เหล็กหล่อกับเหล็กชุบสังกะสีแตกต่างกันอย่างไร

เหล็กและเหล็กกล้าเป็นโลหะที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดสองชนิดในโลก วัสดุทั้งสองชนิดมีคุณสมบัติพิเศษที่แตกต่างจากวัสดุอื่น และเทคโนโลยีและกระบวนการสมัยใหม่ได้พัฒนาวัสดุย่อยใหม่ๆ ขึ้นมา ได้แก่ เหล็กหล่อและเหล็กชุบสังกะสี วัสดุเหล่านี้มีการใช้งานหลากหลายในอุตสาหกรรมต่างๆ ครัวเรือน และระบบบำบัดน้ำเสีย บทความนี้จะอธิบายความแตกต่างระหว่างเหล็กหล่อกับเหล็กชุบสังกะสี และจะกล่าวถึงว่าความแตกต่างเหล่านี้ส่งผลต่อการใช้งานในท่อและระบบบำบัดน้ำเสียอย่างไร

ส่วนประกอบ
ส่วนประกอบหลักของเหล็กหล่อมาจากแร่เหล็ก จากนั้นจึงนำไปผสมกับเหล็ก คาร์บอน และซิลิคอน โดยปกติจะมีคาร์บอน 2-4% และซิลิคอนในปริมาณที่น้อยกว่า บางครั้งอาจมีสิ่งเจือปน เช่น แมงกานีส กำมะถัน และฟอสเฟต ปะปนอยู่ในเหล็กหล่อ แต่โดยทั่วไปแล้วส่วนประกอบเพิ่มเติมเหล่านี้มีปริมาณน้อยเกินไปที่จะส่งผลต่อคุณสมบัติของเหล็กหล่อ

เหล็กชุบสังกะสีทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนหรือเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดา ซึ่งเป็นโลหะผสม เหล็กกล้าคาร์บอนประกอบด้วยธาตุสองชนิดคือเหล็กและคาร์บอน โลหะอื่นๆ ที่อาจมีอยู่ในโลหะผสมนี้ ได้แก่ แมงกานีส ซิลิคอน และทองแดง โดยปกติแล้วจะมีสัดส่วนน้อยกว่า 0.60% ของโลหะผสม ซึ่งหมายความว่าผลกระทบต่อคุณสมบัติของโลหะผสมนั้นน้อยมาก

การตระเตรียม
เหล็กหล่อผลิตโดยใช้เตาหลอมแบบเป่าลม และทำจากโลหะผสมเหล็ก-คาร์บอนหรือเหล็กดิบ ในกระบวนการนี้ เหล็กหล่อจะถูกขึ้นรูปโดยตรงจากโลหะหลอมเหลว สารเจือปนที่กล่าวถึงอาจถูกเผาไหม้ออกไปในขั้นตอนนี้ อย่างไรก็ตาม คาร์บอนก็สามารถเผาไหม้ออกไปได้ในลักษณะเดียวกัน ซึ่งควรเติมเข้าไปใหม่ก่อนที่เหล็กหล่อจะเสร็จสมบูรณ์ เหล็กหล่อจะมีข้อบกพร่องหากขาดธาตุคาร์บอนและซิลิคอน หลังจากผ่านเตาหลอมแล้ว เหล็กหล่อไม่จำเป็นต้องผ่านกระบวนการขัดเงาด้วยค้อนและเครื่องมืออื่นๆ ผลที่ได้คือกระบวนการขัดเงาที่เข้มข้นน้อยลงและผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่มีราคาถูกกว่า

เหล็กชุบสังกะสีผลิตจากเหล็กกล้าคาร์บอนที่เคลือบด้วยชั้นสังกะสีป้องกัน กระบวนการนี้เรียกว่าการชุบสังกะสี ซึ่งมีหลายประเภท เช่น การพ่นด้วยความร้อน การจุ่มร้อน การชุบด้วยไฟฟ้า และอื่นๆ ในการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน เหล็กกล้าคาร์บอนจะถูกจุ่มลงในสังกะสีหลอมเหลวร้อนที่มีอุณหภูมิสูงถึง 460°C หลังจากเคลือบอย่างสมบูรณ์แล้ว จะยกขึ้นและปล่อยให้สัมผัสกับอากาศ การสัมผัสกับอากาศจะทำให้สังกะสีทำปฏิกิริยากับออกซิเจน เกิดเป็นสังกะสีออกไซด์ จากนั้นจะทำปฏิกิริยากับคาร์บอนในอากาศ เกิดเป็นสังกะสีคาร์บอเนต ซึ่งจะก่อตัวเป็นชั้นสีเทาบนพื้นผิวของเหล็ก แม้ว่าจะถูกเคลือบด้วยธาตุอื่นแล้ว แต่เหล็กยังคงอ่อนตัวและสามารถขึ้นรูปได้ง่ายด้วยเครื่องจักรแปรรูปโลหะอื่นๆ

