 |
เหล็กหล่อทนการเสียดสี
(Abrasion-Restance cast iron). |
|
|
เหล็กหล่อทนการเสียดสี
เป็นหลักหล่อที่มีความแข็งสูงโดยผสมโลหะโครเมียม นิเกิลและโมดิบดินั่ม ส่วนใหญ่จะมีลักษณะของ
รอย แตกเป็นสีขาวคล้ายคลึงกับเหล็กหล่อขาว (White cast iron) เหล็กหล่อทนการเสียดสี
ส่วนมากจะใช้กับงานที่มีการเสียดสีสูงดัง เช่น การบดของแข็งต่าง ๆ ในอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์
อุตสาหกรรม การทำสี อุตสาหกรรมซีรามิค และอุตสาหกรรมเหมืองแร่ เป็นต้น |
|
|
เหล็กหล่อทนการเสียดสีที่ใช้ในอุตสาหกรรมดังกล่าวจะแบ่งออกเป็น
2 ประเภท คือ
1) เหล็กหล่อ Ni-hard และ
2) เหล็กหล่อผสมโครเมียมสูง |
|
|
|
|
เหล็กหล่อ
Ni-hard |
|
จัดเป็นเหล็กหล่อขาวชนิดหนึ่งที่มีโลหะโครเมียม,
นิเกิล และโมดิบดินั่มผสมทำให้มีคุณสมบัติต้านทาน ต่อการ สึกหรออยู่ในเกณฑ์สูง
กว่าเหล็กหล่อธรรมดา เหล็กหล่อ Ni-hard เป็นเหล็กหล่อที่ผลิตใช้งานอุตสาหกรรมซีเมนต์และอุตสาหกรรมเครื่องเคลือบมาเป็นระยะเวลา
30 ปี แล้วคำว่า Ni-hard เป็นชื่อทางการค้าของผู้ผลิตเหล็กหล่อที่ผสมนิเกิล
และเป็นเหล็กที่มีความแข็งสูง นอกจาก Ni-hard แล้วยังมีเหล็กหล่อที่มีส่วนผสมคล้ายคลึงกับ
Ni-hard อีกหลายชนิด และมีชื่อเสียงทางการค้าต่าง ๆ กันเช่น Nicromax, Diamax,
Diamite และ Elverite เป็นต้น |
|
คุณสมบัติของเหล็กหล่อ
Ni-hard
เนื่องจากเหล็กหล่อ
Ni-hard ได้วิวัฒนาการเริ่มแรกเพื่อให้ได้เหล็กหล่อที่มีความแข็งสูงทนต่อการสึกหรอ
ดังนั้นคุณสมบัติที่สำคัญ ของเหล็กคือ
ความแข็ง ซึ่งจะขึ้นอยู่กับส่วนผสม ขนาดของชิ้นงานหล่อ วิธีการหล่อและการอบความร้อน
ความต้านทานแรงดึง (Tensile strength) เนื่องจากเหล็กหล่อ Ni-hard ขาดคุณสมบัติความเหนียว
(Ductility) ดังนั้นจึง เป็นการ ยากที่จะวัดความต้านทานแรงดึงได้แต่จากมาตรฐานที่กำหนดค่าความต้านทานแรงดึงของเหล็กหล่อ
Ni-hard จะอยู่ในประเภทเหล็กหล่อความต้านทานแรงดึงสูง ความต้านทานแรงดึงของเหล็กจะขึ้นอยู่กับส่วนผสมและการอบความร้อน
เช่นเดียวกันคุณสมบัติความแข็งจะขึ้นอยู่กับส่วนผสมและการ อบความร้อน
ความต้านทานแรงกระแทก (Shock-Resistance) โดยทั่วไปความต้านทานแรงกระแทกของเหล็กหล่อ
Ni-hard จะอยู่ในเกณฑ์ต่ำ ยิ่งในสภาพภายหลังการหล่อ (as cast) เหล็กหล่อ
Ni-hard ที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำและผ่านการอบคลายด้วยความร้อนจะให้คุณสมบัติความต้านทานแรงกระแทกสูงกว่าเหล็กหล่อขาวอื่น
ๆ |
|
|
|
เหล็กหล่อ
Ni-hard ทั่ว ๆ ไป แบ่งออกเป็น 4 เกรด ขึ้นอยู่กับส่วนผสมและปริมาณคาร์บอนในเหล็ก |
|
|
โครงสร้าง
(Microstructure) |
|
การศึกษาโครงสร้างของเหล็กหล่อ
Ni-hard จะต้องมีความเข้าใจโครงสร้างของเหล็กหล่อขาวธรรมดาอย่างดี เพราะเหล็กหล่อ
Ni-hard เป็นเหล็กหล่อที่มีธาตุคาร์บอนผสมอยู่ในช่องเดียวกับเหล็กหล่อขาวธรรมดาเพียงแต่ว่าเมื่อผสมนิเกิลและโครเมียมลงไปในเหล็ก
จะมีผลให้โครงสร้างของเหล็กหล่อ Ni-hard เปลี่ยนแปลงไป โดยทั่วไปเหล็กหล่อ
Ni-hard จะมีธาตุคาร์บอนอยู่ระหว่าง 2.5 - 3.6% ซึ่งจัดอยู่ในประเภท Hypo-eutectic
ดังนั้นโครงสร้างของเหล็กหล่อขาวธรรมดาจะประกอบด้วยออสเตนไนท์ประเภท primary
dendrite ซึ่งจะเปลี่ยนแปลงไปเป็นเพิรไลท์เมื่อปล่อยให้เย็นจนถึงอุณหภูมิห้อง
และรอบ ๆ ออสเตนไนท์ หรือเพิรไลท์ นี้จะมีคาร์ไบด์ชนิดยูเต็คติค |
|
เมื่อผสมนิเกิลและโครเมียมลงไปในเหล็กหล่อ
Hypo-eutectic นิเกิลจะละลายได้ดีในออสเตนไนท์และทำให้ออสเตนไนท์ มีเสถียรภาพ
สูงขึ้นตามปริมาณของนิเกิล ในขณะที่โครเมียมเป็นธาตุประเภทรวมตัวกับคาร์บอนได้ดี
โครเมียมจะรวมตัวกับคาร์บอนให้คาร์ไบด์ และจะไปแทนที่เหล็กในซีเมนไตต์ |
|
ทั้งนิเกิลและโครเมียมมีส่วนทำให้เหล็กมีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น
