Home
Education
Classroom
Knowledge
Blog
TV
ธรรมะ
กิจกรรม
โครงการทรูปลูกปัญญา

กำเนิดเหล็กกล้า

Posted By Plook Creator | 19 ม.ค. 61
2,663 Views

  Favorite

ในปัจจุบันนี้แม้ว่าเราจะรู้ว่ามีโลหะหรือวัสดุอีกมากมายที่แข็งกว่าเหล็ก แต่หากจะพิจารณาถึงโลหะที่แข็งแกร่ง ใช้งานได้หลากหลาย และกว้างขวางมากที่สุด เหล็ก คือโลหะที่เป็นตัวเลือกอันดับหนึ่งในรายชื่อโลหะหรือวัสดุทั้งหมด แม้แต่คำที่ใช้เรียกโลหะอื่น สำหรับคนส่วนใหญ่แล้วก็ยังมักเรียกว่า เหล็ก จนติดปาก

 

การใช้เหล็กในประวัติศาสตร์ของมนุษย์เริ่มต้นขึ้นเมื่ออุปกรณ์และอาวุธทั้งหลายที่บรรพบุรุษของเราใช้ มีคุณสมบัติไม่เพียงพอต่อการใช้งานอีกต่อไป การใช้กระดูกลับให้คม หรือไม้แหลม ไม่สามารถสร้างความก้าวหน้าให้กับการล่า หาอาหาร หรือทำสงครามได้ จึงเริ่มมีการใช้โลหะที่ค้นพบได้ง่ายและไม่จำเป็นต้องมีเนื้อบริสุทธิ์มากนัก มีจุดหลอมเหลวต่ำ สามารถหล่อ ปรับ ดัด เท ให้เป็นรูปทรงหรือรูปร่างที่แตกต่างกัน ปรับเปลี่ยนให้เข้ากับการใช้งานได้ง่าย

ภาพ : Shutterstock

 

โลหะที่ถูกใช้เป็นอันดับแรก ๆ คือ ทองแดง สำริด และเหล็ก ก่อนจะมีการปรับปรุงความบริสุทธิ์ในเนื้อโลหะให้มากขึ้น เกิดการจัดหมวดหมู่ตามการใช้งานมากขึ้น และทำให้การใช้ พัฒนา รวมถึงการเดินทางของโลหะแต่ละชนิดในประวัติศาสตร์แตกต่างกันไปตามชนิดของโลหะ

 

เมื่อยุคเฟื่องฟูของสำริดสิ้นสุดลง ก็มาถึงยุคเฟื่องฟูของเหล็ก ซึ่งแตกต่างกันไปตามความเจริญรุ่งเรืองของอาณาจักรในแต่ละภูมิภาคของโลก ที่เก่าแก่ที่สุดเท่าที่หลักฐานทางประวัติศาสตร์ค้นพบคือ 3500 ปีก่อนคริสตกาลในอียิปต์ เมื่อวิทยาการการถลุงเหล็กจากแร่เหล็ก หรือการแยกเหล็กบริสุทธิ์ออกมาจากสินแร่เกิดขึ้น การใช้งานเหล็กจึงแพร่หลายมากขึ้น ประกอบกับคุณสมบัติที่ดีกว่าสำริด ทำให้เหล็กเป็นที่นิยมมากที่สุดในการนำมาทำเป็นอุปกรณ์เครื่องมือช่างและอาวุธ นอกจากนี้อุตสาหกรรมเหล็กก็พัฒนาไปตามลำดับจนถึงขึ้นการทำเหล็กกล้า


เหล็กกล้า (Steel) และเหล็ก (Iron) เกิดจากธาตุเดียวกัน แต่เนื่องจากเหล็กกล้ามีการผ่านกระบวนการปรับปรุงคุณภาพมาแล้ว จึงแตกต่างกันในด้านคุณสมบัติ และแม้ว่าเราจะเรียกว่ายุคเหล็ก (Iron Era) แต่โลหะที่ถูกใช้อย่างแพร่หลายกลับเป็นเหล็กกล้า นั่นเป็นเพราะว่ามันแข็งแรงกว่า

ภาพ : Pixabay

 

