การทดสอบความแข็งแบบบริเนลล์ (Brinell Hardness Test)

การทดสอบความแข็งแบบบริเนลล์ (Brinell Hardness Test)

การทดสอบความแข็งวิธีนี้นิยมใช้มาก เพราะเป็นวิธีการทดสอบที่ได้มาตราฐาน และสามารถกำหนด
ค่าความแข็งได้ถูกต้อง เหมาะสำหรับค่าความแข็งไม่เกิน 450 HB เพราะการทดสอบความแข็งบริเนลล์
ใช้หัวกดทรงกลมเหล็กกล้า ชุบแข็ง (Hardened Steelball)ซึ่งหัวกดมีค่าความแข็ง ประมาณ 700 HB
เท่านั้น แต่ถ้ามีความจำเป็นที่จะทดสอบ อาจใช้หัวกด ทังสเทนคาร์ไบด์ แทนได้

หลักการทดสอบ 

สำหรับการทดสอบความแข็งแบบบริเนลล์ คือกดหัวกดด้วยแรงคงที่ ลงบนผิวชิ้นทดสอบ ปล่อยให้อยู่
ภายใต้แรงกดชั่วขณะ แล้งเอาแรงกดออก ซึ่งทำให้เกิดรอยบุ๋มถาวร บนชิ้นทดสอบ แล้ววัดขนาดเส้นผ่าศูนย์
กลางรอยบุ๋ม เพื่อหาค่าความแข็งต่อไป

สำหรับค่าความแข็งบริเนลล์ ก็เป็นอัตราส่วนระหว่าง แรงต่อพื้นที่ตามผิวโค้ง ของรอยบุ๋มคำนวณได้ ในเมื่อ HB : ค่าความแข็งบริเนลล์
P : แรงกดทดสอบ (กิโลกรัม)
D : เส้นผ่านศูนย์กลางหัวกด(มิลลิเมตร)
d : เส้นผ่านศูนย์กลางรอยบุ๋ม (มิลลิเมตร)

จากสูตร ค่าความแข็งบริเนลล์ จะเห็นได้ว่ามีหน่วยเป็น กิโลกรัม ต่อ ตารางมิลลิเมตร
แต่ในการแสดงค่าความแข็งแบบนี้ไม่นิยมเขียนหน่วยหัวกดทดสอบ (Indenter)

หัวกดเป็นทรงกลมทำด้วยเหล็กกล้าชุบแข็ง ขัดมันเรียบ ไม่มีตำหนิที่ผิว มีขนาดเส้นผ่านศูนย์
กลาง 1.0,2.0,2.5,5.0 หรือ 10.0 มิลลิเมตร แต่ขาดย่อยเปลี่ยนแปลงได้ ค่าความผิดพลาดขนาดเส้น
ผ่านศูนย์กลางหัวกด ดังตาราง

ตาราง 7.2 ความคลาดเคลื่อนที่ยอมให้ของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางทรงกลมเหล็กกล้าชุบแข็งข้อพิจารณาในการทดสอบ 

เนื่องจากเป็นวิธีการทดสอบที่เป็นมาตราฐาน ดังนั้นการทดสอบย่อยมีองค์ประกอบที่ต้องคำนึงถึงเสมอ
เพื่อให้การทดสอบถูกต้องและแน่นอน สำหรับข้อควรพิจารณามีด้วยกันดังนี้

1.ขนาดของแรงกดทดสอบ สามารถเลือกใช้ได้โดยต้องพิจารณาขนดหัวกดและวชิ้นทดสอบ ดังตาราง

ตาราง 7.3 ขนาดแรงกดทดสอบ

หมายเหตุ ขนาดแรงกดทดสอบที่ในวงเล็บ จะไม่มีในเครื่องทดสอบ ยูนิเวอร์แซล(DIN 50351)สำหรับ
การเลือกใช้ขนาดแรงกดทดสอบนั้น ยังต้องคำนึงถึง อัตราส่วนระหว่าง เส้นผ่านศูนย์กลางรอยบุ๋ม และ เส้น
ผ่านศูนย์กลางหัวกดคือ d/D นั้น ควรมีค่า 0.25 - 0.50 แต่ค่าที่ให้ผลการทดสอบถูกต้องมากที่สุด คือ d/D เท่า
กับ 0.375

2. ผิวชิ้นทดสอบควรเรียบ ผ่านการขัดมันอย่างดี เพราะจะทำให้รอยบุ๋มภายหลังการทดสอบเด่นชัดและ
ไม่เกิดรอยเยินที่ขอบของรอยบุ๋ม การวัดขนานของรอยบุ๋มก็สามารถได้ระเอียดถูกต้องเป็นผลทำให้ค่าความ
แข็งที่วัดได้ถูกต้องด้วยเช่นกัน

3. ความหนาของชิ้นทดสอบตามมาตราฐาน ASTM ได้กำหนดไว้ว่า ควรมีความหนาอย่างน้อย 10 เท่า
ของความลึกรอยบุ๋มภายหลังการทดสอบ และจะต้องไม่มีรอยนูนเกิดขึ้นทางด้านหลังของชิ้นทดสอบด้วย สำ
หรับความหนาชิ้นทดสอบที่น้อยสุด ที่การทดสอบความแข็งบริเนลล์ทดสอบได้ เมื่อใช้แรงกดทดสอบ และหัว
กดขนาดต่างๆ สามารถดูได้ ดังรูป

กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความหนาและแรงกดทดสอบเมื่อเลือกใช้ขนาดเส้นผ่าศูนย์
กลางทรงกลมเหล็กกล้าแข็งต่างๆ

4.ตำแหน่งกดทดสอบ ควรมีระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางของรอยบุ๋มที่อยู่ข้างเคียงกัน หรือระยะห่าง
จากจุดศูนย์กลางของรอยบุ๋มจากขอบของชิ้นทดสอบควรห่าง อย่างน้อย 2.5 เท่า ของขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง
ของรอยบุ๋ม เพราะถ้ากดทดสอบใกล้บริเวณขอบของชิ้นทดสอบ อาจจะทำให้เกิดรอยบุ๋มที่ใหญ่ และ ไม่สม
มาตรกันได้ หรือถ้ากดใกล้เคียงกับรอยบุ๋มที่กดมาก่อน อาจจะทำให้รอยบุ๋มมีขนาดโตขึ้นได้ เนื่องจากผิวของ
วัสดุบริเวณนั้นจมีความต้านทานการกดลดลง หรืออาจจะทำให้รอยบุ๋มมีขนาดเล็กลง เนี่องจากเกิดความเครียด
แข็งรอบผิวของรอยบุ๋มที่ผ่านการกดมาก่อนก็ได้

5. ระยะเวลากดทดสอบความแข็งบริเนลล์ จะต้องมีอย่างเหมาะสม เพราะถ้าใช้เวลากดน้อยหรือมากเกิน
ไป จะมีผลกระทบต่อขนาดความโตของเส้นผ่าศูนย์กลางของรอยบุ๋มถาวรได้ ดังนั้นจึงเสนอแนะว่าถ้าวัสดุชิ้น
ทดสอบเป็นโลหะเหล็ก หรือเป็นโลหะแข็งควรมีระยะเวลากดประมาณ 10-15 วินาที แต่ถ้าเป็นโลหะไม่ใช่
เหล็กหรือโลหะอ่อน ควรมีระยะเวลากดประมาณ 30 วินาทีสัณลักษณ์ความแข็งบริเนลล์

การกำหนดสัณลักษณ์ความแข็งบริเนลล์ จะช่วยทำให้สะดวกรวดเร็วและง่ายต่อการเข้าใจโดยเฉพาะ
ในงานเขียนแบบ หรืองานที่ต้องการระบุความแข็งของวัสดุ เป็นต้น

ความแข็งบริเนลล์ใช้สัญลักษณ์ HB และการทดสอบมาตรฐานจะใช้ทรงกลมเหล็กกล้าแข็งขนาดเส้นผ่า
ศูนย์กลาง 10 มิลลิเมตร แรงกดทดสอบ 3000 กิโลกรัม และมีระยะเวลากด 10-15 วินาที แต่ถ้ามีเงื่อนไขในการ
ทดสอบเป็นอย่างอื่น ก็จะกำหนดสัณลักษณ์เป็นตัวเลขบ่งถึงสภาวะการทดสอบเป็นแต่ละกรณี ดังตัวอย่างของ
สัญลักษณ์ความแข็งบริเนลล์ ต่อไปนี้

350 HB หมายถึง ความแข็งบริเนลล์ 350 ใช้ทรงกลมเหล็กกล้าแข็งขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง
10 มิลลิเมตรแรงกดทดสอบ 29.42 กิโลนิวตัน (3,000 กิโลกรัม) เป็นเวลา 10 ถึง 15 วินาที

350 HB หมายถึง ความแข็งบริเนลล์ 350 ใช้ทรงกลมเหล็กกล้าแข็งขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง
10 มิลลิเมตรแรงกดทดสอบ 29.42 กิโลนิวตัน (3,000 กิโลกรัม) เป็นเวลา 10 ถึง 15 วินาที

350 HB 5/7355/20 หมายถึง ความแข็งบริเนลล์ 350 ใช้ทรงกรมเหล็กกล้าแข็ง ขนาดเส้น
ผ่าศูนย์กลาง 5 มิลลิเมตร แรงกดทดสอบ 7355 นิวตัน (750 กิโลกรัม) เป็นเวลา 20 วินาทีข้อควรระวังในการทดสอบ

ตามที่ทราบแล้วว่า การทดสอบความแข็งแรงบริเนลล์ เป็นวิธีทดสอบที่มาตรฐานและมีข้อควร
พิจารณาต่างๆในการทดสอบนั้น เพื่อให้ได้การทดสอบถูกต้อง และมีโอกาสผิดพลาดน้อยลงจึงมีข้อควร
ระวังในการทดสอบอีกด้วย ดังนี้

