ส่วนประกอบธาตุในเหล็กทำมีด

**บทความเรื่องเหล็กแต่ละชนิด คุณสมบัติ การผลิต และการนำไปใช้งานให้เหมาะสมกับเกรดเหล็กนั้นๆ

การผลิต เกรดเหล็กแต่ละชนิด และคุณสมบัติความทนทาน และความแข็ง ความเหนียวของเหล็ก

Author: Joe Talmadge
ผู้แต่ง: โจ ทาลมาดจ์

ที่มา: rec.knives Newsgroup 

พฤษภาคม 1998

แปลโดย: thaPIXIE

สิ่งหนึ่งที่ต้องระลึกไว้เสมอคือ มันมีอะไรอีกมากมายเกี่ยวกับสมรรถนะของมีดที่นอกเหนือจากเหล็ก รูปแบบของใบมีดก็สำคัญ(ใบตันโตะไม่ใช่ทางเลือกที่เข้าท่าสำหรับการแล่หนังกวางเป็นต้น) แต่บางทีสิ่งที่สำคัญที่สุดอาจจะเป็นการปรับปรุงคุณสมบัติของเหล็กด้วยความร้อน(heat treatment) การทำ heat treatment อย่างเต็มรูปแบบกับเหล็กคุณภาพต่ำย่อมก่อให้เกิดประสิธิภาพที่ดีกว่าการทำ heat treatment อย่างครึ่งๆกลางๆกับเหล็กคุณภาพสูง การทำ heat treatment ผิดวิธีอาจทำให้เหล็กปลอดสนิมสูญเสียคุณสมบัติการปลอดสนิมได้ หรืออาจทำให้เหล็กที่เคยทนทานกลับเปราะแตกได้ง่าย แต่โชคร้ายที่หนึ่งในสามสิ่งสำคัญ(คือ ลักษณะใบมีด, ชนิดของเหล็ก และheat treatment) อย่างการทำ heat treatment นั้นไม่สามารถตรวจสอบได้ด้วยตาเปล่า และมักไม่ได้รับการให้ความสนใจเท่าสองสิ่งที่เหลือ


อีกทั้งยังต้องระลึกถึงลักษณะการใช้งานในรูปแบบต่างๆไว้ด้วย 440A มักจะโดนดูแคลนเสมอ แต่กระนั้นข้าพเจ้าก็ยังใช้ 440A ทำมีดดำน้ำเค็มแทน L-6 อยู่ดี การปรับคุณสมบัติด้วยความร้อนอย่างเหมาะสมกับ 5160 ให้ความแข็งแกร่งอย่างวิเศษ แต่ถ้าการใช้งานประเภทแล่หนัง ข้าพเจ้าจะชื่นชอบการรักษาคมของมีดแล่ 52100 มากกว่า เป็นต้น

เหล็กกล้าโลหะผสม: ว่ากันอย่างง่ายที่สุดก็คือ เหล็กกล้า คือเหล็กที่มีคาร์บอนผสมอยู่ โลหะผสมอื่นๆใส่เพิ่มเข้าไปเพื่อปรับให้เหล็กกล้านั้นๆมีคุณลักษณะที่แตกต่างกันไป ต่อไปนี้คือ เหล็กกล้าโลหะผสมที่สำคัญๆ เรียงตามลำดับอักษร และตัวอย่างของเหล็กที่มีโลหะผสมนั้นๆ

คาร์บอน: ปรากฏอยู่ในเหล็กกล้าทุกประเภท เป็นตัวทำแข็งที่สำคัญและยังเพิ่มความแข็งแกร่งของเหล็กกล้า โดยทั่วไปเรามักจะต้องการให้เหล็กกล้าระดับที่ใช้ทำมีดมีส่วนผสมของคาร์บอนมากกว่า5% นั่นทำให้เหล็กนั้นกลายเป็นเหล็กกล้าคาร์บอนสูง/

