54อุณหภูมิเปลี่ยนรูป, การเติบโตของผลึก
7.1.3 อุณหภูมิของการเปลี่ยนรูป
เหล็กเฟอร์ไรต์ถูกเปลี่ยนไปเป็น เหล็กออสเตนไนต์ เราลองมาทำความเข้าใจ ถึงหลักการเกี่ยวกับอุณหภูมิของการเปลี่ยนรูป (Transformation temperatures) โดยมีที่สำคัญอยู่ 2 ส่วนก็คือ
รูปแสดงสภาวะการเปลี่ยนรูปของเหล็กกล้าคาร์บอน (ส่วนรายละเอียดจะได้กล่าวถึงในภายหลัง)
แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window
1. อุณหภูมิของการเปลี่ยนรูปด้านต่ำ (Lower transformation temperature) คืออุณหภูมิที่โครงสร้างบีซีซีเริ่มต้นเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง โดยเปลี่ยนไปเป็นโครงสร้างเอฟซีซี นั่นก็คืออุณหภูมิที่เริ่มต้นเปลี่ยนจากเหล็กออสเตนไนต์ ไปเป็น เหล็กเฟอร์ไรต์ 100% อุณหภูมิการเปลี่ยนรูปสำหรับเหล็ก และเหล็กกล้าทั้งหมด อยู่ที่ประมาณ 720°C (1,330°F)
2. อุณหภูมิของการเปลี่ยนรูปด้านสูง (Upper transformation temperature) คืออุณหภูมิที่ทำให้เหล็กที่มีโครงสร้างบีซีซีแบบสมบูรณ์ เป็นเป็นเหล็กที่มีโครงสร้างแบบเอฟซีซี ณ อุณหภูมิตรงจุดนี้ จะไม่มีเหล็กเฟอร์ไรต์เหลืออยู่ แต่เหล็กที่เกิดขึ้นจะเป็นออสเตนไนต์สมบูรณ์แบบ 100% อุณหภูมิการเปลี่ยนรูปจะเปลี่ยนไปตามแต่ละชนิดของโลหะ ช่วงกว้างของอุณหภูมิของค่าด้านต่ำจะอยู่ที่ 720°C (1,330°F) ส่วนค่าด้านสูงอยู่ที่ 1,100°C (2,000°F)
ถ้าเหล็กถูกชุบแข็งอย่างรวดเร็ว จะเกิดการเปลี่ยนโครงสร้างจากออสเตนไนต์ไปเป็นมาเทนไซต์ (บีซีที) โดยจะไม่กลับคืนมาเป็นเหล็กเฟอร์ไรต์
รูปโครงสร้างเหล็กออสเตนไนต์ถูกเปลี่ยนเป็นโครงสร้างเหล็กมาเทนไซต์
7.2 การเติบโตของผลึก (Crystal Growth)
เมื่อเหล็กถูกให้เกิดความร้อนจนไปถึงอุณหภูมิของการเปลี่ยนรูปด้านสูง มันก็จะเกิดการหลอมเหลว จนกลายเป็นเหล็กหลอม แล้วเมื่อปล่อยให้มันเย็นตัวลงอย่างช้า ๆ การเย็นตัวของโลหะเหลวจะเริ่มเป็นของแข็งจับตัวกัน และท้ายสุดก็กลายเป็นเหล็กเฟอร์ไรต์
การเปลี่ยนแปลงจากเหล็กที่เป็นของเหลว จนเปลี่ยนสถานะเป็นของแข็ง (หรือ การโตของผลึก) แสดงให้เห็นในรูป
รูปแสดงกระบวนการเติบโตของผลึก
รูปการเติบโตของผลึกของเหล็ก