กล่าวคือเมื่อนิเกิลละลายได้ดีในออสเตนไนท์และทำให้ออสเตนไนท์ มีเสถียรภาพสูง
ดังนั้นในขณะเหล็กเย็นตัวในแบบหล่อออสเตนไนท์จะเปลี่ยนไปเป็นมาร์เทนไซด์แทนที่จะเปลี่ยนเป็นเพิรไลท์
ความแข็งของมาร์เทนไซต์จะสูงประมาณ 600 Hv ซึ่งถ้าเป็นเพิรไลท์จะแข็งเพียง
250 Hv สำหรับโครเมียมคาร์ไบค์จะมีความแข็งประมาณ 1000 Hv ซึ่งจะสูงกว่าซีเมนไตต์ (Fe3C) ในกรณ๊ที่เหล็กเย็นในแบบหล่อที่เป็นโลหะโครงสร้างจะเล็กละเอียดยิ่งขึ้น
ซึ่งจะทำให้ความแข็งเพิ่มขึ้นด้วย
ในการควบคุมคุณภาพของเหล็กหล่อ NI-hard จะต้องควบคุมปริมาณของธาตุผสมต่าง
ๆ ที่มีผลต่อโครงสร้างของเหล็กหล่อ เช่น คาร์บอน, ซิลิกอน, กำมะถัน, ฟอสฟอรัส,
นิเกิล, และโครเมียม เป็นต้น ทั้งนี้ก็เพื่อให้ได้โครงสร้างที่ประกอบด้วยมาร์เทนไซต์และคาร์ไบค์ที่สม่ำเสมอ |
|
คาร์บอน
: จะมีผลต่อคุณสมบัติทั้งความแข็งและความต้านทานแรงดึงของเหล็กหล่อ
คาร์บอนส่วนใหญ่ในเหล็กจะต้องอยู่ ในรูป ของคาร์ไบค์เท่านั้น
จะปรากฏกร๊าฟไฟต์ไม่ได้เพราะจะทำให้ความแข็งของเหล็กลดลงในทางปฏิบัติธาตุคาร์บอนจะอยู่ในช่วง
2.8 ถึง 3.6 เปอร์เซนต์ ถ้าปริมาณคาร์บอนไม่อยู่ในช่วงนี้จะมีผลทำให้คุณสมบัติของเหล็กเปลี่ยนแปลงและยากต่อการควบคุม
ดังเช่นถ้าคาร์บอนต่ำกว่า 2.8% จะทำใหเหล็กมีความต้านทานแรงดึงและความเหนียวอยู่ในเกณฑ์สูง
แต่ความแข็งจะลดลง ปัญหาที่จะเกิดอีกประการหนึ่งคือจะเกิดอาการเดือดในขณะหลอม
ความสามารถในการไหลจะลดลงและมีอัตราการหดตัวสูงขึ้น ทำให้ยากต่อการควบคุมคุณภาพของงานหล่อ
ในทางตรงกันข้ามถ้าปริมาณคาร์บอนสูงเกินกว่า 3.6 เปอร์เซนต์ ความแข็งของเหล็กจะสูงขึ้น
เมื่อคาร์บอนอยู่ในรูปของคาร์ไบค์ แต่จะเปราะแตกหักได้ง่าย
และอีกประการหนึ่งอาจจะเกิดกร๊าฟไฟต์ขึ้นในบางตำแหน่งของงานหล่อที่มีความหนามาก
ซึ่งจะทำให้ความแข็งกลับลดลง |
|
|
|
 |
รูปที่
CAST-ABRE1
ภาพตัวอย่างโครงสร้างของเหล็กขาว
ที่ไม่ได้ผสมนิเกิลและโครเมียม. |
|
รูปที่
CAST-ABRE2
ภาพโครงสร้างของเหล็ก Ni-hard. |
|
ซิลิกอน
: เป็นธาตุที่ต้องควบคุมให้มีปริมาณต่ำโดยเฉพาะชิ้นงานหล่อที่มีความหนามาก
เพราะซิลิกอนเป็นธาตุที่มีอิทธิพลทำให้เกิด กร๊าฟไฟต์
ซึ่งในเหล็กหล่อ Ni-hard จะไม่ให้มีกร๊าฟไฟต์เกิดขึ้น มิฉะนั้นจะทำให้ความแข็งของเหล็กหล่อลดลง
ในทางปฏิบัติจะควบคุมให้มีซิลิกอนอยู่ในช่วง 0.3 -0.5% ยกเว้นในกรณีที่งานหล่อบางมาก
ๆ เพื่อช่วยให้ความสามารถในการไหลของเหล็กดีขึ้นจะเพิ่มปริมาณซิลิกอนให้สูงขึ้นถึง
1 เปอร์เซนต์ |
|
|
แมงกานีส
: เป็นธาตุที่มีบทบาทช่วยให้ออสเตนไนท์มีเสถียรภาพสูง
ซึ่งถ้ามีแมงกานีสในเหล็กสูงจะทำให้ออสเตนไนท์ไม่สามารถ เปลี่ยน
เป็นมาร์เทนไซต์หรือเบนไนท์ได้ แต่จะเหลือออสเตนไนท์อยู่ จะมีผลทำให้ความแข็งของเหล็กหล่อต่ำกว่ามาตรฐาน
ดังนั้น จึงต้องควบคุมปริมาณแมงกานีสให้อยู่ในเกณฑ์ต่ำ นอกจากนี้ยังมีสิ่งสำคัญอีกประการหนึ่ง
คือแมงกานีสสามารถรวมกับกำมะถันได้ ซึ่งกำมะถันจะมีบทบาทในการช่วยทำให้คาร์ไบค์มีเสถียรภาพ
เมื่อแมงกานีสมามีส่วนลดปริมาณกำมะถันลงจะทำให้คาร์ไบค์มีโอกาสแตกตัวให้กร๊าฟไฟต์ได้ในขณะเย็นตัวช้า
ๆ หรือในขณะที่ใช้งานที่อุณหภูมิสูงกว่าปกติ ปริมาณของแมงกานีสในทางปฏิบัติจะอยู่ในช่วง
0.3 -0.7% |
|
|
|
 |
รูปที่
CAST-ABRE3
ภาพโครงสร้างของเหล็ก Ni-hard
ชนิดที่ผสมโครเมียมต่ำเกินไป. |
|
รูปที่
CAST-ABRE4
ภาพโครงสร้างของเหล็ก Ni-hard
ชนิดที่ผสมนิเกิลสูงเกินไป. |
|
กำมะถัน
: ตามที่ได้กล่าวมาแล้วกำมะถันมีบทบาทช่วยเพิ่มเสถียรภาพให้กับคาร์ไบค์
จึงมีความเหมาะสมในงานบางประเภท ที่จะ ใช้เหล็กหล่อ
Ni-hard ที่มีกำมะถันสูง เช่น ลูกรีด แต่จะมีส่วนทำให้ความต้านทานแรงดึงและความต้านทานแรงกระแทกลดลง
โดยทั่วไปปริมาณของกำมะถันไม่ควรเกิน 0.15% |
|
|
ฟอสฟอรัส
: เป็นธาตุที่อยู่ในกลุ่มช่วยให้เกิดกร๊าฟไฟต์ถ้ามีปริมาณสูง
แต่จะมีผลทำให้ความแข็งของมาร์เทนไซต์เพิ่มขึ้นเล็กน้อย ในทางปฏิบัติจะยอมให้มีฟอสฟอรัสไม่เกิน
0.25% โดยเฉพาะเมื่อต้องการเพิ่มคุณสมบัติในการไหลจะผสมฟอสฟอรัสเกินกว่า
0.25% ซึ่งจะทำให้เหล็กเปราะแตกง่าย |
|
|
นิเกิล
: จัดเป็นธาตุที่มีบทบาทสำคัญมากต่อโครงสร้างพื้นฐาน
(mitrix) ของเหล็กหล่อ Ni-hard ซึ่งจะต้องให้ได้โครงสร้าง มาร์เทนไซต์
ภายหลังการเย็นตัวในแบบทราย ถ้าปริมาณนิเกิลในเหล็กน้อย จะทำให้ได้โครงสร้างเพิรไลท์
ทำให้ความแข็งของโครงสร้างพื้นฐานต่ำกว่ามาตรฐาน และถ้าปริมาณของนิเกิลในเหล็กสูงเกินไปจะทำให้ออสเตนไนท์มีเสถียรภาพสูง
และไม่สามารถเปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์ภายหลังการเย็นตัวจะคงสภาพออสเตนไนท์เหลือค้าง
(Retained austenite) เป็นอีกเหตุหนึ่งที่ทำให้ความแข็งของโครงสร้างพื้นฐานต่ำลง
ในการกำหนดปริมาณของนิเกิลจะต้องพิจารณาถึงขนาดของงานหล่อด้วย ปกติเหล็กหล่อ
Ni-hard จะผสมนิเกิลอยู่ระหว่าง 03 -0.5% เปอร์เซนต์ ยกเว้นในบางเกรดที่ต้องการความต้านทานแรงดึงสูงจึงจะผสมนิเกิลปริมาณมาก |
|
|
โครเมียม
: มีบทบาทสำคัญอยู่ 3 ประการ
ในเหล็กหล่อ Ni-hard ประการแรก ก็์คือทำหน้าที่เป็นตัวช่วยให้คาร์ใบค์มีเสถียรภาพ และต้านการเกิดกร๊าฟไฟต์ซึ่งเป็นผลมาจากนิเกิลและซิลิกอน
โดยหลักเกณฑ์ ทั่ว ๆไป เพื่อให้อิทธิพลของนิเกิลในส่วนที่จะช่วยให้กร๊าฟไฟต์หมดไปจะต้องใช้โครเมียมในอัตรา
1 : 3 คือ ปริมาณนิเกิล 3 ส่วน จะสมดุลย์กับโครเมียม 1 ส่วน ประการที่สองโครเมียมทำหน้าที่ช่วยเพิ่มความแข็งให้กับคาร์ไบค์อันเป็นคุณสมบัติที่สำคัญในการต้านทานการสึกหรอ
และหน้าที่ประการสุดท้ายของโครเมียมก็คือทำลายอิทธิพลของนิเกิลในส่วนที่จะทำให้ออสเตนไนท์มีเสถียรภาพมากเกินไป
เพื่อให้มีโอกาสเกิดออสเตนไนท์เหลือค้างได้น้อย ในกรณีที่ผสมโครเมียมมากขึ้นจะมีผลทำให้ความแข็งสูขึ้นแต่จะมีผลในการเหนียวลดลง
เหล็กหล่อ Ni-hard ทั่วไปจะผสมโครเมียมอยู่ระหว่าง 1.5 -4.0% ธาตุผสมอื่น
ๆ ที่สำคัญได้แก่โมลิบดินัม และตังสเตน ในบางเกรดของเหล็กหล่อ Ni-hard จะผสมโมลิบดินัมหรือตังสเตน
เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติความต้านทานต่อ Thermal shock และอาจจะช่วยเพิ่มความเหนียวได้ดีขึ้น
เช่น ลูกรีดเหล็กที่ใช้กับการรีดร้อน ส่วนมากจะใช้เหล็กหล่อ Ni-hard ที่ผสมโมลิบดินัม
ระหว่าง 0.2 -0.5% |
|
|
การใช้งานของเหล็กหล่อ
Ni-hard
ตามที่ทราบว่าคุณสมบัติของเหล็กหล่อ
Ni-hard มีความแข็งสูง ดังนั้นปัญหาเรื่องการกลึงตัดหรือเจาะจะทำได้ยากมาก
การฟอร์มรูปร่าง ของอุปกรณ์ต่าง
ๆ ด้วยเหล็กหล่อ Ni-hard จะทำได้โดยการหล่อ (Casting) เช่นเดียวกับเหล็กหล่อชนิดอื่น
ๆ ภายหลังจากการหล่อจะได้ชิ้นงานหล่อที่ควรจะพร้อมนำไปประกอบใช้งานได้ทันทีเพียงแต่ตบแต่งด้วยหินไฟเพียงเล็กน้อย
เช่น พวก Liner plate ที่ใช้กับเครื่องบด รูที่จะใช้สำหรับยึดจะต้องทำให้เกิดขึ้นในขณะหล่อโดยการใช้ทรายคอร์
(Core sand) ถ้าเป็นในกรณีที่ต้องการกลึงหรือเจาะรูให้ได้ทั้งขนาดและตำแหน่งที่ถูกต้องอย่างจริงจัง
(accurate machining) ดังเช่นใบพัดปั๊มแร่ที่ใช้ตามเหมืองแร่ ต่าง ๆ บริเวณรูตรงกลางจะต้องทำการคว้านรูเพื่อใช้ได้ศูนย์กลางที่ถูกต้อง
กรณีนี้ใช้เหล็กหล่อเทาหรือเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำฝังไว้ตรงกลางในขณะทำแบบหล่อทราย
และเทเหล็กหล่อ Ni-hard มาหุ้มไว้ ภายหลังเมื่อเหล็กเย็นตัวแล้วจึงนำมาเจาะรู
และคว้านรูให้ได้ขนาดตามต้องการ จัดเป็นเทคนิคที่สำคัญประการหนึ่ง |
|
|
ปัญหาที่ต้องพิจารณาอีกประการหนึ่งคือ
การออกแบบชิ้นงานหล่อที่เป็นเหล็ก Ni-hard ถ้าลักษณะของงานมีความหนาไม่เท่ากันหรือต่าง กันมาก ๆ จำเป็นจะต้องเปลี่ยนขนาดหนาทีละน้อยเท่าที่จะทำได้
เนื่องจากเหล็กหล่อ Ni-hard มีความแข็งสูง และเป็นโลหะที่เปราะแตกหักง่าย
