ข้อมูลส่วนตัว นาย พิสิทธิ์ เมืองน้อย

ชื่อ นาย พิสิทธิ์ เมืองน้อย

การศึกษา

ปริญญาตรี วิศวกรรมศาสตร์บัณฑิต (วิศวกรรมวัสดุ)
กำลังศึกษา ปริญญาโท วิศวกรรมศาสตร์มหาบัณฑิต (วิศวกรรมวัสดุ)
สถานศึกษา : มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ

ความเชี่ยวชาญ ความชำนาญ หรือ ความสนใจ

กระบวนการทางความร้อนของเหล็กกล้า กระบวนการหล่ออะลูมิเนียม

ข้อมูลการติดต่อ

Si203@hotmail.com

Mild_steel@hotmail.com

การรีไซเคิลอะลูมิเนียม

(Recycling Rate for Aluminum Cans in Sweden and the U.S. 1984-2004 )

ในปัจจุบันอะลูมิเนียมเข้ามามีบทบาทสำคัญในชีวิตประจำวันของเรา ซึ่งจากคุณสมบัติเด่นหลายประการได้แก่ มีคุณสมบัติในการหล่อและขึ้นรูปได้ดี น้ำหนักเบา ต้านทานการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม ผิวสวยงาม ใช้พลังงานในการขึ้นรูปต่ำ ในการรีไซเคิลอะลูมิเนียมจะเป็นการประหยัดทรัพยากรแร่ธาตุและพลังงานรวมทั้งการช่วยลดมลพิษที่เกิดขึ้นได้

ในปัจจุบันการรีไซเคิลอะลูมิเนียมนั้นเราสามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่

อะลูมิเนียมเกรดที่ผ่านการขึ้นรูปทางกล (Wrought) เช่น กระป๋องน้ำอัดลม ฉากประตู หน้าต่าง หรือชิ้นส่วนรถยนต์ เป็นต้น

แสดงกระป๋องน้ำอัดลมที่ผ่านการอัดแน่น

อะลูมิเนียมเกรดงานหล่อ (Cast) เช่น ล้อแม็ก ชิ้นส่วนจักรยานยนต์ ลูกสูบ เป็นต้น

แสดงล้อแม็กที่ผลิตมาจากอะลูมิเนียมเกรดงานหล่อ A356

ในการรีไซเคิลเกรดขึ้นรูปด้วยแรงทางกล ที่แพร่หลายในปัจจุบัน ได้แก่น้ำอัดลม โดยการนำมาอัดเป็นแท่งๆ และนำเข้าเตาหล่อม ซึ่งในการหล่อมต้องใส่สีออกที่อุณหภูมิประมาณ 400 องศาเซลเซียล จากนั้นก็ให้ความร้อนจนอะลูมิเนียมหล่อมเหลว ที่อุณหภูมิประมาณ 800 องศาเซลเซียล ซึ่งปัญหาสำคัญในการหล่อคือส่วนผสมทางเคมีของกระป๋องที่แตกต่างกัน ประกอบด้วยเกรด 3004 (High Mn) และเกรด 5185 (high Mg) เมื่อนำไปหล่อมรวมกันทำให้ส่วนผสมทางเคมีผิดเพี้ยนไปจากความเป็นจริงได้ ซึ่งวิธีการแก้ปัญหานี้ได้แก่การให้ความร้อนของอะลูมิเนียมที่จุดหล่อมเหลวของทั้งสองเกรด ซึ่งเกรดที่มีจุดหล่อมเหลวต่ำกว่าจะเกิดการหล่อมก่อน หรืออาจจะหล่อรวมทั้งหมด แล้วนำไปตรวจสอบส่วนผสมทางเคมี แล้วปรุงเกรดให้ได้ตามที่เราต้องการก็ได้ ในการปรุงเกรดนั้น เราจำเป็นต้องเติมธาตบางตัวลงไป เช่น ซิลิคอน แม็กนิเซียม ทองแดง เป็นต้น ที่อยู่ในรูปของมาสเตอร์อัลลอยด์ (Master alloys) ยกตัวอย่างเช่น Al-10Mg (ในอลูมิเนียม100% มี แมกนิเซียมผสมอยู่ 10%) ซึ่งการเติมธาตุในลักษณะของมาสเตอร์อัลลอยด์นั้น ทำให้การทำงานสะดวกขึ้น รวมทั้งการคำนวณปริมาณที่จะเติมลงไปด้วย

ในการรีไซเคิลเกรดงานหล่อ ปัญหาสำคัญในการหล่อคือ การปนเปื้อนของเหล็กที่มาจากการหล่อ ปริมาณเหล็กที่ป่นเปื้อนสูงจะส่งผลต่อโครงสร้างจุลภาค เหล็กจะฟอร์มตัวเป็นเฟสเบต้าที่มีลักษณะยาวๆ (AlSiFe) ในชิ้นงานหล่อ ซึ่งการป้องกันควรใช้อุปกรณ์เกี่ยวกับงานหล่อ ได้แก่ กระบวยตัก Dross ท่อไล่แก๊ส เป็นต้น โดยการเคลือบเซอร์คอนหรือใช้สแตนเลสแทนซึ่งจะลดการปนเปื้อนของเหล็กได้ระดับหนึ่ง หรืออาจจะเติมธาตุบางตัวลงไป เช่น แมงกานีส (Mn) เพื่อปรับสภาพเบต้าเฟสที่มีลักษณยาวให้มีลักษณะที่สั้นและกลมมนคล้ายตัวอักษรจีน ทำให้สมบัติทางกลของอะลูมิเนียมสูงขึ้น