โครเมี่ยม: ผสมลงไปเพื่อความทนทานต่อการใช้งาน และเพิ่มความสามารถในการชุบแข็ง และที่สำคัญที่สุดคือต้านทานการกัดกร่อน(เช่นoxidation คือการถูกกัดกร่อนโดยออกซิเจนโดยออกซิเจนจะดึงอิเลคตรอนในเหล็กออกมาเกิดการรวมตัวเป็นองค์ประกอบใหม่ที่เรียกว่าสนิม*เป็นต้น: ผู้แปล) เหล็กกล้าที่มีโครเมียมอยู่13%ขึ้นไปถูกขนานนามว่า"เหล็กกล้าปลอดสนิม"(stain: คราบ, รอยสกปรก, สนิม/ -less: ปลอดจาก, ปราศจาก: ผู้แปล) แต่ชื่อก็เป็นเพียงแค่ชื่อ เหล็กกล้าทุกประเภทเป็นสนิมได้ทั้งนั้นหากไม่รักษาให้ถูกวิธี/

แมงกานีส: องค์ประกอบสำคัญ ช่วยเป็นโครงสร้างเนื้อหยาบในเนื้อเหล็ก เอื้อความสามารถในการชุบแข็ง อีกทั้งเพิ่มความแข็งแกร่งทนทานต่อการใช้งาน ช่วยรักษาเหล็ก(เช่นต่อต้านการ oxidize)ในกระบวนการผลิต(เช่น การผลิตที่ต้องใช้ความร้อนสูง และการม้วนเหล็ก) พบทั่วไปในเหล็กกล้าที่ใช้ผลิตอุปกรณ์ตัดเฉือน ยกเว้น A-2, L-6 และ CPM 420V/

โมลิบดีนั่ม: เป็นตัวก่อคาร์ไบด์(คือการที่อะตอมของธาตุจับกับอะตอมของคาร์บอน) ช่วยคงความแข็งแรงของเหล็กกล้าที่อุณหภูมิสูง พบในเหล็กกล้าหลายประเภท และเหล็กกล้าที่ชุบแข็งด้วยอากาศ(เช่น A-2, ATS-34) จะประกอบด้วยโมลิบดีนัมอย่างน้อย1%เสมอ โมลิบดินัมคือสิ่งที่ช่วยให้เหล็กชุบแข็งด้วยอากาศได้/

นิกเกิล: ช่วยเพิ่มความแข็ง ทนการกัดกร่อน ทนทานต่อการใช้งาน พบใน L-6 AUS-6 และ AUS-8/

ซิลิคอน: ช่วยเพิ่มความแข็ง เช่นเดียวกับ แมงกานีส ช่วยคงสภาพเหล็กกล้าระหว่างผ่านกระบวนการผลิต

ทังสเตน: เพิ่มความทนทานต่อการใช้งาน เมื่อรวมกับโครเมียม และโมลิบดีนัมอย่างเหมาะสม ทังเสเตนจะทำให้เหล็กล้ากลายเป็นเหล็กกล้าความเร็วสูง(ในที่นี้หมายถึงการนำไปใช้งาน เช่นการนำไปผลิตเป็นใบเลื่อยความเร็วสูง หรือดอกสว่านความเร็วรอบสูง: ผู้แปล) เหล็กกล้าความเร็วสูง M-2 มีส่วนผสมของทังสเตนในปริมาณมาก/

วานาเดียม: เพิ่มความทนทานและความสามารถในการชุบแข็ง ตัวก่อคาร์ไบด์ชนิดนี้จะสร้างโครงสร้างให้เหล็กมีเนื้อละเอียด เหล็กกล้าจำนวนมากมีวานาเดียมเป็นองค์ประกอบ แต่ M-2, Vascowear, CMP T440V และ 420V(ขึ้นอยู่กับการเพิ่มปริมาณวานาเดียม) มีปริมาณวานาเดียมอยู่สูง ความแตกต่างที่เด่นชัดระหว่าง BG-42 กับ ATS-34 คือปริมาณวานาเดียมที่ผสมอยู่