ถ้างานหล่อมีลักษณะที่ก่อให้เกิดความเครียดภายในได้ง่าย จะเป็นอันตรายในขณะใช้งาน
การอบคลายความเครียดภายหลักการหล่อมีความจำเป็นอยู่มาก เพื่อเป็นการช่วยให้ชิ้นงานมีอายุงานได้ยาวนาน |
|
|
อีกประการหนึ่งที่ต้องแก้ไข
คือลักษณะชิ้นงานที่มีความหนามากเกินกว่า 7.5 ซม. ซึ่งจะทำให้เย็นตัวในแบบทรายช้า
โอกาสจะเกิด กร๊าฟไฟต์มีมากทำให้ความแข็งลดลงจะต้องแก้ไขโดยการใช้ซีลภายนอกเข้าช่วยเพื่อให้บริเวณผิวด้านที่
ใช้งานมีความแข็งสูงตามต้องการ และถ้าในกรณีที่ใช้ซีลกับงานที่มีความหนาน้อย
เพื่อต้องการให้มีความแข็งสูง จะทำให้เกิดความเครียดภายในมากจำเป็นต้องทำการอบคลายความเครียดก่อนใช้งานด้วยเพื่อไม่เป็นการเสี่ยงต่อการแตกร้าว |
|
|
|
เหล็กหล่อโครเมียมสูง
(High chromium cast iron) |
|
เหล็กหล่อขาวผสมโครเมียมสูงเริ่มมีบทบาทสำคัญขึ้นมากในอุตสาหกรรม
เหมืองแร่ และอุตสาหกรรมซีเมนต์ โดยเฉพาะลูกบดเพราะ โครเมียมคาร์ไบค์มีคุณสมบัติทนการเสียดสีสูง
(High abrasion resistance) ทำให้มีอายุการใช้งานยาวนาน โดยทั่วไปจะผสมโครเมียมในเหล็กหล่อที่มีคาร์บอนระหว่าง
2.0-3.0% และปริมาณของโครเมียมจะสูงประมาณ 10-30% ในปัจจุบันมีโรงหล่อผลิตเหล็กหล่อโครเมียมสูงอยู่หลายเกรด
แต่ทีนิยมผลิตมากที่สุดได้แก่เหล็กหล่อโครเมียมสูงชนิด 2828 คือเหล็กหล่อที่มีคาร์บอน
2.8% และมีโครเมียมผสม 28% การผลิตเหล็กหล่อโครเมียมสูงได้ทำกันมาเป็นระยะเวลานานแล้ว
โดยหลอมด้วยเตา cupola แต่การควบคุมคุณภาพกระทำได้ไม่ดีเท่าที่ควร เพราะการหลอมด้วยเตา
cupola ควบคุมปริมาณคาร์บอนได้ยาก (High carbon pick up) ทำให้เหล็กหล่อโครเมียมมีปริมาณคาร์บอนสูงเหล็กจะเปราะแตกหักง่าย
แต่ปัญหานี้หมดไปหลังปี 2462 เมื่อบริษัท Niagara work ได้ทำการทดลองหลอมเหล็กหล่อโครเมียมสูงด้วยเตาไฟฟ้า
สามารถผลิตเหล็กหล่อที่มีคาร์บอนต่ำ และสามารถเพิ่มปริมาณของโครเมียมได้สูงถึง
30% ทำให้ปริมาณการใช้หล็กหล่อโครเมียมสูงเพิ่มมากขึ้นกลายเป็นคู่แข่งของเหล็กกล้า
Hadfield โดยเฉพาะที่ใช้ทำลูกบดวัสดุแข็งเช่น ซีเมนต์และแร่ต่าง ๆ |
|
|
จากรายงานของ
K. Bungardt,R.S. Jackson และ W . Jelinghaus ปรากฏโครเมียมคาร์ไบค์อยู่
4 ชนิด ขึ้นอยู่กับปริมาณ ของคาร์บอนและโครเมียม
คือ (Fe Cr)3C, (Fe Cr)7C3, (Fe Cr)23C6 และ (Fe Cr)3C2 ตาราง CAST- IR -1 แต่ในเอกสารบางฉบับจะกล่าวถึงโครเมียมคาร์ไบค์เพียงแค่
3 ชนิด ซึ่งไม่ปรากฏ ชนิดที่ 4 และชนิดที่ 3 จะมีสูตรทางเคมีที่แตกต่างกันคือ
(Fe Cr)4C โครเมียมคาร์ไบค์ทุกชนิดจะมีความแข็งอยู่ในเกณฑ์สูงกว่ามาร์เทนไซต์
คือความแข็งประมาณ 1000 - 1800 Hv50 แม้แต่ความแข็งของโครเมียมคาร์ไบค์จะสูงมากก็จริง
แต่คุณสมบัติต้านทานการสึกหรอของเหล็กจะมีมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับโครงสร้างพื้นฐาน
(Matrix) เพราะถ้าโครงสร้างพื้นฐานไม่มีความแข็งสูงพอที่จะต้านทานการสึกหรอคาร์ไบค์
ซึ่งถูกห่อหุ้มด้วยโครงสร้างพื้นฐานจะถูกทำให้หลุดไปได้ง่ายในขณะใช้งาน การสึกหรอของเหล็กจะอยู่ในอัตราสูง
ดังนั้นในการศึกษาเรื่องเหล็กหล่อโครเมียมสูงจึงต้องพิจารณาร่วมไปโครงสร้างพื้นฐาน
และรวมไปถึงการอบชุบความร้อนเพื่อให้ได้โครงสร้างพื้นฐานที่มีความแข็งสูงและทนทานการสึกหรอ |
|
ตาราง
CAST- IR -1 ชนิดของโครเมียมคาร์ไบค์ |
Type |
Crystalline System |
Lattice Constance |
Specific gravity |
Hardness (Hv) |
(Fe Cr)3C |
Rhombic |
a
= 4.52
b = 5.09
c = 6.74 |
7.67 |
=
1000 |
(Fe Cr)7C3 |
Hexagonal |
a
= 6.88
b = 4.54 |
- |
- |
Rhombic |
a
= 4.54
b = 6.88
c = 11.94 |
6.92 |
=
1400 |
Rhombohedral |
a
= 13.98
b = 4.52 |
- |
- |
(Fe Cr)23C6 |
F.C.C |
a = 10.64 |
6.97 |
- |
(Fe Cr)3C2 |
Rhombic |
a = 2.82
b = 5.52