ในปัจจุบันมีงานวิจัยทั้งในประเทศและต่างประเทศที่เข้ามารองรับเกี่ยวกับปัญหาการรีไซเคิลอลูมิเนียม โดยเฉพาะเกรดงานหล่อที่มีการป่นเปื้อนของเหล็ก ซึ่งทำให้อุตสาหกรรมการรีไซเคิลขนาดเล็กและขนาดกลาง สามารถนำไปใช้งานได้โดยตรง

ที่มา

http://www.alcoa.com/
http://www.mtec.or.th
http://www.school.net.

เหล็กกล้าสามเฟส

เหล็กกล้าสามเฟส หรือเหล็กกล้า TRIP Steel (Transformation Induced Plasticity) เป็นเหล็กกล้าชนิดใหม่ โดยทั่วไปสามารถผลิตได้จากเหล็กกล้าผสมต่ำ ซึ่งนิยมใช้ในอุตสาหกรรมรถยนต์ในปัจจุบัน

กราฟแสดงการใช้งานเหล็กกล้า Trip steel ในอุตสาหกรรมยานยนต์

ซึ่งโครงสร้างจุลภาคประกอบด้วย เฟอร์ไรท์ มาร์เทนไซต์หรือเบนไนท์ และออสเทนไนต์ตกค้าง

รูปแสดงโครงสร้างจุลภาคของเหล็กกล้า Trip steel

กรรมวิธีในการผลิตเหล็กกล้า Trip steel โดยการให้ความร้อนแก่เหล็กกล้าเหนือ เส้น A1 แต่ไม่เกินเส้น A3 อุณหภูมิประมาณ 775 องศาเซลเซียล ใช้เวลาประมาณ 30 นาทีต่อความหนาชิ้นงาน 1 นิ้ว จากนั้นนำไปคงอุณหภูมิในเตาอ่างเกลือที่อุณหภูมิประมาณ 400 องศาเซลเซียล ใช้เวลาประมาณ 40 นาที (จนมันใจว่าชิ้นงานเปลี่ยนเฟสเป็นเบนไนท์หมดแล้ว) จากนั้นเย็นตัวอย่างรวดเร็วในน้ำแสดงอุณหภูมิในการผลิตเหล็กกล้า Trip steel

สมบัติทางกลเหล็กกล้า Trip steel จะมีสมบัติเด่นมากในการยืดตัว (Elongation) สูงกว่าเหล็กกล้าสองเฟส (Dual phase steel) และเหล็กกล้า HSLA ซึ่งมาจากโครงสร้างจุลภาคที่เป็นเนื้อพื้น ค่าความแข็งแรง (Strength) สูง ซึ่งสมบัติที่สำคัญอีกอย่างของเหล็กกล้าชนิดนี้คือ รีเทนออสเทนไนต์ที่ตกค้างในโครงสร้างจุลภาคของเหล็กกล้าจะเปลี่ยนเป็นโครงสร้างมาเทนไซต์ที่มีความแข็งแรงสูงในขั้นตอนการขึ้นรูป

แสดงสมบัติทางกลของเหล็กกล้า Trip steel

เหล็กกล้าที่ใช้ในการผลิตเหล็กกล้า Trip steel เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ ซึ่งส่วนผสมทางเคมีมีผลสำคัญมากในการผลิตเหล็กกล้าชนิดนี้ เพราะบางครั้งถ้าส่วนผสมทางเคมีไม่เหมาะสมก็ไม่สามารถสร้างเป็นเหล็กกล้าสามเฟสได้ เช่น แมงกานีส ต้องมีปริมาณที่เหมาะสม เป็นต้น

ที่มา :

www.salzgitter-flachstahl.de
www.worldautisteel.org
www.steel.keytometals.com

ข้อคิดดีๆ จากวิศวกรรมวัสดุ 2

Good Stories For Friends >>
คำสั่งพิเศษ

ความหวาดกลัวจับเข้ามาอยู่ในหัวใจของพลทหารท่ามกลางสงครามโลกครั้งที่1... เมื่อเขาได้เห็นเพื่อนสนิทของเขาล้มลงในสนามรบขณะติดอยู่ในสนามที่มีแสงไฟจากปืนพุ่งข้ามไปมาอยู่ตลอดเวลา... พลทหารขออนุญาติผู้กองของเขาออกไปที่ "เขตอันตราย" ซึ่งอยู่ตรงกลางของสนามเพื่อเอาศพเพื่อนกลับมา"ได้" ผู้กองบอก "แต่ฉันไม่คิดว่ามันจะคุ้มนะเพราะเพื่อนของเธอน่ะตายแล้ว... แล้วเธออาจเอาชีวิตไปทิ้งเสียก็ได้" คำพูดของผู้กองไม่สำคัญ... และพลทหารก็ออกไป... เขาแบกเเพื่อนขึ้นบ่าแล้วนำกลับมา... เมื่อทั้งคู่กลิ้งลงมาที่ก้นหลุ่ม... นายทหารก็สำรวจพลทหารที่ได้รับบาดเจ็บแล้วหันไปมองเพื่อนของเขาอย่างอ่อนโยน