1.ต้องวางชิ้นทดสอบบนแท่นรองรับที่มั่งคงแข็งแรง เพื่อไม่ให้เกิดการเคลื่อนที่ในระหว่างทดสอบ
ที่วางบนแท่นรองรับนั้นต้องตั้งได้ฉาก กับปลายกดทดสอบ

2.การทดสอบจะต้องไม่มีแรงกระแทกเกิดขึ้น เพราะถ้าใช้แรงกดทดสอบ กดชิ้นงานอย่างรวดเร็ว
จะมีผลต่อขนาดความโตเส้นผ่านศูนย์กลางรอยบุ๋มได้

3.การทดสอบไม่ควรให้เกิดบิดเบี้ยวของชิ้นทดสอบ และเกิดส่วนนูนบริเวณของรอยบุ๋ม ซึ่งมักจะ
เกิดขึ้นเสมอเมื่อทำการทดสอบกับวัสดุอ่อน ดังรูป

ลักษณะรอยบุ๋มที่ถูกกดให้บุ๋มโดยไม่มีรอยนูนและมีรอยนูน

4.ไม่ควรทดสอบกับชิ้นทดสอบที่มีขนาดบางมากๆ เช่น ใบมีดโกน หรือชิ้นทดสอบที่ผ่านการทำผิว
แข็งมา เพราะความหนาผิวแข็งอาจจะหนาน้อยกว่าความลึกของรอยกดบุ๋ม ซึ่งจะทำให้ผลการทดสอบไม่ถูก
ต้องตามความเป็นจริงวิธีการทดสอบและผลการทดสอบ

ในที่นี้จะกล่าวถึง วิธีการทดสอบความแข็งบริเนลล์ โดยใช้เครื่องทดสอบความแข็งยูนิเวอร์แซลตาม
มาตรฐานเยอรมัน ( DIN 50351 ) ซึ่งมีลักษณะดังรูป 7.4 ที่กล่าวมาแล้ว และเวลาทดสอบก็ดำเนินการตาม
วิธี ดังนี้

1. ประกอบหัวกดทดสอบ และปรับเครื่องทดสอบ เพื่อทดสอบความแข็งบริเนลล์

2. นำชิ้นทดสอบวางบนแท่นรองรับ

3. กดคันโยกยาวลงในตำแหน่งล่างสุด แล้วเลือกแรงกดทดสอบตามต้องการ

4. หมุนยกแท่นรองรับชิ้นทดสอบขึ้นมา จนภาพของผิวชิ้นทดสอบไปปรากฏชัดบนจอภาพ
แล้วยึดชิ้นทดสอบให้แน่น

5. กดคันโยกสั้นลง หัวกดทดสอบก็เริ่มเคลื่อนที่ลงกดผิวชิ้นทดสอบอย่างช้าๆ เพื่อป้องกัน
ไม่ให้เกิดการกระแทกขณะกด และปล่อยระยะเวลากดตามต้องการ

6. กดคันโยกยาวลงในตำแหน่งล่างสุด แล้ววัดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของรอยบุ๋ม ที่ปรากฏ
บนจอภาพ ซึ่งรับภาพผ่านเลนซ์ขยาย โดยสามารถวัดได้โดยละเอียดถึง 0.01 มิลลิเมตร และการวัด
ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของรอยบุ๋มนั้น ควรวัดสองครั้งในแนวตั้งได้ฉากกัน แล้วหาค่าเฉลี่ย เพื่อนำ
ไปคำนวนหรือเปิดตารางความแข็งบริเนลล์ต่อไป

แสดงวิธีการวัดรอยบุ๋มภายหลังกดทดสอบ 

การทดสอบความแข็งวิกเกอร์ส(Vickers Hardness test)

การทดสอบความแข็งวิกเกอร์ส(Vickers Hardness test)

การทดสอบความแข็งแบบนี้ ก็นิยมใช้มาก เพราะเป็นวิธีการทดสอบความแข็งที่มาตรฐาน
และสามารถกำหนดค่าความแข็งของวัสดุได้ถูกต้อง เหมาะสำหรับใช้วัดความแข็งของวัสดุ
หรือโลหะอ่อนจนกระทั่งแข็งมากได้ เนื่องจากการทดสอบความแข็งวิกเกอร์สนี้ ใช้หัวกดทด
สอบทำด้วยเพชรรูปปิระมิดฐานสี่เหลี่ยมจตุรัส มุมที่ยอด 136 องศา ( Diamond pyromid
with a square base and an angle of 136 )ซึ่งในการทดสอบความแข็งบริเนลล์ จะเห็นว่า
อัตราส่วนการกดรอยบุ๋มที่เหมาะสมที่สุด คือ d/D = 0.375 ดังนั้นถ้าเปรียบเทียบกับหัวกด
เพชร 136 องศา จะเป็นระยะที่สัมผัสได้อย่างพอดี ดังรูป เหตุนี้เองที่ทำให้ค่าความแข็งบริ
เนลล์ และ วิกเกอร์สมีค่าใกล้เคียงกัน

หลักการทดสอบ 

สำหรับหลักการทดสอบความแข็งวิกเกอร์ ก็เหมือนกับการทดสอบความแข็งบริเนลล์
ต่างกันที่ใช้หัวกดทดสอบเป็นเพชรรูปปิระมิด ฐานสี่เหลี่ยมจตุรัสลดลงไปบนผิววัสดุชิ้นทดสอบ
ด้วยแรงกดทดสอบคงที่ ซึ่งมีขนาดต่างๆกัน ให้เลือกใช้ตั้งแต่ 1 kk. แรง ถึง 120 kk.แรง เหตุ
นี้เองจึงเป็นวิธีที่เหมาะสม สำหรับวัดความแข็งของวัสดุได้หลายชนิด ตั้งแต่วัสดุอ่อนจนถึงวัสดุ
แข็งมากภายหลังจากการกดชั่วระยะเวลาหนึ่งจึงเอาแรงกดออก ซึ่งจะทำให้เกิดรอยบุ๋มถาวรบน
ผิวโลหะชิ้นทดสอบ แล้ววัดขนาดเส้นทะแยงมุมของรอยบุ๋มเพื่อหาค่าความแข็งต่อไปดังรูป

หลักการทดสอบความแข็งของวิกเกอร์ส

สำหรับค่าความแข็งวิกเกร์สก็จะเป็นอัตราส่วนระหว่างแรงที่ใช้กดทดสอบ ต่อพื้นผิวเอียง
ของรอยบุ๋มซึ่งคำนวณได้ดังนี้

แผนภาพแสดงรอยบุ๋มและแรงกดทดสอบข้อพิจารณาในการทดสอบ 

จากที่ทราบแล้วว่า การทดสอบความแข็งวิกเกอร์สมีหลักการเหมือนกับการทดสอบ
ความแข็งบริเนลล์ ดังนั้นก็มีข้อควรพิจารณาในการทดสอบ คล้ายๆ กันด้วยดังนี้

1. ผิวของชิ้นทดสอบต้องเรียบ ทั้งนี้เพื่อให้ได้ค่าเส้นทแยงมุมของรอยบุ๋มที่แน่นอน และจะทำให้ค่าความแข็งที่วัดได้ถูกต้องด้วยเช่นเดียวกัน

2. ความหนาของชิ้นทดสอบไม่ควรน้อยกว่า 1.2 เท่าของเส้นทะแยงมุมของรอยบุ๋ม
หลังจากกดทดสอบแล้วไม่ควรมีการเปลี่ยนแปลงรูปใดๆ ให้เห็นทางด้านหลังของชิ้นทด
สอบด้วย หรือพิจาราณาความหนาของชิ้นทดสอบอย่างน้อยสุดที่ทดสอบความแข็งวิกเกอร์ส
ได้ เมื่อเลือกใข้แรงกดทดสอบขนาดต่างๆ โดยดูจากกราฟ ดังรูป

รูป 7.17 กราฟแสดดงความสัมพันธ์ระหว่างความหนาและแรงกดทดสอบ

3. ตำแหน่งกดทดสอบ ควรมีระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางของรอยบุ๋มที่อยู่ข้างเคียง
กันหรือระยะห่างจากจุดศูนย์กลางของรอยบุ๋มจากขอบของชิ้นทดสอบ ควรห่างเป็นอย่างน้อย
2.5 เท่าของเส้นทะแยงมุมของรอยบุ๋ม

4. สำหรับการทดสอบบนผิวโค้งของทรงกลม หรือทรงกระบอก ถ้า d คือเส้นทะแยงมุม
เฉลี่ยของรอยบุ๋ม D คือเส้นผ่านศูนย์กลางของทรงกลมหรือทรงกระบอกมาตรฐานนี้ใช้ได้เมื่อ

d/D < 0.004 สำหรับผิวของทรงกลม

d/D < 0.009 สำหรับผิวของทรงกระบอกสัญลักษณ์ความแข็งวิกเกอร์ส

ความแข็งวิกเกอร์ใช้สัญลักษณ์ HV สำหรับการระบุความแข็งวิกเกอร์สให้เขียนเลขค่าความ
แข็ง ต่อด้วยสัญลักษณ์ HV แล้วตามด้วยตัวเลขแสดงแรงกดทดสอบ เป็นนิวตัน และเวลาที่ใช้กด
เป็นวินาที ถ้าระยะเวลาที่ใช้กดตามปกติ 10 - 15 วินาที ไม่จำเป็นต้องระบุระยะเวลา แต่ถ้าใช้ระยะ
เวลากดทดสอบเป็นอย่างอื่นต้องกำหนดเป็นเป็นแต่ละกรณี ดังตัวอย่าง

640 HV 294.2 หมายถึง ความแข็งวิกเกอร์ 640 ใช้แรงกดทดสอบ 294.92 นิวตัน
( 30 กิโลกรัม ) เป็นเวลา 10 - 15 วินาที

640 HV 294.2 / 20 หมายถึง ความแข็งวิกเกอร์ 640 ใช้แรงกดทดสอบ 294.92 นิวตัน
( 30 กิโลกรัม ) เป็นเวลา 20 วินาทีข้อควรระวังในการทดสอบ

