองสามปีต่อมาเซอร์เฮนรี่ เบสเซเมอร์ (Sir Henry Bessemer) ได้พัฒนากระบวนการเดียวกันโดยอิสระและจดทะเบียนในประเทศอังกฤษเมื่อ พ.ศ. 2398(ค.ศ.1855) เคลลี่ได้จดทะเบียนในสหรัฐ แต่ต่อมาได้ขายสิทธิให้แก่เบสเซเมอร์ กระบวนการนี้เรียกกันทั่วไปว่ากระบวนการเบสเซเมอร์ (Bessemer process) กระบวนการสมัยใหม่นี้ประกอบด้วยการพ่นกระแสอากาศผ่านเหล็กดิบที่หลอมเหลวเพื่อกำจัดคาร์บอน ซิลิกอนและแมงกานีสโดยการรวมออกซิเจนเป็นวิธีการใช้ในการผลิตเหล็กกล้าคุณภาพต่ำ
ในค.ศ. 2399 (พ.ศ.1856) กระบวนการเตาเปิด (Open-hearth process) ได้พัฒนาโดยพี่น้องสกุลซีเมนต์ (Siemens) ในอังกฤษและพี่น้องสกุลมาร์ติน (Martin) ในฝรั่งเศส กระบวนการนี้ใช้กันทั่วไปในปัจจุบันสำหรับการผลิตเหล็กกล้าธรรมดาคุณภาพดีในปริมาณมาก กระบวนการนี้ประกอบด้วยการกำจัดสารเจือปนโดยการรวมออกซิเจนในเตาเผาแบบสะท้อนความร้อน และนำเอาความร้อนที่ออกจากเตามาใช้อีก (reverberatory regenerative type)
เซอร์วิลเลี่ยม ซีเมนส์ (Sir william Siemens) ได้ทำการทดลองด้วยเตาเผาหลอมไฟฟ้าใน พ.ศ. 2421 (ค.ศ.1878) เตาเผาไฟฟ้าสำหรับถลุงสินแร่เหล็กและหลอมเหล็กกล้าได้รับการพัฒนาสำหรับปฏิบัติการทางอุตสาหกรรมใน พ.ศ. 2441 (ค.ศ. 1898) ปัจจุบันนี้ใช้ในการผลิตโลหะเหล็กกล้าผสมพิเศษและเหล็กกล้าใช้สำหรับความมุ่งหมายพิเศษ

แร่เหล็ก

เหล็กเป็นธาตุโลหะที่มีประมาณ 4.5% ในเปลือกโลกโดยส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของออกไซด์ (Oxide) คาร์บอนเนต, ซิลิเกตและซัลไฟด์ แร่เหล็กที่มีความสำคัญต่อเศรษฐกิจและอุตสาหกรรมการผลิตเหล็กมีอยู่ 4 ชนิด คือ

1. แร่เหล็กเฮมาไทท์ (Hematite) บางครั้งเรียกว่า เฮมาไทท์แดง (red-hematite) เป็นเฟอร์ริคออกไซด์ (Ferric Oxide) ของเหล็กที่ไม่ได้รวมกับน้ำ (Fe2O3) ถ้าบริสุทธิ์จะมีเหล็กประมาณ 70% และออกซิเจน 30% ลักษณะแร่จะมีสีแดงเป็นแร่เหล็กที่มีปริมาณมากและมีความสำคัญมากที่สุดในการใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับอุตสาหกรรมเหล็ก
2. แร่เหล็กแมกเนไทท์ (Magnetite) เป็นออกไซด์แม่เหล็กของเหล็ก (Fe3O4) ถ้าบริสุทธิ์จะมีเนื้อเหล็กมากที่สุดถึง 72.4% ลักษณะของแร่จะมีสีดำขาวมีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กและเป็นแร่เหล็กที่บริสุทธิ์โดยมากจะปราศจากฟอสฟอรัสและกำมะถัน
3. แร่ลิโมไนท์ (Limonite) หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่าแร่เหล็กน้ำตาล (brown iron ore) เป็นเฟอร์ริคออกไซด์ที่มีน้ำรวมอยู่ด้วย (2FeO3+3H2O) ซึ่งประกอบด้วยเหล็ก 40-50% และน้ำประมาณ 10-20%
4. แร่ซิเดอไรท์ (Siderite) เป็นเหล็กคาร์บอเนต (Iron Carbonate) (FeCo3) เมื่อบริสุทธิ์จะมีเหล็ก 48% มีสีน้ำตาลปนดำ