ทีนี้เรามาดูกระบวนการเติบโตของผลึก เหล็กเริ่มต้นจากสถานะของเหลวร้อน ต่อมาเมื่อมีการลดอุณหภูมิลงต่ำลงอย่างช้า ๆ ณ จุดจุดหนึ่งน้ำเหล็ก เมื่อเย็นพอ มันเริ่มจะจับตัวกันเป็นของแข็ง หน่วยเซลล์ก็จะเริ่มเป็นรูปเป็นร่างที่จุดนี้ (เหล็กออสเตนไนต์) ตามอุณหภูมิการเปลี่ยนรูป ยิ่งอุณหภูมิลดลงต่อเนื่องหน่วยเซลล์ก็จะเกิดมากขึ้น และหน่วยเซลล์ด้านข้างก็แผ่เป็นกิ่งก้านสาขา และมาเกาะเกี่ยว
การโตขึ้นเรื่อย ๆ และมีการแผ่เป็นแขนงกิ่งก้านสาขาเพื่อเกาะจับตัวรวมกันของสถานะของแข็ง จนเป็นโครงร่างที่กำลังเติบโต หรืองอกขึ้นใหม่ แต่ยังไม่สมบูรณ์ เราเรียกส่วนที่กำลังแผ่กิ่งก้านนี้ว่า กิ่งก้านยื่นแผ่ หรือเดนไดรท์ (Dendrites)
รูปตัวอย่างเดนไดรท์ที่กำลังยื่นออกมาจับตัวกัน
รูปเดนไดรท์ของโลหะผสมชนิดหนึ่ง
วิดีโอแสดงการเกิดของเดนไดรท์ของเหล็ก
เมื่อหน่วยเซลล์เริ่มมีมากขึ้นแล้ว จากเริ่มเป็นของแข็ง จนเกิดเดนไดรท์เริ่มจับตัวกันเป็นกลุ่มก้อน ทำให้เกิดมีการแผ่กิ่งก้านแตกแขนงออกไปชนกับแขนงตัวข้างเคียง การโตขึ้นของเดนไดรท์มีอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดสภาพการณ์ที่เป็นของแข็งใกล้จะเสร็จสมบูรณ์ การแผ่ขยายของเดรนไดรท์ก็จะขยายจนเต็มพื้นที่จะหยุดก็ต่อเมื่อโลหะมีสภาพกลายเป็นของแข็งทั้งหมด
รูปเหล็กหลอมเหลวที่อุณหภูมิลดลง และกำลังจับตัวกันเป็นกลุ่มของแข็ง
รูปเดรนไดรท์และการจับตัวกันเป็นของแข็ง
วิดีโอแสดงการเกิดเดนไดรท์ของทองแดง
วิดีโอแสดงตัวอย่างการเกิดเดนไดรท์ของอลูมิเนียม
ทำให้เกิดมีอาณาบริเวณเป็นขอบเขตเล็ก ๆ ยิ่งอุณหภูมิลดลงอีกเรื่อย ๆ ขอบเขตของแข็งก็จะกลายเป็นแผ่นใหญ่ขึ้น ของแข็งแผ่นข้างเคียงก็เริ่มมาติดกัน จนกลายเป็นอาณาบริเวณขอบเขตกว้างขึ้นเรื่อย ๆ
การเข้าจับตัวกันเป็นก้อนก็จะได้เหล็กที่มีสถานะกลายเป็นของแข็งเย็นตัว (เหล็กเฟอร์ไรต์) แล้วลองนำไปส่องดูด้วยกล้องจุลทรรศน์ จะพบว่าเนื้อเหล็กจะมีขอบเขตเหมือนรอยแตก ซึ่งขอบเขตจะมีกระจัดกระจายไปทั่วผืนโลหะ เล็กบ้างใหญ่บ้าง (วัสดุบางชนิดอาจเห็นได้ด้วยตาเปล่า)
ขอบเขตที่เกิดเดนไดรท์แต่ละขอบเขตมีขนาดไม่เท่ากันเนื่องมาจากการเติบโตของเดรนไดรท์เป็นอิสระไม่ขึ้นต่อกัน ซึ่งจากการที่ไม่เท่ากันนี้เอง ทำให้เกิด เกรน (Grain) ซึ่งแต่ละเกรนจะมีการจัดเรียงตัวที่ต่างกันเมื่อเกรนบริเวณข้างเคียง มาชนกันก็จะถูกแบ่งออกเป็นขอบเขต การแบ่งเส้นขอบเขตของแต่ละส่วน ซึ่งเราเรียกว่า ขอบเขต หรือขอบเกรน (Grain Boundary)