เพื่อให้ได้ผลการทดสอบถูกต้องและมีโอกาสผิดพลาดน้อยลง จึงมีข้อควรระวังในการ
ทดสอบดังนี้

1 . ต้องวางชิ้นทดสอบบนแท่นรองรับที่มั่นคงแข็งแรง เพื่ไม่ให้เกิดการเคลื่อนที่ในระ
หว่างทดสอบและชิ้นทดสอบที่วางบนแท่นรองรับนั้นต้องตั้งได้ฉากกับปลายกดทดสอบ

2 . การกดทดสอบจะต้องไม่มีแรงกระแทกเกิดขึ้น หรือการสั่นสะเทือน เพราะจะมีผล
ต่อเส้นทะแยงมุมของรอยบุ๋มได้

3. การทดสอบไม่ควรให้เกิดรอยบุ๋มที่มีลักษณะโค้งเว้าหรือโค้งนูน เพราะจะทำให้ขนาด
เส้นทะแยงมุมของรอยบุ๋มผิดไปดังรูป

รูป 7.18 รอยบุ๋มที่มีลักษณะโค้งเว้าหรือโค้งนูน

จากรูปจะเห็นว่ารูปร่างของรอยบุ๋มผิดปกติ ต้องตรวจสภาพของหัวกดทดสอบเพชร
รูปปีระมิดฐานสี่เหลี่ยมจัตุรัสทันที ถ้าผลการทดสอบบอกว่า สภาพของหัวกดทดสอบไม่ดี ก็
ให้ทิ้งผลการทดสอบนั้นไปวิธีการทดสอบและผลการทดสอบ 

ในที่นี้จะกล่าวถึง วิธีการทดสอบความแข็งวิกเกอร์ส โดยใช้เครื่องทดสอบความแข็งยู
นิเวอร์แซล ตามมาตรฐานเยอรมัน ( DIN 50351 ) ซึ่งมีลักษณะดังรูป 7.4 ที่กล่าวมาแล้ว และ
เวลาทดสอบก็ดำเนินการตามวิธี ดังนี้

1 . ประกอบหัวกดทดสอบ และปรับเครื่องทดสอบ เพื่อทดสอบความแข็งวิกเกอร์ส

2 . นำชิ้นทดสอบวางบนแท่นรองรับ

3. กดคันโยกยาว ลงในตำแหน่งล่างสุด แล้วเลือกแรงกดทดสอบตามต้องการ

4. หมุนยกแท่นรองรับชิ้นทดสอบ ขึ้นมาจนภาพของผิวชิ้นทดสอบไปปรากฏชัดบนจอภาพ
แล้วยึดชิ้นทดสอบให้แน่นด้วยหัวจับครอบชิ้นทดสอบ

5. กดคันโยกสั้นลง หัวกดทดสอบก็เริ่มเคลื่อนที่ลงกดผิวชิ้นทดสอบอย่างช้าๆ เพื่อป้องกัน
ไม่ให้เกิดการกระแทกขณะกด และปล่อยระยะเวลากดตามต้องการ

6. กดคันโยกยาวลงในตำแหน่งล่างสุด แล้ววัดขนาดเส้นทะแยงมุมของรอยบุ๋มที่ปรากฏบน
จอภาพ ซึ่งรับภาพผ่านเลนซ์ขยาย โดยสามารถวัดได้ละเอียดถึง 0.01 มิลลิเมตร และวิธีการวัด
ขนาดเส้นทะแยงมุมของรอยบุ๋มนั้น ควรวัดดังรูป 7.15 แล้วหาค่าเฉลี่ยของเส้นทะแยงมุมทั้ง d1
และ d2 เพื่อนำไปคำนวณหรือเปิดตารางความแข็งวิกเกอร์ส ต่อไป

มารู้จักความแข็งกันเถอะ

มารู้จักความแข็งกันเถอะ

ความแข็งคืออะไร
ความแข็ง (Hardness) ก็คือ ความต้านทานของวัสดุต่อแรงขีดข่วนและการกดจากวัสดุอื่น

ประเภทของการทดสอบความแข็ง

1. Indentation
2. Dynamic
3. Scartch

แบบ Indentation
การทดสอบความแข็งแบบ Indentation มีดังต่อไปนี้

1. แบบร็อกเวล (Rockwell) 
   Stanley P. Rockwell ได้จดสิทธิบัตรการประดิษฐ์เครื่องทดสอบความแข็งชนิดใหม่ขึ้นในปี ค.ศ.1914 และได้รับสิทธิการจดทะเบียนในปีค.ศ.1919 โดยมีแนวความคิดที่ว่า เนื่องจากการทดสอบ ความแข็งในสมัยนั้นต้องใช้ผู้ที่มีความชำนาญสูงและใช้เวลาในการทดสอบมากพอ สมควร เขาจึงได้ คิดค้นวิธีทดสอบโดยที่ไม่ต้องมีการวัดรอยกด หากแต่เป็นการวัดความแตกต่างของความลึกของรอย กดโดยการใช้เครื่องมือแทน ทำให้สามารถทดสอบได้อย่างรวดเร็ว
2. แบบบริเนล (Brinell)
   Dr. J. A. Brinell เป็นผู้คิดค้นและประกาศวิธีการทดสอบแบบนี้ขึ้นในปี ค.ศ.1900 ซึ่งในขณะ นั้นเป็น Chief Engineer ที่ Fagastra Iron Work ประเทศสวีเดน โดยมีแนวความคิดคือต้องการที่ จะหาวิธีทดสอบที่ง่ายและรวดเร็วในการทดสอบสมบัติของความแข็งของเหล็กและ เหล็กกล้าที่ผ่านกระ บวนการตีขึ้นรูป( Forging) โดยที่เครื่องทดสอบเครื่องแรกก็ถูกแสดงขึ้นในปีนี้เอง
3. แบบวิกเกอร์ส (Vickers)
   บริษัท Vickers Armstrong ได้เป็นผู้แนะนำวิธีการทดสอบแบบนี้ขึ้นในปีค.ศ.1924 โดยการที่ พยายามหาวิธีการทดสอบความแข็ง ที่มีความถูกต้องและเชื่อถือได้มากกว่าการทดสอบแบบเดิม และ การเลือกใช้รูปทรงปิรมิด เพื่อให้เกิดความชัดเจนของรอยกด และจะทำการวัดขนาดของเส้นผ่านศูนย์ กลางได้ง่ายโดยเลือกใช้เพชรในการทำหัวทดสอบ เนื่องจากมีความแข็งแรงสูงและไม่เกิดการเปลี่ยนรูป ได้ง่าย การที่เลือกใช้มุม 136 องศาในการทดสอบเนื่องมาจาก การทดสอบแบบนี้เป็นการพัฒนามาจาก การทดสอบแบบบริเนล ซึ่งในการทดสอบแบบบริเนลนั้นรอยกดบนชิ้นงานจะต้องมีขนาดระหว่าง 0.25 และ0.5เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางของหัวทดสอบ ดังนั้นค่าเฉลี่ยของขนาดรอยกดจะเท่ากับ 0.375 ซึ่งจะ มีมุมตามแนวสัมผัส (Tangent) เท่ากับ 136 องศาพอดิบพอดี
4. แบบนู้พ (Knoop)
   Frederick Knoop,Chauncey G. Peter และ Walter B. Emerson แห่ง National Bureau of Standards ในปีค.ศ.1939 แนวความคิดคือการหาวิธีการทดสอบความแข็งที่สามารถให้รอยกดที่เห็น- ขนาดได้อย่างชัดเจนในกรณีที่ใช้แรงกดต่ำๆ มีประโยชน์อย่างมากสำหรับวัสดุที่มีความเปราะเช่นแก้ว ซึ่งอาจจะเกิดการแตกกระจายจากการใช้แรงกดสูงดังเช่นการวัดความแข็งโดยทั่วไป

แบบ Dynamic
การทดสอบความแข็งแบบ Dynamic หรือที่เรียกกันว่าการทดสอบความแข็งแบบ Shore Scleroscope ได้ถูกพัฒนาโดย Albret F. Shore ในปี คศ. 1906 และถูกนำมาใช้ทางการค้า ในการทดสอบความแข็งทางด้านโลหะกับวัสดุที่มีขนาดใหญ่เช่น เหล็กที่ผ่านกระบวนการตีขึ้นรูป (Forging) หรือเหล็กที่ผ่านการรีดขึ้นรูป (Rolling) โดยเทคนิคการทดสอบแบบนี้มีการใช้ทดสอบ เป็นครั้งแรกในสหรัฐอเมริกา วิธีทดสอบคือ การปล่อยหัวกระแทกจากความสูงที่กำหนด ให้ลงมากระทบกับผิวชิ้นงาน แล้ววัดความสูงจากการกระดอนกลับของหัวกระแทก สเกลที่ใช้วัดจะถูกแบ่งเป็น 100 หน่วย โดยการใช้การกระดอนกลับของหัวกระแทก ที่ทำจาก เพชร

แบบ Scartch
การทดสอบความแข็งแบบ Scratch หรือที่เรียกกันว่าการทดสอบความแข็งแบบ Moh'scale ได้ถูกนำมาใช้เป็นครั้งแรกโดยนักแร่วิทยาในปีค.ศ. 1922 ส่วนใหญ่ ใช้วัดความแข็งของแร่ต่างๆโดย มีหลักการที่ว่าวัสดุที่มีความแข็งมากกว่าจะสามารถขีดข่วนวัสดุที่นิ่มกว่า ได้ ช่วงของความแข็งจะแบ่ง เป็น10 สเกลตามวัสดุอ้างในการทดสอบ โดยเพชรมีความแข็งมากที่สุดคือ 10 และ ทัลค์มีความแข็ง- ต่ำสุดคือ 1 แต่ค่าความแข็งของการทดสอบแบบนี้ไม่เหมาะที่จะนำมาใช้ในการทดสอบกับโลหะ เพราะมี ช่วงของสเกลที่ค่อนข้างหยาบ การวัดจะดูความกว้างและความลึกของรอยขีดข่วนที่เกิดจากวัสดุที่ใช้ อ้างอิงภายใต้แรงกดที่คงที่

