57 โลหะเหนียว พังแบบถูกเฉือน

8.4 โลหะเหนียว พังแบบถูกเฉือน

      เมื่อวัสดุเหนียวมีแรงมากระทำจนกระทั่งแยกขาดออก อะตอมภายในเนื้อโลหะจะเกิดการเลื่อนไถลอยู่ภายในผลึก จนเกิดเป็นความเค้นขึ้นภายในซึ่งมีลักษณะเป็นการเฉือน (Shear) ขึ้น นี้เป็นเหตุที่ทำให้วัสดุเกิดการยืดตัว ดูที่รูป

รูปเกิดการเฉือนภายในอันเนื่องมาจาก วัสดุเหนียวมีการขยายตัวจากการดึง  จะส่งผลให้เกิดการเฉือนขึ้นในเนื้อวัสดุ

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

สภาพการเฉือนในบางครั้งทำให้วัสดุเกิดเป็นรูปคอคอดขวด หรือยืดเป็นแผ่น และยาวออกไป ก่อนที่มันจะขาดออกจากกัน

รูปชิ้นทดสอบเหล็กกล้าถูกดึง จนมีลักษณะเป็นคอขวดก่อนที่จะขาดออกจากกัน

การพังแบบเฉือนของวัสดุเหนียว รอยของการพังมีลักษณะที่ไม่คม, ราบเรียบ, ลื่นเป็นมัน และเป็นเส้นใย

      ในการพังแบบถูกเฉือนนั้น จะมีองค์ประกอบอยู่ 2 รูปแบบ โดยจะเกิดขึ้นอย่างใดอย่างหนึ่ง นั่นก็คือ เกิด การพังแบบเลื่อนไถล (Slip failures) หรือ การพังแบบเกิดเป็นฝาแฝดเกรน (Twinning failures) จะขึ้นอยู่กับรูปแบบของอะตอมที่อยู่ภายในเนื้อวัสดุว่าเป็นอย่างไร

รูปการพังแบบเลื่อนไถล (a) และ การพังแบบเกิดเป็นฝาแฝดเกรน (b)

8.4.1 การพังแบบเลื่อนไถล

รูปแท่งทดสอบอลูมิเนียมที่ถูกดึงจน พังจากการเฉือนแบบไถลภายในเนื้อวัสดุ

รูปส่วนคอคอดที่ขาดออกจากันของชิ้นงานที่เป็นอลูมิเนียมบริสุทธิ์

      การพังแบบเลื่อนไถล จะพบได้ในวัสดุอ่อน เช่น อลูมิเนียม ประเภทการพังเฉือนแบบนี้เรียกว่า วัสดุเกิดการไถล (Slip) โดยผลึกจะไม่ขาดจากกัน แต่อะตอมจะเลื่อนไถลตัวผ่านส่วนใกล้เคียง และเคลื่อนที่ไปเป็นแถว ณ เวลาหนึ่ง แล้วแถวถัดไปก็จะไถลเหลื่อมกันไปในแถวอื่น ๆ จนเกิดการเสียรูป จะพบว่าวัสดุจะยาวขึ้น และช่วงขาดจะบาง แล้วสุดท้ายก็ขาดออกจากกัน

      การไถลเกิดขึ้นไปเป็นเส้น เป็นสายผลึก ที่เรียกว่า ระนาบเลื่อน (Slip planes) เมื่อวัสดุถูกดึงจนใกล้พังแบบนี้ แนวระนาบอะตอมจะเคลื่อนที่เป็นทางขวางเคลื่อนที่ไปถึงแนวระนาบอะตอมข้างเคียง การเกิดจะเกิดขึ้นเป็นชั้น ๆ ระนาบเหลื่อมกันไป ในช่วงเวลาหนึ่ง ก่อนที่จะขาดพัง

รูปวัสดุเกิดการไถลเป็นเส้นระนาบ

รูประนาบไถลในโครงสร้างอะตอม (ในรูปเกิดจากแรงเฉือนไม่ใช่แรงดึงนะ)

      ซึ่งวัสดุจะยืดขยายเลื่อนไปเป็นแถบจากกลุ่มของระนาบไถล ที่เรียกว่า แถบไถล (Slip band) เกิดระนาบไถลจำนวนมากเลื่อนแบบสัมพันธ์กันเป็นกลุ่ม

รูประนาบไถลของชิ้นงานโลหะ

8.4.2 การพังแบบเกิดเป็นฝาแฝดเกรน

      ฝาแฝดของเกรน (Twinning) มีลักษณะคล้ายกับการพังแบบเลื่อนไถล แต่เป็นผลจากการเกิดแรงเฉือนในโลหะ โลหะบางชนิดจะมีความไวอย่างมากต่อการเสียรูปแบบฝาแฝดเกรน มากกว่าการเสียรูปแบบเลื่อนไถล

      ในการพังแบบฝาแฝดของเกรน ภายในโครงสร้างผลึก เกิดการเสียรูปจากสเปซแลตทิซ จนเกิดโซนสองเส้นที่แยกกันจนผิดรูปร่างไปจากรูปร่างเดิม เส้นนั้นเรียกว่า เส้นสะท้อน (Mirror lines) หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า ระนาบแฝดของเกรน (Twinning planes)

รูปการเกิดฝาแฝดเกรนเส้นสีแดงแสดงให้เห็นถึงเส้นสะท้อน

รูปการเสียรูปโดยเกิดในรูปแบบฝาแฝดเกรน

      การก่อรูปของอะตอมในด้านใดด้านหนึ่งของระนาบคู่ มีลักษณะที่เหมือนกัน ซึ่งสะท้อนให้เห็นซึ่งบริเวณขอบของระนาบคู่ ภาพในการสะท้อน จะเหมือนหรือคล้ายกันเพียงแต่รูปจะเป็นมุมเอียงหลังเส้นสะท้อน

      เกิดคู่กันอันเนื่องจากโครงสร้างสเปซแลตทิซใหม่เกิดเป็นขอบเขตคู่ ขอบเขตเหล่านี้ประกอบด้วยอะตอมเป็นจำนวนมาก โดยพื้นฐานแล้วจะเป็นแนวขวางตลอดตามความยาว หรือระนาบของอะตอมที่เคลื่อนย้ายไปจนอะตอมเคลื่อนที่ไปข้างหน้า และไถลผ่านอะตอมตัวอื่น ๆ (คล้ายกันกับการเคลื่อนที่ของอะตอมแบบเลื่อนไถล) ซึ่งฝาแฝดของเกรนเลื่อนไปข้างหน้า ส่งผลให้เกิดการพังจนเฉือนแยกออกจากกัน

มีโลหะบางชนิดอาจเกิดการเสียรูปแบบผสมผสานกัน ทั้งการพังแบบเลื่อนไถล และการพังแบบฝาแฝดเกรนพร้อม ๆ กัน

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“วิธีจัดการกับศัตรูได้ดีที่สุด คือการให้อภัย...”