การทดสอบและตรวจสอบทางโลหะวิทยา.
 

การทดสอบความแข็ง การทดสอบความแข็งต่อไปนี้เป็นการทดสอบอย่างง่ายโดยการใช้ตะไบเป็นเครื่องมือในการทดสอบด้วยการนำตะไบดังรูปที่
METAL-TEST1 ไปทดสอบความแข็ง แล้วเลือกตะไบที่มีความแข็งสูงสุด และจดระดับความแข็งของตะไบนั้นไว้ ตัวอย่างเช่น สมมิตว่าตะไบอันที่มีความแข็งที่สุด มีความแข็งเท่ากับ 60 HRC ตะไบอันที่เหลือจะถูกนำไปลดความเครียดจนทำให้ตะไบเหล่านั้นมีความแข็งลดลงตามลำดับ โดยให้ตะไบเหล่านั้นมีความแข็งเท่ากับ 55, 50, 45, 40, 35 และ 30 HRC ตามลำดับ
เมื่อได้ตะไบที่มีความแข็งแตกต่างกันแล้ว ก็สามารถนำตะไบเหล่านั้นไปทดสอบความแข็งกับโลหะต่าง ๆ ได้ โดยการเริ่มต้นนำ ตะไบที่มี
ความแข็งต่ำสุดตะไบลงบนโลหะที่ต้องการตรวจสอบความแข็ง ถ้าพบว่าตะไบอันใดที่สามารถตะไบโลหะนั้นได้ ก็หมายความว่าโลหะนั้นมีความแข็งอยู่ระหว่างความแข็งของตะไบ อันที่ตะไบโลหะนั้นได้กับตะไบก่อนหน้านั้น ตัวอย่างเช่น ถ้าตะไบที่มีความแข็ง 60 HRC สามารถตะไบโลหะที่ต้องการตรวจสอบความแข็งได้แต่ตะไบอันก่อนหน้านั้นไม่สามารถตะไบได้ เมื่อเป็นเช่นนี้ก็สามารถสรุปได้ว่า ความแข็งของโลหะนั้นอยู่ระหว่าง 55 - 60 HRC ดังนั้น เพื่อให้เกิดความถูกต้องในการตรวจสอบความแข็ง จึงควรจัดเตรียมตะไบที่มีความแข็งต่าง ๆ กันจำนวนหลาย ๆ อัน

รูปที่ METAL-TEST1
ลักษณะของตะใบที่ใช้ในการทดสอบความแข็งอย่างง่าย.

อย่างไรก็ตาม การตรวจสอบความแข็งโดยวิธีนี้อาจจะเกิดความผิดพลาดขึ้นได้ ทั้งนี้ก็เพราะว่าผู้ตรวจสอบขาดความชำนาญ ดังนั้น
ถ้าต้องการความถูกต้องเที่ยงตรง ควรเลือกการตรวจสอบความแข็งด้วยวิธีการอื่น ๆดังนี้
การทดสอบความแข็งแบบบริเนล (Brinell Hardness Test)
หลักการตรวจสอบความแข็งแบบบริเนลนี้ อาศัยแรงกดผ่านลูกบอลลงบนผิวงานที่ต้องการทดสอบความแข็ง ลูกบอลที่นิยมใช้คือ
ลูกบอลมาตรฐาน (Standard Ball) โดยจะทำมาจากทังสเตนคาร์ไบด์ (Tungsten Carbide) ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับ 1 เซนติเมตร ขนาดของแรงกดนั้นจะขึ้นอยู่กับผิวของโลหะที่ทำการตรวจสอบ เช่น เหล็กผสมต่าง ๆ จะใช้แรงกดเท่ากับ 3,000 กิโลกรัม และกดนานไม่น้อยกว่า 10 วินาที

รูปที่ METAL-TEST2
ลักษณะของเครื่องทดสอบความแข็งแบบบริเนล.

หลักการทำงานของเครื่องทดสอบแบบบริเนลนี้ จะใช้ลูกบอลกดลงไปบนผิวของชิ้นงานที่ต้องการทดสอบความแข็ง จะเกิดรอยกดบน
ชิ้นงาน จากนั้นวัดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของรอยกด ได้ค่าเท่าใดนำไปคำนวณหาความแข็งได้จากสูตรต่อไปนี้


โดยที่
 HB = ค่าความแข็งแบบบริเนล (Brinell Hardness Number)
F = แรงหรือน้ำหนักที่ใช้กด หน่วยเป็น กิโลกรัม
D = เส้นผ่านศูนย์กลางของลูกบอล หน่วยเป็น มิลลิเมตร
d = เส้นผ่านศูนย์กลางของรอยกด ตรวจสอบขนาดโดยใช้กล้องขยาย

รูปที่ METAL-TEST3
ลักษณะการกดและขนาดของการกดที่เกิดขึ้น.