รูปเกรน และขอบเกรนของเหล็กเฟอไรต์
วิดีโอแสดงการเติบโตของเกรน และขอบเขตเกรน
วิดีโอจริงแสดงการเติบโตของเกรน
ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก
“เลื่อนตัวเองขึ้น แต่อย่าลดคนอื่นลง”
บทความนี้เกิดจากการเขียนและส่งขึ้นมาสู่ระบบแบบอัตโนมัติ สมาคมฯไม่รับผิดชอบต่อบทความหรือข้อความใดๆ ทั้งสิ้น เพราะไม่สามารถระบุได้ว่าเป็นความจริงหรือไม่ ผู้อ่านจึงควรใช้วิจารณญาณในการกลั่นกรอง และหากท่านพบเห็นข้อความใดที่ขัดต่อกฎหมายและศีลธรรม หรือทำให้เกิดความเสียหาย หรือละเมิดสิทธิใดๆ กรุณาแจ้งมาที่ ht.ro.apt@ecivres-bew เพื่อทีมงานจะได้ดำเนินการลบออกจากระบบในทันที
- ตอนที่ 1 : บทที่ 1 การนำทฤษฏีโลหะไปใช้งาน
- ตอนที่ 2 : 1.2 ประโยชน์ของโลหะวิทยาในภาคอุตสาหกรรม
- ตอนที่ 3 : 1.3 ผู้ที่เหมาะจะนำไปใช้ กับสิ่งที่พบในหนังสือเล่มนี้ (จบบทที่ 1)
- ตอนที่ 4 : บทที่ 2 พื้นฐานเคมีในโลหะวิทยา 2.1-2.3
- ตอนที่ 5 : 2.4 โมเลกุล ,เกรน และผลึก, สารประกอบ
- ตอนที่ 6 : 2.7 ของผสม, สารละลาย และชนิดของสารละลาย
- ตอนที่ 7 : สารละลายของแข็ง (จบบทที่ 2)
- ตอนที่ 8 : ภาค 2 คุณสมบัติของโลหะ / บทที่ 3 ความแข็ง
- ตอนที่ 9 : 9 3.4 หน่วยของความแข็ง, 3.5 วิธีการทดสอบความแข็ง, 3.6 กรรมวิธีทดสอบความแข็งแบบบริเนล
- ตอนที่ 10 : 10 3.6.1 ขั้นตอนการทดสอบความแข็งแบบบริเนล
- ตอนที่ 11 : 11 การทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์
- ตอนที่ 12 : 12 3.8 การทดสอบความแข็งแบบคนูบ
- ตอนที่ 13 : 13 3.9 วิธีการทดสอบความแข็งแบบร็อคเวล
- ตอนที่ 14 : 14. การแบ่งสเกลร็อคเวล
- ตอนที่ 15 : 15. 3.10 วิธีการทดสอบความแข็งแบบร็อคเวลอย่างคร่าว ๆ
- ตอนที่ 16 : 17 3.11 วิธีการทดสอบความแข็งแบบชอร์ เชโรสโคป และแบบโซโนเดอร์
- ตอนที่ 17 : 3.13 การทดสอบความแข็งแบบโมห์สเกล และตะไบ
- ตอนที่ 18 : 18 การเปรียบเทียบค่าความแข็ง (จบบทที่ 3)
- ตอนที่ 19 : บทที่ 4 คุณสมบัติโลหะ
- ตอนที่ 20 : 20 ความแข็งแกร่ง ,ความเค้น
- ตอนที่ 21 : 21 ความแข็งแกร่งต่อการดึง, การอัด, การเฉือน
- ตอนที่ 22 : 22 ความแข็งแกร่งต่อการบิด, การโค้งงอ
- ตอนที่ 23 : ความทนทานต่อการล้าตัว และการกระแทก