แหล่งกำเนิดแร่ที่สำคัญ

บริเวณทะเลสาปซุพีเรีย (Lake Superior) ในอเมริกาเป็นภูมิภาคที่ผลิตแร่เหล็กที่ใหญ่ที่สุดของโลก แร่ที่พบเป็นแร่เฮมาไทท์แดงอ่อน ชนิดคุณภาพดี (High-grade) ซึ่งมีเหล็กประกอบอยู่ประมาณ 30-50%
เหมืองแร่เมืองครีวอยรอค (Kriuoi Roy) ในยูเครน (ซึ่งแยกตัวออกมาจากสหภาพโซเวียต) เป็นเหมืองแร่ที่มีความสำคัญมากและมีแหล่งแร่ยาวประมาณ 50 กิโลเมตร แร่ที่พบส่วนใหญ่เป็นแร่เฮมาไทท์และแมกเนไทท์มีประมาณเนื้อเหล็กต่ำ
ภูเขาคิรุนาวาร่า (Kirunavara) ทางตอนเหนือของประเทศสวีเดน ดินแดนแห่งพระอาทิตย์เที่ยงคืนจัดได้ว่าเป็นประเทศที่มีแหล่งแร่ที่มีคุณภาพดีที่สุดแห่งหนึ่ง แร่ที่พบส่วนใหญ่จะเป็นแร่แมกเนไทท์ซึ่งจะมีเหล็กประกอบอยู่ประมาณ 60-68% มีปริมาณฟอสฟอรัสและกำมะถันต่ำ
นอกจากนี้ยังมีอีกหลายประเทศที่มีแหล่งแร่เหล็กที่สำคัญ เช่น อังกฤษ ฝรั่งเศส เยอรมันนี ออสเตรียและสเปน เป็นต้น
แหล่งแร่ที่พบในประเทศไทยก็มีเช่นที่เขาเหล็ก อ.ท่าศาลา จ.นครศรีธรรมราช เขาทับควาย อ.โคกสำโรง จ.ลพบุรี, เขาอึมครึม จ.กาญจนบุรี, อ.เชียงคาน อ.เมือง จ.เลย และยังมีโรงถลุงเหล็กที่ท่าหลวง จ.สระบุรี ที่ได้รับแหล่งวัตถุดิบจาก จ.เลย มาอีกด้วย

การผลิตเหล็ก (The Production of Iron and Steel)

เหล็กเป็นแร่ธาตุที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ ซึ่งไม่ค่อยพบในรูปของเหล็กบริสุทธิ์มากนัก ส่วนใหญ่จะพบในรูปของสารประกอบรวมตัวอยู่กับแร่ธาตุอื่น เราสามารถพบเห็นเหล็กบริสุทธิ์ได้จากสะเก็ดของดาวตกหรือลูกอุกาบาตในเวลากลางคืน โดยปกติเหล็กบริสุทธิ์จะไม่เป็นสนิม แต่เราก็ไม่สามารถนำเหล็กบริสุทธิ์ไปใช้ในงานอุตสาหกรรมต่าง ๆ ได้เพราะคุณสมบัติอ่อนเกินไปและมีคุณสมบัติทางเชิงกลแย่มาก ดังนั้น เหล็กที่ใช้ในงานอุตสาหกรรมส่วนใหญ่จึงเป็นเหล็กผสมโดยจะมีเหล็กเป็นองค์ประกอบหลักและจะมีส่วนผสม อื่น ๆ ที่ทำให้คุณสมบัติของเหล็กเป็นไปตามที่ต้องการเป็นองค์ประกอบย่อย เช่น

คาร์บอน ( C ) ความหนาแน่น 1.9 kg/dm3 จุดหลอมเหลว 3540° C เป็นอโลหะ เป็นธาตุที่ได้มาจากถ่านหิน ถ่านโค้ก คาร์บอนนี้ผสมอยู่ในเนื้อเหล็ก 2 ลักษณะ คือ ในสภาวะเหล็กคาร์ไบด์ (Fe3C) และในสภาวะแกรไฟต์ คาร์บอนที่เจืออยู่ในเหล็กจะช่วยทำให้จุดหลอมเหลวต่ำลง หากมีมากจะทำให้เหล็กแข็งและเปราะ
ซิลิคอน (Si) ความหนาแน่น 2.33 kg/dm3 จุดหลอมเหลว 1420° C เป็นอโลหะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนจะกลายเป็นซิลิกา (Silica = SiO2) ซึ่งได้แก่ หิน ควอตซ์ ทราย เมื่อทำปฏิกิริยากับคาร์บอนในเนื้อเหล็กจะกลายเป็นซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ซึ่งทำให้เหล็กแข็ง ถ้ามีมากจะทำให้เปราะหักง่ายเป็นตัวทำให้เกิดการแยกตัวของแกรไฟต์ได้
แมงกานีส (Mn) ความหนาแน่น 7.47 kg/dm3 จุดหลอมเหลว 1260 °C ทำจากหินสีน้ำตาล แมงกานีสไดออกไซด์ มีสีแดงเป็นวาว แข็ง และเปราะ ใช้เป็นสารดูดออกซิเจนออกจากน้ำเหล็ก (Deoxidixer) เป็นธาตุที่หน่วงเหนี่ยวไม่ให้เกิดการแยกตัวเป็นแกรไฟต์ แต่จะรวมตัวกับกำมะถันและช่วยเพิ่มคุณสมบัติทางกลให้กับเหล็กหล่อ
ฟอสฟอรัส (P) ความหนาแน่น 1.83 kg/dm3 จุดหลอมเหลว 44° C เป็นอโลหะอยู่ในแร่หินฟอสเฟต เป็นสารที่ไม่พึงประสงค์ในเนื้อเหล็ก ถ้ามีมากเกินพิกัดจะทำให้เหล็กหักเปราะได้ง่ายที่อุณหภูมิเย็น และมีคุณสมบัติทางกลเลวลงแต่จะทำให้น้ำเหล็กเทลงแบบหล่อได้ง่าย
กำมะถัน (S) ความหนาแน่น 2.06 kg/dm3 จุดหลอมเหลว 113° C เป็นอโลหะก้อนสีเหลืองเกิดในธรรมชาติ ถ้ามีมากเกินพิกัดในเนื้อเหล็กจะทำให้หักเปราะง่าย ใช้งานไม่ได้ที่อุณหภูมิสูง ๆ ทำให้เทหล่อลงแบบได้ยาก มีคุณสมบัติทางกลเลวลงและทำให้ชิ้นงานหล่อเกิดความเครียดและรอยร้าวได้ง่าย