"ฉันบอกเธอแล้วว่ามันไม่คุ้ม"...ผู้กองบอก "เพื่อนเธอตายแล้ว...แล้วเธอก็ได้รับบาดเจ็บสาหัสด้วย" "ถึงอย่างนั่นมันก็คุ้มค่าครับท่าน" พลทหารตอบ "เธอหมายความว่ายังไง...คุ้มค่า?" ผู้กองถามกลับ "เพื่อนเธอตายแล้วนะ" ใช่ครับท่าน พลทหารตอบ "แต่มันก็คุ้มค่าเพราะตอนที่ผมไปถึง...เขายังไม่ตาย...ผมดีใจที่ได้ยินเขาบอกว่า"

"ฉันรู้...ว่านายต้องมา..."

เพื่อนแท้คนหนึ่ง คือพรประเสริฐสุด และเป็นหนึ่งเดียว ที่เราคาดคิดไว้ว่า...น้อยสุดที่จะมี

มารู้จักเหล็กกล้าสองเฟส

เหล็กกล้าสองเฟส (Dual phase steel) เป็นเหล็กกล้าชนิดใหม่ที่พัฒนามาจาก เหล็กกล้าผสมต่ำความแข็งแรงสูง (High strength low alloy) มีโครงสร้างจุลภาคประกอบด้วยสองเฟส คือ เฟอร์ไรต์ (Ferrite) และมาร์เทนไซต์(Martensite) หรืออาจประกอบด้วยเฟสเบนไนต์ (Bainite) และเพิร์ลไลต์ (Pearlite) ประกอบด้วยก็ได้ เหล็กประเภทนี้ส่วนใหญ่ใช้สำหรับอุตสาหกรรมรถยนต์

แสดงการใช้เหล็กกล้าชนิดต่างๆ ในชิ้นส่วนรถยนต์

โครงสร้างจุลภาคประกอบด้วยสองเฟส คือ เฟอร์ไรต์ และมาร์เทนไซต์ หรืออาจประกอบด้วยเฟสเบนไนต์ ซึ่งมีสมบัติพิเศษคือ มีค่าความเค้นแรงดึงสูง และมีความสามารถในการขึ้นรูปได้ดีสามารถขึ้นรูปที่มีความซับซ้อนได้ดี

โครงสร้างจุลภาคประกอบด้วย มาร์เทนไซต์ (สีเทา) เฟอร์ไรท์ (สีขาว)

กรรมวิธีผลิตเหล็กกล้าสองเฟสโดยการให้ความร้อนแก่เหล็กกล้า (ส่วนใหญ่จะใช้เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ) เหลือเส้น A1 แต่ไม่เหนือเส้น A3 คงอุณหภูมิไว้จนมั่นใจว่าชิ้นงานทั้งหมดเป็นเฟสออสเทนไนต์ทั้งชิ้นงาน (ขึ้นกับความหนา) ซึ่งส่วนใหญ่ประมาณ 30 นาที ต่อความหนา 1 นิ้ว จากนั้นเย็นตัวอย่างรวดเร็วในน้ำ

แสดงอุณหภูมิในการใช้การผลิตเหล็กกล้าของเหล็กกล้าคาร์บอน

สมบัติทางกล

จากโครงสร้างจุลภาคจะส่งผลต่อสมบัติทางกลต่อค่าความแข็งแรงและค่าความเหนียวของเหล็กกล้า

เปรียบเทียบสมบัติทางกลของเหล็กกล้าสองเฟสกับเหล็กกล้า HSLA

จากการทดสอบสมบัติทางกล (เทนไซต์) จะเห็นได้ว่าเหล็กกล้าสองเฟสมีค่า Stress (ความแข็งแรง) และค่า Strain (การยืดตัว) สูงกว่าเหล็กกล้า HSLA (High strength low alloys) ซึ่งเราสามารถอธิบายด้วยกลไกการเคลื่อนที่ของดิสโลเคชั่น (Dislocation) เมื่อชิ้นงานที่เป็นเหล็กกล้าสองเฟสผ่านการขึ้นรูปเป็นชิ้นส่วนต่างๆของรถยนต์ จะทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของดิสโลเคชั่น เมื่อดิสโลเคชั่นเคลื่อนที่ชนเฟสที่มาร์เทนไซต์ที่มีความแข็งแรงสูง จะทำให้ชิ้นงานมีค่าความแข็งแรงสูงด้วย ซึ่งค่าความเหนียวมากจากโครงสร้างเฟอร์ไรท์ในเหล็กกล้าสองเฟส

