2109101...
TRANSCRIPT
![Page 1: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/1.jpg)
1
2109101 วัสดุวิศวกรรม
การปรับปรุงสมบัติทางกลของโลหะ
![Page 2: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/2.jpg)
2
การปรับปรุงคุณสมบัติทางกลของโลหะ
ในที่นี้จะกลาวถึง ๒ ประเด็นคือ
• การเพิ่มความแข็งแรงใหโลหะ
• การปรับปรุงคุณสมบัติดานความเหนียว/ความแกรงของโลหะ
![Page 3: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/3.jpg)
3
การเพิ่มความแข็งแรงใหโลหะ(Strengthening Mechanisms)
• Solid solution Strengthening
• เติมธาตุผสมเขาไปใหละลายเปนสารละลายของแข็งอะตอมตัวถูกละลายจะชวย “ตรึง” ใหเนื้อพื้น (Matrix) แปรรูปยากขึ้น = แข็งแรงขึ้นเชน ทองเหลือง = ทองแดง + สังกะสี
เหล็กแอลฟา (เฟอรไรต) ที่มีคารบอนละลายอยูเหล็กที่เติม แมงกานีส, ซิลิคอน ฯลฯ
![Page 4: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/4.jpg)
4
ชนิดของสารละลายของแข็ง
![Page 5: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/5.jpg)
5
การเพิ่มความแข็งแรงใหโลหะ(Strengthening Mechanisms)
• การขึ้นรูปเย็น (Cold work)โดยเฉพาะโลหะประเภทที่ไมสามารถเพิ่มความแข็งแรงดวยวิธีอื่นไดเชน อะลูมิเนียมบริสุทธิ์ (ทางการคา), โลหะแผนตาง ๆ (เหล็กกลา, อะลูมิเนียม, ทองแดง), ลวดเหล็ก ฯลฯ
![Page 6: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/6.jpg)
6
การเพิ่มความแข็งแรงใหโลหะ(Strengthening Mechanisms)
• การทําใหเกรนละเอียด (Grain Refinement)หลักการคือ ขอบเกรน แข็งแรงกวา เนื้อเกรน⇒• โดยเฉพาะ ในโลหะหลอเชน อะลูมิเนียมหลอ เติม Ti-B เพื่อทําใหเกรนอะลูมิเนียมละเอียด
• กลไก คือ เรงการเกิดนิวเคลียส, ลดการขยายตัวของเกรน
![Page 7: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/7.jpg)
7
![Page 8: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/8.jpg)
8
การทําใหเกรนละเอียด (Grain Refinement)
![Page 9: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/9.jpg)
9
การเพิ่มความแข็งแรงใหโลหะ(Strengthening Mechanisms)
• การอบชุบความรอน/กรรมวิธีทางความรอน (Heat Treatment) ที่มีจุดประสงคเพื่อ เพิ่มความแข็งแรงของโลหะ• 1. การชุบแข็งตกตะกอน (Precipitation
Hardening) หรือการบมแข็ง (Age Hardening) มีบทบาทมากในโลหะนอกกลุมเหล็ก
• 2. Hardening of Steel = การทําใหเหล็กแข็งโดยเปลี่ยนสภาพเปนมารเตนไซต
![Page 10: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/10.jpg)
10
การชุบแข็งตกตะกอน
![Page 11: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/11.jpg)
11
การชุบแข็งตกตะกอน
![Page 12: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/12.jpg)
12
การชุบแข็งตกตะกอน
![Page 13: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/13.jpg)
13
การชุบแข็งตกตะกอน
![Page 14: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/14.jpg)
14
การชุบแข็งตกตะกอน
![Page 15: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/15.jpg)
15
การชุบแข็งตกตะกอน
![Page 16: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/16.jpg)
16
การชุบแข็งตกตะกอน(Precipitation Hardening, Age Hardening)
ขั้นตอน1. การทําใหเปนสารละลายเนื้อเดียว (Solution Treatment)2. การชุบ (Quenching) เพื่อใหเกิดสภาพสารละลายอิ่มตัวยิ่งยวด
(Supersaturated Solid Solution)3. การบม (Aging) เพื่อใหเกิดการแยกตัวของเฟสที่สองเฟสที่สองนี้จะเปนอนุภาคเล็ก ๆ (Particles) ที่กระจายตัวอยูทั่วไป ในเนื้อพื้น ชวย “ตรึง” ใหเนื้อพื้นเกิดการแปรรูปเนื่องจากแรงกระทําไดยากขึ้น