ขนาดของลูกบอลที่ใช้กดบนผิวทดสอบนั้นมีอยู่ด้วยกันหลายชนิดดังนี้คือ 10, 5, 2.5 และ 1 มิลลิเมตร ดังนั้น การเลือกขนาดของแรงกด
ต้องให้มากพอที่จะเกิดรอยกดที่มีขนาดไม่น้อยกว่า 0.2 - 0.7 มิลลิเมตร ทั้งนี้เพื่อให้ได้ค่าความแข็งที่ถูกต้อง สำหรับเวลาที่ใช้ในการกดลูกบอลนั้น จะขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุทที่นำมาทดสอบ
การที่จะปรับค่าแรงกดเพื่อให้สามารถทำการเปรียบเทียบผลการทดสอบได้นั้นจะต้องมีค่าขั้นของภาระ (Degree of Loading)
ที่มาตรฐานคือ 30 สำหรับเหล็กกล้าและเหล็กหล่อ 10 สำหรับทองแดงและอะลูมิเนียม 5 สำหรับอะลูมิเนียม 2.5 และ 1.25 สำหรับตะกั่วและดีบุก เป็นต้น ทั้งนี้เนื่องจากวัสดุที่นำมาทดสอบความแข็งต่างก็มีความแข็งไม่เท่ากัน
ดังนั้น เราจึงสามารถหาค่าขั้นของภาระได้ดังนี้
ขั้นของภาระ = F/(D2) กิโลกรัม / ตารางมิลลิเมตร
ตัวอย่างการหาแรงกดที่เหมาะสำหรับการทดสอบความแข็งของเหล็กกล้าโดยการใช้ลูกบอลขนาด 5 มิลลิเมตร และขั้นภาระของเหล็ก
จะเท่ากับ 30
F = 30 x D2
แทนค่า F = 30 x 52
= 750 กิโลกรัม
ค่าความแข็งแบบบริเนลนั้นจะบอกค่าความแข็งดังนี้คือ 130 HRC 5/250/30 ซึ่งมีหลักการอ่านดังนี้ ความแข็งแบบบริเนลเท่ากับ 130
โดยใช้ลูกบอลขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 มิลลิเมตร และแรงที่ใช้กด 250 กิโลกรัม โดยใช้เวลาในการกด 30 วินาที และความแข็ง 250 HRC 10/3000/15 นั้นสามารถอ่านค่าความแข็งได้ว่า ความแข็งบริเนลเท่ากับ 250 ใช้ลูกบอลขนาด 10 มิลลิเมตร แรงที่ใช้กดเท่ากับ 3000 กิโลกรัม โดยใช้เวลาเท่ากับ 15 วินาที
สิ่งที่ควรคำนึงถึงในการทดสอบความแข็แบบบริเนล
การทดสอบความแข็งแบบนี้มีข้อจำกัดหลายประการ ดังนั้น การทดสอบแต่ละครั้งจึงควรปฏิบัติให้ถูกต้องตามหลักการต่อไปนี้
(1) ชิ้นงานที่จะนำมาทดสอบควรมีความหนาไม่น้อยกว่า 8 เท่าของความลึกของรอยกดที่คาดว่าจะเกิดขึ้น
(2) ไม่ควรทดสอบความแข็งใกล้กับบริเวณของของชิ้นงาน จะทำให้ได้ค่าความแข็งที่ไม่ตรงกับความเป็นจริง
(3) ผิวงานที่จะทดสอบความแข็งต้องเรียบและสะอาด
(4) วัดความแข็งได้ไม่เกิน 550 HB
(5) ชิ้นงานที่คาดว่าจะมีความแข็งสูงควรใช้ลูกบอลที่ทำจากสเตนคาร์ไบด์ ทั้งนี้ก็เพราะทังสเตนคาร์ไบด์มีความแข็งสูงมากกว่า
การทดสอบความแข็งแบบบริเนลที่ได้กล่าวมาทั้งหมดนั้น จะเห็นได้ว่ามีทั้งข้อดีและข้อเสียอยู่บ้าง เช่น การทดสอบความแข็งแบบ นี้ไม่
สามารถทราบค่าความแข็งได้โดยทันที จะต้องนำไปคำนวณหาจากสูตรดังได้กล่าวแล้ว อีกทั้งยังไม่สามารถทดสอบความแข็งของโลหะที่มีความแข็งสูงมาก ๆ ได้
Head


การทดสอบความแข็งแบบร็อกเวล (Rockwell Hardness Test)
การทดสอบแบบร็อกเวลนี้ วัดได้จากความลึกที่ปรากฏบนผิวทดสอบ อันเกิดจากการกดของหัวกด (Indentor) มาตรฐาน และวัดค่า ความ
แข็งของชิ้นงานได้หลายสเกล เช่น A, B, C, D, E, F, G, H, K, L เป็นต้น แต่มีการวัดบางสเกลเท่านั้นที่นิยมใช้ ซึ่งสเกลเหล่านั้นคือสเกล C และสเกล B

รูปที่ METAL-TEST4
ลักษณะของเครื่องทดสอบความแข็งแบบร็อกเวล.