แสดงกลไกการเคลื่อนที่ของดิสโลเคชั่นในเหล็กกล้าสองเฟส

ปัจจุบันเหล็กกล้าสองเฟสจะมีการใช้งานในภาคอุตสาหกรรมค่อนข้างสูง ซึ่งการวิเคราะห์เกี่ยวกับสมบัติต่างๆ ของเหล็กกล้าสองเฟสนั่นมีความสำคัญมากซึ่งขึ้นกับตัวแปรต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นตัวแปรทางด้านกระบวนการทางความร้อน เช่น อุณหภูมิ เวลา หรือตัวแปรด้านอื่นๆ เช่น ส่วนผสมทางเคมีของเหล็กกล้าที่จะนำมาทำเป็นเหล็กกล้าสองเฟส เป็นต้น หรือแม้กระทั่งการศึกษาการกัดกร่อนของเหล็กกล้าสองเฟสในสภาวะการใช้งานในปัจจุบัน

ที่มา : http://www.uss.com/

สนใจรายละเอียดเพิ่มเติม http://www.mate-kmutnb.net/

ข้อคิดดีๆ จากวิศวกรรมวัสดุ

MATE ภาคอะไร? อาจเคยได้ยินคำถามนี้บ่อยๆ และก็คงตอบกลับไปว่า "วิศวกรรมวัสดุไง"... แต่ในใจอาจคิดว่า.." อะไรวะ ไม่มีใครรู้จักเลยหรอ! มันไม่ใช่เรื่องแปลกที่ไม่มีคนรู้จัก ... เพราะถ้าถามเราว่ารู้จักทุกคณะ ทุกสาขาในสถาบันนี้หรือเปล่า... เราก็คงตอบไปว่าไม่ ...พี่น้องวัสดุเอย...เจ้าเพิ่งเข้ามาศึกษาเพียง รุ่น 1-2-3-4-5-6,,,-10 รุ่น เท่านั้นจะหวังให้เด่นดังได้อย่างไรภาคอื่นได้ไฉน พวกเจ้าทั้งหลายก็เป็นเหมือนพวกเหล็กที่เค้าโยนเข้าเตาเผา ยังไม่ทันร้อน ยังต้องใช้เวลาหล่อหล่อมและปรับปรุงสมบัติอีกมากมาย ไม่มีใครบอกว่าเจ้าจะออกมาเป็นเหล็กชนิดไหน ... เจ้าอาจจะไม่ใช่คนที่มีพรสวรรค์ทางด้านปัญญาแต่นั้นไม่ได้หมายความว่าเจ้าโง่เขลา... ทุกคนมีพรแสวง ขึ้นอยู่กับว่าจะใช้มันมากน้อยแค่ไหน หลายคนบอกว่ามันไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะทำ... แต่มันก็คงไม่ยากเกินไป ไม่จำเป็นต้องไปแข่งกับใครๆ มากมาย เพราะการชนะอะไรๆ ก็ไม่เท่าชนะใจตัวเอง เหล็กที่แข็งยังมีความเปราะ เหล็กที่อ่อนถึงจะมีความแข็งน้อยแต่ก็มีความเหนียวมาก เราทุกคนต่างๆมีข้อดีต่างกัน ถ้ามีน้อยก็จงสร้างถ้า
มีมากก็จงอย่าลืมตัว

วิศวกรรมวัสดุจะยิ่งใหญ่ได้คงไม่ใช่เพียงข้ามคืน แต่จะเกิดขึ้นได้ถ้าเราช่วยกันสร้างขึ้น อันดับแรกเราต้องสร้างความภาคภูมิใจ ถ้าตัวเราเองไม่ภูมิใจแล้ว แล้วใครเค้าจะมาภูมิใจกับเราด้วย

อันดับที่สองความรักและความสามัคคี ร้อยพ่อพันแม่-ต่างบ้านต่างเมือง ทุกคนต่างๆกัน
มันไม่ง่ายเลยที่จะรวมกันได้ ความเป็นเพื่อนไม่ใช่แค่เรียนร่วมห้องเดียวกัน เลิกเรียนแล้วกลับบ้าน ตัวใครตัวมัน ความเป็นพี่น้องก็ไม่ใช่แค่เรามาเรียนก่อนหรือมาเรียนหลังไม่ได้นับถือกันแบบนั้น มันสร้างขึ้นด้วยใจ ไม่มีใครบังคับได้... การทำกิจกรรมต่างๆ ทำให้ทุกคนได้รู้จักกัน ได้พูดคุยกัน ได้ช่วยเหลือกัน จึงจะทำให้เกิดความสัมพันธ์ขึ้น

