บทที 7 โลหะและโลหะผสม
บทที 7 โลหะและโลหะผสม
บทที 7 โลหะและโลหะผสม
Trasformi i suoi PDF in rivista online e aumenti il suo fatturato!
Ottimizzi le sue riviste online per SEO, utilizza backlink potenti e contenuti multimediali per aumentare la sua visibilità e il suo fatturato.
<strong>บทที</strong> 7 <strong>โลหะและโลหะผสม</strong><br />
7.1 โครงสร้างผลึกของโลหะ<br />
7.1 โครงสร้างผลึกของโลหะ<br />
7.2 โลหะผสมที มีเหล็กเป็ นองค์ประกอบ<br />
7.3 การปรับปรุงสมบัติของเหล็กกล้าด้วยกรรมวิธีทางความร้อน<br />
7.4 <strong>โลหะและโลหะผสม</strong>ประเภทอื นๆ<br />
• มักมีรูปผลึกแบบสมมาตร<br />
• นําความร้อนและไฟฟ้ าได้ดี<br />
• สามารถเปลี ยนรูปได้โดยไม่เกิดการแตกร้าว<br />
1<br />
2<br />
90% ของโลหะมีรูปผลึกเป็ น body-centred cubic (BCC),<br />
face-centred cubic (FCC) หรือ hexagonal close-packed (HCP)<br />
ลักษณะโครงสร้างผลึกที สําคัญของโลหะ<br />
BCC<br />
FCC<br />
Structure a Vs R Atom/cell CN APF Typical metal<br />
SC a = 2R 1 6 0.52 None<br />
HCP<br />
BCC<br />
FCC<br />
HCP<br />
a = 4R /<br />
a = 4R /<br />
a = 2R<br />
c = 1.63a<br />
3<br />
2<br />
2<br />
4<br />
6<br />
8<br />
12<br />
12<br />
0.68<br />
0.74<br />
0.74<br />
Fe, Ti, W, Mo, K, Na,<br />
V, Cr, Zr<br />
Fe, Cu, Al, Au, Ag,<br />
Pb, Ni, Pt<br />
Ti. Mg, Zn, Be, Co,<br />
Zr, Cd<br />
3<br />
4<br />
Metal<br />
Ca<br />
Co<br />
Hf<br />
Fe<br />
Na<br />
Tl<br />
Ti<br />
Y<br />
Zr<br />
Polymorphism and Allotropy<br />
Structure at<br />
room T<br />
FCC<br />
HCP<br />
HCP<br />
BCC<br />
BCC<br />
HCP<br />
HCP<br />
HCP<br />
HCP<br />
Structure at other T<br />
BCC (>447 o C)<br />
FCC (>427 o C)<br />
BCC (>1742 o C)<br />
FCC (912-1394 o C)<br />
BCC (>1394 o C)<br />
HCP (234 o C)<br />
BCC (>883 o C)<br />
BCC (>1481 o C)<br />
BCC (>872 o C)<br />
Alloys<br />
โลหะผสม ที มีการเติม impurity atoms ลงไปเพื อปรับปรุง<br />
สมบัติของวัสดุ (ความแข็งแรง, ความต้านทานต่อการกัดกร่อน)<br />
ถ้าประกอบด้วย 2 องค์ประกอบเรียกว่า binary alloy<br />
ถ้าประกอบด้วย 3 องค์ประกอบเรียกว่า ternary alloy<br />
ถ้าประกอบด้วย 4 องค์ประกอบเรียกว่า quaternary alloy<br />
โลหะผสมจะแตกต่างกับโลหะบริสุทธ์ตรงที มีจุดหลอมเหลวได้<br />
มากกว่า 1 จุด ขึนอยู ่กับปริมาณขององค์ประกอบ<br />
Sterling silver : 92.5% silver – 7.5% copper alloy<br />
สังกะสี + ทองแดง → ทองเหลือง (brass)<br />
5<br />
6
7.2 โลหะผสมที มีเหล็กเป็ นองค์ประกอบ<br />
• มีเหล็กเป็ นองค์ประกอบหลักเรียกว่า ferrous alloy<br />
stainless steel (Cr, Ni), surgical SS (Cr, Mo, Ni), tool steel<br />
(W, Mg), Chromoly (Cr, Mo)<br />
• มีเหล็กน้อยกว่า 50% เรียกว่า ferroalloy<br />
ferroboron, ferrochrome, ferromagnesium<br />
• ไม่มีเหล็กเป็ นองค์ประกอบเรียกว่า nonferrous alloy<br />