c = 11.46 |
6.68 |
- |
|
|
มาตรฐานเหล็กหล่อโครเมียมสูง |
|
มาตรฐานเหล็กหล่อโครเมียมสูงที่พอจะนำมากล่าวได้
ณ ที่นี้มีเพียงสองมาตรฐาน คือ British standard (BS 4844) และ ASTM standard
(A 532) สำหรับ JIS ยังไม่ปรากฏมีมาตรฐานเหล็กหล่อโครเมียมสูง
มาตรฐานเหล็กหล่อโครเมียมสูงของอังกฤษ แบ่งออกเป็น 5 เกรด ดังแสดงในตาราง
CAST- IR - 2 |
ตาราง
CAST- IR - 2 ส่วนผสมและความแข็งของเหล็กหล่อโครเมียม (Bs 4844) |
|
Grade |
Chemical Composition |
As-cast hardness
HBmin
|
C |
Si max |
Mn |
Cr |
Mo |
Ni |
Cu |
Pmax |
3 A |
2.4-3.0 |
1.0 |
0.5-1.5 |
14-17 |
0-2.5 |
0-1.0 |
0-1.2 |
0.1 |
450 |
3 B |
3.0-3.6 |
1.0 |
0.5-1.5 |
14-17 |
1-3.0 |
0-1.0 |
0-1.2 |
0.1 |
500 |
3 C |
2.2-3.0 |
1.0 |
0.5-1.5 |
17-22 |
0-3.0 |
0-1.5 |
0-1.2 |
0.1 |
450 |
3D |
2.4-2.8 |
1.0 |
0.5-1.5 |
22-18 |
0-1.5 |
0-1.0 |
0-1.2 |
0.1 |
400 |
3E |
2.8-3.2 |
1.0 |
0.5-1.5 |
22-28 |
0-1.5 |
0-1.5 |
0-1.2 |
0.1 |
400 |
|
|
มาตรฐานเหล็กหล่อโครเมียมสูงของอเมริกา
(A.S.T.M.) แบ่งออกเป็น 6 เกรด ดังแสดงในตาราง CAST- IR - 3 |
ตาราง
CAST- IR - 3 ส่วนผสมทางเคมีของเหล็กหล่อโครเมียมสูง (ASTM A-532 1975) |
Grade |
Chemical Composition
% |
C |
Ni (max) |
Cr |
Mo |
Cu (max) |
12 Cr |
2.4 - 2.8 |
0.5 |
11 - 14 |
0.5 - 1.0 |
1.2 |
15 Cr-Mo-Lc |
2.4 - 2.8 |
0.5 |
14 - 18 |
1.0 - 3.0 |
1.2 |
15 Cr-Mo-Hc |
2.8 - 3.6 |
0.5 |
14 - 18 |
2.3 - 3.5 |
1.2 |
20 Cr-Mo-Lc |
2.0 - 2.6 |
0.5 |
18 - 23 |
1.5 max |
1.2 |
20 Cr-Mo-Hc |
2.6 - 3.2 |
0.5 |
18 - 23 |
1.0 - 2.0 |
1.2 |
25 Cr |
2.3 - 3.0 |
0.5 |
23 - 28 |
1.5 max |
1.2 |
Si 1.0 max , Mn
0.5 - 1.5% , P 0.10% max , S 0.06% max |
|
|
โครงสร้างเหล็กหล่อโครเมียมสูง |
|
ในการศึกษาโครงสร้างของเหล็กหล่อโครเมียมสูง
จะอาศัย equilibrium diagram ชนิด Ternary ของ Fe-C-Cr เป็นพื้นฐาน เพื่อความเข้าใจลักษณะของโครงสร้าง
จากนั้นจึงจะสามารถศึกษาโครงสร้างที่เป็นลักษณะ Non equilibrium |
|
|
จากไดอาแกรม
Fe-C-Cr ที่อยู่ในลักษณะการตัด Section ที่อุณหภูมิคงที่ 20 ๐C
ซึ่งแสดงในรูปที่ CAST-ABRE5 |
|
รูปที่
CAST-ABRE5
Isothermic section at 20 ๐C of Fe-C-Cr system. |
|
รูปที่
CAST-ABRE6
Liquidus surface of Fe-C-Cr system. |
|
จะพบว่าโครงสร้างพื้นฐานเป็นเฟอร์ไรท์
โดยมีโครเมียมคาร์ไบค์แทรกอยู่จะเป็นคาร์ไบค์ชนิดใดขึ้นอยู่กับปริมาณของคาร์บอน
และ โครเมียมเป็นสำคัญ ดังตัวอย่าง
เช่น เหล็กหล่อที่มีคาร์บอน 3% และโครเมียม 30% เหล็กจะมีโครงสร้างพื้นฐานเป็นเฟอร์ไรท์โดยมีโครเมียมคาร์ไบค์ชนิด
(Fe, Cr)7C3 แทรกอยู่ในเฟอร์ไรท์ เพียงแค่นี้เราจะยังไม่ทราบว่าลักษณะของโครเมียมคาร์ไบค์จะมีลักษณะเป็น
Primary carbide หรือเป็น Eutectio carbite ถ้าจะให้รูละเอียดจำเป็นต้องอาศัยไดอาแกรมที่เป็น
liquidus surface ของระบบ Fe-C-Cr ซึ่งเป็นผลงานของ Kinzel และ Craffs พิมพ์โดย
J.I.S.I. Feb 1979 หน้า 163 ดังแสดงรูปที่ 26 จะเห็นว่าเหล็กหล่อที่ประกอบด้วย
C 2.75%, Cr 5% จะตัดผิวของ Liquidus ที่ 1320 ๐C ที่จุด F เมื่ออุณหภูมิลดต่ำลง
Liquid ที่เหลือจะให้ปฏิกริยายูเต็ตติคที่อุณหภูมิต่ำกว่า 1200 ๐C
ที่จุด G |
|
กล่าวคือ |
 |
|
ซึ่งโครเมียม
(Fe, Cr)3C จะเกิดเป็นเกรนขนาดเล็กอยู่ล้อมรอบผลึกของ ในขณะต่อเนื่อง
ซึ่งเป็นเหตุให้เหล็กชนิดนี้ขาดคุณสมบัติด้านความเหนียว (Ductility) และเมื่ออุณหภูมิลดต่ำลงจนถึงอุณหภูมิยูเต็คตอยด์
จะแตกตัวให้เฟอร์ไรท์กับโครเมียมคาร์ไบค์ (Fe, Cr)3C |
ดังปฏิกริยา |
 |
|
โครงสร้างสุดท้ายจะประกอบด้วยเกรนโตของเพิรไลท์และมีโครเมียมดคาร์ไบค์ที่เป็นลักษณะ
Ledeburite อยู่ล้อมรอบ |
|