จะมีประโยชน์อะไรถ้าเรียนได้ A แต่ไม่มีเพื่อนจริงๆ เลยสักคน ลองถามตัวเองซิ ว่าอยากมีเพื่อนเป็นหนังสือเท่านั้นหรือ? ใน 1 ปี มีกิจกรรมไม่ได้มากมาย จะเสียเวลามากหรือ? เสียเงินมากหรือ? มนุษย์เป็นสัตว์สังคม ไม่ว่าจะอยู่ในสังคมแบบไหนก็ตามทุกคน ย่อมปรับตัวให้เข้ากับสังคมนั้นๆ เพื่อให้เป็นที่ยอมรับ เหมือนต้นไม้ที่รู้จักเอนอ่อนตาม กระแสลมพายุหรือกระแสน้ำที่เชี่ยวกราด ไม่เพียงแต่จะไม่หักแต่ยังคงเจริญเติบโตต่อไปอีกได้ ความสำเร็จของเราก็คือความยิ่งใหญ่ของวิศวกรรมวัสดุในอนาคต จงทำวันนี้ให้ดีที่สุดเพื่ออนาคตที่ดีในวันข้างหน้า จงทำเพื่อตนเองอย่างไม่เห็นแก่ตัว และจงทำเพื่อคนอื่นอย่างไม่ลืมตนเอง....

เครดิต : หนังสือรุ่น วิศวกรรมวัสดุ พระนครเหนือ โดยพี่ ต้นหญ้า45-1066-401-0

วิศวกรรมวัสดุคือ

วิศวกรรมวัสดุ / Materials

มีวัตถุประสงค์ในการผลิตวิศวกรที่มีความรู้ความสามารถทั้งทางทฤษฎี และปฎิบัติ ในด้านวิศวกรรมวัสดุ กระบวนการผลิตวัสดุ สมบัติของวัสดุ และเทคโนโลยี การใช้วัสดุในงานวิศวกรรม เพื่อให้สอดคล้องกับการพัฒนาเทคโนโลยี ด้านอุตสาหกรรมวัสดุของประเทศและเป็นพื้นฐานในการพัฒนาอุตสากหรรมด้าน อื่นๆ ต่อไป

วัสดุวิศวกรรมเป็นศาสตร์ทางวิศวกรรมที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาเกี่ยวกับความรู้ในด้านโครงสร้างของวัสดุ กระบวนการผลิต ในเชิงอุตสาหกรรม การควบคุมคุณสมบัติทางกลของวัสดุโดยการควบคุมโครงสร้างจุลภาค และการนำไปใช้งานประเภทต่างๆ การใช้งานวัสดุที่อุณหภูมิห้องและอุณหภูมิสูง

ในปัจจุบันการศึกษาทางด้านวิศวกรรมวัสดุ มีความจะเป็นอย่างยิ่งในภาคอุตสาหกรรมการผลิตต่างๆ และงานวิจัยพื้นฐานของประเทศไทย นักศึกษาที่จบการศึกษาที่เรียนจบวิศวกรรมวัสดุ ได้ทำงานในบริษัทชั้นนำของประเทศ

การศึกษาและงานวิจัยทางด้านวัสดุ แบ่งตามกลุ่มอุตสาหกรรม

1. วัสดุสำหรับชิ้นส่วนยานยนต์
2. วัสดุสำหรับอุตสาหกรรมโลหะ

3. วัสดุสำหรับอุตสาหกรรมพลาสติก

4. วัสดุสำหรับอุตสาหกรรมเซรามิค

5. วัสดุสำหรับอุตสาหกรรมด้านพลังงานสิ่งแวดล้อม

6. วัสดุที่มีสมบัติพิเศษและและวัสดุผสม

บริษัทในกลุ่ม อุตสาหกรรมผลิตโลหะ เช่น เหล็ก อลูมิเนียม อุตสาหกรรมผลิตชิ้นส่วนยานยนต์ ทั้งโลหะและพอลิเมอร์ อุตสาหกรรมชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิค ยกตัวอย่างเช่น

• บริษัท สหวิริยาสตีสอินดัสทรี จำกัด (มหาชน)
• บริษัท บางกอกกล๊าส จำกัด
• บริษัท ไทยน็อค จำกัด (มหาชน)
• บริษัท ไทยโตเคนเทอร์ไม จำกัด
• สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์ต่างๆ ของรัฐบาล
  

ที่มา : http://mpte-kmutnb.ning.com/

เหล็กกล้าสองเฟส

การศึกษาสมบัติทางกลและโครงสร้างจุลภาคของเหล็กกล้าสองเฟส
(MECHANICAL PROPERTIES AND MICROSTRUCTURE
OF DUAL – PHASE STEELS)

พิสิทธิ์ เมืองน้อย, ณัฐพงษ์ เกิดสินธุ์1
กิตติชัย ฟักพันธุ์2
1นักศึกษา 2อาจารย์ที่ปรึกษา
ภาควิศวกรรมวัสดุและวิชาเทคโนโลยีการผลิต
คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ
พ.ศ. 2551

