ภาพรวมของประเภทเหล็กหล่อ

เหล็กหล่อขาว: เช่นเดียวกับน้ำตาลที่เราใส่ในชา คาร์บอนจะละลายในเหล็กหลอมเหลวอย่างสมบูรณ์ หากคาร์บอนที่ละลายอยู่ในของเหลวนี้ไม่สามารถแยกออกจากเหล็กหลอมเหลวได้ในขณะที่เหล็กหล่อแข็งตัว แต่ยังคงละลายอยู่ในโครงสร้างอย่างสมบูรณ์ เราจะเรียกโครงสร้างที่ได้นั้นว่าเหล็กหล่อขาว เหล็กหล่อขาวซึ่งมีโครงสร้างที่เปราะมาก ได้ชื่อว่าเหล็กหล่อขาวเพราะมันมีสีขาวสว่างเมื่อแตกหัก

เหล็กหล่อสีเทา: ในขณะที่เหล็กหล่อเหลวกำลังแข็งตัว คาร์บอนที่ละลายอยู่ในโลหะเหลว เช่นเดียวกับน้ำตาลในชา อาจปรากฏออกมาเป็นเฟสแยกต่างหากในระหว่างการแข็งตัว เมื่อเราตรวจสอบโครงสร้างดังกล่าวภายใต้กล้องจุลทรรศน์ เราจะเห็นว่าคาร์บอนได้สลายตัวเป็นโครงสร้างแยกต่างหากที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ในรูปของกราไฟต์ เราเรียกเหล็กหล่อประเภทนี้ว่าเหล็กหล่อสีเทา เพราะเมื่อโครงสร้างนี้ ซึ่งคาร์บอนปรากฏเป็นชั้นๆ ถูกทำลาย สีเทาและทึบก็จะปรากฏขึ้น

เหล็กหล่อลายจุด: เหล็กหล่อสีขาวที่เรากล่าวถึงข้างต้นจะปรากฏขึ้นในสภาวะการเย็นตัวอย่างรวดเร็ว ในขณะที่เหล็กหล่อสีเทาจะปรากฏขึ้นในสภาวะการเย็นตัวที่ค่อนข้างช้ากว่า หากอัตราการเย็นตัวของชิ้นส่วนที่หล่อขึ้นตรงกับช่วงที่เกิดการเปลี่ยนสีจากสีขาวเป็นสีเทา เราอาจเห็นโครงสร้างสีเทาและสีขาวปรากฏอยู่ด้วยกัน เราเรียกเหล็กหล่อเหล่านี้ว่าเหล็กหล่อลายจุด เพราะเมื่อเราหักชิ้นส่วนดังกล่าว จะเห็นเกาะสีเทาเล็กๆ ปรากฏบนพื้นหลังสีขาว

เหล็กหล่ออบชุบ: เหล็กหล่อชนิดนี้ผ่านกระบวนการทำให้แข็งตัวเป็นเหล็กหล่อขาว กล่าวคือ กระบวนการทำให้แข็งตัวของเหล็กหล่อเกิดขึ้นโดยที่คาร์บอนละลายอยู่ในโครงสร้างอย่างสมบูรณ์ จากนั้น เหล็กหล่อขาวที่แข็งตัวแล้วจะถูกนำไปผ่านกระบวนการอบชุบความร้อนเพื่อให้คาร์บอนที่ละลายอยู่ในโครงสร้างแยกตัวออกจากโครงสร้าง หลังจากอบชุบความร้อนแล้ว เราจะเห็นว่าคาร์บอนปรากฏออกมาเป็นทรงกลมที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอและรวมตัวกันเป็นกลุ่ม

นอกเหนือจากการจำแนกประเภทนี้แล้ว หากคาร์บอนสามารถแยกตัวออกจากโครงสร้างได้อันเป็นผลมาจากการแข็งตัว (เช่นในเหล็กหล่อสีเทา) เราสามารถจำแนกประเภทได้อีกแบบหนึ่งโดยพิจารณาจากคุณสมบัติเชิงรูปแบบของกราไฟต์ที่เกิดขึ้น:

เหล็กหล่อสีเทา (กราไฟต์แบบแผ่น): หากคาร์บอนแข็งตัวจนเกิดเป็นโครงสร้างกราไฟต์เป็นชั้นๆ คล้ายใบกะหล่ำปลี เราจะเรียกเหล็กหล่อชนิดนี้ว่าเหล็กหล่อสีเทาหรือเหล็กหล่อกราไฟต์แบบแผ่น โครงสร้างนี้ซึ่งเกิดขึ้นในโลหะผสมที่มีออกซิเจนและกำมะถันค่อนข้างสูง สามารถแข็งตัวได้โดยไม่แสดงแนวโน้มการหดตัวมากนักเนื่องจากมีค่าการนำความร้อนสูง

เหล็กหล่อกราไฟต์ทรงกลม: ดังชื่อที่บ่งบอก โครงสร้างนี้แสดงให้เห็นว่าคาร์บอนอยู่ในรูปของลูกบอลกราไฟต์ทรงกลม เพื่อให้กราไฟต์สลายตัวเป็นโครงสร้างทรงกลมแทนที่จะเป็นโครงสร้างแบบแผ่นบาง ออกซิเจนและกำมะถันในโลหะเหลวจะต้องลดลงต่ำกว่าระดับหนึ่ง นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมในการผลิตเหล็กหล่อกราไฟต์ทรงกลม เราจึงทำการบำบัดโลหะเหลวด้วยแมกนีเซียม ซึ่งสามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและกำมะถันได้อย่างรวดเร็ว จากนั้นจึงเทลงในแม่พิมพ์

เหล็กหล่อกราไฟต์แบบเส้นใย: หากการบำบัดด้วยแมกนีเซียมที่ใช้ในระหว่างการผลิตเหล็กหล่อกราไฟต์ทรงกลมไม่เพียงพอ และกราไฟต์ไม่สามารถเปลี่ยนเป็นทรงกลมได้อย่างสมบูรณ์ โครงสร้างกราไฟต์แบบนี้ ซึ่งเราเรียกว่าแบบเส้นใย (หรือแบบแน่น) อาจเกิดขึ้นได้ กราไฟต์แบบเส้นใย ซึ่งเป็นรูปแบบเปลี่ยนผ่านระหว่างกราไฟต์แบบแผ่นและแบบทรงกลม ไม่เพียงแต่ทำให้เหล็กหล่อมีคุณสมบัติทางกลสูงเช่นเดียวกับกราไฟต์ทรงกลมเท่านั้น แต่ยังช่วยลดแนวโน้มการหดตัวเนื่องจากมีค่าการนำความร้อนสูง โครงสร้างนี้ ซึ่งถือเป็นข้อผิดพลาดในการผลิตเหล็กหล่อกราไฟต์ทรงกลม กลับถูกหล่อขึ้นโดยเจตนาโดยโรงหล่อหลายแห่งเนื่องจากข้อดีที่กล่าวมาข้างต้น