1. การทดสอบความแข็งแบบร็อกเวลสเกล C (HRC) ใช้วัดความแข็งของเหล็กกล้าที่ผ่านการชุบแข็ง โดยการใช้หัวกดรูปทรง กรวย
ทำด้วยเพชรมีมุมยอดเท่ากับ 120 องศา
2. การทดสอบความแข็งแบบร็อกเวลสเกล B (HRC) ใช้วัดความแข็งของเหล็กกล้าทั่วไป โดยใช้หัวกดแบบลูกบอลเหล็กที่มีขนาด
เส้นผ่านศูนย์กลาง 1/16, 1/8, 1/4, และ 1/2 นิ้ว
สำหรับแรงกดที่ใช้ในการกดหัวนั้น จะประกอบด้วยแรง 2 แรงคือ แรงกดนำ (Minor Load) และ แรงกดตาม (Major Load)
แรงกดนำ หมายถึง แรงที่ใช้กดให้หัวกดสัมผัสผิวทดสอบ แรงกดนำนี้จะมีขนาดไม่มากนัก โดยจะมีขนาดเพียง 10 กิโลกรัม เท่านั้น แต่สำหรับแรงกดตามนั้นหมายถึง แรงที่ใช้ในการกดหัวกดเพื่อให้เกิดรอยกดบนผิวทดสอบ จะมีขนาดเท่ากัน 140 กิโลกรัม ขนาดของแรงกดนี้จะขึ้นอยู่กับชนิดของโลหะที่จะทำการทดสอบ

รูปที่ METAL-TEST5
ขนาดของแรงกดที่กระทำต่อผิวทดสอบ.

ตาราง Matallurgy-Test-1

3. ขั้นตอนการทดสอบความแข็งแบบร็อกเวล การทดสอบความแข็งวิธีนี้มีขั้นตอนการปฏิบัติที่ไม่ซับซ้อน สามารถทำความเข้าใจ ได้โดย ง่าย ดังนี้
(1) วางชิ้นงานลงบนแป้นทดสอบ กดหัวเพชรลงบนผิวทดสอบด้วยแรงกดนำ 10 กิโลกรัมจากนั้นตั้งเข็มนาฬิกาที่เครื่องไปที่เลขศูนย์
(2) ตั้งแรงกดเพิ่มตามชนิดของโลหะที่ทำการทดสอบ โดยการดูจากตารางแรงกดแล้วลบด้วยแรงกดนำ ซึ่งแรงกดเพิ่มนี้จะทำให้หัวเพชรกดลงไปบนชิ้นงานทดสอบ
(3) แรงกดเพิ่มออก ทำให้เหลือแรงกดนำแต่เพียงอย่างเดียว หลังจากนั้นเข็มนาฬิกาจะถอยกลับและหยุด เราจึงอ่านค่าความแข็งที่ตำแหน่งเข็มนาฬิกานั้นหยุดอยู่ ซึ่งอ่านได้ค่าดังนี้ เช่น 40 HRC หมายถึงความแข็งแบบร็อกเวล 40 ด้วยสเกล C และ 85 HRB หมายถึง ความแข็งแบบร็อกเวล 85 ด้วยสเกล B
การทดสอบความแข็งวิธีนี้มีหลักการทดสอบที่ต้องคำนึงถึงดังต่อไปนี้
(ก) ควรตรวจสอบความถูกต้องของเครื่องด้วยแท่งทดสอบ (Test Block) ทุกครั้งก่อนการทำงาน
(ข) ชิ้นงานที่จะทำการทดสอบควรทำความสะอาด และขนานกันทั้งสองด้าน
(ค) รอยกดบนผิวทดสอบควรห่างกันอย่างน้อย 3 มิลลิเมตร
(ง) ควรวัดค่าความแข็งอย่างน้อย 3 จุด แล้วนำค่าที่ได้ไปหาค่าเฉลี่ย จะได้เป็นค่าความแข็งที่ถูกต้อง
(จ) ค่าความแข็งที่อ่านได้บนสเกลเป็นค่าที่นำไปใช้ได้เลยจึงมีความรวดเร็วในการทดสอบ
(ฉ) ชิ้นงานที่จะทำการทดสอบควรมีความหนาไม่น้อยกว่า 10 เท่าของรอยกดบนผิวทดสอบ