nickel alloy, copper alloy, gold alloy (white gold), mercury<br />
alloy (amalgum), lead alloy (solder)<br />
7.2.1 เหล็กกล้า (Steel)<br />
• มีส่วนผสมของคาร์บอน ไม่เกิน 2 %<br />
• สามารถทนต่อแรงดึง แรงบิด การขึนรูปหรือแปรรูปง่าย<br />
ไม่เปราะหรือแตกหักง่ายและเชื อมได้<br />
• มีจุดหลอมเหลวสูงกว่าเหล็กดิบ เพราะมีปริมาณคาร์บอนตํ า<br />
• ธาตุตัวเติมที ต้องการ Mn, Si, Al<br />
• ธาตุที ไม่ต้องการ P, S, O, N, H<br />
7.2.1.1 เหล็กกล้าคาร์บอน (Carbon steel)<br />
เหล็กกล้าที มีส่วนผสมของธาตุคาร์บอนเป็ นธาตุหลัก<br />
สามารถแบ่งย่อยได้เป็ น 3 ประเภท<br />
7<br />
8<br />
1) เหล็กกล้าคาร์บอนตํ า (C < 0.25%)<br />
• มีธาตุอื นผสมในปริมาณน้อย เช่น Mn, Si, P, S<br />
• ใช้งานไม่ตํ าว่า 90% เนื องจากขึนรูปได้ง่าย เชื อมง่าย ราคาไม่แพง<br />
• ชินส่วนยานยนต์ กระป๋ องบรรจุอาหาร สังกะสีมุงหลังคา เครื องใช้ใน<br />
ครัวเรือน และในสํานักงาน<br />
2) เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง (C = 0.2-0.5%)<br />
• มีความแข็งแรงและความเค้นแรงดึงมากกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนตํ า<br />
แต่มีความเหนียวน้อยกว่า สามารถนําไปชุบแข็งได้<br />
• ชินส่วนเครื องจักรกล รางรถไฟ เฟื อง ก้านสูบ ท่อเหล็ก ไขควง<br />
3) เหล็กกล้าคาร์บอนสูง (C = 0.5 - 1.5%)<br />
• มีความแข็งแรงและความเค้นแรงดึงสูง เมื อชุบแข็งแล้วจะเปราะ<br />
• งานที ทนต่อการสึกหรอ ใช้ในการทําเครื องมือ สปริงแหนบ ลูกปื น<br />
9<br />
7.2.1.2 เหล็กกล้าผสม (Alloy steel)<br />
• คือเหล็กกล้าที มีธาตุอื นนอกจาก C ผสม อยู ่ในเหล็ก<br />
• ธาตุบางชนิดที ผสมอยู ่อาจมีปริมาณมากกว่า C ธาตุที ผสมลงไป<br />
ได้แก่ Mo, Mn, Si, Cr, Al, Ni, V เป็ นต้น<br />
• ทําการเติมธาตุอื นๆเพื อทําให้ปรับปรุงสมบัติต่างๆของเหล็ก<br />
1. เพิ มความแข็ง<br />
2. เพิ มความแข็งแรงที อุณหภูมิปกติและอุณหภูมิสูง<br />
3. ปรับปรุงสมบัติทางกายภาพ<br />
4. เพิ มความต้านทานการสึกหรอ<br />
5. เพิ มความต้านทานการกัดกร่อน<br />
6. เพิ มสมบัติทางแม่เหล็ก<br />
7. เพิ มความเหนียวแน่นทนต่อแรงกระแทก<br />
10<br />
1) เหล็กกล้าผสมตํ า (Low Alloy Steels)<br />
• เป็ นเหล็กกล้าที มีธาตุผสมรวมกันน้อยกว่า 8%<br />
• ธาตุที ผสมอยู ่คือ Cr, Ni, Mo, Mn<br />
• ปริมาณของธาตุที ใช้ผสมแต่ละตัวจะประมาณ 1 – 2%<br />
• ทําให้เหล็กสามารถชุบแข็งได้ มีความแข็งแรงสูง เหมาะสําหรับใช้<br />
ในการทําชินส่วนเครื องจักรกล เช่น เฟื อง เพลาข้อเหวี ยง จน<br />
บางครังมีชื อว่าเหล็กกล้าเครื องจักรกล (machine steel)<br />
• เหล็กกล้ากลุ ่มนีจะต้องใช้งานในสภาพชุบแข็งและอบก่อนเสมอ<br />
จึงจะมีค่าความแข็งแรงสูง<br />
11<br />
2) เหล็กกล้าผสมสูง ( High alloy steels)<br />
• มีธาตุผสมรวมกันมากกว่า 8%<br />
• เหล็กกล้าทนความร้อน เหล็กกล้าทนการเสียดสี เหล็กกล้าทน<br />
การกัดกร่อน เหล็กกล้าไร้สนิม (stainless steel) เหล็กกล้าเครื องมือ<br />
