Steel Heat Treating 002
เอกสารอ้างอิง
Jon. L Dossett. (2013). Steel Heat Treating Fundamentals and Process. Vol 4A. ASM Handbook. Materials Park. OH.USA.
Constitution of Iron. อะตอมในของแข็งโดยทั่วไป จัดเรียงตัวเป็นโครงสร้างผลึกเฉพาะภายใต้สภาวะสมดุล แต่องค์ประกอบและสารประกอบบางชนิด มีโครงสร้างผลึกแบบหลายรูปร่าง (multishaped) นั่นคือโครงสร้างเปลี่ยนจากโครงสร้างผลึกหนึ่ง ไปสู่อีกโครงสร้างหนึ่ง ด้วยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความดัน โครงสร้างผลึกแต่ละอันจะเป็นเฟสสถานะของแข็งที่แยกจากกันอย่างชัดเจน ความร้อนกระตุ้นการเคลื่อนที่ของอะตอม ผ่านการแพร่ (diffusion) และความร้อนอาจทำให้อะตอมจัดเรียงตัวเองใหม่เป็นโครงผลึกประเภทต่าง ๆ การเปลี่ยนแปลงสถานะของแข็งของโครงสร้างผลึกเรียกว่า allotropy (มีอยู่ในรูปแบบอื่น) ตัวอย่างเช่น ทั้งเหล็กและคาร์บอนมีรูปแบบ allotropic คาร์บอนมีอยู่ในรูปของเพชร เขม่า กราไฟต์ และรูปแบบของฟูลเลอรีน อย่างไรก็ตาม สัดส่วนของคาร์บอนไม่ได้เป็นตัวแปรสำคัญในฐานะองค์ประกอบโลหะผสมในเหล็ก ในทางตรงกันข้าม สัดส่วนของธาตุเหล็กมีความสำคัญพื้นฐานในการอบชุบเหล็กกล้าด้วยความร้อน เหล็กเป็นองค์ประกอบแบบ allotropic ที่เปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่อุณหภูมิต่าง ๆ ที่เรียกว่า อุณหภูมิการเปลี่ยนแปลง (transformation temperatures), กระบวนการที่เหล็ก (หรือวัสดุใด ๆ) เปลี่ยนจากการจัดเรียงอะตอมแบบหนึ่ง ไปเป็นอีกแบบหนึ่งเมื่อได้รับความร้อน หรือเย็นลง เรียกว่า การเปลี่ยนเฟส (phase transformation) การเปลี่ยนแปลงเฟสของเหล็กบริสุทธิ์ ระหว่างการให้ความร้อนหรือการเย็นตัวที่ช้ามาก (ใกล้สมดุล near-equilibrium) ในระหว่างการเปลี่ยนเฟส อุณหภูมิจะคงที่ระหว่างการให้ความร้อน (หรือการเย็นตัว) จนกว่าการเปลี่ยนเฟสของเหล็กจะเสร็จสมบูรณ์ นี่เป็นพฤติกรรมเดียวกับ temperature plateau during ระหว่างการเปลี่ยนเฟสของโลหะบริสุทธิ์ ระหว่างการหลอมหรือการแข็งตัว อุณหภูมิวิกฤต (critical temperatures) ที่เรียกว่า การเปลี่ยนแปลงเฟสเหล็ก ถูกกำหนดด้วยตัวอักษร A ซึ่งมาจากคำภาษาฝรั่งเศสว่า arreˆt หมายถึง การหยุดที่อุณหภูมิระหว่างการให้ความร้อน หรือการเย็นตัวลงผ่านอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลง ตัวอักษร A ตามด้วยตัวอักษร c หรือ r เพื่อระบุการเปลี่ยนแปลงโดยการให้ความร้อน หรือการเย็นตัว ตามลำดับ การใช้ตัวอักษร c เพื่อให้ความร้อนมาจากคำว่า chauffant ในภาษาฝรั่งเศส ซึ่งหมายถึงการอุ่น หากใช้เงื่อนไขการเย็นตัว อุณหภูมิวิกฤตจะถูกกำหนดเป็น Ar โดยที่ตัวอักษร r มาจากคำว่า refroidissant ในภาษาฝรั่งเศสที่แปลว่าความเย็น, ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวที่ 1540℃ (2800℉ ) มีที่ temperature plateaus สามแห่งเมื่อเหล็กผ่านการเปลี่ยนเฟส พิจารณากระบวนการแข็งตัวเป็นอันดับแรก เมื่อเหล็กหลอมเหลวเย็นตัวลงจากจุดหลอมเหลวที่ 1540℃ (2800℉) เริ่มแข็งตัวโดยไม่มีอุณหภูมิลดลงอีก จนกว่าจะเปลี่ยนเป็นเหล็กในรูปของแข็งที่เรียกว่า delta iron หรือ delta ferrite เฟอร์ไรต์มีโครงสร้างผลึก bcc, เดลต้าเฟอร์ไรต์เป็นเฟส bcc ที่อุณหภูมิสูงของเหล็ก หลังจากการแข็งตัวเสร็จสิ้น อุณหภูมิจะลดลงในอัตราที่สม่ำเสมอจนกระทั่งถึงอุณหภูมิ 1394℃ (2541℉) อุณหภูมินี้เป็นจุดเริ่มต้นของการเปลี่ยนแปลงของเหล็กเดลต้า bcc ไปเป็นเฟสคริสตัล fcc ซึ่งเรียกว่า austenite หรือ gamma (γ) iron อุณหภูมิคงที่จนกว่าการเปลี่ยนแปลงจะเสร็จสมบูรณ์ นั่นคือ จนกว่าเหล็กทั้งหมดจะมีโครงสร้างเฟสแบบออสเทนนิติก (fcc)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น