เหล็กกล้า (Steel)

เหล็กกล้าเป็นเหล็กที่ผลิตได้จากการหลอมละลายเหล็กดิบสีขาว (Gray Pig Iron) ที่ได้จากเตาสูงให้บริสุทธิ์ขึ้น โดยทั่วไปเหล็กกล้าจะมีปริมาณธาตุคาร์บอน ( C ) ผสมอยู่ประมาณ 0.008% ถึง 2% โดยน้ำหนักนอกจากนี้ยังมีธาตุอื่นปนอยู่ในรูปของสารมลทิน (Impurities) อีกเช่น ซิลิกอน (Si) แมงกานีส (Mn) ฟอสฟอรัส (P) และกำมะถัน (S) ซึ่งสารมลทินเหล่านี้จะถูกำจัดออกให้หมดหรือให้เหลือในปริมาณตามที่ต้องการโดยให้สารมลทินเหล่านี้รวมตัวกับ ฟลักซ์ (Flux) กลายเป็นขี้ตะกรัน (Slag) ออกมา

การแบ่งประเภทของเหล็กกล้า

เหล็กกล้าได้มีการคิดค้นเพื่อให้เหมาะสมกับการใช้งานในหลายรูปแบบดังนั้นจึงมีการ ผลิตเหล็กกล้าออกมาหลายประเภทตามลักษณะโครงสร้างพื้นฐาน อัตราส่วนผสม และปริมาณคาร์บอนโดยน้ำหนัก ถ้าพิจารณาดูจาก Iron-carbon Equilibrium Diagram แล้วจะเห็นว่าเหล็กกล้ามีปริมาณธาตุคาร์บอนผสมอยู่ประมาณ 0.008% - 2% โดยน้ำหนักแต่ในทางปฏิบัติแล้วเหล็กกล้าจะมีได้ไม่เกิน 1.7% ถ้ามีมากกว่านั้นจะขาดคุณสมบัติความแข็งแรงและความเหนียวไป หากยึดหลักตามอัตราส่วนปริมาณคาร์บอนและการใช้งานแล้วจะสามารถแบ่งประเภทเหล็กกล้าออกได้เป็น 5 ประเภทใหญ่ ๆ ดังนี้

เหล็กกล้าคาร์บอน (Cabon Steel)

เหล็กกล้าคาร์บอนเป็นเหล็กกล้าที่มีส่วนผสมของคาร์บอนเป็นหลักโดยจะมีเปอร์เซ็นต์คาร์บอน ไม่เกิน 1.7%จะมีธาตุอื่นผสมอยู่ด้วยเช่น ซิลิคอน , ฟอสฟอรัส , กำมะถัน และ แมงกานีสซึ่งธาตุเหล่านี้มีปริมาณน้อยมาก จะติดมากับเนื้อเหล็กตั้งแต่เริ่มการผลิตเหล็กจากสินแร่โดยกรรมวิธีการผลิตของเหล็กกล้าคาร์บอลได้แก่ กรรมวิธี LD , กรรมวิธีโธมัส , กรรมวิธีเตากระทะ และ กรรมวิธีเบสเซเมอร์ เหล็กชนิดนี้เป็นวัสดุช่างชนิดเดียวที่มีคุณสมบัติทางความแข็งแรง (Strength) และความอ่อนตัว (Ductility) ที่เปลี่ยนแปลงได้กว้างมากตามปริมาณของคาร์บอนที่มีอยู่ในเหล็ก ทำให้เหมาะที่จะเลือกใช้ได้ตามความเหมาะสมของลักษณะงานบางครั้งที่เรียกว่า “Mild Steel”

นอกจากนี้ยังแยกอออกตามปริมาณคาร์บอนที่อยู่ได้ 3 ชนิดคือ

เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ (Low Carbon Steel) เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำเป็นเหล็กที่มีคุณสมบัติเหนียว แต่ไม่แข็งแรงนักสามารถนำไปกลึง กัด ไส เจาะได้ง่าย นอกจากนี้จังเป็นเหล็กที่อ่อน สามารถรีดหรือตีเป็นแผ่นได้ง่ายเหล็กชนิดนี้เหมาะกันงานที่ไม่ต้องการความเค้นแรงดึงสูงนัก นอกจากนี้เหล็กชนิดนี้ไม่สามารถนำมาชุบแข็งหรือชุบผิวแข็งได้ แต่ถ้าต้องการชุบแข็งต้องใช้วิธีเติมคาร์บอนที่ผิวก่อน เพราะมีคาร์บอนน้อย

เปอร์เซ็นต์คาร์บอน ไม่เกิน 0.2%
กรรมวิธีการผลิต กรรมวิธีเบสเซเมอร์
การใช้งาน เหล็กแผ่นหม้อน้ำ ท่อน้ำประปา , เหล็กเส้นในงานก่อสร้าง , เหล็กเคลือบดีบุก
เช่นกระป๋องบรรจุอาหาร , เหล็กอาบสังกะสี เช่น แผ่นสังกะสีมุงหลังคา , ทำตัว,ถังรถยนต์ ถังน้ำมัน , งานย้ำหมุด , ทำสกรู ลวด สลักเกลียว ชิ้นส่วนเครื่องจักร โซ่ , บานพับประตู

เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง (Medium Carbon Steel) เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางเป็นเหล็กกล้าชนิดนี้มีความแข็งแรงและความเค้นแรงดึงมากกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ แต่จะมีความเหนียวน้อยกว่า นอกจากนี้ยังให้คุณภาพในการแปรรูปที่ดี กว่าและยังสามารถนำไปชุบผิวแข็งได้ เหมาะกับงานที่ต้องการความเค้นดึงปานกลาง ต้องการป้องกันการสึกหรอที่ผิวหน้า และต้องการความแข็งแรง แต่มีความแข็งบ้างพอสมควร