เหล็กกล้าไร้สนิม<br />
• Cr (ไม่น้อยกว่า 10.5%), Mo, Ni, Mn<br />
Cr + O 2 → Cr 2 O 3<br />
passivation layer<br />
• บาง (a few atoms thick) โปร่งใส<br />
• แข็งแรงสูง ยึดติดกับเหล็กได้ดี<br />
• ความหนาแน่นสูง ไม่มีรูพรุน<br />
• สามารถเกิดขึนใหม่ได้เอง เมื อผิวถูกทําลาย<br />
12
เหล็กกล้าไร้สนิม แบ่งออกได้เป็ น 3 กลุ ่ม<br />
1. เหล็กกล้าออสเตนนิติก (Austenitic SS)<br />
• ประกอบด้วย C 0.15 % max, Cr 16% min<br />
• มีหลายเกรดมากที สุด ถูกนํามาใช้งานอย่างกว้างขวาง (70%)<br />
• เติม Ni และ/หรือ Mn เพื อให้คงโครงสร้าง austenite ตลอดช่วง<br />
อุณหภูมิจากจุดเยือกแข็งจนถึงจุดหลอมเหลว<br />
• ไม่มีสมบัติแม่เหล็ก มีความเปราะน้อยลงที อุณหภูมิตํ า<br />
• ไม่สามารถทําการชุบแข็ง เพื อปรับปรุงคุณภาพด้วยความร้อนได้<br />
• 18-8 SS - เครื องครัว<br />
13<br />
2. เหล็กกล้าเฟอร์ริติก (Ferritic SS)<br />
• มี Cr 10.5 – 27% และมี Ni น้อยมากหรือไม่มีเลย<br />
• ความต้านทานการกัดกร่อนสูง แต่ต้านทานการสึกหรอตํ า<br />
• ไม่สามารถปรับปรุงสมบัติด้วยการชุบแข็งได้ (hardening)<br />
• มีโครงสร้างหลักเป็ น ferrite จึงมีสมบัติเป็ นแม่เหล็กได้<br />
3. เหล็กกล้ามาร์เตนซิติก (Martensitic SS)<br />
• มีโครงสร้างเหล็ก martensite เป็ นแม่เหล็ก<br />
• มี Cr (12-14%), Mo (0.2-1%), ไม่มี Ni<br />
• มี C 0.1-1% ช่วยเพิ มความแข็งแต่ทําให้เปราะขึน และความ<br />
ต้านทานการผุกร่อนลดลง<br />
• สามารถเพิ มความแข็งโดยการชุบแข็งได้<br />
14<br />
• 18-10 SS : 18% Cr, 10% Ni นิยมใช้<br />
ทําเครื องครัว<br />
• 18-0 SS, 18-8 SS<br />
“Superaustenitic” stainless steels เช่น alloy AL-6XN และ<br />
254SMO สามารถต้านทานสภาวะกัดกร่อนรุนแรงได้เป็ นอย่างดี<br />
(localised severe corrosion : Chloride pitting, hi T) เนื องจากมี Mo<br />
ปริมาณสูง (>6%) อีกทังมี N และ Ni<br />
ข้อด้อย – ราคาแพง อาจใช้ duplex SS<br />
แทน<br />
15<br />
Duplex SS<br />
• คือเหล็กกล้าที มีโครงสร้างผสมระหว่าง<br />
austenite กับ ferrite (50:50 แต่บางครัง<br />
ที มีขายเป็ น 60:40)<br />
• มี Cr สูงกว่า แต่มี Ni น้อยกว่า austenitic SS<br />
• มีความแข็งแรงดีกว่า austenitic SS และ<br />
มีความต้านทานต่อการกัดกร่อนดี<br />
(localised corrosion particularly pitting,<br />
crevice corrosion and stress corrosion<br />
cracking)<br />
16<br />
เหล็กกล้าเครื องมือ (Tool steels)<br />
• มี Cr, Mo, Ni, V, Co, Ti เกินกว่า 5%<br />
และมี C 0.8 – 2.2%<br />
• มีความแข็งขณะร้อน (hot hardness) ที ดี<br />
• ทําดอกสว่าน มีดกลึง มีดไส เครื องมือทําเกลียวใน (Tap) และ<br />
เครื องมือทําเกลียวนอก (Die)<br />
• แบ่งได้ 3 ประเภท คือ ลักษณะการใช้งานเหล็กเครื องมือ ปริมาณ<br />
ของธาตุผสม และลักษณะการชุบแข็ง<br />
17<br />
7.2.2 เหล็กหล่อ (cast iron)<br />
• C ∼ 2.4%, Si 1-3%<br />
• สามารถเติมธาตุอื นๆเพื อปรับปรุงสมบัติ<br />
• หลอมละลายง่าย เป็ นของไหลที ดี และ<br />
