นอกจากพลาสติกแล้ว โลหะ ก็เป็นวัสดุอีกชนิดหนึ่งที่ถูกใช้งานกันอย่างแพร่หลาย ในด้านอุตสาหกรรมต่างๆ อาทิเช่น วัสดุก่อสร้าง ระบบไฟฟ้า เครื่องใช้ไฟฟ้า เครื่องครัว และอื่นๆ อีกมากมาย ก็ได้มีการใช้โลหะในการผลิต
โลหะคืออะไร ?
โลหะเป็นวัสดุชนิดหนึ่ง ที่มีส่วนประกอบทางเคมีที่เป็นของแข็ง ปัจจุบันได้ถูกนำมาใช้งานอย่างหลากหลายอุตสาหกรรม ด้วยคุณสมบัติที่ดีมากมาย เช่น มีความแข็งแรงสูง ทนทาน ไม่เปลี่ยนแปลงสภาพได้ง่าย สามารถนำความร้อนและไฟฟ้าได้ดี ทนต่อการกัดกร่อน ทนต่อการกัดกร่อน และโลหะหลายชนิดผิวก็มีความสวยงาม ขัดให้เป็นเงาวาวได้ และยังขึ้นรูปได้อย่างหลากหลาย ที่สามารถนำมาใช้งานได้ตามที่ต้องการ ไม่ว่าจะตีเป็นแผ่น หลอมขึ้นเป็นรูปแบบต่างๆ หรือดึงเป็นเส้นเล็กๆ เช่น เส้นลวด ได้อีกด้วย
คุณสมบัติที่สำคัญของโลหะ
- ส่วนใหญ่โลหะจะมีลักษณะเป็นของแข็งในอุณหภูมิห้อง (ยกเว้นปรทอ) มีความแข็งแรง มีจุดเดือด และจุดหลอมเหลวที่สูง
- โลหะมีความเหนียว สามารถนำมาขึ้นรูปด้วยกรรมวิธีต่างๆ ได้ง่าย
- ส่วนใหญ่ โลหะจะมีความทึบแสง ยกเว้นจะถูกผลิตออกมาแบบบางมากๆ
- โลหะจะขยายตัวที่อุณหภูมิสูง
- โลหะที่มีสีมันวาวและเทาเงิน จะมีการสะท้อนแสงในทุกช่วงความยาวคลื่นเท่ากัน แต่โลหะที่มีสีเฉพาะตัว เกิดจากการสะท้อนความยาวคลื่นแสงแตกต่างและดีกว่าโลหะชนิดอื่น เช่น ทองแดง ทองคำ
- ส่วนใหญ่ โลหะจะมีคุณสมบัติการนำไฟฟ้า และนำความร้อนได้ดี จึงจะรู้สึกเย็นเมื่อทำการสัมผัสกับโลหะในอุณหภูมิปกติ
ชนิดของโลหะ
โลหะนั้นสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ นั่นคือ โลหะที่กลุ่มเหล็ก และโลหะที่นอกกลุ่มเหล็ก ซึ่งจะมีคุณสมบัติดังนี้
1. โลหะกลุ่มเหล็ก (Ferrous Metals)
เป็นโลหะที่มีเหล็กเป็นส่วนประกอบหลัก โดยจะแบ่งออกเป็นเหล็กกล้า (Steel) และเหล็กหล่อ (Cast Iron) โดยอาจจะมีส่วนผสมของโลหะชนิดอื่นเข้าไปผสมด้วยเพื่อปรุงปรุงคุณสมบัติของตัวโลหะ เช่น การผสมใส่คาร์บอนเข้าไปในเนื้อโลหะ โดยคาร์บอนที่ผสมเข้าไปจะช่วยในด้านความแข็งแรงและความเปราะของตัวเหล็ก ซึ่งอาจจะผสมเข้าไปในปริมาณ 0.1% ~ 4%
คุณสมบัติที่สำคัญของโลหะกลุ่มเหล็ก คือ สามารถดูดติดกับแม่เหล็กได้ มีความแข็งแรงสูง แต่จะไม่ค่อยทนต่อการผุกร่อนอาจจะเกิดสนิมขึ้นได้ ซึ่งโลหะกลุ่มเหล็ก สามารถนำมาเปลี่ยนแปลงในการขึ้นรูปทรงด้วยการกลึง เจาะ ไส หรือสามารถรีดเป็นแผ่นได้ตามที่ต้องการ