*เหตุที่เหล็กชื้นหรือแช่น้ำเป็นสนิมเพราะ น้ำทำให้ออกซิเจนซึ่งมีอยู่ทั่วไปในอากาศแตกตัวเมื่อละลายน้ำ ออกซิเจนซึ่งมีอิเลคตรอนอยู่น้อยจะไปดึงอิเลคตรอนจากเหล็กออกมาทำให้โครงสร้างของเหล็กเปลี่ยนไป จะเห็นได้ว่าเหล็กที่เป็นสนิมจะมีเนื้อเหล็กหายไปเพราะเหตุที่กล่าวมา และอิเลคตรอนที่ดึงออกมาจะรวมตัวเป็นองค์ประกอบใหม่ที่เรียกว่าสนิม และเรื่องที่น่าสนใจอีกเรื่องหนึ่งก็คือ ออกซิเจนเป็นธาตุโลหะชนิดเดียวในโลกที่มีสถานะเป็นก๊าซ

Carbon and Alloy Steels (Non-Stainless Steels):เหล็กกล้า คาร์บอน และโลหะผสม (เหล็กกล้าที่ไม่ปลอดสนิม)

เหล็กกล้าเหล่านี้เป็นเหล็กกล้าที่นิยมนำไปตีขึ้นรูป เหล็กกล้าปลอดสนิมก็สามารถตีขึ้นรูปได้(เช่นคนอย่าง Sean(ฌอน-ออกเสียง ชอน: ผู้แปล) McWilliams(แมควิลเลี่ยมส์: ผู้แปล)เป็นต้น)แต่เป็นเรื่องที่ค่อนข้างยาก เหล็กกล้าคาร์บอนสามารถชุบแข็งต่างกันได้ในชิ้นเดียวกัน เพื่อผลของการรักษาคมที่ดีในด้านคม และการให้ตัวได้บริเวณสันมีด เหล็กกล้าปลอดสนิมไม่สามารถทำเช่นนี้ได้ จริงอยู่ที่เหล็กกล้าคาร์บอนเป็นสนิมได้เร็วกว่าเหล็กกล้าปลอดสนิม แต่ในทางกลับกัน เหล็กกล้าคาร์บอนก็เชื่อถือได้มากกว่าเหล็กกล้าปลอดสนิม ข้าพเจ้าเชื่อว่าเหล็กกล้าที่จะกล่าวถึงต่อไปนี้ ล้วนมีประสิทธิภาพ ถ้าได้รับการปรับคุณสมบัติด้วยความร้อนที่เหมาะสม

ในระบบการจำแนกเหล็กกล้าแบบ AISI นั้น 10xxx เป็นเหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กกล้าอื่นนอกเหนือไปจากนี้เป็นเหล็กกล้าโลหะผสม ตัวอย่างเช่น 50xx เป็นเหล็กกล้าผสมโครเมียม

ในระบบการจำแนกเหล็กกล้าแบบ SAE นั้น เหล็กกล้าที่ชื่อขึ้นต้นด้วยตัวอักษร (เช่น W-2 หรือ A-2) เป็นเหล็กกล้าที่ใช้ทำเครื่องมือ

นอกจากนั้นยังมีระบบการจำแนกเหล็กกล้าแบบ ASM เช่นกัน แต่ไม่ค่อยเป็นที่กล่าวถึงในวงการเหล็กกล้าสำหรับตัดเฉือน ข้าพเจ้าจึงขอละไว้

โดยทั่วไป ตัวเลขท้ายในชื่อเหล็กกล้ามักจะใกล้เคียงกับปริมาณคาร์บอนที่ประกอบอยู่ ดังนั้น 
1095 หมายถึงประกอบด้วยคาร์บอนประมาณ 0.95% 
52100 หมายถึงประกอบด้วยคาร์บอนประมาณ1% 
5160 หมายถึงประกอบด้วยคาร์บอนประมาณ 0.6%