ความต้านทาน
โดยทั่วไปแล้วเหล็กหล่อทนต่อการกัดกร่อนจากบรรยากาศได้ดี มีความต้านทานสูงกว่าโลหะผสมเหล็กบางชนิด เหล็กหล่อยังทนต่อการสึกหรอและสามารถลดแรงสั่นสะเทือนได้ อย่างไรก็ตาม เหล็กหล่อไวต่อการกัดกร่อนจากน้ำทะเลมาก และจะเกิดการกัดกร่อนและเป็นหลุมได้ง่ายเมื่อสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีเกลือสูงเป็นเวลานาน นอกจากนี้ เหล็กหล่อยังอาจเปราะกว่าโลหะแปรรูปชนิดอื่น ๆ ด้วย

เหล็กชุบสังกะสีมีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูงเมื่อเทียบกับโลหะอื่นๆ ส่วนใหญ่ มีวิธีการลดการกัดกร่อนสองวิธี ซึ่งมาจากกระบวนการชุบสังกะสี สังกะสีหลอมเหลวจะเคลือบผิวเหล็กกล้าคาร์บอนเหมือนสี และก่อตัวเป็นชั้นออกไซด์ที่ยึดเกาะได้ดีมาก นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นขั้วบวกสังกะสีเพื่อรับการกัดกร่อนแทนที่เหล็กอีกด้วย

หากชั้นเคลือบสังกะสีเกิดความเสียหายหรือเป็นรอยขีดข่วน ขั้วบวกสังกะสีก็ยังสามารถปกป้องเหล็กโดยรอบได้ สังกะสีที่เหลืออยู่ยังสามารถสร้างชั้นเคลือบป้องกันออกไซด์สังกะสีขึ้นใหม่ได้ เช่นเดียวกับอะลูมิเนียม สังกะสีมีปฏิกิริยาสูงกับออกซิเจน จึงดูดซับออกซิเจนส่วนใหญ่ที่สัมผัสด้วย ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้เหล็กใต้ชั้นเคลือบเกิดการออกซิเดชันเพิ่มเติม

การใช้งาน
เหล็กหล่อเป็นโลหะที่มีความทนทานและต้านทานการกัดกร่อนในระดับปานกลาง ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย เหล็กหล่อสามารถใช้ทำเกียร์ ชิ้นส่วน และท่อสำหรับรถยนต์ได้ นอกจากนี้ยังใช้ในแม่พิมพ์โลหะและชิ้นส่วนเครื่องจักรสำหรับการผลิต เหล็กหล่อยังพบได้ทั่วไปในเครื่องครัว เนื่องจากให้ความร้อนได้ดี และอุปกรณ์ทำอาหารที่ทำจากเหล็กหล่อที่พบได้บ่อยที่สุดคือกระทะทอด อย่างไรก็ตาม คุณยังสามารถพบเครื่องใช้เหล็กหล่อ แม่พิมพ์อบ และกระทะปรุงอาหารได้อีกด้วย นอกจากนี้ยังพบได้ในงานประปา แม้ว่าจะไม่แพร่หลายมากนักและโดยทั่วไปไม่แนะนำสำหรับบ้านใหม่ๆ

เหล็กชุบสังกะสีเป็นที่นิยมเนื่องจากมีอายุการใช้งานยาวนานและคุณสมบัติทนทาน ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดคือท่อประปา ชั้นสังกะสีที่เคลือบอยู่ช่วยป้องกันสนิมได้ง่าย ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของการกัดกร่อน เหล็กชุบสังกะสียังใช้ในโครงเหล็กในการก่อสร้างบ้าน และยังใช้ในการผลิตชิ้นส่วนตัวถังรถยนต์และโครงต่างๆ ได้อีกด้วย โลหะชนิดนี้ยังพบได้ในอุปกรณ์ป้องกันและป้ายจราจรบนท้องถนน