เปอร์เซ็นต์คาร์บอน 0.2-0.5%
กรรมวิธีการผลิต เบสเซเมอร์ , โธมัส , เตากระทะ , LD
การใช้งาน ทำชิ้นส่วนเครื่องจักรกล , ทำรางรถไฟ เพลาเครื่องกล เฟือง หัวค้อน ก้านสูบ สปริง , ชิ้นส่วนรถไถนา ไขควง ท่อเหล็ก , นอต สกรูที่ต้องแข็งแรง

เหล็กกล้าคาร์บอนสูง (High Carbon steel) เหล็กกล้าคาร์บอนสูงเป็นเหล็กกล้าชนิดนี้เป็นเหล็กที่มีความแข็งแรง ความแข็งและความเค้นแรงดึงสูงเนื่องจากมีเปอร์เซ็นต์คาร์บอน 0.5 –1.5% สามารถทำการชุบแข็งให้มีคุณสมบัติเปลี่ยนแปลงได้ แต่เมื่อชุบแข็งให้มีคุณสมบัติเปลี่ยนแปลงได้ แต่เมื่อชุบแข็งแล้วจะเปราะเหมาะสำหรับงานที่ต้องการความต้านทานต่อการสึกหล่อ

การใช้งาน ทำเครื่องมือต่าง ๆ เช่น ดอกสว่าน สกัด กรรไกร มีดคลึงใบเลื่อยตัดเหล็ก ดอก
ทำเกลียว (tap) ใบมีดโกน ตะไบ แผ่นเกจ เหล็กกัด สปริงแหนบ ลูกบอล ในแบริ่งลูกปืน

เหล็กกล้าประสม (Alloy Steel)

เหล็กกล้าประสมเป็นเหล็กกล้าที่มีส่วนผสมของคาร์บอนอยู่ไม่เกิน 1.7% และยังมีธาตุอื่น
ๆผสมอยู่ในเนื้อเหล็กด้วยเช่น แมงกานิส , นิกเกิล , โครเมียม , วาเนเดียม , โมลิบดินัม , โคบอลต์ , ทังสเตน ฯลฯ การที่ผสมธาตุต่าง ๆ ลงไปในเหล็กนั้นก็เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติหลาย ๆ ประการที่เหล็กคาร์บอนให้คุณสมบัติเหล่านั้นอยู่ในเกณฑ์ที่ต่ำไม่สามารถใช้งานได้ดี กรรมวิธีการผลิตเหล็กกล้าประสมสามารถผลิตได้จาก เตากระทะ , เตาไฟฟ้า และ เตาอินดักชั่น
จุดมุ่งหมายของการผสมธาตุอื่นๆ ลงไปนั้น คือ

1.เพิ่มคุณสมบัติด้านชุบแข็ง
2.ปรับปรุงความแข็งแรงที่อุณหภูมิปกติ
3.เพิ่มคุณสมบัติต้านทานการสึกหรืออันเนื่องมาจากการเสียดสีขณะใช้งาน
4.เพิ่มความเหนียวทนต่อแรงกระแทก
5.เพิ่มคุณสมบัติต้นทานการกัดกร่อน
6.ปรับปรุงคุณสมบัติด้านแม่เหล็ก

เหล็กกล้าผสมอยู่สามารถแบ่งตามปริมาณของวัสดุที่ผสมได้ 2 ประเภทคือ

เหล็กกล้าประสมสูง (High Alloy Steel) เหล็กกล้าประสมสูงเป็นเหล็กกล้าที่มีธาตุอื่นๆ ผสมอยู่รวมแล้วมากกว่า 10% เหล็กกล้าใน
กลุ่มนี้จะรวมถึงเหล็กเครื่องมือประสม (Alloy Tool Steel) ด้วย ซึ่งเหล็กกล้าชนิดนี้จะมีคุณสมบัติในด้านทนต่อการกัดกร่อน ทนต่อการสึกหรอได้ดีจึงถูกใช้งานในการทำ เหล็กเครื่องมือต่าง ๆ (เหล็กเครื่องมือประสม (Alloy Tool Steel) หมายถึงเหล็กที่ใช้ทำอุปกรณ์การตัดโลหะหรือการขึ้นรูปโลหะและอื่น ๆ )

เหล็กกล้าประสมต่ำ (Low Alloy Steel)เหล็กกล้าประสมต่ำเป็นเหล็กกล้าที่มีธาตุอื่น ๆ ผสมรวมอยู่แล้วไม่เกิน 10% เหล็กชนิดนี้จะมีโครงสร้างคล้ายคลึงกับเหล็กคาร์บอนธรรมดา (Plain Carbon Steel)และมีคุณสมบัติอื่นเหมือนเหล็กกล้าประสมสูง

เหล็กกล้าประสมพิเศษ (Special Alloy Steel)

เหล็กกล้าประสมพิเศษเป็นเหล็กกล้าประสมที่พัฒนาขึ้นมาเพื่อให้เหมาะกับงานที่จะใช้เฉพาะอย่างมหลายประเภท เช่น