Moh'scale
Diamond	10
Corundum	9
Topaz	8
Quartz	7
Feldspar	6
Apatite	5
Fluorite	4
Calcite	3
Gypsum	2
Talc	1

สมบัติเชิงกลของวัสดุ

สมบัติเชิงกลคืออะไร
คุณสมบัติเชิงกล (Mechanical Properties) ก็คือ พฤติกรรมอย่างหนึ่งของวัสดุ ที่สามารถแสดงออกมาเมื่อมีแรงจากภายนอกมากระทำ

สมบัติเชิงกลอันได้แก่

1. ความเค้น (Stress)
   เป็นลักษณะของแรงต้านที่อยู่ภายในของโลหะ ที่มีความพยายามในการต้านทานต่อแรงภายนอก ที่มากระทำต่อวัสดุนั้นๆ โดยแบ่งชนิดของความเค้นได้เป็นดังนี้ คือ
   1. Tensile Stress หมายถึง ความเค้นแรงดึงที่เกิดจาก Tensile Force ที่มากระทำต่อชิ้นงาน
   2. Compressive Stress หมายถึงความเค้นแรงกด หรือ ความเค้นแรงอัด
   3. Shear Stress หมายถึงความเค้นแรงเฉือน เป็นความเค้นที่เกิดจาก Shear Force
   4. Bending Stress หมายถึงความเค้นแรงดัด เป็นความเค้นที่เกิดขึ้นต่อเมื่อชิ้นงานนั้นๆได้รับแรงดัด
   5. Torsion Stress หมายถึงความเค้นแรงบิด เป็นความเค้นที่เกิดจาก Torque กระทำตอชิ้นงานนั้นๆ
2. ความเครียด (Stain)
   เป็นความเครียดที่ปรากฏภายใต้แรงที่มากระทำต่อเนื้อของวัสดุ จนวัสดุเกิดรับแรงนั้นใว้ไม่ใหว ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขนาดและรูปร่างไปในทิศทางของแรงที่มากระทำ เช่น เกิดการยืดตัวออก (Elongation) หรือหดตัวเข้า (Contraction)โดยแบ่งชนิดของความเครียดได้เป็นดังนี้ คือ
   1. Tensile Stain หมายถึง ความเครียดแรงดึงที่เกิดจาก Tensile Force ที่มากระทำต่อชิ้นงาน
   2. Compressive Stain หมายถึงความเครียดแรงกด หรือ ความเครียดแรงอัด
   3. Shear Stain หมายถึงความเครียดแรงเฉือน เป็นความเครียดที่เกิดจาก Shear Force
3. ความยืดหยุ่น (Flexible)
   ความยืดหยุ่นก็คือการที่มีแรงจากภายนอกมากระทำจนเกิดการปลี่ยนแปลง รูปร่างอย่างชั่วคราว (Elastic Deformation) และเมื่อเราปล่อยแรงกระทำนั้นออก ก็จะสามารถกลับคืนสู่สภาพเดิมได้เอง คุณบัติจะคล้ายๆกับการเป็นสปริงนั่นเอง
4. ความอ่อนตัว (Ductilily)
   เป็นสมบัติเชิงกลอย่างหนึ่งของวัสดุที่รับแรงกดหรือแรงอัด แล้วเกิดเปลี่ยนรูปร่างอย่างถาวร (Elastic Deformation) โดยเฉพาะอาจเกิดการอ่อนตัว ตีแผ่ให้ป็นแผ่นบางได้ดี ตัวอย่างเช่น ทองคำ
5. ความเปราะ (ฺBrittleness) 
   เป็นสมบัติเชิงกลอย่างหนึ่งของวัสดุที่รับแรงเพียงเล็กน้อย แล้วเกิดการขาดออกจากกัน เช่น เหล็กหล่อ แก้ว เป็นต้น โดยจะคิดจากค่า 5% ของความเครียดเป็นหลัก กล่าวคือวัสดุใดๆก็ตามที่เกิด การแตกหักก่อนค่า 5% ของความเครียดวัสดุนั้นก็จะมีความเปราะมากนั่นเอง
6. ความเหนียว (ฺToughness) 
   เป็นสมบัติของวัสดุที่สามารถยืดตัวออกไปได้อย่างถาวร หรือเป็นการเปลี่ยแปลงรูปร่างอย่าง ถาวร ซึ่งจะคิดจากค่า 5% ของความเครียดเป็นหลักเช่นกัน
7. ความแข็งแรง (ฺStrength) 
   หมายถึงความแข็งแรงดึงสูงสุด (Ultimate Tensile Strength) ความแข็งแรงกดหรือแรงอัด สูงสุด (Ultimate Compressive Strength) ซึ่งเราสามารถจะสังเกตุได้จาก Stress-Stain Curve ซึ่งตรงจุดแตกหัก(Breaking Point) นั้นเราจะเรียกกันว่า เป็นจุดความแข็งแรงที่จุดแตกหักนั่นเอง
8. ความแข็งแกร่ง (ฺStiffness) 
   หมายถึงสมบัติของวัสดุที่แสดงความสามารถในการต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงรูป ร่างหรือ ต่อการเปลี่ยนรูปในช่วง Elastic limit ในขณะที่กำลังรับแรงนั้นๆอยู่ ค่าความแกร่งจะเปลี่ยนแปลงไป ตามค่าของ Modulus of Elastic และค่า Rigdity
9. พลาสติกซิตี (ฺPlasticity) 
   หมายถึงสมบัติของวัสดุที่สามารถในการเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้โดยที่มิได้เกิด ขาดหรือแตกหัก โดยเฉพาะจะมีความสำคัญมากในงาน Rolling Extruding และ Drawing เป็นต้น
10. ความล้า (ฺFatique) 
    หมายถึงแรงที่กระทำต่อวัสดุเป็นจังหวะๆหรือซ้ำๆจนวัสดุนั้นเกิดการเปราะและแตกหักในภายหลัง
11. การคืบ (ฺCreep) 
    หมายถึงการเกิดความเครียดอย่างถาวร (Permanent Set) อย่างช้าๆภายในเนื้อของวัสดุที่ต้อง รับแรงทางกลเป็นเวลาตอเนื่องเนิ่นนานและอุณหภูมิสูงๆ จนกระทั่งเนื้อของวัสดุนั้นๆเกิดการเคลื่อนตัว ของอะตอม ภายในเนื้อของวัสดุจนกระทั่งเกิดการขาดจากกันไปในที่สุด
12. ฮิสเตอริซิสทางกล 
    หมายถึงพลังงานที่ถูกสะสมอยู่ภายในเนื้อของวัสดุ อันเป็นสาเหตุมาจากวัสดุนั้นๆปล่อยพลังงาน ที่รับใว้กลับออกมาไม่หมด จึงเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน ( Thermal Energy) ออกมาแทนนั่นเอง

White Rust หรือ สนิมขาว

สนิมขาว คืออะไร

การเกิดสนิมขาว (White rust หรือ white storage stain)ในการชุบ Hot-Dip Galvanized

เมื่อทำการชุบ Hot-Dipped Galvanized สังกะสีที่เคลือบชิ้นงานจะทำหน้าที่ป้องกันการเกิดสนิม (Fe2O2H2O)

และป้องกันการกัดกร่อนได้  ซึ่งสังกะสีจะฟอร์มตัวเป็นออกไซด์ (O2) โดยเมื่อสัมผัสกับอากาศซึ่งมีส่วนประกอบของคาร์บอนไดออกไซด์  (CO2)จะทำให้ออกไซด์ที่เกิดจากสังกะสีมีการฟอร์มตัวที่เสถียรขึ้นโดยอยู่ในรูปของ  Zn(CO2)2แต่ต้องใช้เวลาพอสมควรอย่างน้อย 48 ชม.

การเกิดสนิมขาว (White Rust หรือ White Storage Stain)

​การก่อเกิดสนิมขาว

​เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อโลหะที่ถูกชุบด้วยสังกะสี (Hot-Dipped Galvanized) สัมผัสกับน้ำบริสุทธิ์  หรือละอองน้ำ  ทำให้สังกะสีที่ยังไม่ทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์  เกิดปฏิกิริยากับน้ำ  เป็นรูปแบบสังกะสีไฮดรอกไซด์  ซึ่งไม่เสถียร  (ไม่คงรูป)  มีลักษณะเป็นออกไซด์สีขาว  หรือรอยด่างสีขาว ด้วยเหตุนี้จึงต้องใช้โครเมตมาทำการเคลือบผิวระหว่างที่มีการชุบกัลวาไนซ์ใหม่ๆ  เพื่อรอให้สังกะสีฟอร์มรูป Oxide กับคาร์บอนไดออกไซด์สมบูรณ์ซึ่งเป็นการป้องกันการเกิดไฮดรอกไซด์ในช่วงเวลาสั้นๆ  เท่านั้น

​การเลี่ยงการเกิดสนิมขาว

- เก็บงานชุบ Hot-Dipped Galvanizedแล้วให้อยู่ในที่แห้งและอากาศถ่ายเทสะดวก

- ไม่ให้เกิดน้ำขัง กับชิ้นงานที่มีการชุบใหม่ๆ

- ป้องกันผิวชิ้นงานที่ชุบกัลวาไนซ์  โดยการเคลือบผิวชิ้นงานด้วยโครเมตเพื่อป้องกันการสัมผัสกับอากาศ  หรือความชื้นในอากาศ

 

