
|
|
||
| การแข็งตัวของเหล็กกล้า (Fe-C) | page 1 of 8 | |
![]() |
เฟสไดอะแกรมของ
เหล็ก
- คาร์บอน ในรูปภาพ สัดส่วนผสมไปสิ้นสุดที่
7 % คาร์บอน เลขเปอร์เซนต์ที่มากกว่านี้
เฟสไดอะแกรมมีความซับซ้อนไม่ขอกล่าวถึง เหล็กกล้าเป็นโลหะที่สำคัญยิ่งทางวิศวกร เราจะแทนเฟสแต่ละเฟสด้วยอักษรกรีก |
|
|
||
| การแข็งตัวของเหล็กกล้า (Fe-C) | page 2 of 8 | |
![]() |
เฟสแกมม่า เรียกชื่อใหม่ว่า
ออสเทนไนท์ ออสเทนไนท์ เป็นสารละลายของแข็ง ดำรงสถานะอยู่ได้ที่อุณหภูมิสูง มีรูปผลึกแบบ FCC ( Face center cubic ) เฟสแอลฟ่า เรียกใหม่ว่า เฟอร์ไรท์ เฟอร์ไรท์ มีรูปผลึกแบบ BCC (Body center cubic) มีความหนาแน่นน้อยกว่า FCC Fe3C เรียกว่า ซีเมนไทท์ ประกอบด้วย คาร์บอน 6.67 % โดยน้ำหนัก ส่วนของแข็งยูเทคติก ประกอบด้วย แอลฟ่า + ซีเมนไทท์ เรียกชื่อใหม่ว่า เพิร์ลไลท์ |
|
|
||
| การแข็งตัวของเหล็กกล้า (Fe-C) | page 3 of 8 | |
![]() |
เพื่อให้ง่ายแก่ความเข้าใจ
เราจะศึกษาเฉพาะบริเวณในเฟสไดอะแกรมดังนี้
|
|
|
||
| การแข็งตัวของเหล็กกล้า (Fe-C) | page 4 of 8 | |
![]() |
เฟสไดอะแกรมของ
Fe-C มีคาร์บอนต่ำกว่า
1.4 % และอุณหภูมิน้อยกว่า
1000 o C
อยู่ในช่วงที่อัลลอยด์เป็นของแข็งทั้งหมด อย่างไรก็ตามอุณหภูมิสูงอยู่
ยังไม่ลดถึงอุณหภมิห้อง จึงมีการเปลี่ยนแปลงสัดส่วนผสมอยู่ตลอดเวลา
ปฏิกิริยายูเทคติกในของเหลว เมื่อมาเกิดกับของแข็ง ให้เปลี่ยนชื่อใหม่เป็น ปฏิกิริยายูเทคตอย |
|
|
||
| การแข็งตัวของเหล็กกล้า (Fe-C) | page 5 of 8 | |
![]() |
ของผสม
Fe - 0.83 wt % C
จะเกิดปฏิกิริยายูเทคตอยที่อุณหภูมิ 723ºC:
ของแข็งยูเทคตอยมีโครงสร้างแบบ Lamella |
|
|
||
| การแข็งตัวของเหล็กกล้า (Fe-C) | page 6 of 8 | |
![]() |
ของผสม Fe-1.3wt%C
อยู่ทางขวาของจุดยูเทคตอย เรียกว่า
เหล็กกล้าไฮเปอร์ยูเทคตอย (
hypereutectoid steel) เริ่มต้นเย็นตัวผ่านอุณหภูมิ T2 ออสเทนไนท์บางส่วนเปลี่ยนเป็นซีเมนไทท์ ส่วนที่เหลือมีปริมาณเหล็กเพิ่มขึ้น เปลี่ยนแปลงไปตามเส้นของเหลว เมื่ออุณหภูมิลดลงจนถึงอุณหภูมิยูเทคตอย ออสเทนไนท์ที่เหลือเกิดปฏิกิริยายูเทคตอย และเปลี่ยนเป็นเพิร์ลไลท์ ( แอลฟ่า + ซีเมนไทท์) ที่อุณหภูมิห้อง โครงสร้างสุดท้ายประกอบด้วย ซีเมนไทท์ที่เกิดขึ้นบริเวณขอบเกรน และ ล้อมรอบด้วยเพิร์ลไลท์ (ยูเทคตอย) |
|
|
||
| การแข็งตัวของเหล็กกล้า (Fe-C) | page 7 of 8 | |
![]()
|
ชิ้นงานตัวอย่างของเหล็กกล้า ไฮเปอร์ยูเทคตอย
ภาพทางขวาเห็นซีเมนไทท์(สีดำ) ปรากฎขึ้นอย่างชัดเจนที่ขอบเกรน
แต่เมื่อผ่านกระบวนการ
Decarburization โดยการเพิ่มอุณหภูมิให้สูงขึ้น
ทำให้คาร์บอนหลุดออกจากผิว ซีเมนไทท์หายไป ปรากฎเป็นภาพทางซ้าย บางครั้งเราต้องการให้ผิวด้านนอกของเหล็กกล้าแข็งขึ้น ให้นำชิ้นงานไปไว้ในห้องที่มีไอของคาร์บอนมากๆ และเพิ่มอุณหภูมิให้สูงขึ้น คาร์บอนจะแพร่เข้าไปในผิว กระบวนการดังกล่าวนี้ตรงกันข้ามกับกระบวนการบน เรียกว่า Carburizing |
|
|
||
| การแข็งตัวของเหล็กกล้า (Fe-C) | page 8 of 8 | |
![]() |
คุณสมบัติเชิงกลของเหล็กกล้า พิจารณาได้จากปริมาณของคาร์บอน
ถ้ายิ่งมีมาก เหล็กจะแข็งและเปราะ
ความแข็งแรงของเหล็กกล้าจะเพิ่มขึ้น ถ้าเป็นของแข็งยูเทคติกและยูเทคตอย แต่ถ้ามีซีเมนไทท์ผสมอยู่มาก มันจะเปราะและแตกหักง่าย
|
|
|
||
| การแข็งตัวของเหล็กกล้า (Fe-C) | ข้อมูลเพิ่มเติม | |
![]() |
โครงสร้างทางจุลภาคของ
Fe-0.83wt%C ในรูปภาพได้จากการเตรียมตัวอย่างโดยการกัดด้วย alkaline sodium picrate (เป็นสารที่อันตรายมาก และระเบิดได้) ทำให้ผิวของซีเมนไทท์ปรากฎเป็นสีน้ำตาลดำ ส่วนฟอร์ไรท์ไม่ทำปฏิกิริยาเป็นสีเดิม |
|
|
||
| การแข็งตัวของเหล็กกล้า (Fe-C) | ข้อมูลเพิ่มเติม | |
![]() |
โครงสร้างทางจุลภาคของ
Fe-1.3wt%C ในรูปภาพได้จากการเตรียมตัวอย่างโดยการกัดด้วย alkaline sodium picrate (เป็นสารที่อันตรายมาก และระเบิดได้) ทำให้ผิวของซีเมนไทท์ปรากฎเป็นสีน้ำตาลดำ ส่วนฟอร์ไรท์ไม่ทำปฏิกิริยาเป็นสีเดิม |