บทคัดย่อ

ในการศึกษานี้จะศึกษาผลกระทบของกระบวนการที่ใช้ในการกระบวนการทางความร้อนของเหล็กกล้า SS400และเหล็กกล้า AISI 4340 ที่มีผลต่อโครงสร้างจุลภาคและสมบัติเชิงกลของเหล็กกล้าสองเฟส โดยกระบวนการทางความร้อนของเหล็กกล้าเริ่มจากกระบวนการอบปกติเพื่อเตรียมโครงสร้างให้มีความสม่ำเสมอสำหรับการอบชุบ แล้วนำไปทำกระบวนการทางความร้อนโดยการให้ความร้อนแก่ชิ้นงานที่อุณหภูมิระหว่าง A1 และ A3 ของเฟสไดอะแกรมของเหล็กกล้า โดยกระบวนการผลิตเหล็กกล้าสองเฟสแบ่งเป็นสามกระบวนการได้แก่ กระบวนการ intercritical quenching กระบวนการ intermediate quenching และ กระบวนการ step quenching ไปนำตรวจสอบโครงสร้างจุลภาค หลังจากนั้นนำไปทดสอบสมบัติเชิงกล ได้แก่ การทดสอบความแข็งแรงดึง การทดสอบความแข็ง ผลการทดลองเหล็กกล้าสองเฟสทั้งสองเกรด สามกระบวนการพบว่า ค่าความแข็งแรงดึงและค่าความเค้นจุดที่วัสดุเกิดการแตกของเหล็กกล้า ทั้งสองเกรด มีผลมาจากรูปร่างลักษณะโครงสร้างจุลภาคของเหล็กกล้าสองเฟส ที่มีลักษณะเล็กและเรียวยาว คือ ที่กระบวนการที่สอง (intermediate quenching) ของเหล็กกล้าทั้งสองเกรดจะให้ค่าความแข็งแรงดึงและค่าความเค้นจุดที่วัสดุเกิดการแตกสูง ส่วนค่าความแข็งมีผลมาจากรูปร่างลักษณะโครงสร้างจุลภาคของเหล็กกล้าสองเฟส คือโครงสร้างจุลภาคมาเทนไซต์ที่มีขนาดใหญ่จะให้ค่าความแข็งสูงกว่าโครงสร้างจุลภาคที่มีขนาดเล็ก ดังนั้นกระบวนการผลิตเหล็กกล้าสองเฟสมีผลต่อลักษณะและขนาดของโครงสร้างจุลภาค และโครงสร้างจุลภาคจะส่งผลต่อสมบัติเชิงกลที่แตกต่างกัน

1. บทนำ

ในปัจจุบันเหล็กกล้าสองเฟสเป็นวัสดุที่ได้รับความสนใจมากในอุตสาหกรรมยานยนต์ ซึ่งในอดีตมักสนใจกันในเรื่องของประสิทธิภาพของเครื่องยนต์มากกว่าที่จะสนใจในตัววัสดุเหล็กกล้าสองเฟสเป็นวัสดุที่มีค่าความแข็งแรงและความเหนียวสูงกว่า เหล็กกล้าคาร์บอน และสิ่งที่ขาดไม่ได้ในโครงสร้างจุลภาคของเหล็กกล้าสองเฟส คือ การที่มีเฟสของมาร์เทนไซต์กระจายอยู่ในเฟสเฟอร์ไรต์ [1] โครงสร้างจุลภาคที่ประกอบไปด้วยเฟสของมาร์เทนไซต์กระจายอยู่ในเฟสเฟอร์ไรต์ เป็นการพัฒนาเหล็กกล้าคาร์บอนด้วยกระบวนการทางความร้อน ซึ่งในเฟสมาร์เทนไซต์จะมีค่าความแข็งแรงสูง และในเฟสเฟอร์ไรต์มีผลให้มีค่าการยืดตัวสูง ซึ่งในเหล็กกล้าสองเฟสจะมีสมบัติทั้งสองนี้ผสมผสานกันอย่างลงตัว และมีผลทำให้ความสามารถในการขึ้นรูปดีขึ้นมากกว่าเหล็กกล้าคาร์บอน [2,3] ด้วยเหตุนี้จึงเป็นที่น่าสนใจอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาอุณหภูมิที่ใช้ในกระบวนการทางความร้อน เนื่องจากอุณหภูมิที่ใช้ในการทำให้เป็นเฟสออสเทนไนต์มีผลต่อขนาดของเกรน และปริมาณของเฟสออสเทนไนต์ที่จะกลายเป็นเฟสมาร์เทนไซต์เมื่อลดอุณหภูมิลงอย่างรวดเร็ว เพื่อให้ได้เหล็กกล้าสองเฟสที่มีสมบัติทางกลที่ดี

2. ขอบเขตของโครงการ

2.1 วัตถุประสงค์

เพื่อศึกษาลำดับขั้นการชุบแข็งเพื่อให้ได้โครงสร้างจุลภาคสองเฟส โครงสร้างจุลภาค และสมบัติเชิงกลของเหล็กกล้า AISI 4340 และ SS400