- ตอนที่ 24 : 24 คุณสมบัติที่สัมพันธ์กันระหว่างความเค้น /ความเครียด
- ตอนที่ 25 : 25 โมดูลัสความยืดหยุ่น
- ตอนที่ 26 : 26 ขอบเขตความยืดหยุ่น, การคืบคลาน และอัตราส่วนพอยส์สัน
- ตอนที่ 27 : 27 คุณสมบัติทางเคมี และคุณสมบัติทางไฟฟ้า
- ตอนที่ 28 : 28 คุณสมบัติทางแม่เหล็ก และทางความร้อน
- ตอนที่ 29 : 29 จุดหลอมเหลว, ความจุความร้อน และความร้อนจำเพาะ
- ตอนที่ 30 : 30 คุณสมบัติอื่น ๆ ของวัสดุ(จบบทที่ 4)
- ตอนที่ 31 : 31 บทที่ 5 เหล็กกล้า
- ตอนที่ 32 : 32 ธาตุต่าง ๆ ที่นำมาผสมในเหล็ก, ชนิดของเหล็กกล้า
- ตอนที่ 33 : 33 เหล็กกล้าคาร์บอน
- ตอนที่ 34 : 34 เหล็กกล้าผสม
- ตอนที่ 35 : 35 เหล็กกล้าโครงสร้าง, เหล็กกล้ามาราจิง, เหล็กกล้าเครื่องมือ
- ตอนที่ 36 : 36 เหล็กกล้าไร้สนิม, เหล็กกล้าสปริง,เหล็กกล้าผสมพิเศษ
- ตอนที่ 37 : 37 เหล็กหล่อ
- ตอนที่ 38 : 38 เหล็กหล่อสีขาว, เหล็กหล่อมัลลีเบิล, เหล็กหล่อเหนียว, เหล็กบริสุทธิ์ (จบบทที่ 5)
- ตอนที่ 39 : 39 บทที่ 6 การถลุงเหล็ก
- ตอนที่ 40 : 40 ชนิดของแร่เหล็ก, กระบวนการจัดการแร่เหล็ก
- ตอนที่ 41 : 41 เตาบลาสต์
- ตอนที่ 42 : 42 การผลิตเหล็กกล้าด้วย เตาออกซิเจนพื้นฐาน
- ตอนที่ 43 : 43 เตาอาร์คไฟฟ้า
- ตอนที่ 44 : 44 เตาโอเพนฮาร์ท
- ตอนที่ 45 : 45 การทำเหล็กอินก็อท
- ตอนที่ 46 : 46 โรงรีดเหล็ก
- ตอนที่ 47 : 47 การจัดวางลูกรีด
- ตอนที่ 48 : 48 รีดเหล็กเป็นแผ่นแบน แท่ง และท่อนกลม กับการผลิตต่อเนื่อง
- ตอนที่ 49 : 49 การผลิตเหล็กหล่อด้วยเตาคิวโพล่า
- ตอนที่ 50 : 50 เตาเหนี่ยวนำไฟฟ้า และการควบคุมมลภาวะ (จบบทที่ 6)
- ตอนที่ 51 : 51 บทที่ 7 โครงสร้างผลึก
- ตอนที่ 52 : 52 สเปซแลตทิซแบบบีซีซี, เอฟซีซี
- ตอนที่ 53 : 53 สเปซแลตทีซ ซีพีเฮช, บีซีที, โครงสร้างสเปซแลตทีซในเหล็ก
- ตอนที่ 54 : 54อุณหภูมิเปลี่ยนรูป, การเติบโตของผลึก
- ตอนที่ 55 : 55 ขนาดเกรนกับช่วงเวลาทำความเย็น (จบบทที่ 7)
- ตอนที่ 56 : 56 บทที่ 8 การพัง และการเสียรูปของโลหะ
- ตอนที่ 57 : 57 โลหะเหนียว พังแบบถูกเฉือน
- ตอนที่ 58 : 58 ผลของขนาดผลึก และการเพิ่มความแข็งในงาน (จบบทที่ 8)
- ตอนที่ 59 : 59 บทที่ 9 แผนผังเหล็กคาร์บอน
- ตอนที่ 60 : 60 เฟสไดอะแกรมของเหล็ก-คาร์บอน