ไม่เกิดแผ่นฟิ ล์มที ไม่ต้องการขึนที ผิวในขณะที เทเพื อหล่อแบบ<br />
• หดตัวเพียงเล็กน้อยเมื อเย็นตัว และมีช่วงของความแข็งแรงและ<br />
ความแข็งที กว้าง ง่ายต่อการทํา machining<br />
• ข้อด้อยคือมีความเหนียวตํ า<br />
18
Element<br />
C<br />
Si<br />
Mn<br />
S<br />
P<br />
Grey iron,<br />
%<br />
2.5-4.0<br />
1.0-3.0<br />
0.25-1.0<br />
0.02-0.25<br />
0.05-1.0<br />
White iron,<br />
%<br />
1.8-3.6<br />
0.5-1.9<br />
0.25-0.80<br />
0.06-0.20<br />
0.06-0.18<br />
Malleable<br />
iron, %<br />
2.00-2.60<br />
1.10-1.60<br />
0.20-1.00<br />
0.04-0.18<br />
0.18 max<br />
Ductile iron,<br />
%<br />
3.0-4.0<br />
1.8-2.8<br />
0.10-1.00<br />
0.03 max<br />
0.10 max<br />
เหล็กหล่อขาว (White cast iron)<br />
• low C (2.5-3.0%) & Si (0.5-1.5%)<br />
• ทําให้แข็งตัวด้วยอัตราการเย็นตัวที สูง<br />
• C ส่วนใหญ่อยู ่ในรูป Fe 3 C ในเฟสของ<br />
pearlite (ferrite + cementite)<br />
• เมื อเกิดการแตกหักจะเห็นเป็ นสีขาวหรือผลึกใส<br />
• ใช้ในงานที ต้องการความทนต่อการสึกกร่อนหรือขัดสีที ดี<br />
• ใช้เป็ นวัตถุดิบในการผลิตเหล็กหล่ออบเหนียว (malleable cast iron)<br />
19<br />
20<br />
เหล็กหล่อเทา (Grey cast iron)<br />
• C 2.5-4%, Si 1-3% โดยที Si เป็ นธาตุ<br />
ที ทําให้ graphite ในเหล็กหล่ออยู ่ตัว<br />
• ทําให้แข็งตัวด้วยอัตราการเย็นตัวที ช้าหรือปานกลาง<br />
• เกิดเมื อปริมาณของคาร์บอนในโลหะผสมมีมากเกินกว่าที จะ<br />
สามารถละลายอยู ่ในเฟสของ austenite ได้ จึง<br />
ตกตะกอนในรูปของแผ่นกราไฟต์<br />
• ทนต่อการสึกกร่อน<br />
• สามารถทํา machining ได้ดี<br />
• ข้อด้อยคือค่อนข้างเปราะ<br />
เหล็กหล่อเหนียว (Ductile cast iron)<br />
• มีองค์ประกอบคล้าย grey cast iron แต่ graphite ที เกิดขึนจะมี<br />
รูปร่างกลม ไม่เป็ นแผ่น<br />
• บางครังเรียกว่า nodular or spherulitic cast irons<br />
• มี S, P และธาตุเจือปนอื นๆ ในปริมาณตํ า เนื องจากอาจเป็ นตัว<br />
ขัดขวางการเกิด graphite ลักษณะกลมได้ หรืออาจเติม Mg ลงใน<br />
เหล็กที หลอมเหลว<br />
• มีสมบัติบางอย่างคล้ายเหล็กกล้า คือ มีความแข็งแรง ความ<br />
แข็งแกร่ง ความเหนียวที ดี สามารถนําไปทํา hot working ได้ดี<br />
21<br />
22<br />
เหล็กหล่ออบเหนียว (Malleable cast iron)<br />
ผลิตจากเหล็กหล่อขาว โดยผ่านกรรมวิธีทางความร้อน 2 ขันตอนคือ<br />
1. Graphitization<br />
เหล็กหล่อขาวถูกให้ความร้อนจนมีอุณหภูมิสูงกว่า eutectoid T<br />
แล้วทิงไว้ที อุณหภูมินันประมาณ 3-20 ชั วโมง<br />
2. Cooling<br />
Fe 3 C → tempered carbon (graphite) + austenite<br />
ทําการลดอุณหภูมิ เฟสของ austenite จะเปลี ยนไปเป็ น<br />
ferrite, pearlite or martensite<br />
Nodular cast iron with<br />
ferrite structure<br />
“Bull’s eye structure”<br />
Nodular cast iron with<br />
pearlite structure<br />
23<br />