ในกรณีที่เหล็กหล่อมีปริมาณโครเมียมเพิ่มขึ้น
เช่น 12% จะปรากฏว่าเส้นเหล็กหล่อ 2.75% C, 12% Cr จะตัด Liquidus Surface ที่อุณหภูมิ 1310 ๐C
ที่จุด D ให้ผลึกของ g และ Liquid ที่เหลือจะให้ปฏิกริยายูเต็คติคที่อุณหภูมิประมาณ
1260 ๐C โดย Liquid จะแตกตัวให้g กับโครเมียมคาร์ไบค์ (Fe, Cr)7 C3 แต่โครเมียมคาร์ไบค์ที่เกิดจะไม่เป็นลักษณะต่อเนื่อง
จะกระจัดกระจายซึ่งมีผลด้านดีต่อคุณสมบัติความเหนียวหลังจากปฏิกริยายูเต็คติค
เมื่ออุณหภูมิลดลงจนถึงอุณหภูมิยูเต็คตอยด์จะปรากฏ g แตกตัวให้เฟอร์ไรท์กับโครเมียมคาร์ไบค์ (Fe Cr)3C |
|
กล่าวคือ |
|
|
ดังนั้น
ภายหลังเหล็กเย็นตัวลงจนถึงอุณหภูมิปกติ โครงสร้างจะประกอบด้วย เฟอร์ไรท์
และ โครเมียมคาร์ไบค์สองชนิดคือ (Fe, Cr)7 C3 และ
(Fe Cr)3C |
|
การศึกษาโครงสร้างของเหล็กหล่อที่ผสมโครเมียมสูงเกินกว่า
20% จะพบปัญหาเกิดข้อผิดพลาดที่ไม่สอดคล้องกันระหว่าง Liquidus Surface
diagram กับ Isothermic section diagram ของ Fe-C-Cr เพราะจะปรากฏว่าถ้าเหล็ก
2% C, 30% Cr. จะพบโครเมียมคาร์ไบค์ชนิด (Cr,Fe)23C6 หรือ (Cr,Fe)4C ใน Isothermic Section diagram แต่จะไม่ปรากฏว่าเกิดโครเมียมชนิดนี้จาการวิเคราะห์ใน
Liquidus Section diagram
การศึกษาโครงสร้างของเหล็กหล่อที่ผสมโครเมียมสูง
ๆ จึงยังไม่สามารถกระทำได้อย่างละเอียดถูกต้อง แต่พอจะอาศัยจาก Isothermic
Section diagram และยืนยันชนิดของโครเมียมคาร์ไบค์จากการวิเคราะห์และลักษณะโครงสร้างด้วยกล้อง
Electron microscope จากการศึกษาของ Yasuhiro Matsubara, Keisaku OGI และ
Kimio Matsuda ได้ศึกษาโครงสร้าง Eutectic ของเหล็กหล่อโครเมียมสูงตั้งแต่
10 ถึง 40% โครเมียม และส่วนผสมของเหล็กที่เป็น Hypo-eutectic, eutectic
และ Hyper-eutectic พบว่าโครเมียมคาร์ไบค์ที่เป็นชนิด Primary และ eutectic
อยู่ในฟอร์มของ (Fe, Cr)7C3 (หรือบางทีเขียนสั้น ๆ
เป็น M7C3 ) เป็นส่วนใหญ่ ยกเว้นในเหล็กที่มีโครเมียม
10% จะพบอยู่ในรูปของ M3C สำหรับโครเมียมคาร์ไบค์ชนิด Primary
จะมีลักษณะเป็นแท่งยาว (Rod-like) และคาร์ไบค์ชนิด Eutectic จะมีลักษณะเป็นแท่งเช่นเดียวกัน
จะมีขนาดเล็กละเอียด (Fine rod-like) อยู่รอบ ๆ คาร์ไบค์ที่เป็น primary
และอยู่เป็นกลุ่ม (colony) ยิ่งในเหล็กมีปริมาณโครเมียมสูง ๆ ลักษณะของคาร์ไบค์
Eutectic จะยิ่งมีความละเอียดเพิ่มขึ้น |
|
|
ความสามารถในการต้านทานต่อการสึกหรอของเหล็กหล่อโครเมียมสูงในส่วนที่เกี่ยวข้องกับคาร์ไบค์จะปรากฏว่าการ
กระจัด กระจายของโครเมียมคาร์ไบค์ทั้งชนิด
primary และ Eutectic ยิ่งกระจัดกระจายสม่ำเสมอความต้านทานต่อการสึกหรอของเหล็กจะยิ่งสูงขึ้น
ในส่วนที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างพื้นฐาน (Martrix)
ก็เช่นเดียวกัน มีผลเป็นอย่างมากต่อความสามารถต้านทานการสึกหรอ แม้ว่า โครเมียมคาร์ไบค์จะมีความแข็งสูง
แต่ถ้าถูกห่อหุ้มด้วยโครงสร้างพื้นฐานที่ไม่มีความแข็งเช่น เฟอร์ไรท์ หรือเพิรไลท์
ในขณะใช้งานโครงสร้างพื้นฐานจะถูกทำให้สึกหรอไปไดอย่างรวดเร็ว ทำให้โครเมียมคาร์ไบค์หลุดตามไปด้วย
ความสามารถต้านทานต่อการสึกหรอของเหล็กจะลดลง ในกรณีเช่นนี้โครงสร้างพื้นฐานของเหล็กที่ห่อหุ้มโครเมียมคาร์ไบค์จะต้องมีความแข็งสูง
คือควรจะเป็นมาร์เทนไซต์หรือเบนไนท์หรืออาจจะเป็นออสเตนไนท์เหลือค้าง (Retained
austenite) ซึ่งจะให้คุณสมบัติ Work hardening กล่าวคือให้ความแข็งเพิ่มขึ้นเมื่อถูกแรงกระแทกจากการใช้งานโดยเกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจาก
ออสเตนไนท์ไปเป็นมาร์เทนไซต์เช่นเดียวกับลักษณะของ Work hardening ที่เกิดในเหล็ก
Hadfield (High manganese Steel) |
|
|
การที่จะให้เหล็กหล่อโครเมียมสูงในสภาพหล่อ
(as cast) มีโครงสร้างพื้นฐานเป็นมาร์เทนไซต์หรือออสเตนไนท์ จะเป็นไปได้ยาก
