บทที่ 10 การวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาค

      ถ้าเราสามารถมองดูเหล็กกล้าได้ใกล้จนภาพมันขยายมีความชัดเจนมากขึ้น เราจะพบความแตกต่างอย่างมากมาย เมื่อผ่านการมองเนื้อเหล็กกล้า การมองให้เห็นภาพที่ใหญ่ขึ้นของเนื้อเหล็ก เราสามารถมองผ่านอุปกรณ์ช่วยมองชนิดหนึ่งที่เรียกว่า  กล้องจุลทรรศน์ (Microscope) ดูได้ที่รูปด้านล่าง

รูปกล้องจุลทรรศน์

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

รูปการใช้งานกล้องจุลทรรศน์

ซึ่งสามารถมองเห็นภาพที่มีขนาดเล็กมากให้มองได้ใหญ่ชัดเจนขึ้น ซึ่งเป็นกระบวนการสร้างภาพจากการมองด้วยกล้องจุลทรรศน์ เราเรียกภาพเหล่านั้นว่า ภาพจุลภาค (Photomicrography)

ภาพจุลภาคของโลหะ

      กล้องจุลทรรศน์มีหลายชนิด หลายรูปแบบ แล้วก็มีอุปกรณ์พ่วงต่อ เพื่อช่วยในการทำงานในการที่แสดงโครงสร้างของโลหะ

รูปบางครั้งอาจมีอุปกรณ์เสริมเพื่อช่วยให้ใช้งานได้ง่ายยิ่งขึ้น

รูปกล้องจุลทรรศน์ที่มีอุปกรณ์เสริม

เมื่อนำมาส่องดูโครงสร้างจุลภาคของเหล็กกล้ามีอัตราขยาย 500เท่า (500X) จะแสดงให้เห็นได้ในรูป

รูปจุลภาคของโครงสร้างมาเทนไซต์ และเบย์ไนต์(Bainite) ในเหล็กกล้า AISI/SAE 1095

10.1 รูปโครงสร้างทางจุลภาค

รูปโครงสร้างของเฟอร์ไรต์, เพิลไรต์, ซีเมนไต, มาเทนไซต์ และออสเตนไนต์ เมื่อมองดูผ่านกล้องจุลทรรศน์จะมีความแตกต่างกันมาก แต่ละรูปแบบโครงสร้างสังเกตได้ดังนี้

v รูปโครงสร้างเฟอร์ไรต์ คล้ายแผ่นปะที่มาต่อกัน

v รูปโครงสร้างเพิลไลต์ คล้ายแนวสันที่ต่อเนื่องกัน

v รูปโครงสร้างซีเมนไต เหมือนกับถนนในเมืองสีขาว

v รูปโครงสร้างมาเทนไซต์ มีรูปลักษณะของเข็ม

v รูปโครงสร้างออสเตนไนต์ คล้ายกับการแตกของแผ่นคอนกรีต

ในรูปโครงสร้างของแต่ละประเภท จะได้อธิบายในหัวข้อต่อไป

10.1.1 รูปโครงสร้างเฟอร์ไรต์

       เฟอร์ไรต์แสดงให้เห็นสีขาวเมื่อดูผ่านกล้องจุลทรรศน์ รูปด้านล่าง ส่วนหนึ่งสีดำขนาดเล็กเป็นส่วนของโครงสร้างเพิลไลต์ ที่บรรจุอยู่ในบางส่วนของคาร์บอน ถ้าปรากฏเพียงแต่เฟอไรต์ ในโครงสร้าง โครงสร้างทางจุลภาคคงจะเป็นของแข็งสีขาว

รูปโครงสร้างจุลภาคของเฟอร์ไรต์

รูปโครงสร้างจุลภาคเหล็กกล้ารูปแบบเฟอร์ไรต์

10.1.2 รูปโครงสร้างเพิลไลต์

      โครงสร้างเพิลไลต์ (คาร์บอน 0.8%) อยู่ระหว่างโครงสร้างเฟอร์ไรต์ และซีเมนต์ไต ได้อธิบายในบทที่ 9 แล้ว ในโครงสร้างทางโลหะวิทยา มีแนวสันของเพิลลิติก เส้นดำเป็นซีเมนต์ไต ส่วนแนวสันสีเทาอ่อนเป็นเฟอร์ไรต์

รูปโครงสร้างจุลภาคของเพิลไลต์

รูปโครงสร้างจุลภาคเหล็กกล้ารูปแบบเพิลไลต์

รูปโครงสร้างเพิลไลต์

10.1.3 โครงสร้างเฟอร์ไรต์-เพิลไลต์

รูปโครงสร้างจุลภาคเหล็กกล้ารูปแบบเฟอร์ไรต์ และเพิลไลต์ผสมกัน

      ส่วนประกอบของเฟอร์ไรต์ และเพิลไลต์ ในตัวเหล็กกล้า มีรูปแบบที่โดดเด่นอย่างมาก เฟอร์ไรต์จะปรากฏเป็นสีขาว ส่วนเพิลไลต์จะปรากฏเป็นสีดำหรือเป็นชั้นบาง ๆ ผลรวมของเพิลไลต์แสดงให้เห็นสัดส่วนตามคาร์บอนที่ผสมอยู่ในเหล็กกล้า เมื่อทำการเติมคาร์บอนเพิ่มขึ้น โครงสร้างเพิลไลต์โดยรวมก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

      ลองทำการเปรียบเทียบโครงสร้างที่มีลักษณะคล้ายกันของเหล็ก โดยทำการเปรียบเทียบเหล็กกล้า เอไอเอสไอ/เอสเออี 1018 และเหล็กกล้า เอไอเอสไอ/เอสเออี 1045 

รูปเหล็กกล้า เอไอเอสไอ 1018

รูปเหล็กกล้า เอไอเอสไอ 1045

      ในเหล็กกล้า 1045 จะมีเปอร์เซ็นต์ของเพิลไลต์สูงกว่า เป็นเพราะว่ามีการผสมคาร์บอนเข้าไปมากกว่า มีค่าการผสมคาร์บอนอยู่ที่ 0.45% และเหล็กกล้า 1018 มีการผสมคาร์บอนอยู่ประมาณ 0.18% 

      เนื่องจากมันมีคาร์บอนผสมต่ำ เหล็กกล้า 1018 จึงมีโครงสร้างจุลภาคที่เบาบางกว่า จำไว้อย่างว่า การที่บรรจุคาร์บอนเพิ่มขึ้น ผลรวมของเพิลไลต์ก็จะเพิ่มขึ้นไปด้วย ผลที่ได้ทำให้เมื่อมองภาพผ่านทางกล้องจุลทรรศน์จึงดูดำกว่า

10.1.4 โครงสร้างซีเมนต์ไต-เพิลไลต์

รูปโครงสร้างซีเมนต์ไต-เพิลไลต์

รูปโครงสร้างซีเมนต์ไต (สีขาว)-เพิลไลต์ คาร์บอน 1.3%

      โครงสร้างซีเมนต์ไต-เพิลไลต์ บางส่วนของซีเมนต์ไตคล้ายถนนในเมืองสีขาวเล็ก ๆ ส่วนเพิลไลต์ปรากฏในลักษณะรูปร่างแนวสัน เมื่อเพิ่มเปอร์เซ็นต์คาร์บอนขึ้น ทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นของซีเมนต์ไตด้วย

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“บางครั้ง การพิจารณาดูคนด้วยใจ
จะพิจารณาได้แม่นยำกว่า ใช้ตาหลายเท่า”