60 เฟสไดอะแกรมของเหล็ก-คาร์บอน

9.2 เฟสไดอะแกรมของเหล็ก-คาร์บอน

      แผนผังแสดงระยะ หรือเฟสไดอะแกรมของเหล็ก-คาร์บอน (Iron-carbon phase diagram) คือแผนผังแสดงโครงสร้างของเหล็กกล้าที่ผสมกับคาร์บอนในปริมาณที่แตกต่างกัน และเกิดการเปลี่ยนแปลงขึ้นตามการเปลี่ยนไปของอุณหภูมิ ในการศึกษาการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จะต้องมีความเข้าใจในเรื่องของแผนผังไดอะแกรมเหล็ก-คาร์บอนให้ดีเสียก่อน ผังไดอะแกรมจะดูได้ในรูป

รูปเฟสไดอะแกรมเหล็ก-คาร์บอนที่ใช้ในการศึกษา โดยในแกนดิ่งเป็นสเกลอุณหภูมิสำหรับของเหล็กกล้า ในแกนนอนเป็นเปอร์เซ็นต์คาร์บอน

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

รูปเฟสไดอะแกรมเหล็กคาร์บอนที่ใช้ในด้านการศึกษา อีกรูป

ส่วนแผงผังที่ใช้ในงานอุตสาหกรรม จะใช้แผนผังโดยดูได้ที่รูป

รูปแสดงสภาวะการเปลี่ยนรูปของเหล็กกล้าคาร์บอน ที่ใช้ในงานอุตสาหกรรม

รูปเฟสไดอะแกรมเหล็ก-คาร์บอนที่ใช้ในงานอุตสาหกรรม อีกรูป

จากเฟสไดอะแกรมของเหล็ก-คาร์บอน จะบ่งบอกถึงโครงสร้างเหล็กที่อยู่ในอุณหภูมิต่าง ๆ ได้ ถ้าเราทราบเปอร์เซ็นต์ของคาร์บอนที่มาผสม โดยสามารถคิดได้จากไดอะแกรม หรือสามารถหาเหล็กกล้าที่อยู่ในรูปแบบเฟอร์ไรต์, เพิลไลต์, ซีเมนต์ไต, ออสเตนไนต์ หรือรูปแบบอื่น ๆ ที่เกิดจากการผสมผสานกันของรูปแบบต่าง ๆ

จากที่กล่าวเหล่านี้ ในขั้นตอนแรกก่อนที่จะอ่านผังไดอะแกรม จะต้องทราบสิ่งต่าง ๆ เหล่านี้เสียก่อน ได้แก่

ü  อุณหภูมิของเหล็กกล้า

ü  เปอร์เซ็นต์ของคาร์บอนในเหล็กกล้า

ü  เส้นทางเดินของเหล็ก ที่ผ่านการปรับสภาพทางความร้อน

      ในรูปผังไดอะแกรมจะมีเส้นที่สำคัญอยู่สองเส้นที่แสดงในไดอะแกรมเหล็ก-คาร์บอน เส้นล่างคือ  แนวเส้นอุณหภูมิของการเปลี่ยนรูปด้านต่ำ (Lower transformation temperature line) 

      ส่วนเส้นบนคือเส้น แนวเส้นอุณหภูมิของการเปลี่ยนรูปด้านสูง (Upper transformation temperature line) อุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงได้อธิบายเอาไว้แล้วใน บทที่ 7 แล้ว

      ณ แนวเส้นอุณหภูมิของการเปลี่ยนรูปด้านต่ำ เหล็กจะเริ่มต้นการเปลี่ยนรูปไปเป็นออสเตนไนต์ ส่วนที่เหนือ แนวเส้นอุณหภูมิของการเปลี่ยนรูปด้านสูง เหล็กเกิดการเปลี่ยนรูปเป็น ออสเตนไนต์บริสุทธิ์ ทั้งหมด ดูรูปที่

รูปเหนือ แนวเส้นอุณหภูมิของการเปลี่ยนรูปด้านสูง เหล็กเกิดการเปลี่ยนรูปเป็น ออสเตนไนต์บริสุทธิ์

      เหล็กกล้าที่อยู่ใต้ แนวเส้นอุณหภูมิของการเปลี่ยนรูปด้านต่ำ ทุกโครงสร้างจะไม่มีการเกิดออสเตนไนต์ขึ้นรูปแบบของเหล็กที่อยู่บริเวณต่ำว่าเส้นนี้ จะเป็น เฟอร์ไรต์, เพิลไลต์, ซีเมนไต หรือเกิดการผสมผสานกันของโครงสร้างเหล่านี้ ซึ่งขึ้นอยู่กับปริมาณคาร์บอนที่ผสม ดูที่รูป

รูปโครงสร้างที่เกิดขึ้นต่ำกว่าแนวเส้นอุณหภูมิของการเปลี่ยนรูปด้านต่ำจะเกิดเป็นรูปแบบเหล็กต่างกันไปไม่ว่าจะเป็นเฟอร์ไรต์, เพิลไลต์ และซีเมนไต ซึ่งขึ้นอยู่กับปริมาณคาร์บอนที่ผสมเข้าไป โดยเหล็กเหล่านี้ยังไม่ได้มีการปรับสภาพทางความร้อน หรือชุบแข็งมาก่อน

      ในพื้นที่สามเหลี่ยมทั้งสองระหว่างแนวเส้นอุณหภูมิของการเปลี่ยนรูปด้านสูง ง และแนวเส้นอุณหภูมิของการเปลี่ยนรูปด้านต่ำ เป็นการผสมกันของเฟอร์ไรต์กับออสเตนไนต์ หรือซีเมนไตกับออสเตนไนต์ หรือผสมผสมร่วมกันของ เฟอร์ไรต์, เพิลไลต์ หรือซีเมนไต (ตรงจุดดำ)

      ขึ้นอยู่กับปริมาณคาร์บอนที่ผสมเข้าไป และการให้ความร้อนในเหล็กกล้า ทางด้านซ้ายจะเห็นบริเวณสามเหลี่ยมขนาดเล็ก ซึ่งเป็นบริเวณของเฟอร์ไรต์ 100% ดูที่รูป

รูปบริเวณที่เกิดการเปลี่ยนแปลง เกิดการผสมผสานของออสเตนไนต์ กับเฟอร์ไรต์, เพิลไลต์ และ/หรือซีเมนต์ไตที่เกิดขี้นระหว่าง แนวเส้นอุณหภูมิของการเปลี่ยนรูปด้านสูง และแนวเส้นอุณหภูมิของการเปลี่ยนรูปด้านต่ำ โดยเหล็กยังไม่มีการปรับสภาพทางความร้อน หรือชุบแข็งมาก่อน

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“ความพยายามครั้งที่ 100 ดีกว่าคิดท้อถอยก่อนที่จะทำ”