- ตอนที่ 61 : 61 การใช้ และการอ่านเฟสไดอะแกรมเหล็กกล้า-คาร์บอน
- ตอนที่ 62 : 62 การเปลี่ยนแปลงไปสู่มาเทนไซต์ ,โครงสร้างเหล็กกล้าในบริเวณต่าง ๆ
- ตอนที่ 63 : 63 บริเวณเปลี่ยนรูป, อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงกับคุณสมบัติทางกล, ปรับปรุงความแข็งให้ดีขึ้น (จบบทที่ 9)
- ตอนที่ 64 : 64 บทที่ 10 การวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาค
- ตอนที่ 65 : 65 โครงสร้าง มาเทนไซต์, ออสเตนไนต์ และโครงสร้างผสม
- ตอนที่ 66 : 66 การเตรียมชิ้นงานก่อนส่องกล้องจุลทรรศน์ (จบบทที่ 10)
- ตอนที่ 67 : 67 บทที่ 11 การปรับสภาพทางความร้อน และการชุบแข็ง
- ตอนที่ 68 : 68 เทคนิคและ สารตัวกลางชุบแข็ง
- ตอนที่ 69 : 69 อุณหภูมิสารตัวกลาง, เทคนิคการชุบแข็ง (จบบทที่ 11)
- ตอนที่ 70 : 70 บทที่ 12 การอบอ่อน และการอบปกติ
- ตอนที่ 71 : 71 ตอบคำถามจากอีเมล์, ผลที่ได้จากการอบ, การอบอ่อนเต็ม
- ตอนที่ 72 : 72 การอบอ่อนหลังการขึ้นรูปเย็น, การเปลี่ยนเป็นคาร์ไบต์เม็ดกลม, การอบปกติ (จบบทที่ 12)
- ตอนที่ 73 : 73 บทที่ 13 ผังไดอะแกรมการเปลี่ยนแปลงแบบอุณหภูมิคงที่
- ตอนที่ 74 : 74 เส้นอุณหภูมิเวลา, การนำไปใช้ และอาณาบริเวนในแผนภาพไอที
- ตอนที่ 75 : 75 อาณาบริเวณต่าง ๆ ในแผนภาพไอที
- ตอนที่ 76 : 76 การใช้แผนภาพไอทีเพื่อระบุเหล็กกล้า
- ตอนที่ 77 : 77 แผนภาพไอทีทางอุตสาหกรรม, การเปรียบเทียบแผนภาพไอทีอุตสาหกรรม
- ตอนที่ 78 : 78 การคิดค่าความแข็งจากแผนภาพ, การพล็อตแผนภาพ
- ตอนที่ 79 : 79 ตอบคุณ Ekakrat Gmail, การเปรียบเทียบแผนภาพการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิคงที่
- ตอนที่ 80 : 81 ตัวอย่างเปรียบเทียบแผนภาพการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิคงที่ (จบบทที่ 13)
- ตอนที่ 81 : 80 บทที่ 14 การอบคืนตัว / ความจริงของการศึกษาไทย
- ตอนที่ 82 : 82 กลไกการอบคืนตัว, คำถามก่อนทำการอบคืนตัว
- ตอนที่ 83 : 83 ประเภทการอบคืนตัว
- ตอนที่ 84 : 84 ออสเทมเปอร์ริ่ง , การชุบแข็ง และการอบคืนตัวความร้อนคงที่ (จบบทที่ 14)
- ตอนที่ 85 : 85 บทที่ 15 การชุบผิวแข็ง
- ตอนที่ 86 : 86 การชุบผิวแข็งเครื่องมือ เครื่องกล และวิธีการพื้นฐาน
- ตอนที่ 87 : 87 กระบวนการชุบผิวแข็ง