การทดสอบความแข็งแบบวิกเกอร์ (Vicker Hardness Test)
การทดสอบความแข็งแบบวิกเกอร์นี้ มีหลักการคล้ายกับการทดสอบความแข็งแบบบริเนล แต่การทดสอบความแข็ง แบบวิกเกอร์สามารถวัด
ความแข็งได้อย่างถูกต้องแน่นอนกว่าแบบบริเนล ทั้งนี้ก็เพราะว่าความแข็งที่ได้มาจากอัตราส่วนของน้ำหนักที่ใช้กดต่อพื้นที่สัมผัสกับหัวกดเพชรรูปพีระมิด
หัวกดที่ทำมาจากเพชรรูปทรงพีระมิดนั้น มีฐานเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสซึ่งมีมุมระหว่างหน้าต่อหน้าเท่ากับ 136 องศา ส่วนน้ำหนักหรือ
แรงกดนั้นขึ้นอยู่กับผิวของชิ้นทดสอบ และมีขนาดตั้งแต่ 1 - 200 กิโลกรัมโดยใช้เวลาในการกดประมาณ 10 - 30 วินาที

รูปที่ METAL-TEST6
ลักษณะการกดและรอยกดที่เกิดขึ้นจากหัวกดเพชรรูปทรงพีระมิด.

การทดสอบแบบวิกเกอร์นี้สามารถทดสอบความแข็งของเหล็กได้ทุกชนิดไม่ว่าจะมีขนาดหรือรูปทรงเช่นใดก็ตาม เป็นการทดสอบที่ให้
ความละเอียดสูง ทั้งนี้ก็เพราะว่าเมื่อทดสอบความแข็งด้วยวิธีนี้แล้วจะเกิดรอยกดบนชิ้นงานนั้นน้อยมาก จึงต้องนำมาขยายด้วยกล้องขยายและวัดค่าความยาวของเส้นทแเยงมุมของรอยกดนั้น เมื่อทราบค่าแล้ว นำมาคำนวณหรือเปิดตารางเปรียบเทียบจึงจะทราบว่าความแข็งของชิ้นงานนั้น
HV = ( 1.854 x P )/ d2
P = น้ำหนักหรือแรงกด หน่วยเป็น กิโลกรัม
d = ค่าเฉลี่ยของ d1และ d2 หน่วยเป็น มิลลิเมตร
ตัวอย่างการคำนวณหาความแข็งของชิ้นงานที่ใช้น้ำหนักกดเท่ากับ 60 กิโลกรัม และวัดเส้นทแยงมุม d1 ได้เท่ากับ 0.650 และ d2
เท่ากับ 0.650
วิธีทำ
HV = ( 1.854 x P )/ d2
HV = ( 1.854 x 60 )/ 0.6502
ดังนั้นชิ้นงานมีความแข็ง = 263 HV
จะเห็นได้ว่าการทดสอบแบบนี้ไม่นิยมใช้ ทั้งนี้ก็เพราะว่ามีขั้นตอนยุ่งยาก เช่น ต้องขยายรอยกดด้วยเครื่องขยาย แล้วจึงนำค่าที่ได้นั้น ไป
คำนวณค่าความแข็งอีกครั้ง แต่การทดสอบแบบนี้ก็มีจุดเด่นเช่นกันคือ สามารถวัดความแข็งได้ละเอียดกว่าวิธีอื่น ๆ
Head

การทดสอบความแข็งแบบชอร์ (Shore Scleroscope Hardness Test)
เป็นการทดสอบความแข็งโดยใช้เครื่องมือขนาดเล็กที่สามารถนำติดตัวไปทดสอบนอกสถานที่ได้ มักใช้ทดสอบชิ้นงานที่มีขนาด ใหญ่ที่ไม่
สามารถเคลื่อนที่ได้ และการทดสอบแบบนี้จะไม่พบรอยการทดสอบปรากฏอยู่บนผิวงานทดสอบ

รูปที่ METAL-TEST7
ลักษณะของเครื่องทดสอบความแข็งแบบชอร์.

การทดสอบแบบนี้ เป็นการทดสอบแบบ Dynamic Hardness Test ซึ่งใช้ค้อนขนาดเล็กทำด้วยเพชร (Small Diamond
Tipped Hammer) และมีน้ำหนักเท่ากับ 1/12 ออนซ์ โดยการปล่อยให้ค้อนดังกล่าวตกลงมาอย่างอิสระภายในกระบอกแก้ว (Glass Tube) ที่มีความสูงประมาณ 25 เซนติเมตร และที่หลอดแก้วจะมีสเกลสำหรับวัดความสูงของการสะท้อนกลับของค้อน ซึ่งค้อนนั้นสะท้อนกลับสูงเท่าใดก็สามารถอ่านค่าความแข็งได้เท่านั้น เช่น ถ้าค้อนสะท้อนกลับสูงขึ้นถึงขีดที่ 80 ก็หมายความว่าชิ้นงานนั้นมีความแข็งเท่ากับ 80 ชอร์ เป็นต้น