![Page 17: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/17.jpg)
17
การชุบแข็งตกตะกอน(Precipitation Hardening, Age Hardening)
• พบครั้งแรกในโลหะผสม Al-Cu• แผนภูมิเฟส จะตองมีลักษณะคือ เสน Solvus บอกถึงลักษณะความสามารถในการละลายต่ําที่อุณหภูมิต่ํา และความสามารถในการละลายสูงที่อุณหภูมิสูง
• นั่นคือ โดยปกติ ที่อุณหภูมิใชงาน จะมีสองเฟส• แตที่อุณหภูมิสูง จะมีเฟสเดียว (สารละลายของแข็ง)
![Page 18: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/18.jpg)
18
การชุบแข็งตกตะกอน(Precipitation Hardening, Age Hardening)
![Page 19: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/19.jpg)
19
การชุบแข็งเหล็กกลา(Hardening of Steels)
• จากโครงสรางออสเตนไนต
• ตามเฟสไดอะแกรมทํานายวาจะเกิด เฟอรไรต + ซีเมนไตต
• ในความเปนจริง อัตราการเย็นตัวมีคาตาง ๆ กัน
• อธิบายดวยแผนภูมิการแปลงเฟสระหวางการเย็นตัวตอเนื่อง (Continuous Cooling Transformation Diagram- CCT Diagram)
![Page 20: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/20.jpg)
20
![Page 21: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/21.jpg)
21
![Page 22: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/22.jpg)
22
อุณหภูมิการทําใหเปนออสเตนไนตสําหรับชุบแข็ง(Hardening)
• เหล็กไฮโปยูเทกตอยดเผาสูงกวา A3
• เหล็กไฮเปอรยูเทกตอยดเผาสูงกวา A1(ไมจําเปนตองสลายเหล็กคารไบด ใหหมด)A1 (Eutectiod)
A3 Acmγ
α + Fe3C
α + γ γ + Fe3C
![Page 23: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/23.jpg)
23
การปรับปรุงคุณสมบัติดานความเหนียว/ความแกรง
• การอบออนหลังขึ้นรูปเย็น
• การอบคืนตัวหลังการชุบแข็งของเหล็กกลา
• การอบปกติ (สําหรับเหล็กกลา)
• การอบนิ่มเต็มที่ (สําหรับเหล็กกลา)
![Page 24: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/24.jpg)
24
การอบออนหลังขึ้นรูปเย็น(Cold Working Annealing,
Process Annealing)• ทําหลังขึ้นรูปเย็น
• จะลดความแข็งแรงลง แตไดความเหนียวกลับคืนมา
• เชน ในเหล็กแผนรีดเย็น, อะลูมิเนียมแผนรีดเย็นที่จะนําไปทํา Deep Drawing ตอ
• อุณหภูมิที่ใช T>0.3Tm; ใชหนวย K!
• Al ประมาณ 350°C
• Fe ประมาณ 600°C
![Page 25: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/25.jpg)
25
การอบคืนตัวหลังการชุบแข็งของเหล็กกลา(Tempering)
• โครงสรางมารเตนไซต จะสลายตัวเปน เฟอรไรต+ เหล็กคารไบด
• ถาอบคืนตัวที่อุณหภูมิต่ํา ความแข็งแรงลดลงเล็กนอย, ไดความแกรงเพิ่มขึ้น
• ถาอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูง ความแข็งแรงลดลงมาก, ไดความเหนียวและความแกรง
• อุณหภูมิไมเกิน A1
![Page 26: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/26.jpg)
26
Normalizing & Full Annealing
เย็นในเตาเย็นในอากาศ
![Page 27: 2109101 วัสดุวิศวกรรมpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/heattreat(492)c... · 2008-07-07 · 9 การเพิ่มความแข ็งแรงให](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070700/5e55d8f8e46ee1134f0bec89/html5/thumbnails/27.jpg)
27
Normalizing & Full Annealing
• การอบปกติ (Normalizing) ได เพิรลไลตละเอียด• ไดทั้งความแข็งแรงและความเหนียว• การเผา...ทําใหเปนออสเตนไนตเฟสเดียวทุกกรณี
• แลวทิ้งใหเย็นตัวในอากาศ
• การอบนิ่มเต็มที่ ได เพิรลไลตหยาบ หรือ เฟอรไรต+ซีเมนไตต
• ไดความเหนียวสูงสุด สําหรับนําไปขึ้นรูปตอไป• การเผา...เหมือนกรณีชุบแข็ง
• แลวทิ้งใหเย็นตัวในเตา (เย็นชามาก ๆ)