ถ้า ชิ้นงานหล่อมีความหนามาก
ๆ แม้จะเพิ่มปริมาณของโครเมียมให้สูงขึ้นก็ตามโดยหลักปฏิบัติจะพิจารณาจากอัตราส่วนระหว่างโครเมียมกับคาร์บอน
ยิ่งอัตราส่วนนี้มีค่าสูงโครงสร้างพื้นฐานของเหล็กจะมีแนวโน้มเป็นออสเตนไนท์ได้ง่ายในสภาพหล่อ
แต่จะมีขอบเขตเช่นเดียวกัน ถ้างานหล่อมีความหนามากการเย็นตัวจะช้าลง โอกาสที่จะได้โครงสร้างพื้นฐานเป็นเพิรไลท์จะมีมากเหล็กหล่อโครเมียมสูงที่ผลิตกันทั่ว
ๆ ไป และมีความหนาไม่เกิน 25 มม. ถ้าใช้อัตราส่วน 10 :1 (28% Cr,2.8% C)
จะให้โครงสร้างเป็นออสเตนไนท์โดยปราศจากเพิรไลท์ในสภาพหล่อ (sand cast) ดังภาพแสดงเปรียบเทียบโครงสร้างของเหล็กที่มีอัตราส่วน
Cr/C ต่าง ๆ กัน( ดูรูปด้านล่าง ประกอบ ) |
|
|
|
|
รูปที่
CAST-ABRE7
โครงสร้างพื้นฐาน ออสเตนไนท์ + คาร์ไบด์ |
|
รูปที่
CAST-ABRE8
โครงสร้างพื้นฐาน ออสเตนไนท์ + คาร์ไบด์ |
|
|
|
รูปที่
CAST-ABRE9
โครงสร้างพื้นฐาน เพิรไลท์ + คาร์ไบด์ |
|
รูปที่
CAST-ABRE10
โครงสร้างพื้นฐาน เพิรไลท์ + คาร์ไบด์ |
|
|
|
รูปที่
CAST-ABRE11
โครงสร้างพื้นฐาน เพิรไลท์ + คาร์ไบด์ |
|
รูปที่
CAST-ABRE12
โครงสร้างพื้นฐาน เพิรไลท์ + คาร์ไบด์ |
|
|
|
รูปที่
CAST-ABRE13
โครงสร้างพื้นฐาน เพิรไลท์ + คาร์ไบด์ |
|
รูปที่
CAST-ABRE14
โครงสร้างพื้นฐาน เพิรไลท์ + คาร์ไบด์ |
|
ในกรณีที่ชิ้นงานหล่อมีความหนามาก
และเพื่อให้โครงสร้างพื้นฐานของเหล็กหล่อโครเมียมสูงเป็นออสเตนไนท์ หรือมาร์เทนไซต์ มีแนวทางแก้ไขได้สองทางคือ โดยการใช้ธาตุผสมที่มีส่วนเพิ่มความสามารถในการชุบแข็ง
เช่น โมลิบดินั่ม ผสมในเหล็ก และอีกวิธีหนึ่งโดยการอบชุบด้วยความร้อน (Heat
treatment) |
|
|
|
เหล็กหล่อผสมโครเมียม
- โมลิบดินั่ม |
|
การผสมโมลิบดินั่มในเหล็กหล่อโครเมียม
มีผลทางด้านเพิ่มความต้านทานการสึกหรอของเหล็กได้มาก เพราะโมลิบดินั่มเมื่อรวม กับคาร์บอน จะให้คาร์ไบค์ที่มีความแข็งสูงประมาณ
1000 Hv50 และเป็นการเพิ่มคุณสมบัติความสามารถในการชุบแข็ง (Hardenability)
ให้กับเหล็ก โดยมีบทบาทที่จะป้องกันไม่ให้ออสเตนไนท์เปลี่ยนไปเป็นเพิรไลท์ในขณะเหล็กเย็นตัวในแบบทราย
หรือในขณะทำการอบชุบการผสมโมลิบดินั่ม นอกจากเพิ่มความต้านทานการสึกหรอแล้ว
ยังมีผลในส่วนที่เกี่ยวกับความเหนียวของเหล็กจะดีขึ้น โดยเฉพาะกับงานหล่อที่มีความหนามาก
ๆ ในอุตสาหกรรมเหมืองแร่ ซึ่งอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับบดแร่มักจะมีการกระแทกสูง
จึงนิยมใช้เหล็กหล่อผสมทั้งโครเมียมและโมลิบดินั่ม ถึงแม้เหล็กจะมีราคาแพงกว่าเหล็กผสมโครเมียมเพียงอย่างเดียวก็ตาม
ดังที่ปรากฏในมาตรฐานเหล็กผสมโครเมียม ASTM A - 532 ชั้นคุณภาพ 15 Cr-Mo(
ตาราง CAST-
IR - 6 ) จะผสมโมลิบดินั่ม 1-3% โดยลดปริมาณโครเมียมลงเหลือ 14-18%
และในชั้นคุณภาพ 25 Cr จะผสมโมลิบดินั่มประมาณไม่เกิน 1.5% บางชนิดของเหล็กหล่อโครเมียม-โมลิบดินั่มที่ใช้กับงานหล่อที่มีความหนามาก
ๆ จะผสมนิเกิลและทองแดง ประมาณไม่เกิน 1% ลงไปเพื่อความมุ่งหมายในการเพิ่มความสามารถในการชุบแข็งเพิ่มขึ้น
ดังเช่นเหล็กหล่อผสมโครเมียม-โมลิบดินั่มตามมาตรฐาน BS 4844( ตาราง CAST- IR - 5 )
เหล็กหล่อผสมโครเมียม-โมลิบดินั่ม สามารถนำไปใช้งานได้ในสภาพหล่อ
เพราะโครงสร้างจะเป็นออสเตนไนท์ แต่เนื่องจากชิ้นงานภาย หลัง การเย็นตัวในแบบทรายจมีความเครียดเหลือค้างอยู่บ้าง
จึงสมควรนำไปอบคลายความเครียดที่อุณหภูมิ 200 - 250 ๐C เพื่อปรับปรุงความเหนียว
โดยไม่ทำให้ความแข็งลดลง |
|
|
|
หมายเหตุ
: ธาตุผสมที่มีบทบาทในเหล็กหล่อโครเมียมในฐานะที่เป็นธาตุผสมร่วมได้แก่
ซิลิกอนและแมงกานีส ซิลิกอนมีผลทำให้ |
|
|
โครงสร้างพื้นฐานมีแนวโน้มเป็นเฟอร์ไรท์
ซึ่งจะทำให้เหล็กมีความแข็งแรงและความต้านทานการสึกหรอต่ำลง ปรากฏว่าถ้าผสมซิลิกอนในเหล็กหล่อโครเมียมไม่เกิน