http://www.ndt.net/article/ecndt98/nuclear/245/245.htm<br />
24
Shift in position of eutectoid by presence of alloying elements<br />
Fe-Fe 3 C Time-Temperature Transformation (T-T-T) diagram<br />
25<br />
http://www.sv.vt.edu/classes/MSE2094_NoteBook/96ClassProj/test2.html<br />
26<br />
27<br />
7.3 การปรับปรุงสมบัติของเหล็กกล้าด้วยกรรมวิธีทางความร้อน<br />
7.3.1 เทมเพอริง<br />
- เทมเพอริง (tempering)<br />
- การอบอ่อน (annealing)<br />
- การอบปกติ (normalizing)<br />
- ลดความเปราะ โดยที ความแข็งแรงไม่ลดลงไปมาก<br />
- ลดความเค้นตกค้างในเหล็กกล้า<br />
1) conventional quenching and tempering<br />
2) austempering<br />
3) martempering<br />
28<br />
Conventional quenching and tempering<br />
1. ลดอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว (quenching) มายังอุณหภูมิห้อง<br />
austenite → martensite (no pearlite)<br />
2. ให้ความร้อนแก่ martensite จนถึงอุณหภูมิที ให้ความแข็ง (hardness)<br />
ที ต้องการ<br />
• ข้อด้อย - การบิดเบียวหรือแตกหักเนื องจากการ quenching ที<br />
จําเป็ นต่อการทําให้เกิด martensite<br />
• ระหว่างการ quenching บริเวณภายนอกเย็นตัวลงเร็วกว่าบริเวณ<br />
ศูนย์กลาง ชินงานใหญ่หรือมีรูปร่างซับซ้อนจะมีความเสียหายได้<br />
มากกว่าชินงานเล็กหรือชินงานที บางกว่า<br />
(http://info.lu.farmingdale.edu/depts/met/met205/tempering.html<br />
29 30
Martempering (Marquenching)<br />
การเปลี ยนแปลงจาก Austenite ไปเป็ น Martensite สามารถ<br />
เกิดขึนได้พร้อมกันทั วทังโครงสร้าง<br />
Austempering<br />
• การเปลี ยนแปลงจาก Austenite ไปเป็ น Bainite สามารถเกิดขึนได้<br />
พร้อมกันทั วทังโครงสร้าง<br />
• อุณหภูมิที หยุดหลัง quenching จะสูงกว่าการทํา martempering<br />
31<br />
32<br />
ข้อดีของกระบวนการ austempering<br />
1. เกิดการบิดเบียวหรือแตกได้น้อยกว่า martempering<br />
2. ไม่จําเป็ นต้องทํา final tempering (ประหยัดเวลาและได้<br />
ประสิทธิภาพดีกว่า)<br />
3. ปรับปรุง toughness (impact resistance มีค่าสูงกว่า<br />
conventional quench and tempering)<br />
4. มีค่า ductility สูงขึน<br />
ข้อจํากัด<br />
ชินงานต้องมีขนาดเล็ก โดยทั วไปแล้วจะมีความหนาไม่เกินครึ งนิว<br />
เพื อให้เกิด bainite ได้อย่างสมบูรณ์ (ไม่มี pearlite เกิดขึน)<br />
33<br />
7.3.2 Annealing<br />
คือการคงอุณหภูมิเอาไว้เป็ นเวลานาน เพื อให้ได้โครงสร้าง<br />
ตามต้องการ<br />
34<br />
Full annealing : hypoeutectoid steel<br />
• ให้ความร้อนแก่เหล็กจนถึงอุณหภูมิสูงกว่า Upper Critical Temp<br />
(UCT) จากนันลดอุณหภูมิลงอย่างช้าๆจนถึงอุณหภูมิห้อง<br />
• ในทางปฏิบัติ จะทําที อุณหภูมิสูงกว่า UCT ประมาณ 40 o C แล้วลด<br />
อุณหภูมิในเตา<br />
• ตอนให้ความร้อนจะเกิด austenite และสุดท้ายตอนลดอุณหภูมิจะ<br />
ได้ ferrite และ pearlite<br />
Spheroidized annealing : hypereutectoid steel<br />
• Hypereutectoid steels ประกอบด้วย pearlite และ cementite<br />
→ cementite จะสร้างโครงสร้างที เปราะอยู ่รอบๆ pearlite ซึ ง<br />
ทําให้ยากต่อการนํา hypereutectoid steels ไปทํา machining<br />
• ปรับปรุงสมบัติ machining โดยการทํา spheroidized annealing<br />
→ การทําให้เกิด spheroidal or globular form of a carbide ใน<br />
ferritic matrix (โครงสร้างของ pearlite/cementite ถูกทําลาย) ซึ งทําให้<br />
การ machining เป็ นไปได้ง่ายขึน<br />
• กระบวนการนีทําเมื อต้องการโลหะที มี minimum hardness,<br />
maximum ductility and maximum machinability<br />
35<br />
36
่<br />
Stress-Relief Annealing<br />
• บางครังเรียกว่า subcritical annealing<br />
• มีประโยชน์ในการกําจัดความเค้นตกค้างที เกิดจาก cold-working<br />
หรือ machining<br />
• มักทําที อุณหภูมิตํ ากว่า LCT ส่วนใหญ่ใช้ 1000 o F<br />
Spheroidized cementite in a ferrite matrix<br />
กระบวนการ Spheroidized annealing จะทําที อุณหภูมิตํ ากว่า LCT<br />
37<br />
ข้อดีของการทํา annealing<br />
1. ปรับปรุงสมบัติ ductility<br />
2. ลด residual stress ที เกิดจาก cold-working or machining<br />
3. ปรับปรุงสมบัติ machinability<br />
4. Grain refinement<br />
38<br />
7.3.3 Normalizing<br />
เป็ นกระบวนการให้ความร้อนแก่เหล็ก จนกระทั งมีอุณหภูมิอยู<br />
ในบริเวณ austenite (สูงกว่า UCT ประมาณ 100 o F) จากนันทําให้เย็น<br />
ตัวลงโดยการตังทิงไว้ในอากาศ<br />
จุดประสงค์ในการทํา normalizing<br />
1. เพื อให้ได้เหล็กกล้าที มีความแข็งและความแข็งแรง (hardness<br />
and strength) สูงกว่าการทํา full annealing<br />
2. เพื อปรับปรุงสมบัติ machinability<br />
3. เพื อปรับเปลี ยน grain structure<br />
4. เพื อให้ได้เหล็กที มี good ductility ที ดี โดยไม่ทําให้ความแข็งและ<br />
ความแข็งแรงลดลง<br />
ในทางอุตสาหกรรม การทํา normalizing จะมีความคุ ้มค่าเชิง<br />
เศรษฐกิจมากกว่าการทํา full annealing เพราะไม่ต้องใช้เตาเผาใน<br />
การควบคุมอัตราการเย็นตัวลง<br />
39<br />
40<br />
41<br />
7.4 <strong>โลหะและโลหะผสม</strong>ประเภทอื นๆ<br />
Nonferrous alloy: โลหะผสมทอง (ทองคําขาว), โลหะผสมปรอท<br />
(amalgum), โลหะผสมตะกั ว (โลหะบัดกรี)<br />
Nickel: high corrosion resistance<br />
• resistant to high T oxidation and corrosion เมื อใช้คู ่กับ Cr<br />
• resistant to high T oxidation and reduction เมื อใช้คู ่กับ Mn<br />
• high heat resistance เมื อใช้คู ่กับ Co<br />
Copper:<br />
• เป็ นตัวนําไฟฟ้ าและความร้อนที ดีมาก เปลี ยนรูป/ขึนรูปได้ง่าย<br />
• Copper and its alloys: Copper (99% Cu+ P, Pb, Ni), Brasses<br />
(Cu, Zn, Pb), Bronze (Cu, Sn, Si, Al), Nickel Alloy (Cu, Ni, Sn)<br />
42
Aluminum:<br />
• Aluminum มี melting T ตํ า (1220 o F)<br />
• Aluminum and its alloys : relatively low density, high ductility,<br />
electrical and thermal conductivities, and corrosion resistance<br />
• ความแข็งแรงของ aluminum ปรับปรุงได้โดยการทํา cold work และ<br />
alloying (แต่ทําให้ corrosion resistance ลดลง)<br />
• ธาตุที ใช้เติมได้แก่ Cu, Mg, Si, Mn, Zn<br />
• Aluminum and its alloys สามารถเขียนได้ในรูปตัวเลขดังตาราง<br />
• แบ่งได้เป็ น 2 ประเภทคือ heat-treatable และ not heat-treatable<br />
43<br />
Titanium:<br />
• Pure titanium มีความหนาแน่นตํ า, m.p. สูง (3035 o F) และ elastic<br />
modulus = 15.5 x 10 6 psi, ทําปฏิกิริยากับสารอื นที T สูง<br />
• Titanium alloys มีความแข็งแรงสูง (ประมาณ 200,000 psi ที RT),<br />
highly ductile and easily machines, high corrosion resistance at RT<br />
is unusually high (in air, marine and industrial environments)<br />
• ใช้ทําโครงสร้างเครื องบิน ยานอวกาศ และงานอุตสาหกรรมเคมี<br />
Superalloys:<br />
• คือโลหะผสมที มีความแข็งแรงมากที อุณหภูมิสูง (1500-2000 o F)<br />
• เติมโลหะพวก Co, Ni, Fe, Cr, Ti, Nb, Mo<br />
• gas turbine rotors, nuclear reactors, petrochemical equipment<br />
44<br />
Materials Designation<br />
99% Aluminum 1xxx<br />
Copper<br />
2xxx<br />
Manganese<br />
3xxx<br />
Silicon<br />
4xxx<br />
Magnesium<br />
5xxx<br />
Magnesium and silicon 6xxx<br />
Zinc<br />
7xxx<br />
• 2000, 6000, 7000 series เพิ มความแข็งแรงโดยการทํา heat treatment<br />
• 1000, 3000, 4000 and 5000 series ทํา heat treatment ไม่ได้ แต่ทํา<br />
strain hardening หรือ cold working ได้<br />
45<br />
The American Standards Association ได้ออกระบบตัวหนังสือและ<br />
ตัวเลขในการระบุกระบวนการผลิตโลหะ<br />
Symbol Meaning<br />
O Annealed<br />
F As-fabricated<br />
H Strain hardened<br />
T Heat treated<br />
O – ทําการ annealing แข็งแรงน้อยที สุดแต่มีความเหนียวมากที สุด<br />
F – ตามการขึนรูป ไม่มีการจํากัดสมบัติเชิงกล<br />
H – ทําการ strain-hardening<br />
T – ทําการ heat treatment สมบัติที ได้จะดีกว่าแบบ F หรือ O<br />
46<br />
ตัวเลขที ตามตัวหนังสือบอกถึงประเภทของกระบวนการย่อย<br />
H1 – strain-hardening only<br />
H12 – ความแข็งประมาณ ¼ จนถึง H18 - ความแข็งมากที สุด<br />
H2 – ถูก strain-hardened และ annealed บางส่วน<br />
(H22, H24, H26, H28)<br />
H3 – ถูก strain-hardened และทําให้อยู ่ตัวโดยการให้ความร้อนที<br />
อุณหภูมิตํ า ทําให้ความเหนียวเพิ มขึนและมีสมบัติเชิงกลที ดี<br />
(H32, H34, H36, H38)<br />
T1 – natural aging<br />
T2 – annealing<br />
T3 – solution heat-treatment, cold working and natural aging<br />
T4 - solution heat-treatment and natural aging<br />
T5 – cooling and artificial aging<br />
T6 – solution heat-treatment and artificial aging<br />
T7 - solution heat-treatment and stablising<br />
T8 - solution heat-treatment, cold working, artificial aging<br />
47<br />
48