เกรดเหล็ก SS400 S45C S50C SCM440 ต่างกันยังไง เหล็กหัวแดง หัวฟ้า คือเกรดไหน

เวลาเลือกเหล็กมาทำงาน จะได้ยินทั้งชื่อเกรดอย่าง SS400 กับ S45C และชื่อที่ช่างเรียกกันอย่างเหล็กเหนียว เหล็กแข็ง เหล็กหัวแดง เหล็กหัวฟ้า เรารวบรวมมาอธิบายไว้ในที่เดียว จะได้เลือกเกรดให้ตรงกับงานได้ง่ายขึ้น

สรุปสั้นๆ SS400 คือเหล็กเหนียว ใช้ทำโครงสร้าง เชื่อมและพับง่าย ส่วน S45C S50C และ SCM440 คือกลุ่มเหล็กแข็ง ใช้ทำชิ้นส่วนเครื่องจักร ชุบแข็งได้ แต่เชื่อมและพับยากกว่า

สรุปสี่เกรดในตารางเดียว

SS400 เหล็กเหนียวสำหรับงานโครงสร้าง

SS400 เป็นเกรดเหล็กที่ใช้กันแพร่หลายในงานโครงสร้าง มีทั้งแบบเหล็กแผ่นและเหล็กรูปพรรณ

ตัวอักษร SS ในชื่อไม่ได้หมายถึงสแตนเลส SS400 เป็นเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดา ขึ้นสนิมได้ตามปกติ

ชื่อ SS400 มาจากไหน

SS400 เป็นเกรดตามมาตรฐานญี่ปุ่น JIS G 3101 ว่าด้วยเหล็กรีดร้อนสำหรับงานโครงสร้างทั่วไป เลข 400 คือค่าความต้านแรงดึงขั้นต่ำ 400 MPa ช่างรุ่นเก่ายังเรียกชื่อเดิมว่า SS41 อยู่ เป็นเกรดเดียวกัน

ในไทยมีมาตรฐานรองรับสองฉบับ แยกตามรูปร่างสินค้า

• มอก. 1479-2558 สำหรับเหล็กแผ่นรีดร้อน ทั้งแผ่นม้วน แผ่นหนา แผ่นบาง
• มอก. 1227-2558 สำหรับเหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อน

SS400 รับแรงได้เท่าไหร่

ค่าตามตารางนี้เป็นของเหล็กแผ่น มาจาก มอก. 1479-2558 ซึ่งเขียนโดยใช้ JIS G 3101 เป็นแนวทาง และครอบคลุมความหนาถึง 160 มม. ส่วนเหล็กรูปพรรณตาม มอก. 1227 แบ่งแค่สองช่วง คือหนาไม่เกิน 16 มม. 245 MPa และหนาเกิน 16 มม. 235 MPa

ความต้านแรงดึงอยู่ในช่วง 400 ถึง 510 MPa ทุกความหนา

สังเกตว่ายิ่งแผ่นหนา ค่าจุดครากขั้นต่ำยิ่งลดลง งานออกแบบโครงสร้างที่ใช้แผ่นหนาจึงควรใช้ค่าตามช่วงความหนาจริง

มาตรฐานไม่ได้กำหนดคาร์บอนของ SS400

บางแหล่งระบุว่า SS400 มีคาร์บอนไม่เกิน 0.17 หรือ 0.20 เปอร์เซ็นต์ แต่ในตารางของ มอก. ทั้งสองฉบับ ช่องคาร์บอนกับแมงกานีสของ SS400 เป็นขีด หมายถึงไม่กำหนด ธาตุหลักที่กำหนดไว้มีแค่ฟอสฟอรัสกับกำมะถัน ไม่เกิน 0.050 เปอร์เซ็นต์ทั้งคู่ มอก. ฉบับปี 2558 มีเพดานของธาตุเจืออย่างทองแดง นิกเกิล โครเมียม โมลิบดีนัม และโบรอนด้วย

แปลว่ามาตรฐานนี้คุมที่ผลลัพธ์ คือต้องรับแรงได้ตามตาราง ส่วนคาร์บอนกับแมงกานีสโรงงานเลือกเองได้ ภายใต้เพดานของธาตุเจือที่ มอก. กำหนด ในทางปฏิบัติ SS400 เป็นเหล็กคาร์บอนต่ำ แต่ค่าจริงของแต่ละล็อตต้องดูจากใบเซอร์