การแก้ปัญหาชิ้นงานชุบกัลวาไนซ์ที่เกิดสนิมขาว

เมื่อเกิดสนิมขาว  หรือสังกะสีไฮดรอกไซด์  ต้องมีการขจัดออกไปเนื่องจาก

- การเกิดสนิมขาวจะเป็นตัวยับยั้งการเกิดออกไซด์ที่เสถียรที่มาจากคาร์บอเนต

- ผิวของชิ้นงานไม่สวย  อาจทำให้ลูกค้าไม่ยอมรับได้

 

การแบ่งระดับปัญหาของสนิมขาว

การแบ่งระดับการเกิดปัญหาของสนิมขาว  สามารถแบ่งตามความรุนแรงของการเกิดสนิมขาวได้ดังนี้

1. การเกิดสนิมขาวเล็กน้อย

มักเกิดขึ้นสำหรับงานที่ชุบ Hot-Dip Galvanizedใหม่ๆแล้วโดนละอองฝนทำให้เกิดสนิมขาวเล็กน้อย  ซึ่งสามารถแก้ปัญหาโดยการขัดผิวชิ้นงาน  ทำให้สนิมขาวหลุดออกจากชิ้นงานได้  หลังจากนั้นทำให้แห้ง  และเก็บไว้ในที่แห้ง  มีอากาศถ่ายเทได้สะดวก

  

2. การเกิดสนิมขาวระดับปานกลาง

การเกิดปัญหาระดับนี้เป็นการเกิดปัญหาที่สามารถมองเห็นสนิมขาวได้เด่นชัด  รอยสนิมขาวมีรอยใหญ่และคล้ำขึ้นมีผลต่อความหนาชิ้นงานอาจทำให้ความหนาของสังกะสีถูกทำลายไปแต่ไม่เกิน 5 % ซึ่งสามารถแก้ปัญหาได้โดยการขัดผิวด้วยแปรงลวดบริเวณที่เป็นสนิมขาวให้หมดแล้วเช็ดด้วยผ้าที่ชุบด้วยสีอลูมิเนียม

3. การเกิดสนิมขาวระดับรุนแรง

การเกิดสนิมขาวระดับนี้จะมีลักษณะรุนแรงเป็นสีเกือบดำ  และแสดงอาการเกิดสนิมแดง  ควรมีการตรวจสอบความหนาของสังกะสี  การแก้ไขสามารถทำได้ดังนี้

- ขัดผิวโดยใช้แปรงลวด  แปรงบริเวณที่เป็นสนิมขาวให้หมด

- ป้ายสี Epoxy Zinc Rich ให้เป็นฟิล์มบางๆ  ที่มีความหนาอย่างน้อย  100 ไมครอน

 4. การ Re-passivate ที่ผิว Hot-Dip Galvanized

หากการเกิดสนิมขาวมีการเกิดขึ้นและยังคงแพร่กระจายอย่างต่อเนื่อง   การ Re-passivate หรือการ Passivate อีกครั้งจึงเป็นทางเลือกที่ดี  โดยการขัดผิวบริเวณที่เกิดสนิมขาวแล้วล้างด้วยสารละลาย  5% Sodium  Dichromate, 0.12 Sulphuric acid

ข้อสรุป

​การเกิดสนิมขาวเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดหลังชุบสังกะสี  ซึ่งเป็นผลจากการจัดการ  และจัดเก็บ ผลิตภัณฑ์ การเกิดสนิมขาวไม่ได้เกิดจากกระบวนการชุบกัลวาไนซ์ แต่เกิดขึ้นในช่วงหลังการชุบจนถึงการส่งมอบให้ลูกค้า ผู้ที่เกี่ยวข้องทั้งหมดจะต้องมีการดูแล จัดการและทำให้เกิดผลกระทบจากสนิมขาวให้น้อยที่สุด ปัจจุบันสามารถป้องกันเบื้องต้นโดยการใช้Chromateเคลือบผิว Hot-dip Galvanized

ชนิดการกัดกร่อน

การกัดกร่อนที่เกิดขึ้นสม่ำเสมอทั่วผิวหน้า (General or Uniform Corrosion)

การกัดกร่อนแบบนี้เห็นอยู่ทั่วไป โลหะจะถูกกัดกร่อนอย่างสม่ำเสมอทั่วผิวของโลหะนั้น โดยปกติจะเกิดขึ้นจากปฎิกิริยาเคมีหรือปฎิกิริยาเคมีไฟฟ้า การกัดกร่อนเกิดขึ้นอย่าง สม่ำเสมอบนผิวหรือเป็นบริเวณกว้าง มีผลให้โลหะบางเรื่อยๆ หรือมีน้ำหนักหายไป คือ เบาลงเรื่อยๆ การกัดกร่อนประเภทนี้ในแง่ของเทคนิคไม่ค่อยเป็นปัญหาและไม่ก่อให้เกิด อันตรายรุนแรงเท่าใดนัก เนื่องจากสามารถหาอัตราการกัดกร่อนและออกแบบเผื่อ พร้อมทั้งทำนายอายุการใช้งานของชิ้นส่วนที่เกิดการกัดกร่อนแบบนี้ได้ และเปลี่ยนใหม่เมื่อถึงเวลาอันควร

การกัดกร่อนแบบสม่ำเสมอสามารถป้องกันหรือลดปริมาณการกัดกร่อนได้โดย
(1) เลือกใช้วัสดุที่เหมาะสมและอาจทำการเคลือบผิวด้วย
(2) ใช้สารยับยั้งการกัดกร่อน
(3) ใช้การป้องกันแบบคาโทดิก (cathodic protection)

การกัดกร่อนในรูปแบบอื่นส่วนมาก เป็นการกัดกร่อนที่เกิดขึ้นภายในและยากต่อการประเมินสภาพ การกัดกร่อน นอกจากนี้ยังเกิดขึ้นในพื้นที่เฉพาะของชิ้นส่วนหรือโครงสร้าง ซึ่งจะเป็นผลให้เกิด ความเสียหายที่ไม่คาดคิดหรือความเสียหายก่อนกำหนดของเครื่องมือหรือเครื่องจักร

การกัดกร่อนแบบกัลวานิก(Galvanic Corrosion)

โลหะแต่ละชนิดจะมีค่าศักย์เฉพาะตัว ดังนั้นถ้าหากมีโลหะ 2 ชนิด สัมผัสกันอยู่และมี สารละลายอิเลคโตรไลท์และส่วนโลหะเชื่อมต่อที่นำไฟฟ้า หรือต่อกันอย่างครบวงจรไฟฟ้าเคมี เมื่อเวลาผ่านไป โลหะที่ศักย์ต่ำกว่าจะเกิดการกัดกร่อน(อาโนด) ขณะที่โลหะที่มีศักย์สูงกว่าจะไม่กัดกร่อน(คาโธด) ความต่างศักย์ของโลหะทั้งสอง ยิ่งมากเท่าไรความรุนแรงก็มากขึ้นเท่านั้น

ความต่างศักย์จะทำให้เกิดการไหลของอิเลคตรอนระหว่างวัสดุทั้งสอง ทำให้เพิ่มอัตราการกัดกร่อนของโลหะ ที่มีค่าความต้านทานต่อการกัดกร่อนน้อย และจะลดอัตราการกัดกร่อนของโลหะที่มีค่าความต้านมากกว่า โดยปกติโลหะที่มีค่าความต่างศักย์มากจะมีการกัดกร่อนค่อนข้างน้อยหรือแทบจะไม่เกิดเลย เนื่องจากกระบวนการดังกล่าวเกี่ยวข้องกับกระแสไฟฟ้าและความแตกต่างของโลหะ จึงมีการเรียกการกัดกร่อนแบบนี้ว่า Galvanic Corrosion หรือ Two-metal Corrosion ปริมาณกระแสและการกัดกร่อนขึ้นกับความต่างศักย์ที่เกิดขึ้นระหว่างโลหะทั้งสอง

วิศวกรรมการออกแบบจะต้องทราบถึงความเป็นไปได้ของการกัดกร่อนแบบ galvanic ตั้งแต่การระบุรายละเอียดของวัสดุที่จะนำไปใช้ในเครื่องจักร บางครั้งเพื่อเป็นการประหยัดอาจ ใช้วัสดุต่างชนิดกันมาเชื่อมกันโดยเฉพาะโละที่มีค่าความต่างศัย์กันมากควรระมัดระวังให้ดี ความต่างศักย์ที่เกิดจาก galvanic Cell สามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามเวลา เนื่องจากผลิตภัณฑ์การกัดกร่อน ที่สะสมอยู่ที่ขั้วคาโธดหรืออาโนดจะทำให้อัตราการกัดกร่อนลดลง

การป้องกัน
วิธีการลดหรือป้องกันการกัดกร่อนแบบ galvanic มีหลายวิธีดังนี้
1. เลือกใช้วัสดุที่มีค่า galvanic Series ใกล้เคียงกันเท่าที่เป็นได้
2. หลีกเลี่ยงอัตราส่วนของพื้นที่คาโธด/อาโนด ปรับให้พื้นที่ทั้งสองใกล้เคียงกัน
3. ใช้ฉนวนกั้นในบริเวณที่ใช้โลหะต่างชนิดกันมาสัมผัสกัน
4. ใช้สารเคลือบผิวอย่างระมัด ดูแลการเคลือบผิวให้อยู่ในสภาพดี
5. เติมสารยับยั้ง เพื่อลดความรุนแรงของการกัดกร่อน
6. ออกแบบที่ให้สามารถเปลี่ยนชิ้นงานที่เป็นอาโนดได้ง่าย
7. ติดตั้งวัสดุที่สามที่มีค่าความต่างศักย์น้อยกว่าโลหะทั้งสอง เพื่อให้เกิดการกัดกร่อนแทน

การกัดกร่อนในที่อับ(Crevice Corrosion)

