8 ภาค 2 คุณสมบัติของโลหะ / บทที่ 3 ความแข็ง

ภาค 2 คุณสมบัติของโลหะ (Properties of Metals)

บทที่ 3 ความแข็ง (Hardness)

3.1 ความแข็งคืออะไร?

      ความแข็ง (Hardness) เป็นคุณสมบัติที่มีสำคัญของโลหะ เป็นการยากที่จะให้คำอธิบายได้อย่างชัดเจน แต่ความหมายที่สามารถบอกได้ดีที่สุดก็คือ ความแข็ง คือ การต้านทานต่อการเสียรูปของวัสดุ หรือ ความต้านทานต่อการกระทำต่อวัสดุ เมื่อวัสดุสูญเสียความต้านทาน ก็จะก่อให้เกิด ความเสียหาย (Damaged), รอยบุ๋ม (Dent), ความเสื่อม หรือความทรุดโทรมอื่น ๆ ซึ่งเป็นผลที่ได้จากแรง หรือความกดดันที่กระทำต่อวัสดุนั้น ในความต้องการที่จะรู้ค่าความแข็งของวัสดุ จำเป็นต้องหาเครื่องมือมาวัด เครื่องมือนี้จะสร้างรอยกดบุ๋มเป็นจุด บนพื้นผิว ด้วยแรงกดที่กระทำบนพื้นผิววัสดุที่ต้องการทราบความแข็ง ดูที่รูป แสดงตัวอย่างรอยบุ๋มบนวัสดุ

รูปรอยบุ๋มในชิ้นงานตัวอย่างที่ทำการทดสอบ

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

รูป การทดสอบความแข็งกับเฟืองดอกจอก

รูป รอยบุ๋มที่เกิดในพื้นผิววัสดุที่ได้จากแรงกดเพื่อวัดค่าความแข็ง

3.2 ความสัมพันธ์กันของความแข็งกับคุณสมบัติด้านอื่น ๆ

      ความแข็ง คือคุณสมบัติของโลหะ ที่มีความสำคัญต่อวัสดุ ซึ่งมีการเกี่ยวพันกับคุณสมบัติอื่น ๆ ของโลหะด้วย เช่น ความแข็งแกร่ง (Strength), ความเปราะ (Brittleness) และความสามารถในการยืดตัว (Ductility) ในการวัดความแข็งของโลหะนั้น จะเป็นการวัดความแข็งแกร่ง, ความเปราะ และยืดเป็นแผ่นของโลหะ โดยทางอ้อมโดยทราบจากการทดลอง แล้วนำมาคำนวณหาคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกันได้

ประโยชน์ที่ได้จากการทราบค่าความแข็งของโลหะมีมากมาย อาทิเช่น

· เลือกวัสดุให้เหมาะสมกับงานที่ทำ ดูว่าวัสดุนั้นมีความแข็งพอที่จะนำมาสร้างได้หรือไม่

· รู้ค่าความแข็งเพื่อสร้างชิ้นงานที่ต้องการออกแบบให้พังก่อน อีกชิ้นหนึ่ง (ไม่ได้กล่าวรายละเอียดในที่นี้ จะพบในเรื่องของการออกแบบสร้างเครื่องกล)

· รู้ถึงความทนทานของวัสดุที่นำมาทำ ซึ่งสามารถคำนวณอายุการใช้งานได้

· ฯลฯ

3.3 การวัดความแข็ง

      มีวิธีการมากมายที่นำมาใช้วัดความแข็งของโลหะ แต่ในหนังสือเล่มนี้จะกล่าวถึงวิธีการวัดความแข็งสองวิธีที่ได้รับความนิยม ได้แก่ วัดความแข็งโดยการกดเป็นรอย (Penetration hardness) และวัดความแข็งโดยการสร้างรอยขีดข่วน (Scratch hardness)

วัดความแข็งโดยการกดเป็นรอย เป็นเทคนิคการวัดที่มีความแม่นยำมากที่สุด ในการใช้เครื่องทดสอบเป็นตัววัด ตัวเครื่องกดนี้ใช้แรงในการกดชิ้นโลหะให้เกิดรอยบุ๋มลงไปในเนื้อโลหะ และทำการวัดขนาดรอยกด และแรงที่ใช้กด แล้วนำมาคำนวณเพื่อหาค่าความความแข็งของโลหะ

รูปตัวอย่างอุปกรณ์ทดสอบความแข็งแบบกดลงไปบนชิ้นงานให้เป็นรอยบุ๋ม

วิดีโอตัวอย่างการทดสอบความแข็งแบบกดเป็นรอยที่เรียกว่าการทดสอบแบบบริเนล

วัดความแข็งโดยการสร้างรอยขีดข่วน เป็นการวัดแบบรวดเร็ว และหยาบ ชิ้นงานโลหะที่ใช้วิธีนี้หาค่าความแข็ง โดยใช้ของมีคมที่มีความแข็งกว่าชิ้นงานตัวอย่าง มาขีดบนชิ้นงานให้เกิดรอยขีดข่วน การวัดแบบนี้จะไม่มีค่าออกมาเป็นตัวเลข แต่จะใช้ความรู้ และประสบการณ์ เพื่อตัดสินว่าชิ้นงานนั้นเป็นชิ้นงานที่ “แข็ง” หรือ “อ่อน” ซึ่งขึ้นอยู่กับผลของรอยขีดข่วน

รูปตัวอย่างอุปกรณ์ทดสอบความแข็งโดยการสร้างรอยขีดข่วน

วิดีโอตัวอย่างการทดสอบความแข็งแบบสร้างรอยขีดข่วน

      การทดสอบวัดความแข็งโดยการกดเป็นรอย เมื่อเปรียบเทียบกับ การวัดความแข็งโดยการสร้างรอยขีดข่วน วิธีการแรกให้ความแม่นยำได้สูงกว่า แต่ก็มีราคาแพงกว่า ในอุตสาหกรรมส่วนมากจะใช้วิธีการแรกโดยการกดลงบนชิ้นงานมากกว่า

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“สิ่งที่แข็งที่สุด เอาชนะได้ด้วยสิ่งที่อ่อนที่สุด”