เหล็กกล้าประสมทนแรงดึงสูง (High tensile strength alloy Steels)เหล็กกล้าประสมทนแรงดึงสูงเป็นเหล็กกล้าที่มีคุณสมบัติแตกต่างไปจากเหล็กกล้าประสมทั่ว ๆ ไปคือเป็นเหล็กกล้าที่มีคุณสมบัติทนแรงดึงได้สูงมาก และมีความเหนียวสูง นอกจากนี้วิธีการชุบแข็งยังแตกต่างไปจากเหล็กกล้าประสมทั่วไป มีเปอร์เซ็นต์คาร์บอนอยู่ประมาณ 0.2%โดยส่วนใหญ่ใช้กับงาน เพลาส่งกำลัง หรือ เฟืองเป็นต้น

เหล็กกล้าทนการเสียดสีและรับแรงกระแทก (Wear Resistant Steel)เหล็กกล้าทนการเสียดสีและรับแรงกระแทกลักษณะ เหล็กที่มีคุณสมบัติทนการเสียดสีสูง และรับแรงกระแทกได้เป็นอย่างดี ที่นำมาใช้งานมาก คือ เหล็กกล้าประสมแมงกานีส หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า “เหล็กกล้าฮาดฟิลต์” โดยจะมีธาตุที่ผสมอยู่ ซิลิคอน 0.4-1% , แมงกานีส 11-14%แต่เหล็กที่ผ่านการผลิตออกมาในตอนแรกนั้นยังไม่สามารถนำไปใช้งานได้ เพราะมีความเปราะมาก ต้องนำไปชุบที่อุณหภูมิ 1000-1100 C และจุ่มน้ำอย่างรวดเร็ว จะทำให้เหล็กชนิดนี้มีคุณสมบัติเหนียว เหล็กชนิดนี้ไม่เหมาะสำหรับงานที่มีเฉพาะงานเสียดสีแต่เพียงอย่างเดียวเพราะจะไม่คุมทุนการผลิตจะต้องได้รับแรงกระแทกพร้อมกันไปด้วย นอกจากนี้ไม่สามารถคัดเจาะหรือกลึงได้ง่ายต้องใช้มีดกลึงที่มีความแข็งสูง และใช้ความเร็วในการตัดต่ำมาก การใช้งานส่วนใหญ่ใช้ทำ ตะแรงเหล็ก , อุปกรณ์ขุดแร่ , รางรถไฟ , ฯลฯ

เหล็กกล้าความเร็วสูง (High – Speed Steel) (HSS) หรือ เหล็กกล้ารอบสูง เหล็กกล้าความเร็วสูงเป็นเหล็กกล้าที่พัฒนาขึ้นเพื่อความมุ่งหมายสำหรับงานเครื่องมือตัด กลึง กัด เจาะ ไส (Maching) ซึ่งเดิมนั้นใช้เหล็กกล้าคาร์บอนสูง เหล็กกล้าชนิดนี้มีธาตุหลักประสมในเหล็กกล้า คือ ทังสเตน เมื่อขึ้นรูปแล้วก่อนนำไปใช้งานจะต้องชุบแข็งก่อน ที่อุณหภูมิประมาณ 950 – 1300 C แล้วแต่ส่วนผสม

เหล็กกล้าไร้สนิม (Stainless Steel) เหล็กกล้าไร้สนิมจะมีธาตุที่ผสมอยู่เพื่อให้เหล็กมีคุณสมบัติต้านทานการเป็นสนิม คือ โครเมียม และจะต้องผสมโครเมียมให้สูงพอสมควร ดังนั้นเหล็กกล้าไร้สนิมนี้ก็คือ เหล็กประสมสูงชนิดหนึ่ง

เหล็กกล้าหล่อ (Cast Steel)

เหล็กกล้าหล่อ คือ เหล็กกล้าที่นำมาขึ้นรูปโดยวิธีการหล่อ ตามงานที่ต้องการ ซึ่งมีลักษณะรูปร่างซับซ้อนเกินกว่าที่จะทำการตีขึ้นรูป การอัด หรือ การรีด ซึ่งวิธีการหล่อนี้จะได้งานที่ขนาดใกล้เคียงกับขนาดที่ต้องการ เหล็กกล้าหล่อนี้ เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กกล้าที่ผ่านการขึ้นรูปด้วยการตี หรือการวัด จะมีส่วนที่แตกต่างกันคือ ชิ้นส่วนเครื่องจักรกลที่ผ่านการหล่อจะปรากฏมีรูพรุนเล็ก ๆ ระหว่างเกรน เหล็กกล้าหล่อแบ่งออกได้เป็น 2 กลุ่ม ๆ คือ

เหล็กกล้าคาร์บอนหล่อ (Carbon Steel Castings) เหล็กกล้าคาร์บอนหล่อเป็นเหล็กกล้าที่มีคาร์บอนเป็นหลักเพียงอย่างเดียวโดยมีเปอร์เซ็นต์คาร์บอน ไม่เกิน 0.6% ธาตุอื่นที่ผสมอยู่เช่น แมงกานีส 0.5 –1% , ซิลิคอน 0.2 – 0.75 % , กำมะถัน <0.5%,>เหล็กกล้าหล่อคาร์บอนต่ำ มีคาร์บอนไม่เกิน 0.2%
เหล็กกล้าหล่อคาร์บอนปานกลาง มีคาร์บอน 0.2 –0.5%
เหล็กกล้าหล่อคาร์บอนสูง มีคาร์บอน 0.5-0.6%