สรุปการทดสอบความแข็งแบบต่าง ๆ
การทดสอบความแข็งทั้งหมดที่ได้กล่าวมาแล้วนั้น พบว่ามีความแตกต่างกันในด้านการนำไปใช้ทดสอบความแข็ง ของโลหะที่มีความ แข็ง
แตกต่างกัน ตลอดจนความถูกต้องแม่นยำในการทดสอบ อย่างไรก็ตาม ก่อนการทดสอบความแข็งทุกครั้ง ไม่ว่าจะเป็นการทดสอบความแข็งแบบใดก็ตาม มีสิ่งที่ควรคำนึงถึงสรุปเป็นหัวข้อได้ดังนี้
1. การทดสอบความแข็งของเหล็กกล้าและโลหะนอกกลุ่มเหล็ก ควรใช้หัวกดแบบลูกบอลเหล็กทั้งนี้ก็เพราะว่าความแข็งของ ลูกบอล
พอเพียง ที่จะกดให้ผิวทดสอบเกิดรอยกดได้ อย่างไรก็ตาม ควรคำนึงด้วยว่าเราต้องการใช้การทดสอบแบบใด
2. ในการทดสอบความแข็งควรทดสอบหลาย ๆ จุด แล้วหาค่าเฉลี่ยของความแข็งออกมา จะทำให้ได้ค่าความแข็งถูกต้องยิ่งขึ้น
3. ถ้าใช้ลูกบอลเหล็กเป็นหัวกดไม่ควรออกแรงกดนานเกินกว่า 30 วินาที ทั้งนี้เนื่องจากแรงกดอาจทำความเสียหายต่อลูกบอลได้

รูปที่ METAL-TEST8
การเปรียบเทียบความแข็งด้วยการทดสอบแบบต่าง ๆ.

จากรูปที่ METAL-TEST8 เป็นการเปรียบเทียบให้เห็นค่าความแข็งที่ผ่านการทดสอบแบบบริเนล, วิกเกอร์, ร็อกเวลและชอร์ ทั้งนี้เพื่อ
ให้สามารถสร้าง ความสัมพันธ์ของค่าความแข็งต่าง ๆ เหล่านั้นจนเกิดความเข้าใจอย่างแท้จริงและนำความรู้ความเข้าใจไปใช้ในการทำงานได้อย่างถูกต้อง


การตรวจสอบโครงสร้างของโลหะ
การตรวจสอบโครงสร้างของโลหะ สามารถกระทำได้ 2 ลักษณะคือ การตรวจสอบโครงสร้าง มหภาค (Macroscope)
และการตรวจสอบโครงสร้างจุลภาค (Microscope) การตรวจสอบโครงสร้างทั้ง 2 วิธีดังกล่าวนี้ ก็เพื่อต้องการทราบอิทธิพลของธาตุผสมในโลหะที่ทำการตรวจสอบนั้น ๆ อีกทั้งยังสามารถตรวจสอบปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นภายหลังจากการกระทำทางความร้อนสิ้นสุดลงอีกด้วย ข้อมูลที่ได้จากการตรวจสอบโครงสร้างสามารถนำไปใช้ในการออกแบบชิ้นส่วนเครื่องมือ เครื่องจักร และอุปกรณ์ต่าง ๆ ได้อย่างเหมาะสม
ดังได้กล่าวแล้วว่า การตรวจสอบโครงสร้างนั้นสามารถทำได้ 2 ลักษณะ ซึ่งการตรวจสอบแต่ละลักษณะจะมีวิธีการและ จุดประสงค์
แตกต่างกันโดยมีรายละเอียดดังนี้
การตรวจสอบโครงสร้างมหภาค (Macroscope)
การตรวจสอบโครงสร้างแบบมหภาคนี้ เป็นการตรวจสอบโครงสร้างด้วยการมองด้วยตาเปล่า หรือถ้าใช้กล้องขยายก็มีกำลังขยายไม่เกิน
50 เท่า การเตรียมชิ้นงานเพื่อการตรวจสอบโครงสร้างมหภาคนั้นไม่ยุ่งยาก เพราะว่าเป็นการตรวจสอบรูพรุนภายในของโลหะ การแยกชั้นของผลึก รอยร้าว รอยแตก หน้าตัดที่ถูกดึงจนขาด และปริมาณธาตุผสมในโลหะ เป็นต้น

รูปที่ METAL-TEST9
โครงสร้างมหาภาคของเพลาที่ขาดเนื่องจากการหมุนอย่างรุนแรง.