SS400 ชุบแข็งได้ไหม

ชุบแข็งแบบเผาแล้วจุ่มน้ำตามปกติไม่ขึ้น เพราะคาร์บอนต่ำเกินไป

ที่ทำได้คือชุบผิวแข็ง เช่นคาร์บูไรซิ่ง ซึ่งเป็นการเติมคาร์บอนเข้าไปที่ผิว แล้วค่อยชุบ จะได้ผิวแข็งแต่เนื้อในยังเหนียวเหมือนเดิม ผิวที่ได้จะแข็งขึ้นกว่าเดิมชัดเจน

ถ้างานต้องการความแข็งทั้งชิ้น เช่นเพลาหรือเฟือง ควรเปลี่ยนไปใช้เกรดที่คาร์บอนสูงกว่าอย่าง S45C ตั้งแต่ต้น

ใช้ A36 หรือ Q235 แทน SS400 ได้ไหม

เกรดที่มักถูกจับคู่กับ SS400 คือ ASTM A36 ของอเมริกา S235JR ของยุโรป และ Q235 ของจีน ค่ารับแรงใกล้กัน แต่ไม่เท่ากันเป๊ะ

ค่าในตารางเป็นของความหนาไม่เกิน 16 มม. ทุกเกรดมีค่าจุดครากลดลงเมื่อแผ่นหนาขึ้น เช่น Q235 เหลือ 225 MPa ที่ความหนาเกิน 16 ถึง 40 มม.

อีกจุดที่ต่างคือสามเกรดหลังมีการกำหนดคาร์บอน ส่วน SS400 ไม่กำหนด ถ้าแบบระบุเกรดไว้ชัด การเปลี่ยนเกรดต้องให้วิศวกรผู้ออกแบบอนุมัติ และเทียบใบเซอร์กับสเปคที่ต้องการก่อน

SS400 เชื่อม พับ ตัด ง่ายไหม

ง่าย นี่คือเหตุผลหลักที่เกรดนี้ได้รับความนิยม เชื่อมได้ด้วยวิธีทั่วไป พับได้โดยไม่แตกเมื่อใช้รัศมีพับที่เหมาะสม ตัดได้ทั้งเลเซอร์ แก๊ส และพลาสม่า

มีข้อสังเกตเล็กน้อย เพราะมาตรฐานไม่ได้คุมคาร์บอนของ SS400 จึงไม่ได้รับประกันเรื่องการเชื่อมไว้ ตัวมาตรฐาน มอก. 1227 ระบุว่าเกรดตระกูล SM เช่น SM400 และ SM490 เป็นเกรดที่เหมาะกับงานเชื่อม งานเชื่อมแผ่นหนาหรือโครงสร้างเชื่อมที่สำคัญมากๆ ผู้ออกแบบบางรายจึงระบุเป็น SM แทน

ส่วนงานที่ SS400 ไม่เหมาะ คืองานที่ต้องทนการสึกหรอหรือต้องการความแข็งสูง

S45C เหล็กแข็งสำหรับชิ้นส่วนเครื่องจักร

SS400 กับ S45C ต่างกันตั้งแต่วิธีคิดของมาตรฐาน

SS400 อยู่ในมาตรฐาน JIS G 3101 เหล็กสำหรับงานโครงสร้าง มาตรฐานนี้รับประกันค่ารับแรง แต่แทบไม่คุมส่วนผสม

S45C อยู่ในมาตรฐาน JIS G 4051 เหล็กกล้าคาร์บอนสำหรับชิ้นส่วนเครื่องจักร มาตรฐานนี้กลับกัน คุมส่วนผสมละเอียด แต่ไม่ได้กำหนดค่ารับแรงไว้ เพราะถือว่าผู้ใช้จะเอาไปกลึง ไปชุบแข็งต่อเอง ค่ารับแรงสุดท้ายจึงขึ้นกับการชุบ