เหล็กกล้าประสมหล่อ (Alloy Steel Castings)เหล็กกล้าประสมหล่อ เป็นเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีเปอร์เซ็นต์คาร์บอน ไม่เกิน 1.7% และธาตุอื่นผสมอยู่ด้วยเช่นแมงกานีส ,ซิลิคอน , โครเมียม , นิกเกิล, วาเนเดียม , โมลิบดินัม, โมลิบดินัม , ทังสเตน, ทองแดง หรือโคบอลต์ การที่มีธาตุต่าง ๆ ประสมลงในเหล็กกล้าคาร์บอนนั้นเพื่อที่จะปรับปรุงคุณสมบัติบางอย่าง เช่นคุณสมบัติ ชุบแข็ง คุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนทั้งที่อุณหภูมิปกติและสูง คุณสมบัติตัวนำไฟฟ้า และคุณสมบัติเกี่ยวกับแม่เหล็ก กรรมวิธีการผลิตจะผลิตใน เตากระทะ , เตาไฟฟ้า และ เตาอินดักชั่น ส่วนใหญ่จะนำไปใช้งาน ทำชิ้นส่วนอุปกรณ์ในงานอุตสาหกรรมเคมี

เหล็กกล้าประสมหล่อ สามารถแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มคือ

เหล็กกล้าหล่อประสมต่ำ มีธาตุผสมที่สำคัญ เช่น แมงกานีส โครเมียม นิกเกิล ทังสเตน ไม่เกิน 10%
เหล็กกล้าหล่อประสมสูง มีธาตุผสมที่สำคัญเกินกว่า 10%

เหล็กอ่อน (Wrought Iron)

เหล็กอ่อนนี้เป็นเหล็กที่ผลิตจากเตาพุดเดิ้ล (Pudding Process) มีเปอร์เซ็นต์คาร์บอนไม่เกิน 0.1% นอกจากนี้ยังมีธาตุอื่นผสมอยู่เช่น ซิลิคอน , กำมะถัน , ฟอสฟอรัส , แมงกานีส ฯลฯ ผลผลิตจากเตาพุดเดิ้ลจะได้เหล็กที่มีความบริสุทธิ์สูงถึง 99.9% เมื่อเผาให้ร้อนเหล็กอ่อนนี้จะไม่หลอมละลาย แต่จะอ่อนเปียกตีขึ้นรูปได้ง่ายมาก นอกจากนี้ยังสามารถตีชิ้นเหล็กให้ประสานกันได้อีกด้วย
ส่วนมากการใช้งาน ท่อ ผลิตภัณฑ์ที่ต้องพบกับการเสื่อมสภาพโดยสนิม ข้อต่อรถไฟ โซ่ ขอเกี่ยว หรือ อุปกรณ์ที่มากขึ้นรูปอย่างง่าย

เหล็กหล่อ (Cast Iron)

เหล็กหล่อเป็นเหล็กที่ผลิตจากเหล็กดิบสีเทา (Gray Pig Iron)ที่ได้จากเตาสูง (Blast Furnace) มาหลอมหรือถลุงใหม่ในเตาคิวโปลา เตาแอร์เฟอร์เนซ หรือเตาไฟฟ้า ถ้าพิจารณาดูจาก Iron-carbon Equilibrium Diagram แล้วจะเห็นว่าเหล็กหล่อมีปริมาณธาตุคาร์บอนผสมอยู่ประมาณ 2% - 6.67% ส่วนเหล็กกล้ามีปริมาณธาตุคาร์บอนผสมอยู่ประมาณ 0.008% - 2%เท่านั้น แต่ทางปฏิบัติแล้วเหล็กหล่อจะมีปริมาณธาตุคาร์บอนผสมอยู่ประมาณ 2.5% – 4% ถ้ามีมากกว่านั้นจะขาดคุณสมบัติความความเหนียว (Ductility) จะเปราะและแตกหักง่ายเมื่อถูกแรงกระแทกปกติ

ข้อเปรียบเทียบระหว่างเหล็กหล่อกับเหล็กกล้า



เมื่อเปรียบเทียบคุณสมบัติระหว่างเหล็กหล่อกับเหล็กกล้าแล้วถึงแม้ว่าจะด้อยกว่าในด้านคุณสมบัติแข็งแรง และความเหนียวต่ำกว่าเหล็กกล้า แต่เนื่องด้วยมีจุดหลอมเหลวที่ต่ำกว่าเหล็กกล้าจึงทำให้เหล็กหล่อมีกรรมวิธีการผลิตที่ประหยัดเชื้อเพลิงกว่า และมีราคาถูกกว่า จึงมีการใช้การอย่างแพร่หลาย และในเทคโนโลยีการผลิตปัจจุบันเราสามารถผลิตเหล็กหล่อใช้มีคุณสมบัติใกล้เคียงกับเหล็กกล้า อีกทั้งยังสามารถหล่อขึ้นรูปในชิ้นงานที่มีรูปร่างที่ซับซ้อนได้ดีอีกด้วย จึงทำให้เหล็กหล่อเป็นที่นิยมใช้กันอย่างมาก

การแบ่งประเภทของเหล็กหล่อ
เหล็กหล่อสามารถแบ่งตามลักษณะของโครงสร้างการรวมตัวของคาร์บอนเป็นหลักได้ 6 ประเภทคือ

เหล็กหล่อสีขาว (White Cast Iron)