การตรวจสอบโครงสร้างดังกล่างนี้มีวิธีการตรวจสอบหลายวิธี ทั้งนี้จะขึ้นอยู่กับชนิดของโลหะและจุดประสงค์ของการตรวจสอบ โดย
มีรายละเอียดในแต่ละวิธีการดังนี้
1. การตรวจสอบธาตุผสมโดยวิธีการพิมพ์ภาพแบบเบามันน์ (Baumann) การตรวจสอบมหภาคโดยวิธีนี้จะสามารถทราบได้ว่ามีการแพร่กระจายของธาตุกำมะถันในโลหะมากน้อยเพียงใด การตรวจสอบวิธีนี้
จะสามารถตรวจสอบการแพร่กระจายของธาตุกำมะถันในเหล็กกล้าเท่านั้นซึ่งมีวิธีการตรวจสอบดังนี้
(1) ตัดชิ้นงานตามพื้นที่หน้าตัดที่ต้องการตรวจสอบด้วยเครื่องมือที่ทำให้เกิดความร้อนน้อยที่สุด ทั้งนี้ก็เพราะความร้อนที่เกิดขึ้นจะทำ
ให้ธาตุ กำมะถันมีคุณสมบัติเปลี่ยนแปลงไป ส่งผลให้การตรวจสอบอาจเกิดข้อผิดพลาดจากความเป็นจริง
(2) ขัดหน้าผิวตัดด้วยกระดาษทรายที่ทำจากซิลิคอนคาร์ไบด์ ตั้งแต่เบอร์ 220 - 320 และในขณะขัดผิวควรเปิดน้ำเพื่อไล่เศษผงขัดและ
เศษโลหะออกด้วย
(3) ล้างผิวขัดให้สะอาดปราศจากไขมัน
(4) นำกระดาษอัดรูปถ่ายตอนกลางวันจุ่มลงในกรดกำมะถันเจือจาง ซึ่งประกอบด้วยกรดกำมะถัน 5 มิลลิลิตร ผสมกับน้ำกลั่น 100
มิลลิลิตร โดยจุ่มนานประมาณ 2 นาที
(5) จากนั้นนำกระดาษอัดรูปออกจากกรดแล้วปล่อยให้แห้ง วางลงบนผิวขัดโดยใช้เวลาประมาณ 1 - 5 นาที
(6) ล้างกระดาษอัดรูปด้วยน้ำเปล่า แล้วนำไปแช่ในน้ำยาคงตัวซึ่งประกอบด้วยน้ำ 1 ลิตร เกลือ 250 กรัม และโพแทสเซียมเมทาไบซัลไฟด์
25 กรัม โดยใช้เวลาในการแช่ประมาณ 15 นาที
(7) จากนั้นนำกระดาษอัดรูปดังกล่าวไปแช่ในน้ำนาน 30 นาที แล้วเป่าให้แห้งด้วยลมร้อน เมื่อเป่าด้วยลมร้อนจนกระดาษแห้งแล้ว เราจะ
เห็นภาพการกระจายของกำมะถันเป็นสีน้ำตาลแก่ ปรากฏอยู่บนกระดาษอัดรูปนั้น
2. การตรวจสอบโดยการกัดผิวของไฟล์ (Fly Etching)
เหมาะสำหรับการตรวจสอบโครงสร้างของเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ หรือเหล็กกล้าที่ผ่านการอบปกติมาแล้ว การตรวจสอบวิธีนี้จะใช้สำหรับ
การตรวจหาแนวเส้นใยการคราก หรือแนวเส้นใยรับแรง แนวเส้นดังกล่าวเกิดจากการขึ้นรูปเย็นและกรรมวิธีทางความร้อน ซึ่งแนวดังกล่าวจะมีผลต่อความแข็งแรงของโลหะนั้น ๆ โดยวิธีการตรวจสอบดังต่อไปนี้
(1) ขัดผิวหน้าชิ้นงานทีต้องการตรวจสอบด้วยกระดาษทราบเบอร์ 600 -1,000
(2) นำชิ้นตรวจสอบไปอบคืนตัวที่อุณหภูมิ 150 - 200 องศาเซลเซียส
(3) กัดผิวที่ต้องการตรวจสอบด้วยกรดดินประสิวแบบเจือจาง โดยใช้เวลาในการกัด 1 -2 นาที
(4) เมื่อกัดด้วยกรดตามเวลาที่กำหนดแล้ว ล้างผิวทดสอบด้วยแอลกอฮอล์ แล้วเป่าให้แห้ง
(5) ตรวจสอบความเข้มของผิว ถ้าผิวตรวจสอบช่วงใดได้รับอิทธิพลจากการขึ้นรูปเย็น หรือกรรมวิธีทางความร้อน จนเกิดเส้นใยการ
ครากและเส้นใยรับแรง ผิวช่วงนั้นจะถูกกัดด้วยกรดเป็นสีเข้มกว่าบริเวณอื่น
3. การตรวจสอบการไหลของเกรน (Grain Flow ) เป็นการตรวจสอบโครงสร้างมหภาควิธีหนึ่งที่ใช้สำหรับการตรวจสอบเหล็กกล้าที่ผ่านการตีขึ้นรูป ซึ่งจะทำให้เกรนของเหล็กเกิดการ รั่ว
ไหลลื่นไปตามแนวแรงที่ตี เกรนที่ดีจะต้องมีการไหลของเกรนอย่างต่อเนื่องตามรูปร่างลักษณะของชิ้นงานนั้น ๆ ซึ่งจะส่งผลให้ชิ้นงานนั้นมีความแข็งแรงสูง
ดังนั้น การตรวจสอบโครงสร้างมหภาควิธีนี้ จะทำให้ทราบว่าเกรนของชิ้นงานที่ผ่านการตีขึ้นรูปมีการไหลของเกรนดีหรือไม่ โดยวิธีการ
ตรวจสอบดังนี้
(1) ตัดชิ้นงานที่ต้องการตรวจสอบด้วยเครื่องมือตัดที่ไม่ก่อให้เกิดความร้อนสูง ทั้งนี้ก็เพราะว่าความร้อนที่เกิดขึ้นอาจส่งผลต่อ ผิวตรวจ
สอบ ทำให้การตรวจสอบผิดพลาดไปจากความเป็นจริง
(2) ขัดผิวที่ต้องการตรวจสอบด้วยกระดาษทรายเบอร์ 180 - 320
(3) นำกรดเกลือ 2 ส่วน ผสมกับน้ำ 3 ส่วนแล้วนำไปต้มให้เดือด
(4) จุ่มชิ้นงานลงในกรดเกลือที่กำลังเดือนนานไม่เกิน 30 นาที แล้วนำชิ้นงานออกจากกรดเกลือ จากนั้นเราจะสามารถมองเห็นแนวการไหล
ของเกรนได้ชัดเจนดังรูปที่ METAL-TEST10