การกัดกร่อนในที่อับคือการกัดกร่อนที่เกิดขึ้นในพื้นที่อับบนผิวโลหะที่สัมผัสโดยตรงกับสารกัดกร่อน การกัดกร่อนประเภทนี้เกี่ยวข้องกับปริมาณของสารละลายที่ค้างอยู่ตามพื้นที่ที่เป็นหลุม หรือพื้นที่ที่เป็นซอก บริเวณแคบๆที่มีสารละลายเข้าไปขังอยู่ได้เป็นเวลานานโดยไม่มีการถ่ายเท ทำให้ความเข้มข้นของออกซิเจน ในน้ำหรือสารละลายภายในซอกไม่เท่ากับภายนอก ทำให้เกิดการครบเซลการกัดกร่อนชนิดเซลความเข้มข้น โดยบริเวณในซอกจะเกิดเป็นขั้วอาโนดคือเกิดการสูญเสียเนื้อโลหะ

การสัมผัสระหว่างผิวโลหะและผิวที่ไม่ใช่โลหะ สมารถทำให้เกิดการกัดกร่อนในที่อับได้เช่นกัน ปะเก็นรอยต่อระหว่างยางกับเหล็กกล้าไร้สนิมที่จุ่มอยู่ในน้ำทะเล

เนื่องจากสารละลายที่ขังอยู่มีปริมาณจำกัดและหยุดนิ่ง ออกซิเจนที่ใช้ในการเกิดปฏิกิริยาคาโธดิกจึงลดจำนวนลดลงเรื่อยๆ จนหมด แต่ปฏิกิกริยาอาโนดิกยังดำเนินอยู่ จึงทำให้ความเข้มข้นของประจุบวกสูง ดังนั้นเพื่อรักษาสมดุลของประจุไว้ ถ้ามีสารเจือปนโดยเฉพาะคลอรีน ประจุลบของคลอรีนจะเคลื่อนที่เข้ามาในรอยแตก และทำปฏิกิริยากับน้ำทำให้เป็นโลหะ ไฮดรอกไซด์และกรดไฮโดรคลอริก กรดนี้จะกัดผิวของโลหะออกมาทีละน้อย ส่งผลให้รอยแตกและรอยร้าวขยายตัวไปเรื่อยๆ

การป้องกัน
1. ใช้การเชื่อมแบบ butt joint แทนการย้ำหมุดหรือการยึดด้วยสลักเกลียว
2. ปิดบริเวณที่เป็นที่อับโดยการเชื่อมหรือการบัดกรี
3. ออกแบบถังความดันให้สามารถระบายน้ำได้ดี พยายามหลีกเลี่ยงรูปร่างที่เป็นมุม
4. ตรวจสอบเครื่องมือและสารแปลกปลอมอยู่เสมอ
5. กำจัดของแข็งที่ลอยอยู่ก่อนเข้ากระบวนการผลิต
6. กำจัดวัสดุเปียกที่ตกค้างอยู่ ในระหว่างการหยุดซ่อมประจำปี
7. จัดสภาวะสิ่งแวดล้อมให้มีความสม่ำเสมอ
8. ใช้ปะเก็นที่เป็นของแข็งและไม่มีการดูดซึม
9. ใช้การเชื่อมแทนการม้วนเป็นท่อ

ภาพจำลองแสดงกลไกการกัดกร่อนในที่อับ

การกัดกร่อนแบบรูเข็ม(Pitting Corrosion)

การกัดกร่อนแบบสนิมขุมหรือการกัดกร่อนแบบรูเข็ม เป็นปัญหาที่เกิดขึ้นมากโดยเฉพาะกับโลหะที่ได้พัฒนาให้มีฟิล์ม ป้องกันการกัดกร่อนแบบทั่วผิวหน้าได้แล้ว แต่เมื่อฟิล์มบางแตกแยกออกเฉพาะบางที่ ก็จะเกิดการกัดกร่อนเฉพาะ ที่กัดกร่อนลึกลงไปเรื่อยๆ ทำให้สังเกตเห็นได้ยากเนื่องจากผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนได้ปกคลุมเอาไว้ การกัดกร่อน แบบนี้ทำให้ทำนายได้ยาก โดยทั่วไปสนิมขุมมักจะเกิดทิศทางเดียวกันกับแรงโน้วถ่วงของโลก การเกิดการกัดกร่อน ในแนวอื่นก็เกิดได้แต่น้อย

pitting เป็นลักษณะที่ทำให้เป็นรูหรือหลุมในเนื้อโลหะ รูเหล่านี้อาจมีขนาดเล็กหรือใหญ่ก็ได้ แต่โดยส่วนมากจะมีขนาดเล็ก บางครั้งจะเห็นรูกระจายอยู่ห่างกัน หรืออาจอยู่ใกล้กันจนดูคล้ายผิวโลหะที่ขรุขระ

pitting เป็นการกัดกร่อนที่ก่อให้เกิดความเสียหายและรุนแรงที่สุด ซึ่งทำให้อุปกรณ์ เครื่องมือ หรือชิ้นส่วนต่างๆ เกิดความเสียหายเนื่องจาการเจาะลึกด้วยเปอร์เซ็นการสูญเสียน้ำหนักของโครงสร้างทั้งหมดที่น้อย ลักษณะมักยากที่จะตรวจสอบพบยากเพราะมีขนาดเล็ก นอกจากนั้นยังยากที่จะตรวจวัดเชิงปริมาณและ ตรวจวัดการขยายตัวของสภาพการกัดกร่อนของ pitting ได้ เพราะความลึกและจำนวนของรูที่เปลี่ยนแปลง ภายใต้สภาวะเฉพาะสภาวะใดสภาวะหนึ่ง การเกิด pitting ยังยากที่จะทำนายได้จากากรทดสอบในห้องทดลองอีกด้วย บางครั้งอาจใช้เวลานานจึงปรากฏสภาพของการกัดกร่อน การเกิด pitting เป็นการเกิดเฉพาะที่และ เป็นรูปแบบการกัดกร่อนที่รุนแรง ความเสียหายที่เกิดขึ้นมักจะเกิดอย่างฉับพลัน

การป้องกัน
โดยทั่วไป วิธีที่ใช้ในการป้องกันการกัดกร่อนในที่อับก็สามารถนำมาใช้ในการป้องกันการกัดกร่อนแบบ pitting ได้เช่นกัน วัสดุที่มีการกัดกร่อนหรือมีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อนแบบ pitting ไม่ควรนำมาใช้ในการสร้างโรงงานหรือเครื่องมือ วัสดุแต่ละชนิดมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนที่ต่างกัน เช่นการเติมโมลิดินั่มลงไปในเหล็กกล้าไร้สนิม 304 ในปริมาณ 2 % ซึ่งทำให้ได้เหล็กกล้าไร้สนิม 316 โดยจะเพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบ pitting โดยจะทำให้เกิดผิว passive ที่มีความเสถียรมากกว่า คือมีความสามารถในการป้องกันการกัดกร่อนมาก วัสดุ 2 ชนิดนี้ประพฤติตัวต่างกันคือชนิดหนึ่ง ไม่เหมาะสมต่อการนำไปใช้ในน้ำทะเลแต่อีกชนิดหนึ่งสามารถใช้ได้ในบางกรณี

การสูญเสียส่วนผสมบางตัว(Selective leaching)

เป็นรูปแบบหนึ่งของการกัดกร่อนซึ่งเกิดโดยการละลายของธาตุบางตัวจากโลหะอัลลอยด์ เป็นผลจากการกระทำซึ่งสิ่งแวดล้อมไล่โลหะที่ว่องไวที่สุด ออกจากอัลลอยด์ เหลือไว้แต่โครงสร้างพรุนซึ่งเต็มไปด้วยโลหะที่เสถียรที่สุด วัสดุที่เหลือจึงสูญเสียความแข็งแรงทางกายภาพไปมาก การกัดกร่อนแบบนี้มักมีชื่อตามธาตุที่ละลายออกมา เช่น ถ้าสังกะสีละลายออกมาเรียกว่า dezincification

โลหะผสมประกอบด้วยโลหะตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป จากที่กล่าวมาว่าโลหะจะมีค่าศักย์ไฟฟ้าเฉพาะตัว ดังนั้นโลหะที่เป็นส่วนผสมที่มีศักย์ต่ำกว่า จะถูกกัดกร่อนไป ตัวอย่างที่พบมากคือทองเหลือง(ประกอบด้วยทองแดงและสังกะสี) สูญเสียสังกะสีไปทำให้ทองเหลืองที่เหลืออยู่เป็นทองแดง ส่วนมากและพรุน ความแข้งแรงต่ำลง การสูญเสียสังกะสีอาจสังเกตได้จากที่เดิมที่เคยมีสีเหลือง เมื่อสูญเสียสังกะสีไป จะทำให้มีสีแดงขึ้น ทองเหลืองที่มีปริมาณาสังกะสีผสมอยู่มากจะเกิดการสูญเสียสังกะสีได้ง่าย

กลไกการสูญเสียสังกะสีแบ่งเป็นขั้นตอนคือ
1.ทองเหลือง(ทองแดงและสังกะสี)ถูกกัดกร่อนหรือละลายลงมาในสารละลาย
2.สังกะสียังคงอยู่ในสารละลาย
3.ทองแดงกลับไปเป็นโลหะอีกครั้งโดยติดกับชิ้นงานเดิม

การป้องกัน
1.ลดความรุนแรงของสภาวะแวดล้อม เช่นกำจัดออกซิเจนจากสารละลาย
2.ใช้การป้องกันแบบคาโธด

การกัดกร่อนตามขอบเกรน(Intergranular Corrosion)

โดยปกติขอบเกรนมักจะเกิดปฏิกิริยาได้ง่ายกว่าเนื้อเกรนอยู่แล้ว โดยขอบเกรนจะแสดงตัวเป็นขั้วอาโนด(สูญเสียเนื้อโลหะ) ภายในเกรนจะแสดงตัวเป็นขั้วคาโธด หากบริเวณขอบเกรนมีอนุภาคอื่นๆมาตกตะกอนอยู่ หรือมีธาตุหนึ่งมากหรือน้อยเกินไป ขอบเกรนอาจจะถูกกัดกร่อนหรือทำปฏิกิริยาได้ง่ายขึ้นอีก เมื่อการกัดกร่อนเกิดขึ้นได้ระยะเวลาหนึ่ง บริเวณพื้นที่ที่แสดงตัว เป็นอาโนดจะเคลื่อนที่เปลี่ยนแปลงไป การกัดกร่อนก็จะเกิดกระจายอยู่ทั่วไปเป็นแบบ Uniform attack กัดเซาะทั้งก้อน บริเวณที่เป็นอาโนด คาโธด จะเปลี่ยนตลอดเวลา

แต่ถ้าบริเวณขอบเกรนแสดงตัวเป็นอาโนดตลอดเวลา การกัดกร่อนก็จะเกิดเฉพาะบริเวณขอบเกรนตลอดเวลา เป็นการกัดกร่อนที่เรียกว่าการกัดกร่อนตามขอบเกรน (Intergranular corrosion) เหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติก เกิดการกัดกร่อนตาทขอบเกรนได้ หากนำไปใช้งานอย่างไม่เหมาะสม โดยทั่วไปเหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติกทนการกัดกร่อนได้ดี แต่ถ้าเหล็กประเภทนี้ได้รับอุณหภูมิในช่วง 500-800 องศาเซลเซียส เป็นเวลานานพอสมควร จะทำให้เกิดโครเมี่ยมคาร์ไบด์ตามขอบเกรน โครเมียมที่เดิมเคยอยู่ในเนื้อเหล็กและคอยป้องกันการกัดกร่อนให้เหล็กก็จะมารวมตัวกับคาร์บอน ทำให้บริเวณใกล้ๆ หรือชิดกับขอบเกรนมีโครเมียมต่ำกว่าร้อยละ 12 ซึ่งถือว่าบริเวณนี้ไม่ใช่เหล็กกล้าไร้สนิมอีกต่อไป ดังนั้นบริเวณที่มีโครเมี่ยมต่ำตามขอบเกรนจึงถูกกัดกร่อนได้ง่ายกว่าบริเวณอื่น

การควบคุมหรือลดการกัดกร่อนตามขอบเกรนของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติก สามารถทำได้ 3 วิธีคือ

1.การทำ heat treatment ที่อุณหภูมิสูง ซึ่งปกติจะเรียกว่า quench annealing หรือ solution quenching

2.การเติมธาตุบางตัวที่สามารถรวมตัวเป็นคาร์ไบด์ได้ดี (stabilizer)

3.การลดปริมาณคาร์บอนให้ต่ำกว่า 0.03 เปอร์เซ็นต์

การกัดกร่อน-สึกกร่อน(Erosion Corrosion)

เมื่อมีการเสียดสีและการสึกกร่อนต่อโลหะในสิ่งแวดล้อมที่ก่อให้เกิดการกัดกร่อนได้ด้วยนั้น จะมีผลรวมของการกระทำต่อโลหะ อันเนื่องมาจากปรากฏการณ์เชิงกล และเชิงเคมีซึ่งส่งผลให้เกิดการการทำลายและการเสื่อมสภาพของโลหะอยางรวดเร็ว

การกัดกร่อนประเภทนี้เริ่มจากการกัดกร่อนที่มีของไหล ไหลผ่านโลหะและมักไหลด้วยความเร็วสูง หากของไหลนี้มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง เมื่อโลหะเริ่มสึกจะทำให้โลหะเกิดการกัดกร่อนได้ง่ายขึ้น หากโลหะนั้นมีฟิล์มปกคลุมผิวได้   การไหลของของไหล อาจทำให้ฟิล์มถูกทำลายไปบางส่วน ถ้าฟิล์มนี้สามารถเกิดขึ้นใหม่ได้อย่างงายและรวดเร็ว การกัดกร่อนก็จะไม่รุนแรงนัก แต่ถ้าฟิล์มใหม่เกิดขึ้นได้ช้าก็จะทำให้การกัดกร่อนเกิดขึ้นรุนแรง และรวดเร็ว

การกัดกร่อน-ความล้า(Fatigue Corrosion)

ความล้าหรือ fatigue เป็นอาการของโลหะที่ถูกแรงกระทำซ้ำๆ กัน หรือซ้ำแล้วซ้ำเล่า แรงที่กระทำเป็นได้ทั้ง tensile และ compressive stress จนที่สุดแล้วโลหะนั้นก็แตกหักเสียหาย (fracture) โดยปกติแล้ว การกัดกร่อนแบบนี้เกิดเมื่อขนาดแรงเค้นต่ำกว่าค่า yield point และเกิดเมื่อถูกกระทำซ้ำแล้วซ้ำเล่าในช่วงเวลาหนึ่ง และในสิ่งแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนด้วย ดังนั้นจึงถูกกระทำทั้งทางกล และทางเคมี โดยมีผลไปลดความต้านทานของโลหะจนถึงจุดที่เกิดความเสียหาย

เป็นการกัดกร่อนที่เกิดในสภาวะบรรยากาศปกติ บริเวณพื้นที่ผิวสัมผัสระหว่างโลหะ เมื่อโลหะนั้นกำลังถูกแรงกระทำ

ตัวอย่างการกัดกร่อนแบบรูพรุนของใบพัด

การกัดกร่อนร่วมกับความเค้น(Stress Corrosion)

การกัดกร่อนชนิดนี้จะเกิดกับโลหะที่อยู่ในสภาวะแวดล้อมที่มีสารกัดกร่อน และมีความเค้นแรงดึงกระทำกับโลหะ ความเค้นนี้อาจเป็นความเค้นตกค้าง หรือความเค้นภายนอกที่มากระทำ การเสียหายแบบนี้ผิวโลหะอาจไม่ถูกกัดกร่อน หรือไม่เปลี่ยนแปลงเลย แต่ในเนื้อโลหะจะมีรอยร้าวเล็กๆ อยู่มากมาย ตัวอย่างโลหะที่เกิดการกัดกร่อนแบบนี้ เช่น ทองเหลืองจะไม่ทนต่อแอมโมเนีย ในขณะที่เหล็กกล้าไร้สนิมจะไม่ทนต่ออิออนของคลอไรด์ เป็นต้น ลักษณะของการกัดกร่อนที่มีความเค้นเข้ามา เกี่ยวข้อง จะมีลักษณะรอยร้าวเป็นกิ่งก้าน โดยที่รอยร้าวนี้อาจเกิดตามขอบเกรนหรือผ่าเกรนก็ได้

ปัจจัยที่มีผลต่อการกัดกร่อน
1. ความเค้น ต้องเป็นความเคนดึงซึ่งอาจเป็นความเค้นตกค้างในเนื้อวัสดุ ความเค้นมาจากภายนอก ความเค้นเนื่องจากความร้อนหรืออาจจะเกิดจากการเชื่อมก็ได้
2. สภาวะแวดล้อม

การกัดกร่อนแบบนี้ทำให้โลหะเกิดความเสียหายเนื่องจาก cracking ที่เกิดขึ้นโดยการกระทำร่วมกันของสิ่งแวดล้อมที่มีผลกระทบต่อการกัดกร่อนกับ tensile stress คำว่า tensile stress มุ่งหมายเอาความเค้นที่กระทำกับโลหะ (applied stress ) และความเค้นภายใน (internal residual stress ) ในบางกรณีความเค้นอาจเกิดจากการสะสมตัวของผลิตภัณฑ์อันเนื่องจากการกัดกร่อ ตัวอย่าง เช่น น็อตและสกรู เมื่อถูกวางไว้ในสิ่งแวดล้อมที่เอื้อต่อการกัดกร่อน ผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนจะถูกสะสมตัวอยู่ระหว่างน็อตและสกรู อย่างไรก็ตามปริมาตรของ ผลิตภัณฑ์เหล่านี้มากกว่าปริมาตรดั้งเดิมของโลหะ มันจึงทำให้เกิด tensile stress ขึ้นบนสกรูซึ่งก็จะเสียหายด้วยกระบวนการ cracking

การกัดกร่อนแบบนี้ปกติมีลักษณะพิเศษคือ
1. ปรากฏการณ์นี้จะเกิดเฉพาะในโลหะผสมเท่านั้น ในโลหะบริสุทธิ์ไม่เกิด
2. ประเภทของสิ่งแวดล้อมที่จะให้เกิดการแตกหักนั้นมีลักษณะเฉพาะตัว สำหรับโลหะผสมแต่ละชนิด
3. การอบชุบด้วยความร้อนทำให้โครงสร้างเปลี่ยนไปมีผลกับการแตกหัก
4. การป้องกันแบบคาโธดิกเป็นวิธีที่เหมาะสมที่สุด

ตัวแปรที่มีอิทธิพลกับ stress corrosion cracking ได้แก่
- อุณหภูมิ
- องค์ประกอบสารละลาย
- องค์ประกอบของโลหะ
- ขนาดของแรงเค้น
- โครงสร้างของโลหะ

การแตกหักเสียหาย (cracking) พบว่ามีทั้งแบบ แตกไปตามขอบเกรน (intergranular cracking) และแบบผ่ากลางเกรน (transgranular cracking)

การป้องกัน
1. ลดความเค้นในเนื้อโลหะลง หรือลดความเค้นที่กระทำกับผิวโลหะ
2. ลดความรุนแรงของสภาวะแวดล้อม
3. เลือกโลหะที่ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่ใช้งาน
4. ใช้การป้องกันแบบคาโธด
5. ใช้สารยับยั้ง

การกัดกร่อนแบบใต้ชั้นเคลือบ (filiform corrosion)

เป็นการกัดกร่อนที่เกิดขึ้นภายใต้ชั้นเคลือบ เช่น การทาสีพลาสติกบนผิวเหล็กกล้า หรือ การเคลือบแลกเกอร์บนผิวแผ่นเหล็กเคลือบดีบุก จัดเป็นการกัดกร่อนแบบ Crevice ประเภทหนึ่ง ซึ่งเป็นแบบ Under film corrosion พบได้กับโลหะที่มีการทาเคลือบผิวเพื่อป้องกัน การกัดกร่อนทั่วผิวหน้า เช่น เหล็กกล้าคาร์บอน แมกนีเซียม และอลูมิเนียม ที่เคลือบผิวด้วยดีบุก เงิน ทอง ฟอสเฟต สีน้ำมันและแลกเกอร์

การกัดกร่อนแบบนี้มีผลให้สภาพผิวของชิ้นงานเสียไปเท่านั้น แต่ไม่ได้ทำความเสียหายแก่โครงสร้างของชิ้นงาน ดังนั้นงานที่ต้องการผิวที่ดี เช่นกระป๋องอาหาร รถยนต์ จึงต้องระวังปัญหาจาก filiform corrosion

ภายใต้ผิวเคลือบจะเกิดการกัดกร่อนลุกลามเป็นบริเวณ ซึ่งเป็นผลจากการเกิดการกัดกร่อนภายใต้บริเวณจำกัดคือ ภายใต้ผิวเคลือบ ทำให้สนิมและอิเลคตรอนที่เกิดขึ้น วนเวียนอยู่ภายใต้ผิวเคลือบแล้วส่งผลต่อเนื่องให้เกิดเป็นบริเวณกว้างขึ้น การกัดกร่อนแบบริเริ่มจากบริเวณหนึ่งซึ่งเรียกว่าส่วนหัว (active head) แล้วไปปรากฎสนิมเช่น สีน้ำตาลแดงของสนิมเหล็กในส่วนหาง (inactive tail) ดังนั้นปฏิกิริยาการกัดกร่อนดำเนินไปในบริเวณส่วนหัว สำหรับเหล็กจะเกิดเป็นอิออนเหล็ก Fe2+ ที่จะให้ผลทดสอบสีน้ำเงินเขียวกับสารละลายไซยาไนต์ที่ใช้ทดสอบเฉพาะบริเวณหัวและจะเห็นคราบสนิมเหล็กที่บริเวณหาง

การกัดกร่อนจะเกิดขึ้นเมื่อมีความชื้นสัมพัทธ์ระหว่าง 65-90% ทั้งนี้ชนิดของการเคลือบผิวสีน้ำมัน แลกเกอร์ และโลหะชนิดที่ยินยอมให้น้ำซึมผ่านได้น้อยจะช่วยลดการเกิด Filiform corrosion

นอกจากนั้นการขัดผิวโลหะก่อนการเคลือบก็มีผลเพราะพบว่า ทิศทางการขยายตัวของการกัดกร่อนจะไปตามรอยขีดหรือรอยขัดผิวก่อนเคลือบ

การกัดกร่อนแบบนี้เริ่มจากจุดหนึ่งบนผิวโลหะด้วยการซึมผ่านแบบออสโมซิส เพราะบริเวณนั้นมีอิออนเหล็ก (Fe2+) เกิดขึ้นมาก่อนและมีความเข้มข้นสูง น้ำจากภายนอกจึงผ่านเข้ามาได้ในบริเวณ active head แต่ในส่วนของ active tail จะปรากฏสนิมเหล็กจะมีการซึมออกของน้ำออกไป ขณะนี้ออกซิเจนซึมผ่านแผ่นฟิล์มได้ทั่วผิว ในส่วนหางจะเกิดสภาพกรด จากการเกิดปฏิกิริยาของสนิมกับน้ำ ทำให้การกัดกร่อนเกิดการลุกลามได้ต่อไป

การป้องกัน
1. เก็บชิ้นงานที่เคลือบผิวเสร็จแล้วในบริเวณที่มีความชื้นสัมพัทธ์ต่ำ
2. เลือกวัสดุเคลือบผิวที่เหนียวเพราะจะช่วยให้ฟิล์มไม่แตกและการลุกลามไม่รุนแรง
3. เลือกใช้วัสดุเคลือบที่ยินยอมให้น้ำซึมผ่านได้น้อย

ตัวอย่างการกัดกร่อนใต้ชั้นเคลือบแลกเกอร์

ประเภทของเหล็กกล้า

ประเภทของเหล็กกล้า

เหล็กกล้าเป็นเหล็กที่ถูกนำไปใช้ในงานต่างๆมากมาย ทั้งนี้เนื่องจากเหล็กกล้านั้น มีคุณสมบัติในการรับแรงต่างๆได้ดี เช่น แรงกระแทก (Impact Strength) แรงดึง (Tensile Strength) แรงอัด (Compressive Strength) และ แรงเฉือน (Shear Strength) ซึ่งธาตุผสมส่วนใหญ่จะเป็นทั้งโลหะและอโลหะ เช่น โมลิบดินั่ม ทังสเตน วาเนเดียม เป็นต้น โดยเหล้กกล้าสามารถแบ่งออกเป็น 2 ชนิด ดังนี้  เหล็กกล้าคาร์บอน (Carbon steels) หมายถึง เหล็กกล้าที่มีส่วนผสมของธาตุคาร์บอนเป็นธาตุหลักที่มีอิทธิพลอย่างมากต่อ คุณสมบัติทางกลของเหล็ก และยังมีธาตุอื่นผสมอยู่อีก ซึ่งแบ่งเหล็กกล้าคาร์บอนออก เป็น 3 ประเภท ดังนี้ 1. เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ (Low Carbon Steel) เป็นเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนไม่เกิน 0.25% นอกจากคาร์บอนแล้ว ยังมีธาตุอื่นผสม- อยู่ด้วย เช่น แมงกานีส ซิลิคอน ฟอสฟอรัส และกำมะถัน แต่มีปริมาณน้อยเนื่องจาก หลงเหลือมาจากกระบวนการผลิต เหล็กประเภทนี้ถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรม และใน ชีวิตประจำวันไม่ต่ำกว่า 90% เนื่องจากขึ้นรูปง่าย เชื่อมง่าย และราคาไม่แพง โดยเฉพาะเหล็กแผ่นมีการนำมาใช้งานอย่างกว้างขวาง เช่น ตัวถังรถยนต์ ชิ้นส่วนยานยนต์ต่างๆ กระป๋องบรรจุอาหาร สังกะสีมุงหลังคา เครื่องใช้ในครัวเรือน และในสำนักงาน 2. เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง (Medium Carbon Steel)  เป็นเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอน 0.2-0.5% มีความแข็งแรงและความเค้นแรงดึงมากกว่า เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ แต่จะมีความเหนียวน้อยกว่า สามารถนำไปชุบแข็งได้ เหมาะกับ งานทำชิ้นส่วนเครื่องจักรกล รางรถไฟ เฟือง ก้านสูบ ท่อเหล็ก ไขควง เป็นต้น3. เหล็กกล้าคาร์บอนสูง (High Carbon Steel) เป็นเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอน 0.5 - 1.5% มีความแข็งความแข็งแรงและความเค้น- แรงดึงสูง เมื่อชุบแข็งแล้วจะเปราะ เหมาะสำหรับงานที่ทนต่อการสึกหรอ ใช้ในการทำ เครื่องมือ สปริงแหนบ ลูกปืน เป็นต้น  เหล็กกล้าประสม (Alloys Steel) หมายถึง เหล็กที่มีธาตุอื่นนอกจากคาร์บอน ผสมอยู่ในเหล็ก ธาตุบางชนิดที่ผสมอยู่ อาจมีปริมาณมากกว่าคาร์บอน คิดเป็นเปอร์เซนต์ โดยน้ำหนักในเหล็กก็ได้ธาตุที่ผสม ลงไปได้แก่ โมลิบดินั่ม แมงกานีส ซิลิคอน โครเมียม อลูมิเนียม นิกเกิล และวาเนเดียม เป็นต้นจุดประสงค์ที่ต้องเพิ่มธาตุต่างๆเข้าไปในเนื้อเหล็ก ก็เพื่อการทำให้คุณสมบัติของเหล็ก เปลี่ยนไปนั่นเองที่สำคัญก็คือ1. เพิ่มความแข็ง 2. เพิ่มความแข็งแรงที่อุณหภูมิปกติและอุณหภูมิสูง 3. เพิ่มคุณสมบัติทางฟิสิกส์ 4. เพิ่มความต้านทานการสึกหรอ 5. เพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน 6. เพิ่มคุณสมบัติทางแม่เหล็ก 7. เพิ่มความเหนียวแน่นทนต่อแรงกระแทก เหล็กกล้าประสม แบ่งออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้ 1. เหล็กกล้าประสมต่ำ ( Low Alloy Steels ) เป็นเหล็กกล้าที่มีธาตุประสมรวมกันน้อยกว่า 8% ธาตุที่ผสมอยู่คือ โครเมี่ยม นิกเกิล โมลิบดินั่ม และแมงกานีส ปริมาณของธาตุที่ใช้ผสมแต่ละตัวจะไม่มากประมาณ 1 – 2% ผลจากการผสมทำให้เหล็กสามารถชุบแข็งได้ มีความแข็งแรงสูง เหมาะสำหรับใช้ ในการทำชิ้นส่วนเครื่องจักรกล เช่น เฟือง เพลาข้อเหวี่ยง จนบางครั้งมีชื่อว่าเหล็กกล้า เครื่องจักรกล (Machine Steelsเหล็กกล้ากลุ่มนี้จะต้องใช้งานในสภาพชุบแข็งและอบ ก่อนเสมอจึงจะมีค่าความแข็งแรงสูง 2. เหล็กกล้าประสมสูง (High alloy steels) เหล็กกล้าประเภทนี้จะถูกปรับปรุงคุณสมบัติ สำหรับการใช้งานเฉพาะอย่าง ซึ่งก็จะมี ธาตุประสมรวมกันมากกว่า 8% เช่น เหล็กกล้าทนความร้อน เหล็กกล้าทนการเสียดสี และเหล็กกล้าทนการกัดกร่อน