1.4% จะมีผลทางด้านลดความต้านทานการสึกหรอน้อย แต่ถ้าเกินกว่า 1.4% จะมีผลลดความต้านทานการสึกหรอและความแข็งแรงมาก |
|
|
แมงกานีส
มีผลทำให้โครเมียมคาร์ไบค์สูงขึ้น โดยแมงกานีสสามารถรวมกับคาร์บอนรวมกับโครเมียมในฟอร์ม
M7C3 แต่จะมีผลทำ ให้คาร์ไบค์เปราะ ทำให้ความต้านทานแรงดึงโดยส่วนรวมลดลง
และอีกประการหนึ่งแมงกานีสเพิ่มความสามารถในการชุบแข็งให้สูงขึ้น ทำให้ออสเตนไนท์มีเสถียรภาพสูง
จะเปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์ได้ช้าเมื่อถูกแรงกระแทกในขณะใช้งาน ทำให้ความต้านทานการสึกหรอของเหล็กลดลง |
|
|
การอบชุบเหล็กหล่อโครเมียมสูง |
|
ดังที่ได้กล่าวมาแล้ว
เหล็กหล่อโครเมียมสูงสามารถอบชุบเพื่อให้ได้โครงสร้างพื้นฐานเป็นมาร์เทนไซต์
โดยเฉพาะในกรณีที่งานหล่อ มีความหนามาก
โดยอาศัยหลักการคล้ายคลึงกับการอบชุบเหล็กกล้าในขั้นแรกจะต้องเผาเหล็กหล่อโครเมียมสูงภายหลังการเย็นตัว
ในแบบหล่อที่อุณหภูมิสูงระหว่าง 950 -1050 ๐C เพื่อให้โครเมียมและคาร์บอนที่ละลายอยู่ในออสเตนไนท์
(ในสภาพหล่อ) ซึ่งละลายอยู่ในลักษณะเกินจุดอิ่มตัวที่ออสเตนไนท์จะยอมให้ละลายอยู่ได้
การเผาในขั้นนี้จะเรียกว่า Destabilize ทำให้คาร์บอนและโครเมียมแยกตัวออกมารวมกันเป็นคาร์ไบค์
M7C3 เป็นการลดปริมาณคาร์บอนในออสเตนไนท์ทำให้ความสามารถในการชุบแข็งของออสเตนไนท์เพิ่มขึ้น
กล่าวคือออสเตนไนท์จะเปลี่ยนเป็นเพิรไลท์ได้ยากขึ้น โอกาสที่จะได้มาร์เทนไซต์จะสูงขึ้น
หลักจากทำ Destabilize ในเวลาพอสมควรแล้ว (1 ชั่วโมงต่อความหนา 20 - 25 มม.)
จะปล่อยให้ชิ้นงานที่มีความหนามาก ๆ จะใช้ชุบน้ำมัน (Liquid quenched) ซึ่งจะทำให้ได้โครงสร้างมาร์เทนไซต์
และออสเตนไนท์ |
|
|
หลังจากงานหล่อผ่านการชุบมาแล้วย่อมจะมีความเครียดเหลือค้าง
ควรจะต้องทำการอบชุบเพื่อคลายความเครียด เป็นการเพิ่มความ เหนียว
ให้กับชิ้นงาน การอบคลายความเครียดจะอบชิ้นงานที่อุณหภูมิประมาณ 200 ๐C
ใช้เวลาระหว่าง 4 - 8 ชั่วโมง ในกรณีที่ชิ้นงานต้องรับแรงกระแทกสูงควรใช้อุณหภูมิอบคลายความเครียดสูงกว่า
200 ๐C ภายหลังที่ชิ้นงานผ่านการอบชุบแล้ว ควรจะมีความแข็งประมาณ
800 HV10 (ในสภาพหล่อความแข็ง 500 - 520 HV10 ) |
|
|
ในกรณีที่ต้องกลึงหรือตัดเจาะชิ้นงานหล่อภายหลังการเย็นตัวในแบบทราย
เหล็กหล่อโครเมียมสูงสามารถทำการอบอ่อนตัว ได้โดย การอบที่อุณหภูมิ
950 - 1010 ๐C ปล่อยให้เหล็กเย็นลงช้า ๆ จนถึงอุณหภูมิประมาณ
760 ๐C ปล่อยให้เหล็กอยู่ที่อุณหภูมินี้นานประมาณ 10 - 50 ชั่วโมง
จะทำให้คาร์บอนแยกตัวมารวมกับโครเมียมเป็นคาร์ไบค์ เหลือคาร์บอนละลายในออสเตนไนท์น้อยที่สุด
เพื่อออสเตนไนท์จะได้เปลี่ยนเป็นเฟอร์ไรท์ในช่วงการเย็นตัวสุดท้าย ซึ่งโครงสร้างที่จะได้เป็นเฟอร์ไรท์โดยมีคาร์ไบค์กระจัดกระจายอยู่ทั่วไป
ทำให้สามารถกลึงหรือไสได้สะดวก |
|
|
การอบชุบ
Subcritical เป็นกรรมวิธีการอบชุบเหล็กหล่อโครเมียมสูงอีกวิธีหนึ่ง เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติต้านทานการสึกหรอโดย หลีกเลี่ยง การอบชุบที่อุณหภูมิสูงเป็นการสิ้นเปลืองพลังงานความร้อน
และไม่เสี่ยงต่อการแตกร้าวมากนัก แต่ผลที่ได้จะไม่สูงเท่ากับการอบชุบที่อุณหภูมิสูง
หลักการจะใช้อุณหภูมิประมาณ 500 ๐C อบชิ้นงานหล่อภายหลังจากที่เย็นตัวในแบบทรายแล้ว
จะทำให้ออสเตนไนท์เหลือค้างบางส่วนที่เกิดจากเย็นตัวในแบบทราย เปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์
เมื่อปล่อยให้เหล็กเย็นตัวลงมาจนถึงอุณหภูมิห้อง จะทำให้เหล็กมีความแข็งสูงขึ้นเล็กน้อย
ดังตัวอย่างเหล็กในสภาพหล่อมีความแข็ว 659 HV30 ภายหลังการอบชุบ
Subcritical จะได้ความแข็งประมาณ 709 HV30 และเหล็กจะมีความเหนียวสูงขึ้น
การอบชุบ Subcritical จะได้ผลดีเฉพาะเหล็กหล่อโครเมียม-โมลิบดินั่มซึ่งนิยมใช้มากในอุตสาหกรรมทำลูกรีดเหล็กขนาดใหญ่ |
|
|