2.2 ขอบเขตโครงงาน

ทำการศึกษาอุณหภูมิและเวลาที่เหมาะสมในการทำกระบวนการทางความร้อนของเหล็กกล้าที่สนใจ ทำการอบปกติ เพื่อปรับขนาดเกรน และทำกระบวนการทางความร้อน ด้วยกระบวนการชุบแข็ง โดยทำให้เป็นเหล็กกล้าสองเฟส เมื่อเสร็จกระบวนการทางความร้อนแล้วนำวิเคราะห์ปริมาณเฟสเฟอร์ไรต์ และมาร์เทนไซต์ หลังจากนั้นนำไปทดสอบสมบัติเชิงกล ได้แก่ ทดสอบความแข็งแรงดึง (Tensile test) และทดสอบความแข็ง (Hardness test

2.3 ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ

ได้ทราบถึง อุณหภูมิ ที่เหมาะสมที่ใช้ในกระบวนการทางความร้อนเหล็กกล้า เพื่อให้มีโครงสร้างเป็นเหล็กกล้าสองเฟส ผลกระทบสมบัติทางกลที่เปลี่ยนแปลงไปของเหล็กกล้าเมื่อผ่านกระบวนการทางความร้อน และผลกระทบของกระบวนการทางความทั้ง 3 วิธี ที่ให้ได้เหล็กกล้าสองเฟส ที่มีผลต่อ สมบัติเชิงกล

3. ทฤษฎีที่เกี่ยวข้อง

3.1 โครงสร้างจุลภาคเหล็กกล้าสองเฟส

เหล็กกล้าสองเฟสเป็นเหล็กกล้าชนิดใหม่ที่พัฒนามาจากเหล็กกล้าผสมต่ำความแข็งแรงสูง มีโครงสร้างจุลภาคประกอบด้วยสองเฟส คือ เฟอร์ไรต์ และมาร์เทนไซต์ เหล็กกล้าสองเฟสจะมีเปอร์เซ็นต์มาร์เทนไซต์ประมาณ 5-20% เหล็กประเภทนี้ส่วนใหญ่ใช้สำหรับอุตสาหกรรมรถยนต์ ซึ่งมีคุณสมบัติพิเศษคือ มีค่าความเค้นแรงดึงสูง และมีความสามารถในการขึ้นรูปได้ดี ดังนั้นด้วยคุณสมบัติพิเศษดังกล่าว จึงทำให้สามารถลดต้นทุนและลดน้ำหนักของรถยนต์ได้
- เฟอร์ไรต์ เป็นเฟสที่มีอ่อน ซึ่งจะส่งผลต่อสมบัติเชิงกล ทำให้เหล็กกล้ามีความเหนียวสูง
- มาร์เทนไซต์ เป็นเฟสที่มีความแข็งซึ่งจะส่งผลต่อสมบัติเชิงกล ทำให้โลหะมีความแข็งสูง

เหล็กกล้าเครื่องมือ

การศึกษาโครงสร้างจุลภาคและสมบัติทางกลของเหล็กกล้าเครื่องมือSKD 61

ผู้รับผิดชอบโครงการ นายพิสิทธิ์ เมืองน้อย
อาจารย์ที่ปรึกษา ผศ. ดร. วิทยา เอียดเหตุ

เหล็กกล้า SKD 61 หรือเหล็กกล้า AISI H13 เป็นเหล็กกล้าที่ใช้กันมาก ในกลุ่มเหล็กกล้าทำงานร้อนที่ใช้ในวงการอุตสาหกรรม ปัจจุบันเหล็กกล้า SKD 61 จะเป็นเหล็กที่มีโลหะผสมสูง ซึ่งการรวมกันของโลหะผสมจะมีผลต่อความเหนียว ทนต่อการสึกหร่อ และสามารถคงความแข็งได้ดี ง่ายต่อการชุบแข็ง ทนต่อการกัดกร่อน มีความต้านทานต่อการกระแทก และมีความต้านทานต่อการอ่อนตัวเมื่อใช้งานที่อุณหภูมิสูงถึง 550 องศาเซลเซียล ซึ่งในการอบชุบนี้จะดูผลของโครงสร้างจุลภาคที่มีผลต่อค่าความแข็ง ของเหล็กกล้า SKD 61 หลังจากผ่านกระบวนการทางความร้อนเสร็จแล้วนำไปวิเคราะห์ด้วยเครื่องมือวิเคราะห์ชั้นสูงเพื่อศึกษาสมบัติที่เหมาะสมต่อการใช้งาน

ส่วนผสมทางเคมีเหล็กกล้า SKD 61 [1] ประกอบด้วย C = 0.32-0.45, Si = 0.80-1.20, Mn = 0.20-0.50, Cr = 4.75-5.50, Mo = 1.10-1.75, V = 0.80-1.20

ขอบเขตของโครงการ

ตรวจวิเคราะห์หาส่วนผสมทางเคมี ชุบแข็งชิ้นงานที่อุณหภูมิ 1025 องศาเซลเซียส เวลานาน 30 นาที จากนั้นเย็นตัวอย่างรวดเร็วในน้ำมัน อบคืนตัวที่อุณหภูมิ 400, 500 และ 600 องศาเซลเซียส เวลา 30 นาที ตามลำดับ นำไปตรวจสอบโครงสร้างจุลภาคด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบแสง และทดสอบสมบัติทางกล นำไปวิเคราะห์ด้วยเครื่องมือชั้นสูงได้แก่กล้องจุลทรรศน์อิเลกตรอนแบบส่องกราด เพื่อวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาค และใช้เทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์ เพื่อการใช้วิเคราะห์สารประกอบของคาร์ไบด์