2. โลหะนอกกลุ่มเหล็ก (Non-Ferrous Metals)
เป็นโลหะชนิดที่ไม่มีเหล็กเป็นส่วนประกอบ โดยโลหะในกลุ่มนี้จะมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันไป ตามความต้องการในการใช้งาน เช่น อลูมิเนียมมีน้ำหนักเบาไม่เป็นสนิม ทองแดงนำไฟฟ้าได้ดี
คุณสมบัติที่สำคัญของโลหะนอกกลุ่มเหล็ก คือ แม่เหล็กดูดไม่ติด อ่อนตัว ทนต่อการเกิดสนิมและการกัดกร่อนได้ดีกว่าโลหะกลุ่มเหล็ก โดยตัวอย่างโลหะชนิดนี้ เช่น อลูมิเนียม ทองแดง ทองเหลือง ดีบุก ตะกั่ว ทองคำ เงิน
สรุปข้อแตกต่างระหว่าง โลหะกลุ่มเหล็ก และโลหะนอกกลุ่มเหล็ก
| คุณสมบัติ | โลหะกลุ่มเหล็ก | โลหะนอกกลุ่มเหล็ก |
|---|---|---|
| ทนต่อการเกิดสนิมและกัดกร่อน | เกิดสนิมได้ | ทนต่อการเกิดสนิมและการกัดกร่อนตามธรรมชาติ |
| คุณสมบัติแม่เหล็ก | ส่วนใหญ่แม่เหล็กดูดติด | แม่เหล็กดูดไม่ติด |
| น้ำหนัก | มีน้ำหนักมากกว่า | มีน้ำหนักน้อยกว่า |
| ราคา | มีราคาต่ำกว่า | มีราคาสูงกว่า |
| การนำกลับมาใช้ใหม่ | สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ แต่ต้องหลอมและทำให้บริสุทธิ์ก่อน | สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้โดยไม่เสียคุณภาพ |
ตัวอย่างโลหะที่พบได้บ่อยในปัจจุบัน
- เหล็กหล่อ (Cast Iron) – เป็นโลหะในกลุ่มเหล็ก ที่มีการผสมคาร์บอนเข้าไปในเนื้อเหล็กประมาณ 2% ~ 4% ทำให้ตัวเหล็กมีความแข็งมาก แต่ก็มีความเปราะ และความเหนียวไม่มาก ต้องใช้วิธีการหล่อขึ้นรูป เพราะไม่สามารถขึ้นรูปด้วยวิธีการรีดหรือดึงที่อุณหภูมิสูงได้ ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ที่ใช้เหล็กหล่อในการผลิต เช่น กระทะ หม้อ ชิ้นส่วนรถยนต์
- เหล็กกล้า (Steel) – เป็นโลหะในกลุ่มเหล็ก ที่มีการใช้งานอย่างหลากหลาย เพราะตัวเนื้อโลหะมีความแข็งแรงสูง ผสมคาร์บอนเข้าไปในเนื้อเหล็กประมาณ 0.1% ~ 1.7% ซึ่งมีความแข็งแรงสูงก็จริง แต่ก็เปราะมากเช่นกัน ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ที่ใช้เหล็กกล้าในการผลิต เช่น กระป๋องบรรจุภัณฑ์ ของใช้ในครัวเรือน เครื่องมือช่าง ลวด น็อต