รูปที่ METAL-TEST10
ลักษณะของชิ้นงานที่ผ่านการตรวจสอบการไหลของเกรน.

การตรวจสอบโครงสร้างจุลภาค (Microscope)
การตรวจสอบโครงสร้างจุลภาค กระทำได้โดยการใช้กล้องจุลทรรศน์ที่มีกำลังขยายสูง ถ้าเป็นกล้องที่ใช้แสงจากหลอดไฟจะให้กำลังขยาย
ไม่เกิน 2,000 เท่า แต่ถ้าเป็นกล้องที่ใช้ลำแสงอิเล็กตรอนจะสามารถให้กำลังขายด้สูงถึง 100,000 เท่า หรือมากกว่านี้

รูปที่ METAL-TEST11
ลักษณะของกล้องจุลทรรศน์แบบที่ใช้สำแสงจากหลอดไฟ.

รูปที่ METAL-TEST12
ลักษณะของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้สำแสงอิเล็กตรอน.

1. การทำงานของกล้องจุลทรรศน์ กล้องจุลทรรศน์นั้นจะมีหลักการทำงานที่คล้ายคลึงกันไม่ว่าจะเป็นกล้องจุลทรรศน์แบบใดก็ตาม โดยมี
หลักการทำงานด้วยการปล่อยแสงจากแหล่งกำเนิดไปยังชิ้นงานตรวจสอบ ทำให้แสงที่ตกกระทบลงบนผิวงานที่เรียบและตั้งฉากกำลำแสงจะสะท้อนแสงได้ดีกว่า โดยแสงจะสะท้อนกลับเข้าไปยังเลนส์ขยาย (Eye Piece) และเข้าสู่สายตาของผู้ตรวจสอบ ทำให้เห็นภาพดังกล่าวมีขนาดใหญ่ขึ้น

รูปที่ METAL-TEST13
หลักการทำงานของกล้องจุลทรรศน์แบบที่ใช้สำแสงจากหลอดไฟ.

แต่ถ้าลำแสงจากจุดกำเนิดแสงตกกระทบลงบนผิวงานที่ไม่เรียบและไม่ตั้งฉากกำลำแสง การสะท้อนจะไม่ดีเท่าที่ควร โดยที่จะมีแสงบาง
ส่วนสะท้อนกลับไปยังเลนส์ขยายและเข้าสู่สายตาของ ผู้ตรวจสอบหรือในบางครั้งอาจไม่มีการสะท้อนเข้าตาผู้ตรวจสอบเลย จึงทำให้ผู้ตรวจสอบเห็นเป็นสีดำ ดังรูปที่ METAL-TEST14

รูปที่ METAL-TEST14
ลักษณะลำแสงสะท้อนกลับไปยังเลนส์ขยายทำให้เกิดภาพโครงสร้างของชิ้นงานทดสอบ.
Head

2. การเตรียมชิ้นตรวจสอบเพื่อการตรวจสอบโครงสร้างจุลภาค ชิ้นงานที่ต้องการตรวจสอบโครงสร้างจุลภาคนั้น ควรตัดสินให้เกิดพื้นที่
หน้าตัด และการตัดดังกล่าวต้องหลีกเลี่ยงให้เกิดความร้อนน้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ ทั้งนี้ก็เพราะว่าความร้อนดังกล่าวจะทำให้โครงสร้างที่ผิวหน้าตัดนั้นเกิดการเปลี่ยนแปลงทำให้การตรวจสอบนั้นเกิดข้อผิดพลาด
สำหรับขนาดของชิ้นตรวจสอบ ควรมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางไม่น้อยกว่า 25 มิลลิเมตร หรือ 1 นิ้วและมีความสูงไม่น้อยกว่า 15
มิลลิเมตร แต่ถ้าเป็นทรงสี่เหลี่ยมควรมีขนาด 25 x 25 มิลลิเมตร ทั้งนี้เพื่อให้การขัดผิวกระทำได้โดยง่าย แต่ถ้าชิ้นตรวจสอบมีขนาดเล็กมากก็ควรจะหุ้มชิ้นตรวจสอบด้วยเรซิน โดยให้หน้าตัดของชิ้นตรวจสอบอยูภายนอกเรซิน และขนาดของเรซินนั้นก็ควรมีขนาดใกล้เคียงกับชิ้นตรวจสอบที่ได้กล่าวแล้ว
หลังจากได้ชิ้นตรวจสอบที่มีขนาดตามต้องการแล้ว จะต้องดำเนินการขั้นตอนต่อไป เพื่อให้สามารถนำชิ้นตรวจสอบนั้นไปทำการตรวจสอบ
โครงสร้างด้วยกล้องจุลทรรศน์ได้ ขั้นตอนในลำดับต่อไปนั้นจะมีรายละเอียดดังต่อไปนี้
(1) การขัดผิวชิ้นตรวจสอบ ควรขัดด้วยกระดาษทรายที่ทำจากผงซิลิคอนคาร์ไบด์ ตั้งแต่เบอร์ 220, 320, 400 และขัดจนถึงเบอร์
600 ตามลำดับ ในการขัด ควรวางกระดาษทรายลงบนกระจกหนาเรียบแล้วขัดผิวตรวจสอบลงบนกระดาษทรายนั้น ในขณะนั้นจะต้องเปิดน้ำอยู่ตลอดเวลา เพื่อให้น้ำชำระสิ่งสกปรกซึ่งได้แก่ผงโลหะ และซิลิคอนคาร์ไบด์ออกให้หมด และเมื่อต้องการเปลี่ยนกระดาษทรายแผ่นต่อไปควรขัดชิ้นตรวจสอบไปอีกแนวทางหนึ่งสลับกันเป็นตารางกับแนวเดิม ทำเช่นนี้จนถึงกระดาษทรายแผ่นสุดท้าย

รูปที่ METAL-TEST15
ลักษณะแนวทางการขัดชิ้นงานทดสอบสลับเป็นตาราง.

การขัดผิวตรวจสอบควรใช้แรงพอประมาณ ไม่ควรออกแรงขัดมากจนเกินไป ทั้งนี้จะส่งผลให้โครงสร้างของ ชิ้นตรวจสอบ เกิด
ความบกพร่องจนทำให้การตรวจสอบโครงสร้างเกิดข้อผิดพลาด
(2) การขัดผิวด้วยผงขัด (Polishing) การขัดผิวในขั้นตอนนี้ เป็นการขัดผิวมันของชิ้นตรวจสอบด้วยผงขัดที่ทำจากอะลูมินา
(Alumina Oxide) และแมกนีเซียม (Magnesium Oxide) หรืออาจจะใช้กากเพชรขัดผิวของชิ้นตรวจสอบที่มีความแข็งสูงมาก โดยผงขัดเหล่านี้จะมีขนาดตั้งแต่ 0.05 - 0.3 ไมครอน
การขัดด้วยผงนี้ จะต้องขัดบนจานหมุนที่ห่อหุ้มด้วยผ้าสักหลาด โดยการนำผงขัดผสมกับน้ำเทลงบนสักหลาดแล้วขัดผิวจนเป็นมัน
(3) การกัดด้วยน้ำยา (Etching) ชิ้นตรวจสอบที่ถูกขัดจนเป็นมันแล้วจะต้องล้างด้วยแอลกอฮอล์ จากนั้นจะถูกนำไปกัดด้วยน้ำยา
ซึ่งจะเป็นน้ำยาอะไรนั้นจะต้องขึ้นอยู่กับชนิดของโลหะที่ต้องการตรวจสอบ เช่น ถ้า เป็นเหล็กก็จะใช้กรดไนตริกร้อยละ 2 - 4 ผสมกับแอลกอฮอล์

Head

G. PRECISION ENGINEERING LTD.,PART.
26/27 MOO.9 BYPASS ROAD , TUMBOL NAPA
AMPHUR MUANG ,CHONBURI 20000 THAILAND.
TEL :038-441-348 , 087-9182311 , 081-6446767
FAX : 038-441-349
Website : http://www.Gprecision.net
E-mail : info@gprecision.net