คาร์บอนเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติ

เลข 45 ในชื่อ S45C หมายถึงคาร์บอนราว 0.45 เปอร์เซ็นต์ มากกว่า SS400 ราวสองถึงสามเท่า เพราะ SS400 ทั่วไปมีคาร์บอนราว 0.15 ถึง 0.2 เปอร์เซ็นต์ คาร์บอนที่มากขึ้นทำให้เหล็กแข็งขึ้น ทนสึกหรอดีขึ้น และชุบแข็งได้ แต่ก็แลกมาด้วยการเชื่อมยากขึ้นและพับยากขึ้น

S45C ชุบแข็งได้แค่ไหน

S45C ชุบแข็งได้ ตัวเลขความแข็งที่พบมีตั้งแต่ 42 ไปจนถึง 60 HRC ที่ต่างกันเพราะวัดคนละสภาพ

• ความแข็งที่ผิวหลังชุบใหม่ๆ จะสูงที่สุด
• หลังอบคืนตัวเพื่อลดความเปราะ ความแข็งจะลดลง ลดมากหรือน้อยขึ้นกับอุณหภูมิที่อบ
• ชิ้นงานหนา แกนกลางจะนิ่มกว่าผิวมาก เพราะเหล็กคาร์บอนธรรมดาชุบลึกไม่ค่อยลง

ถ้าต้องการความแข็งเท่าไหร่ แนะนำให้ปรึกษาโรงชุบโดยบอกขนาดชิ้นงานจริง

ค่าอ้างอิงที่ตำราและผู้ขายเหล็กใช้กัน คือชุบที่ 820 ถึง 870 องศาเซลเซียสแล้วจุ่มน้ำ จากนั้นอบคืนตัวที่ 550 ถึง 650 องศาเซลเซียส

มีข้อควรรู้ การอบคืนตัวที่ 550 ถึง 650 องศาเป็นสูตรที่เน้นความเหนียว ความแข็งที่ได้อยู่ราว 201 ถึง 269 HBW ซึ่งต่ำกว่าห้าสิบ HRC มาก ถ้าต้องการความแข็งสูงต้องอบคืนตัวที่อุณหภูมิต่ำ หรือใช้วิธีชุบผิวแข็งด้วยเปลวไฟหรืออินดักชั่น

การเชื่อม S45C

SS400 เชื่อมง่าย ไม่ต้องเตรียมอะไรมาก

S45C เชื่อมได้ แต่ถ้าเชื่อมแบบเดียวกับเหล็กเหนียว มีโอกาสร้าวตรงข้างรอยเชื่อม เพราะบริเวณนั้นเย็นตัวเร็วแล้วกลายเป็นเนื้อแข็งเปราะ วิธีลดความเสี่ยงที่ใช้กันคืออุ่นชิ้นงานก่อนเชื่อม ใช้ลวดเชื่อมชนิดไฮโดรเจนต่ำ และปล่อยให้เย็นช้าๆ

งานเชื่อม S45C ที่รับแรงสำคัญ ควรให้ช่างที่มีประสบการณ์กับเหล็กคาร์บอนปานกลางเป็นคนทำ

S50C และ SCM440

อีกสองเกรดในกลุ่มเหล็กแข็งที่ใช้กันบ่อยคือ S50C และ SCM440

S50C เป็นเกรดใกล้เคียงกับ S45C คาร์บอนสูงกว่านิดหน่อยที่ 0.47 ถึง 0.53 เปอร์เซ็นต์ ช่วงคาร์บอนของสองเกรดนี้เหลื่อมกันอยู่เล็กน้อยด้วย ในไทยใช้ S50C ทำแม่พิมพ์พลาสติกและโครงสร้างของแม่พิมพ์

SCM440 เป็นเหล็กกล้าผสมตามมาตรฐาน JIS G 4053 คาร์บอน 0.38 ถึง 0.43 เปอร์เซ็นต์ มีโครเมียม 0.90 ถึง 1.20 เปอร์เซ็นต์ กับโมลิบดีนัม 0.15 ถึง 0.30 เปอร์เซ็นต์เพิ่มเข้ามา ชุบแข็งได้ลึกกว่าเหล็กคาร์บอนธรรมดา ใช้กับเพลาและชิ้นส่วนที่รับแรงหนัก เทียบได้กับเกรด 4140 ของอเมริกา

เกรดในตารางด้านล่างเป็นเกรดที่ใกล้เคียงกันที่สุดของแต่ละมาตรฐาน ส่วนผสมไม่ได้เหมือนกันทุกตัว