- เหล็กผสม (Alloy Steel) – เป็นโลหะในกลุ่มเหล็กที่มีคุณสมบัติ พิเศษ โดยมีการผสมส่วนผสมอื่นๆ เข้าไปเพิ่มเติม เช่น โครเมี่ยม นิกเกิล เพื่อเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อน โดยโลหะที่สำคัญของโลหะชนิดนี้คือ สแตนเลส สตีล เป็นโลหะที่ถูกคิดค้นขึ้นมาเพื่อแก้ไขปัญหาการผุกร่อน เพราะโลหะชนิดนี้จะไม่เป็นสนิม ทนทาน ขึ้นรูปได้ง่าย และการดูดกับแม่เหล็กก็จะมีทั้งรุ่นที่ดูดติดและดูดไม่ติดขึ้นอยู่กับส่วนผสมที่ผสมเข้าไปในเนื้อโลหะ ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ที่ใช้เหล็กผสมในการผลิต เช่น เครื่องครัว พูลบ๊อกซ์สแตนเลส อุปกรณ์ก่อสร้าง เครื่องจักร อุปกรณ์ไฟฟ้า
- อลูมิเนียม (Aluminum) – เป็นโลหะนอกกลุ่มเหล็ก เป็นโลหะที่มีน้ำหนักเบา มีสีเทาเงิน สะท้อนแสง ความเสี่ยงของการเกิดรอยร้าวและแตกหักน้อย สามารถนำไฟฟ้าและความร้อนได้ดี ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ที่ใช้อลูมิเนียมในการผลิต เช่น กรอบประตู ฟอยล์ห่ออาหาร ท่ออลูมิเนียมฟอยล์ กระป๋อง
- ทองแดง (Copper) – เป็นโลหะนอกกลุ่มเหล็ก ที่จุดเด่นคือมีสีน้ำตาลแดง ค่อนข้างอ่อน สามารถนำมาตีเป็นแผ่น และดึงเป็นเส้นได้ ด้วยคุณสมบัติที่นำความร้อน และไฟฟ้าได้ดี ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ที่ใช้ทองแดงในการผลิต เช่น สายไฟ สายเคเบิ้ล มอเตอร์ ไดนาโม ข้อต่อ วาล์วน้ำ เครื่องประดับ เหรียญกษาปณ์
- ทองเหลือง (Brass) – เป็นโลหะนอกกลุ่มเหล็ก เป็นโลหะที่ผสมกันระหว่างทองแดงและสังกะสี ตัวเนื้อโลหะมีสีเหลืองทอง มีความแข็งแกร่ง ทนต่อการกัดกร่อน ไม่เป็นสนิม และนำไฟฟ้ากับความร้อนได้ดี ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ที่ใช้ทองเหลืองในการผลิต เช่น ก๊อกน้ำ ที่จับประตู กระทะทองเหลือง ข้อต่อเครื่องจักร เครื่องดนตรี เคเบิ้ลแกลนทองเหลืองชุบนิกเกิล
- สังกะสี (Zinc) – เป็นโลหะนอกกลุ่มเหล็ก มีลักษณะเป็นสีเงิน มีความมันวาว แข็งแต่เปราะ สามารถนำมาหลอมและขึ้นรูปได้ง่าย มีความทนทานต่อการกัดกร่อนจากสภาพอากาศ มักจะถูกนำไปเคลือบและผสมกับโลหะชนิดอื่นเพื่อประยุกต์ใช้ในด้านต่างๆ ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ที่ใช้สังกะสีในการผลิต เช่น นำไปเคลือบโลหะเพื่อช่วยความทนทานต่อการกัดกร่อน เป็นส่วนประกอบของโลหะผสม
- ดีบุก (Tin) – เป็นโลหะนอกกลุ่มเหล็ก ในรูปแบบบริสุทธิ์ ดีบุกจะเป็นของแข็ง มีสีขาวเงิน อ่อนตัว จุดหลอมเหลวต่ำ เกาะติดกับโลหะชนิดอื่นได้ เลยถูกมักจะนำไปเคลือบกับโลหะชนิดอื่น เพื่อช่วยป้องกันการกัดกร่อน ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ที่ใช้ดุบุกในการผลิต เช่น นำไปเคลือบโลหะ เช่น กระป๋องบรรจุอาหาร หล่อเป็นท่อ ลวดจากดีบุก