เหล็กหล่อ (Cast Iron) คืออะไร? Gray Iron, Ductile Iron, White Iron ต่างกันอย่างไร พร้อมวิธีตัด

วัสดุโลหะ — Cast Iron

เหล็กหล่อ (Cast Iron) คืออะไร?
Gray Iron, Ductile Iron, White Iron ต่างกันอย่างไร?

ทำความเข้าใจเหล็กหล่อ 4 ประเภทหลัก องค์ประกอบทางเคมี โครงสร้างจุลภาค สมบัติ การใช้งาน และวิธีตัดด้วยเครื่องเลื่อยสายพาน อ้างอิงมาตรฐาน ASTM A48, A536 และ ASM Handbook

📅 2026 🔬 อ้างอิง ASTM A48, A536, ASM Handbook Vol.1, AFS ⏱ 10 นาที

เหล็กหล่อ (Cast Iron) คืออะไร?

เหล็กหล่อ (Cast Iron) คือโลหะผสม Fe-C-Si ที่มีปริมาณ Carbon สูงกว่า 2.14% (ซึ่งเป็นขีดจำกัดสูงสุดของ Steel) โดยทั่วไปมี C ในช่วง 2.5–4.0% และ Si ในช่วง 1.0–3.0% Carbon ส่วนเกินนี้จะปรากฏในรูปแบบต่างๆ ขึ้นอยู่กับกระบวนการผลิตและองค์ประกอบ ซึ่งกำหนดสมบัติและประเภทของเหล็กหล่อ

📌 ประวัติและความสำคัญ เหล็กหล่อเป็นหนึ่งในวัสดุวิศวกรรมที่ใช้มาที่สุดในโลก — บันทึกการใช้เหล็กหล่อในจีนย้อนหลังไปถึงศตวรรษที่ 5 ก่อน ค.ศ. (Han Dynasty) ปัจจุบัน American Foundry Society (AFS) รายงานว่าผลผลิตเหล็กหล่อโลกอยู่ที่ ~75–80 ล้านตันต่อปี เป็นวัสดุโครงสร้างที่ผลิตมากเป็นอันดับ 2 รองจาก Steel

ประเภทของเหล็กหล่อ

1. Gray Cast Iron (เหล็กหล่อสีเทา)

Gray Iron เป็นเหล็กหล่อที่ใช้มากที่สุด (~70% ของการผลิตเหล็กหล่อโลก) ตามมาตรฐาน ASTM A48 Carbon ส่วนใหญ่อยู่ในรูปแผ่น Graphite Flake กระจายอยู่ในเนื้อโลหะ รอยหักสีเทาจึงเป็นที่มาของชื่อ ข้อดีเด่นคือ Damping Capacity สูงมาก (ดูดซับการสั่นสะเทือน) ทำให้เป็นวัสดุอุดมคติสำหรับ Machine Base, Engine Block ฯลฯ

สมบัติGray Iron Class 20Gray Iron Class 40
Tensile Strength (MPa)138276
Compressive Strength (MPa)~570~965
Hardness (HB)~163~220
ความสามารถรับแรงดึงอ่อน — เปราะมากอ่อน — เปราะ
Damping Capacityดีเยี่ยมดีเยี่ยม
การใช้งานBrake Drum, PipeMachine Bed, Cylinder Block

2. Ductile Iron / Nodular Iron (เหล็กหล่อเหนียว)

Ductile Iron พัฒนาขึ้นในปี 1943 โดย Keith Millis และ Harold Morrogh โดยการเติม Magnesium (Mg) เล็กน้อยลงใน Gray Iron ที่กำลังหลอมเหลว Mg ทำให้ Graphite เปลี่ยนรูปร่างจากแผ่น (Flake) เป็น ทรงกลม (Nodule/Spheroid) การเปลี่ยนรูปร่าง Graphite นี้ส่งผลมหาศาลต่อสมบัติ — โดยเฉพาะด้านความเหนียวและความต้านทานแรงดึง ตามมาตรฐาน ASTM A536

เกรด ASTM A536Tensile Str. (MPa)Yield Str. (MPa)ElongationHB
Grade 60-40-1841427618%≤ 187
Grade 65-45-1244831012%≤ 207
Grade 80-55-065523796%187–255
Grade 100-70-036894833%241–302
Grade 120-90-028276212%269–341

3. White Cast Iron

White Iron เกิดเมื่อ Carbon ไม่แยกตัวเป็น Graphite แต่รวมอยู่กับ Iron เป็น Iron Carbide (Fe₃C หรือ Cementite) ซึ่งแข็งมาก (~800 HV) รอยหักจึงสีขาวเงา White Iron แข็งมากจนตัดแปรรูปด้วยเครื่องมือทั่วไปแทบไม่ได้ ต้องใช้ Grinding มักใช้เป็นผิวทนการสึกหรอ เช่น Grinding Ball, Jaw Crusher, Slurry Pump ฯลฯ

4. Malleable Iron (เหล็กหล่อเหนียวรีด)

ผลิตจาก White Iron โดยนำไป Anneal ที่อุณหภูมิสูง (~800–950°C) เป็นเวลานาน ทำให้ Fe₃C สลายตัวเป็น Temper Carbon Nodule ได้สมบัติใกล้เคียง Ductile Iron แต่กระบวนการผลิตช้ากว่า ปัจจุบัน Ductile Iron แทนที่ Malleable Iron เกือบทั้งหมดในอุตสาหกรรม

ตารางเปรียบเทียบเหล็กหล่อทั้ง 4 ประเภท

ประเภทโครงสร้าง GraphiteความเหนียวHardnessMachinability
Gray IronFlake (แผ่น)ต่ำมาก — เปราะ150–300 HBดี
Ductile IronNodule (ทรงกลม)ดีถึงดีมาก (2–18%)140–350 HBดี
White Ironไม่มี (Cementite)ต่ำมาก — เปราะมาก400–800 HBต่ำมาก
Malleable IronTemper Carbon Clusterดีปานกลาง150–250 HBดี

การตัดเหล็กหล่อด้วยเครื่องเลื่อยสายพาน

เหล็กหล่อประเภทต่างๆ มีพฤติกรรมการตัดที่แตกต่างกันมาก:

Gray Iron และ Ductile Iron

ตัดได้ค่อนข้างง่ายด้วยเครื่องเลื่อยสายพาน แต่มีลักษณะเด่น 2 ประการ:

  • Chip เป็นผงหรือเม็ดสั้น (ต่างจากเหล็กที่ Chip เป็นเกลียว) เพราะ Graphite ทำให้เนื้อโลหะแตกสั้น ทำให้ระบาย Chip ง่ายกว่า
  • มีฝุ่น Graphite — Graphite ที่หลุดออกระหว่างตัดเป็นฝุ่นสีดำ ต้องระวังสุขภาพ
วัสดุความเร็วตัดTPIน้ำหล่อเย็นใบเลื่อย
Gray Iron (≤ 200 HB)40–70 m/min4–6 TPIใช้ได้ หรือแห้งCarbon Steel หรือ Bi-Metal
Ductile Iron (≤ 250 HB)30–60 m/min4–6 TPIแนะนำBi-Metal M42
White Iron (> 400 HB)ไม่แนะนำตัดด้วย Band Sawต้องใช้ Grinding

แหล่งอ้างอิง

  • ASTM A48/A48M-03 — Standard Specification for Gray Iron Castings, ASTM International
  • ASTM A536-84 — Standard Specification for Ductile Iron Castings, ASTM International
  • ASM Handbook Vol. 1 — Cast Irons, Section 6, ASM International
  • Stefanescu, D.M. (2011) — Science and Engineering of Casting Solidification, 2nd Ed., Springer
  • Lacaze, J. et al. (2008) — Solidification of spheroidal graphite cast irons, ISIJ International, 48(5)
  • American Foundry Society (AFS) — Cast Iron Technology, AFS Publications, Schaumburg, IL
  • Millis, K.D., Morrogh, H. & others (1947–1949) — Original patents and papers on Ductile Iron, AFS Transactions

ต้องตัดเหล็กหล่อในโรงงาน? เราแนะนำได้

CNE Service มีใบเลื่อย Eberle ที่เหมาะสำหรับเหล็กหล่อทุกประเภท พร้อมคำแนะนำการตั้งค่าที่ถูกต้อง

ปรึกษาฟรี →

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *