เหตุใดโลหะจึงถูกแบ่งออกเป็นโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและโลหะที่เป็นเหล็ก?

การแบ่งโลหะออกเป็น เหล็ก และ ไม่ใช่เหล็ก หมวดหมู่จะขึ้นอยู่กับพวกเขาเป็นหลัก ปริมาณธาตุเหล็ก และผลที่ตามมาคือความแตกต่างของพวกเขา คุณสมบัติ และ การใช้งาน. การจำแนกประเภทนี้ช่วยให้เข้าใจคุณลักษณะของโลหะได้ง่ายขึ้น, พฤติกรรม, และการใช้งานที่เป็นไปได้.

องค์ประกอบทางเคมี

โลหะกลุ่มเหล็ก มีธาตุเหล็กเป็นองค์ประกอบหลักในปริมาณมาก, โดยทั่วไปจะรวมกับคาร์บอนและองค์ประกอบอื่นๆ บางครั้ง. ระยะ “เหล็ก” มาจากคำภาษาละติน เหล็ก, แปลว่าเหล็ก. ตัวอย่างทั่วไปได้แก่ เหล็ก (เหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนต่างกัน) และ เหล็กหล่อ.
โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก, ในทางกลับกัน, ไม่มีธาตุเหล็กในปริมาณที่พอประมาณ (หรือเลย) และประกอบด้วยโลหะอื่นๆ แทน. ซึ่งรวมถึงโลหะเช่น อลูมิเนียม, ทองแดง, สังกะสี, ตะกั่ว, และโลหะมีค่าเช่น ทอง และ เงิน.

ความต้านทานการกัดกร่อน

โลหะกลุ่มเหล็ก มีแนวโน้มที่จะเกิดสนิมเมื่อสัมผัสกับความชื้นและออกซิเจนเนื่องจากเหล็กทำปฏิกิริยากับน้ำและออกซิเจนเพื่อสร้างเหล็กออกไซด์ (สนิม). คุณสมบัตินี้จำกัดการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่ต้องคำนึงถึงการกัดกร่อน.
โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก โดยทั่วไปมีความทนทานต่อการกัดกร่อนมากกว่า. ตัวอย่างเช่น, อลูมิเนียม สร้างชั้นออกไซด์ป้องกันที่ป้องกันการเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติม, และ ทองแดง พัฒนาคราบที่ให้การปกป้องด้วย. ทำให้โลหะที่ไม่ใช่เหล็กมีความเหมาะสมมากขึ้นสำหรับใช้ในสภาพแวดล้อมทางทะเล, การใช้งานทางไฟฟ้า, และอุปกรณ์กลางแจ้ง.

อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนัก

โลหะกลุ่มเหล็ก เช่นเดียวกับเหล็กมีแนวโน้มที่จะแข็งแรงและทนทานมากกว่า แต่ก็หนักกว่าโลหะที่ไม่ใช่เหล็กหลายชนิดด้วย. ทำให้โลหะเหล็กเหมาะสำหรับการก่อสร้าง, เครื่องจักร, และการใช้งานด้านโครงสร้างที่ความแข็งแกร่งเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง.
โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก มักจะเบากว่า. ตัวอย่างเช่น, อลูมิเนียม มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและยานยนต์ เนื่องจากมีอัตราส่วนน้ำหนักและความแข็งแรงต่อน้ำหนักต่ำ, ซึ่งจำเป็นต่อประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงและสมรรถนะ.

คุณสมบัติทางแม่เหล็ก

โลหะกลุ่มเหล็ก โดยทั่วไปแล้ว แม่เหล็ก (เหล็ก, เหล็ก, ฯลฯ), ซึ่งทำให้มีประโยชน์ในการใช้งานเช่นมอเตอร์ไฟฟ้า, หม้อแปลงไฟฟ้า, และอุปกรณ์แม่เหล็ก.
โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก โดยทั่วไปแล้ว ไม่ใช่แม่เหล็ก (มีข้อยกเว้นบางประการ, ชอบ นิกเกิล และ โคบอลต์), ซึ่งทำให้มีประโยชน์ในการใช้งานที่การรบกวนทางแม่เหล็กอาจเป็นปัญหาได้, เช่นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อนหรือในสาขาการแพทย์ (เครื่องเอ็มอาร์ไอ).

การผสมและความเก่งกาจ

โลหะกลุ่มเหล็ก มักผสมกับธาตุอื่นเพื่อปรับเปลี่ยนคุณสมบัติ. ตัวอย่างเช่น, การเติมคาร์บอนลงในเหล็กจะกลายเป็นเหล็ก, และการเติมโครเมียมและนิกเกิลทำให้เกิดเหล็กกล้าไร้สนิม, ซึ่งทนทานต่อการกัดกร่อนและแข็งแรง.
โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก ยังถูกผสมเพื่อคุณสมบัติเฉพาะอีกด้วย, เช่น ทองเหลือง (ทองแดงและสังกะสี), บรอนซ์ (ทองแดงและดีบุก), และ บัดกรี (ดีบุกและตะกั่ว), แต่โลหะผสมเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะมีลักษณะที่แตกต่างจากโลหะผสมเหล็ก.

ข้อพิจารณาทางเศรษฐกิจและการปฏิบัติ

โลหะกลุ่มเหล็ก, โดยเฉพาะ เหล็ก, โดยทั่วไปจะมีราคาถูกกว่าโลหะที่ไม่ใช่เหล็กเนื่องจากมีธาตุเหล็กอยู่มากมายในเปลือกโลกและประสิทธิภาพของกระบวนการสกัดแร่เหล็ก. ทำให้โลหะเหล็กกลายเป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับการก่อสร้างขนาดใหญ่และการใช้งานทางอุตสาหกรรม.
โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก, หายากกว่าหรือต้องใช้กระบวนการสกัดที่ซับซ้อนมากขึ้น, มีแนวโน้มที่จะมีราคาแพงกว่า. อย่างไรก็ตาม, คุณสมบัติเฉพาะของพวกเขา—เช่น, เช่น ความต้านทานการกัดกร่อน, ค่าการนำไฟฟ้า, และน้ำหนักเบา—พิสูจน์ให้เห็นถึงต้นทุนที่สูงขึ้นในอุตสาหกรรมเฉพาะทาง, เช่นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์, การบินและอวกาศ, และการผลิตระดับสูง.

จุดหลอมเหลวและการประมวลผล

โลหะกลุ่มเหล็ก โดยทั่วไปมี จุดหลอมเหลวที่สูงขึ้น (เช่น, เหล็กที่มีอุณหภูมิประมาณ 1,370°C หรือ 2,500°F), ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง, เช่นในการผลิตเครื่องจักร, เครื่องมือ, และส่วนประกอบโครงสร้าง.
โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก มักจะมี จุดหลอมเหลวที่ต่ำกว่า (เช่น, อลูมิเนียมละลายที่อุณหภูมิประมาณ 660°C หรือ 1,220°F), ทำให้ง่ายต่อการประมวลผลและแคสต์. นี่คือเหตุผลหนึ่งว่าทำไมโลหะที่ไม่ใช่เหล็กจึงได้รับความนิยมสำหรับงานหล่อที่มีความแม่นยำบางประเภท และสำหรับการผลิตส่วนประกอบที่ซับซ้อนในอุตสาหกรรม เช่น อิเล็กทรอนิกส์.

ผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมและสุขภาพ

โลหะกลุ่มเหล็ก มักจะเกี่ยวข้องกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าในการสกัดและการแปรรูป, โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากการใช้พลังงานจำนวนมากและการผลิตการปล่อยก๊าซเรือนกระจกระหว่างการทำเหมืองแร่เหล็กและการผลิตเหล็ก.
โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก, เช่น อลูมิเนียม, ต้องใช้พลังงานจำนวนมากในการผลิต, แต่บางส่วน (เช่นทองแดงและอลูมิเนียม) เป็นอย่างมาก รีไซเคิลได้ และสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้โดยไม่สูญเสียคุณสมบัติอย่างมีนัยสำคัญ, ทำให้มีความยั่งยืนมากขึ้นในระยะยาว.

สรุปว่าทำไมถึงมีความแตกต่าง

ปริมาณธาตุเหล็ก: เหตุผลพื้นฐานที่สุดสำหรับการจำแนกประเภทคือโลหะมีธาตุเหล็กในปริมาณที่มีนัยสำคัญหรือไม่, ซึ่งส่งผลต่อพฤติกรรมและการนำไปใช้.
ความต้านทานการกัดกร่อน: โลหะที่ไม่ใช่เหล็กโดยทั่วไปมีความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่าเมื่อเทียบกับโลหะที่เป็นเหล็ก, ทำให้เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมบางอย่าง.
คุณสมบัติทางกล: โลหะกลุ่มเหล็กมีแนวโน้มที่จะแข็งแรงและทนทานมากกว่า, ในขณะที่โลหะที่ไม่ใช่เหล็กมักจะเบากว่าและทนทานต่อการสึกหรอและการกัดกร่อนมากกว่า.
การสมัครและค่าใช้จ่าย: โลหะกลุ่มเหล็กมีความประหยัดมากกว่าและมักใช้เพื่อวัตถุประสงค์ด้านโครงสร้าง, ในขณะที่โลหะที่ไม่ใช่เหล็กถูกใช้ในอุตสาหกรรมเฉพาะซึ่งมีคุณสมบัติเฉพาะตัว (เช่นการนำไฟฟ้า, ความเบา, และความต้านทานการกัดกร่อน) มีคุณค่า.

การจำแนกประเภทนี้ช่วยอุตสาหกรรม, ผู้ผลิต, และวิศวกรจะเลือกวัสดุที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานเฉพาะโดยพิจารณาจากคุณสมบัติเฉพาะและข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ.