22.11.2014 Views

บทที 7 โลหะและโลหะผสม

บทที 7 โลหะและโลหะผสม

บทที 7 โลหะและโลหะผสม

SHOW MORE
SHOW LESS

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

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!