เหล็กกล้ามีปริมาณคาร์บอนที่ 0.08-2% มันมีความยืดหยุ่นแต่ก็มีความแข็งแรง การทำเหล็กกล้าเริ่มจากการนำออกซิเจนออกจากแร่เหล็ก เพราะการจับตัวกันอย่างรวดเร็วของแร่เหล็กและออกซิเจนทำให้เกิดสนิม และสนิมนี้เองที่ทำให้เหล็กเปราะและพุพังได้ กรรมวิธีแรกจึงเริ่มจากการใช้ความร้อนเพื่อดึงเอาออกซิเจนออกไป

 

การนำเหล็กไปให้ความร้อนในเตาเผาเป็นขั้นตอนง่าย ๆ ซึ่งใช้กันมานานตั้งแต่สมัยอียิปต์ เตาเผาซึ่งใช้ถ่านเป็นเชื้อเพลิงทำให้เกิดก๊าซคาร์บอนมอนนอกไซด์ เมื่อพบกับแร่เหล็กซึ่งมีออกซิเจนผสมอยู่อย่างแร่เหล็กแดงหรือเหล็กออกไซด์ (Hematite, Fe2O3) จะทำปฏิกิริยากัน และทำให้ได้คาร์บอนไดออกไซด์และเหล็ก (Fe) ออกมา สิ่งสำคัญสำหรับขั้นตอนนี้คือ อุณหภูมิที่ใช้จะต้องสูงพอที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยา แต่ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของเหล็ก ซึ่งจะทำให้เราได้ก้อนแร่เหล็กที่บริสุทธิ์กว่าเดิมแต่ก็ยังไม่เป็นรูปเป็นร่าง ช่างที่ชำนาญจะใช้ความร้อนทำให้เหล็กแดงและทุบตีให้เป็นรูปทรงเหมือนที่เราเห็นตามภาพยนต์ในการตีดาบ มีด ชามโลหะ และอาวุธต่าง ๆ เป็นต้น

ภาพ : Pixabay

 

นอกจากเหล็กกล้าแล้วยังมีโลหะที่หล่อขึ้นมาจากเหล็กและมีธาตุคาร์บอนผสมอยู่ในปริมาณ 2-4% ด้วย เราเรียกว่า เหล็กหล่อ (Cast Iron) มันแข็งแรงมาก แข็งแกร่งกว่าโลหะเหล็กล้วน ๆ แต่ก็เปราะมากเช่นกัน แม้ว่ามันจะแข็งแรงมากแต่การใช้งานมันต้องใช้ด้วยความระมัดระวัง ยกตัวอย่างเช่น การหล่อปืนใหญ่ด้วยเหล็กหล่อแม้ว่าจะดีกว่าการใช้ปืนใหญ่ที่ผลิตจากสำริด เพราะสามารถทนทานต่อการใช้งานมากกว่า ยิงได้หลายครั้งมากกว่า กว่าที่จะพัง แต่หากมันจะเสียหาย มันจะแตกและระเบิดโดยไม่มีการเตือนล่วงหน้า เพราะว่ามันเปราะบางมากกว่า การใช้เหล็กหล่อในโครงสร้างอาคารสถานที่จึงเป็นสิ่งที่ไม่เหมาะเช่นกัน

 

ส่วนโลหะเหล็กที่มีปริมาณธาตุคาร์บอนต่ำกว่า 0.08% ถูกเรียกว่า เหล็กอ่อน (Wrought Iron) หรือเหล็กดัด ซึ่งคุณสมบัติก็เหมือนชื่อของมันคือ มีความอ่อนตัวและยืดหยุ่นมากกว่าเหล็กกล้าและเหล็กหล่อ

 

 

เว็บไซต์ทรูปลูกปัญญาดอทคอมเป็นเพียงผู้ให้บริการพื้นที่เผยแพร่ความรู้เพื่อประโยชน์ของสังคม ข้อความและรูปภาพที่ปรากฏในบทความเป็นการเผยแพร่โดยผู้ใช้งาน หากพบเห็นข้อความและรูปภาพที่ไม่เหมาะสมหรือละเมิดลิขสิทธิ์ กรุณาแจ้งผู้ดูแลระบบเพื่อดำเนินการต่อไป
Tags
  • Posted By
  • Plook Creator
  • 0 Followers
  • Follow