เหล็กหล่อสีขาวจะมีเปอร์เซ็นต์คาร์บอนอยู่ปริมาณ 1.7% ขึ้นไปและยังมีธาตุที่ผสมอยู่เช่น กำมะถัน, ซิลิคอน , แมงกานิส และ ฟอสฟอรัส ผลิตได้จากเตาคิวโปล่า หากเรานำรอยแตกหักดูจะเห็นเนื้อเหล็กมีเม็ดเกรนสีขาว โดยการเปลี่ยนแปลงสภาวะของเหล็กหล่อชนิดนี้จะเปลี่ยนสถานะหลอมเหลวไปเป็นสถานะของแข็ง จะทำให้คาร์บอนแทรกตัวเข้าไปอยู่ในเนื้อเหล็ก ไม่อยู่อย่าอิสระเหมือนเหล็กหล่อสีดำ แต่จะรวมกันเนื้อเหล็กในรูปของสารประกอบ ซึ่งมีชื่อทางเคมีว่า “เหล็กคาร์ไบด์” หรือทางโลหะวิทยาเรียกลักษณโครงสร้างแบบนี้ว่า “ซีเมนไตต์” (Cementile) โครงสร้างแบบนี้จะทำให้เหล็กมีคุณสมบัติแข็ง , เปราะ, แตกหักง่าย รอยหักจะดูเป็นสีขาวเหมือนเนื้อเหล็กทั่ว ๆ ไป เราจึงเรียกเหล็กหล่อชนิดนี้ว่า “เหล็กหล่อสีขาว” ตามลักษณะที่ปรากฏบนเนื้อของเหล็กหล่อสีขาว

คุณสมบัติเด่นของเหล็กหล่อสีขาวคือ

1.มีความแข็งสูง นำมากลึง, กัด , เจาะ ,ไสได้จาก
2.มีความเปราะสูง
3.ทนแรงกระแทรกได้น้อย
4.ทนการเสียดสีได้ดี การสึกหรอระหว่างการใช้งานน้อย
การใช้งานจะใช้กับงานที่ทนต่อการเสียดสี เช่นทำลูกบอลกลมในแบริ่งลูกปืน , ทำล้อรถไฟ , ทำลูกโม่ย่อยหิน และ ทำจานเจียระไนเพชรพลอย

เหล็กหล่อสีเทาหรือสีดำ (Gray Cast Iron)

เหล็กหล่อชนิดนี้เป็นเหล็กหล่อที่มีส่วนผสม และโครงสร้างใกล้เคียงกับเหล็กดิบ (Pig iron) ที่ถลุงจากเตาสูง (Blast Purnace) เหล็กหล่อชนิดนี้เมื่อหักดูเนื้อเหล็กตรงรอยหักจะเห็นเม็ดเกรนเป็นสีเทา แตกต่างกับเหล็กหล่อสีขาวทั้ง มีเปอร์เซ็นต์คาร์บอนที่ใกล้เคียงกัน ประมาณ 3 – 3.5% แต่คาร์บอนในเหล็กหล่อสีเทานี้จะเกิดขึ้นเนื่องจากเย็นตัวเป็นไปอย่างช้า ๆ ทำให้คาร์บอน ปริมาณส่วนใหญ่จะแยกตัวออกมารวมกันในรูปของคาร์บอนบริสุทธ์เป็นแผ่นหรือเกล็ด (Flakes) ซึ่งเรียกว่า “Graphite” ซึ่งทำให้ดูเป็นสีเทา (แต่ก็ยังมีคาร์บอนบางส่วนรวมตัวในลักษณะสารประกอบในเนื้อเหล็ก (Cementite) เหมือนเหล็กหล่อสีขาว) นอกจากนี้ยังมีธาตุที่ผสมอยู่เช่น ซิลิกอน , แมงกานีส , ฟอสฟอรัส และ กำมะถัน

คุณสมบัติของเหล็กหล่อสีเทา

1.มีความแข็งไม่มากนัก สามารถกลึงหรือไส ตบแต่งให้ได้ขนาดตามต้องการได้
2.มีอุณหภูมิหลอมเหลวต่ำ และมีความสามารถในการไหล (Fluidity)ดี สามารถหล่อหลอมให้ได้รูปร่างชนิดซับซ้อนได้ง่าย
3.มีอัตราการขยายตัวน้อย สามารถใช้ทำส่วนประกอบของเครื่องจักรกลที่ต้องการรูปร่างและขนาดที่แน่นอน
4.มีความต้านทานต่อแรงอัด และรับแรงสั่น (Dam ping Capacity) ได้ดี ใช้ทำแท่นรองรับอุปกรณ์ เครื่องมือกลต่างๆ ได้ดี
5.สามารถที่จะปรับปรุงคุณสมบัติความต้านทานแรงดึงได้มากขึ้นอยู่กับการปรับปรุงส่วนผสมและการอบชุบ ทำให้ใช้งานได้กว้างขวาง

การใช้งานใช้ทำชิ้นส่วนของเครื่องยนต์ เช่นก้านสูบ ทำท่อน้ำ ขนาดใหญ่ และแท่นฐานเครื่องจักรกลต่าง ๆ เช่น ฐานเครื่องกลึง , เครื่องกัด ทำปากกาจับชิ้นงาน ฯลฯ

เหล็กหล่อกราไฟต์กลม (Spheroidal Graphite Cast Iron) หรือเรียกว่า Nodular Cast Iron , Ductile Iron

เหล็กหล่อกราไฟต์กลมมีเปอร์เซ็นต์คาร์บอนอยู่ประมาณ 3 – 3.5%และยังมีธาตุที่ผสมอยู่ เช่น แมกนีเซี่ยม และ นิกเกิล เหล็กหล่อชนิดนี้ได้มาจากเหล็กหล่อสีเทาอีกทีหนึ่งโดยผสมแมกนีเซียม – นิกเกิลลงในน้ำเหล็กก่อนเทลงแบบ ซึ่งจะทำให้กราไฟต์ (คาร์บอนบริสุทธิ์ที่รวมตัวอยู่ในเนื้อเหล็ก) มีลักษณะเป็นวงกลม (Spheroids) เหล็กหล่อกราไฟต์กลมต่างกับเหล็กหล่อสีเทาตรงที่คาร์บอนรวมตัวเป็นกราไฟต์ในลักษณะกลม (กราไฟต์ของเหล็กหล่อสีเทาอยู่ในลักษณะยาว ๆ ) คุณสมบัติที่ได้จึงเหนียวและรับแรงกระแทกได้ดีกว่าเหล็กหล่อสีเทา จึงเป็นที่นิยมใช้มาก โครงสร้างของเหล็กชนิดนี้ จะมีโครงสร้างพื้นเป็นเฟอร์ไรท์ (Ferrite) และเพิรไลท์ (Pearlite)

คุณสมบัติของเหล็กหล่อกราไฟต์กลม

1.ทนแรงดึงได้สูงประมาณ 540 – 700 นิวตัน /มม.2
2.มีอัตราการยึดตัวประมาณ 1 – 5 ๔%
3.สามารถนำไปชุปแข็ง อบลดความเครียด หรือชุบผิวแข็งได้
4 ความแข็งและความเปราะลดลง ทำให้กลึง , กัด , ไส , เจาะได้ง่าย
5.ทนต่อการสึกหรอได้ดี
6.ทนความร้อนได้ดี
7.สามารถนำไปตีขึ้นรูปได้
8.สามารถรับแรงกระแทกได้ดี

การใช้งาน ใช้ทำชิ้นส่วนของเครื่องยนต์ เช่นเพล้าข้อเหวี่ยง เครื่องมือการเกษตร ชิ้นส่วนเรือเดินทะเล โครงสร้างเครื่องจักรขนาดใหญ่ , ท่อส่งน้ำ , ท่อส่งแก๊ส

เหล็กหล่อ CGI (Compacted graphite)

เหล็กหล่อCGIจะมีเปอร์เซ็นต์คาร์บอนประมาณ 4.2%และมีธาตุที่ผสมอยู่เช่นโลหะแมกนีเซียม(Magnisium) และ นิกเกิล (Nichel) เหล็กหล่อชนิดนี้จะมีเนื้อเม็ดเกรนจะแตกต่างจากเหล็กหล่อกราไฟต์กลมคือ เหล็กหล่อชนิดนี้มีกราไฟต์เป็นลักษณะคดยาวคล้ายตัวหนอน (Vermicular graphite) และมีความต้านทานแรงดึงได้ดี และการหดตัวต่ำ เหล็กชนิดนี้จะมีคุณสมบัติอยู่ระหว่างเหล็กหล่อกราไฟต์กลมกับเหล็กหล่อสีเทา เหล็กหล่อชนิดนี้จะมีความต้านทานแรงดึงได้ดีกว่าเหล็กหล่อสีเทา จะอยู่ในเกณฑ์เดียวกับกราไฟต์ก้อนกลม แต่ความเหนียวจะด้อยกว่า
การใช้งาน ใช้ทำเฟือง (Gear) ล้อช่วยแรง (fly wheel) , เบรคดุม (Brake drum) และท่อไอเสีย (Exhaust Manifolds)

เหล็กหล่ออบเหนียว (malleable Cast Irons) หรือเหล็กหล่อเหนียว (GT)

เหล็กหล่อชนิดนี้สามารถทนต่อแรงดึงได้ดีกว่าเหล็กหล่อสีเทา และเหล็กหล่อสีขาว แต่น้อยกว่าเหล็กกราไฟต์กลม นอกจากนี้ทนต่อแรงกระแทกได้ดี มีคุณสมบัติใกล้เคียงกับเหล็กกล้า เหล็กหล่อชนิดนี้ทำจากเหล็กสีขาวไปผ่านกรรมวิธีอบอ่อน ควบคุมการเย็นตัว ซึ่งจะทำให้โครงสร้างเปลี่ยนแปลงไป แต่ข้อเสียของเหล็กหล่ออบเหนียวนี้ คือ ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการอบอ่อนสูงและ ทำกับชิ้นงานที่มีความหนาได้ไม่เกิน 50 มม.

คุณสมบัติของเหล็กหล่อเหนียว

1.ความเหนียวจะเพิ่มมากขึ้นกว่าเหล็กหล่อสีเทาและเหล็กหล่อสีขาว
2.ความแข็งจะเพิ่มมากกว่าเหล็กหล่อสีขาว แต่น้อยกว่าเหล็กหล่อสีเทา
3.อัตราการยืดตัวจะมากขึ้น
4.ทนต่อแรงกระแทกได้ดี
5.สามารถนำไปชุบผิวแข็งได้มาก

เหล็กหล่อผสมหรือเหล็กหล่อพิเศษ (Alloy and Special Cast Iron)

เหล็กหล่อผสมหรือเหล็กหล่อพิเศษเป็นเหล็กหล่อที่ถูกสร้างขึ้นมา เพื่อให้มีคุณสมบัติตามที่ต้องการ เหล็กหล่อชนิดนี้มีอยู่หลายประเภทขึ้นอยู่กับสารหรือโลหะที่ผสมในเนื้อเหล็กหล่อ เราพอจะแบ่งออกตามการใช้งานได้ 3 ประเภทคือ

1.เหล็กหล่อผสมทนการเสียดสี
2.เหล็กหล่อผสมทนต่อความร้อน
3.เหล็กหล่อผสมทนต่อการกัดกร่อน