รูปที่ 1 แสดงเงื่อนไขในการอบชุบเหล็กกล้า SKD 61 [3]

รูปที่ 2 แสดงอุณหภูมิในการชุบแข็งออสเทมเปอริง และมาร์เทมเปอริง ของเหล็กกล้า SKD 61 [4]

ผลการทดลอง
การวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาค
การทดลองอบชุบทางความร้อนเหล็กกล้าเครื่องมือ SKD 61 โดยผ่านกระบวนการชุบแข็งและอบคืนตัว เพื่อศึกษาและวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาค สมบัติทางกล ซึ่งมีผลการทดลองดังนี้ ผลการทดลองการอบชุบเหล็กกล้าเครื่องมือ SKD 61 จากโครงสร้างจุลภาคของเหล็กกล้าเครื่องมือ SKD 61 หลังผ่านกระบวนการชุบแข็งในน้ำมันและอบคืนตัวที่เวลาต่างกันจะพบว่าโครงสร้างจุลภาคประกอบด้วยโครงสร้างมาร์เทนไซต์ คาร์ไบด์ และออสเทนไนท์ที่ตกค้างหลังจากการอบชุบเล็กน้อย

โครงสร้างจุลภาคเหล็กกล้า SKD 61 หลังจากผ่านกระบวนการ Tempering ที่อุณหภูมิ300,400,500,600°C ที่กำลังขยาย 200x

การวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคด้วยเครื่องอิเลกตรอนแบบส่องกราด เหล็กกล้าเหล็กกล้าเครื่องมือ SKD 61 ก่อนผ่านการอบชุบและผ่านกระบวนการ Tempering ที่อุณหภูมิ 500°C โครงสร้างก่อนการอบชุบประกอบด้วยเฟสเฟอร์ไรท์ (สีเทา) และคาร์ไบด์ (สีขาว) ที่มีลักษณะเป็นก้อนกลมเล็กๆ กระจายอยู่ทั่วไปบนพื้นของเฟสเฟอร์ไรท์ และหลังผ่านกระบวนการ Tempering ที่อุณหภูมิ 500 °C โครงสร้างประกอยด้วยโครงสร้างมาร์เทนไซต์และคาร์ไบด์ขนาดเล็กที่หลุดออกไปขณะที่กัดกรด

โครงสร้างจุลภาคเหล็กกล้า SKD 61 ก่อนผ่านกระบวนการทางความร้อนและหลังผ่านกระบวนการ Tempering ที่อุณหภูมิ 500 °C ที่กำลังขยาย 2000,5000 เท่า ตามลำดับ

จากการวิเคราะห์ด้วยเครื่อง EDS เพื่อหาส่วนผสมทางเคมีของเหล็กกล้า SKD 61 หลังผ่านกระบวนการ Tempering ที่ อุณหภูมิ 500 C พบว่าประกอบด้วย Cr, V, Mo จึงคาดได้ว่าเกิดการตกผลึกของคาร์ไบด์ของธาตุเหล่านี้เกิดขึ้น

แสดงการหาส่วนผสมของธาตุด้วยเทคนิค EDS

สมบัติทางกล
จากการทดสอบสมบัติทางกล ได้แก่ การทดสอบค่าความแข็งของเหล็กกล้า SKD 61 จะพบว่าที่อุณหภูมิ Tempering 500 C จะให้ค่าความแข็งเพิ่มขึ้นเนื่องจากการตกตะกอนของคาร์ไบด์ขนาดเล็กๆ และออสเทนไนท์ที่ตกค้างจากกระบวนการชุบแข็งเปลี่ยนเป็นโครงสร้างมาร์เทนไซต์

สรุปผลการทดลอง
จากการทดลองชุบแข็งเหล็กกล้า SKD 61 และผ่านกระบวนการ Tempering ที่เวลาต่างกัน จะพบว่าที่อุณหภูมิ Tempering ที่ 500 C จะให้ค่าความแข็งสูงสุดเนื่องจากออสเทนไนต์ที่ตกค้างจากกระบวนการอบชุบเปลี่ยนเป็นโครงสร้างมาร์เทนไซต์ที่มีความแข็งสูง ส่งผลต่อค่าความแข็งสูงขึ้น

เอกสารอ้างอิง

[1] Harry Chandler , Heat Treated’ s Guide , Practices and Procedures for Irons
and steels , 1995 p.600
[2] Harry Chandler , Heat Treated’ s Guide ,
Practices and Procedures for Irons and steels , 1995 p.600
[3] มนัส สถิรจินดา, เหล็กกล้า, วอ.03 2529 ISBN 974-331-103-3, 2543 น. 156-157
[4] Harry Chandler , Heat Treated’ s Guide , Practices and Procedures for Irons and
steels , 1995 p.601