เหล็กหัวแดง หัวฟ้า คือเกรดไหน

ที่ร้านเหล็กเพลาจะเห็นว่าปลายเหล็กแต่ละเส้นมีสีทาไว้ แดงบ้าง ฟ้าบ้าง ช่างก็เรียกตามสีนั้นเลยว่าเหล็กหัวแดง เหล็กหัวฟ้า สีพวกนี้ทาไว้เพื่อแยกเกรด เพราะเหล็กเพลาทุกเกรดหน้าตาเหมือนกันหมด สีจึงช่วยให้แยกได้ง่าย

หัวแดงคือ S45C

ร้านเหล็กส่วนใหญ่ที่ระบุสีไว้ ใช้คำว่าหัวแดงกับเกรด S45C

บางร้านใช้คำว่าหัวแดงรวมไปถึง S50C ด้วย เพราะสองเกรดนี้ใกล้เคียงกันและช่วงคาร์บอนเหลื่อมกันอยู่ ร้านจึงมักจัดไว้กลุ่มเดียวกัน

หัวฟ้าคือ SCM440

สีฟ้าร้านที่ระบุสีไว้มักใช้กับเกรด SCM440 ชื่อเก่าที่ยังเรียกกันอยู่คือ SCM4

หัวฟ้าชุบแข็งได้ลึกกว่าหัวแดง ใช้กับเพลาและชิ้นส่วนที่รับแรงหนัก

สีอื่นนอกจากแดงและฟ้า แต่ละร้านใช้ไม่เหมือนกัน ถ้าเจอให้ถามเกรดจากร้านทุกครั้ง

เพลาขาวกับเพลาดำ

สองคำนี้บอกสภาพผิวของเหล็กเพลา ไม่ได้เป็นรหัสสีบอกเกรดแบบหัวแดงหัวฟ้า

เพลาดำ คือเหล็กเพลารีดร้อน ผิวสีเทาดำ เหล็กหัวแดงหัวฟ้าที่ทาสีปลายส่วนใหญ่ก็คือเพลาดำนี่เอง

เพลาขาว คือเพลาดำที่เอาไปดึงเย็นต่อ ผิวจะเรียบเงา ขนาดแม่นกว่า มีขายหลายเกรด เช่น SS400 S20C และ S45C คำว่าขาวตรงนี้บอกสภาพผิว ไม่ได้บอกเกรด

สีเป็นแค่ธรรมเนียมของร้าน

มาตรฐาน JIS G 4051 ของเหล็ก S45C และ S50C และ JIS G 4053 ของเหล็ก SCM440 ไม่ได้พูดถึงการทาสีปลายเหล็กเลย ข้อที่ว่าด้วยการแสดงเครื่องหมายกำหนดให้ระบุชื่อเกรด เลข Heat Number ชื่อผู้ผลิต และขนาด และสำหรับเหล็กเส้นขนาดเล็กยอมให้ติดป้ายที่มัดแทนการทำเครื่องหมายทุกเส้น

สีจึงเป็นธรรมเนียมที่วงการใช้กันเอง ช่วยให้หยิบของในโกดังได้เร็ว แต่ใช้ยืนยันเกรดไม่ได้ สีลอกได้ ทาผิดได้ และเหล็กที่ตัดแบ่งขายแล้วท่อนที่เหลือก็ไม่มีสีติดไป

งานที่เกรดมีผลต่อความปลอดภัยหรืออายุการใช้งาน ให้ขอใบเซอร์จากร้าน แล้วดูเกรดกับเลข Heat Number ในใบนั้น

เลือกเกรดไหนกับงานแบบไหน

กลุ่มเหล็กแข็งมีจุดที่ควรรู้ไว้สองข้อ

• เชื่อมยากกว่าเหล็กเหนียว ถ้าเชื่อมโดยไม่เตรียมชิ้นงานมีโอกาสร้าว
• ขึ้นสนิมง่ายเหมือนเหล็กคาร์บอนทั่วไป เก็บไว้นานควรทาน้ำมันกันสนิม

บริการของแสงชัยสตีล

ส่งแบบพร้อมระบุเกรด ความหนา และจำนวนมาได้เลย แนะนำให้เขียนเป็นชื่อเกรด เช่น S45C เพราะคำว่าเหล็กหัวแดงบางร้านรวม S50C ด้วย