10.2 ขั้นตอนการเตรียมชิ้นงานตัวอย่าง

      ก่อนที่เหล็กกล้าที่เป็นชิ้นงานตัวอย่าง ให้สามารถนำไปส่องด้วยกล้องจุลทรรศน์ และถ่ายภาพได้นั้น โลหะจะต้องถูกจัดเตรียมอย่างระมัดระวัง เพื่อส่องดูพื้นผิวภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ชิ้นงานควรแบนเรียบ อาจจะมีความขรุขระ มีสีดำ สีขาว หรืออื่น ๆ ตามชนิดเหล็กกล้า

      ก่อนที่จะมีการวิเคราะห์โครงสร้างของชิ้นงานตัวอย่าง เหล็ก จะต้องผ่านขั้นตอนหลายขั้นตอน ประกอบไปด้วย การตัดชิ้นงานให้เป็นชิ้นเล็ก, การหล่อเข้าแม่พิมพ์ (Molding), การเจียรนัย (Grinding), ขัดเงา (Polishing) และการกัดกร่อน (Etching) 

วิดีโอแสดงขั้นตอนการเตรียมชิ้นงานตัวอย่างก่อนนำไปส่อง เพื่อวิเคราะห์โครงสร้าง

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

10.2.1 ตัดชิ้นงาน

รูปการตัดชิ้นงาน

      ก่อนที่จะนำไปส่องด้วยกล้องจุลทรรศน์ ชิ้นงานบางชิ้นมีขนาดใหญ่เกินที่จะเข้าช่องของกล้องจุลทรรศน์ และชิ้นงานไม่จำเป็นจะต้องมีขนาดใหญ่นักก็ได้ จึงต้องทำการตัดชิ้นงานให้มีขนาดเล็กพอที่จะใส่ลงไปในช่องวางชิ้นงานตรงฐานกล้องจุลทรรศน์

10.2.2 การหล่อเข้าแม่พิมพ์

      หลังจากนั้น ก็จะนำชิ้นงานตัวอย่างไปเข้าโมลด์ หรือแม่พิมพ์ที่เป็นพลาสติก ทั้งนี้เพื่อง่ายต่อการจับชิ้นงาน และยึดเข้ากับอุปกรณ์ตรวจสอบ

รูปการนำชิ้นงานเข้าแม่พิมพ์พลาสติก

รูปตัวอย่างบล็อกยึดแม่พิมพ์ 1

รูปตัวอย่างบล็อกยึดแม่พิมพ์ 2

10.2.3 การเจียรนัย

รูปตัวอย่างอุปกรณ์เจียรนัย และขัดเงาชิ้นงาน

รูปโลหะที่ผ่านการเจียรนัย

รูปการเจียรนัย และการขัดเงา

รูปหลังการเจียรนัย

ชิ้นงานตัวอย่างก่อนที่จะนำมาวิเคราะห์ จะมีความขรุขระ และมีความหยาบที่ผิว จำเป็นจะต้องมีการเจียรนัยผิวชิ้นงานเพื่อลบความขรุขระ และความหยาบออกไป ตัวอย่างชิ้นงานที่ดีหลังการเจียรนัยควรจะเงา และสะท้อนแสงได้เล็กน้อย

10.2.4 การขัดเงา

      จากนั้น ก็นำไปขัดให้ผิวหน้าชิ้นงานตัวอย่างให้เงาวาว ขัดความขรุขระ และลบรอยออกทั้งหมด ให้ผิวสุดท้ายของโลหะควรจะเงาเหมือนกับกระจก

รูปชิ้นงานเข้าไปขัดเงา

รูปการขัดเงา

10.2.5 การกัดกร่อน

      การกัดกร่อน ในชิ้นงานตัวอย่างโดยใช้สารเคมีที่มีสภาพเป็นกรด โดยใช้ กรดไนตริก (Nitric acid: HNO₃) เพื่อทำให้พื้นผิวโลหะที่ผ่านการขัดเงาสามารถเห็นรายละเอียดของโครงสร้างจุลภาคได้มีความชัดเจนขึ้น การกัดกร่อนจึงเป็นขั้นตอนสุดท้ายในการตระเตรียมชิ้นงาน เพื่อนำไปวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์

      ข้อควรระวังในการกัดกร่อน โลหะบางชนิด เมื่อใส่ลงไปในบ่อกรดแล้วการกัดกร่อนจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วซึ่งอาจทำให้ชิ้นงานตัวอย่างเสียหายได้ หลังการกัดผิวหน้าของชิ้นงานมักจะปรากฏเป็นรอยดำ เมื่อนำไปทำความสะอาดจะเห็นเนื้อโลหะที่แท้จริง ก่อนจะนำไปส่องกล้องจุลทรรศน์  

       ส่วนวิธีการปฏิบัติที่ใช้กรดกัดกร่อนในชิ้นงานตัวอย่างทางโลหะวิทยาอย่างที่เหมาะสม ควรมีขั้นตอนปฏิบัติ ดังต่อไปนี้

1.  หลังจากที่ผ่านการขัดเงาแล้ว ก็ให้ทำความสะอาดพื้นผิวด้วยแอลกอฮอล์จะเป็นเมทิล หรือเอทิลแอลกอฮอล์ก็ได้ แล้วปล่อยให้ชิ้นงานตัวอย่างแห้ง แอลกอฮอล์ระเหยอย่างรวดเร็ว จากนั้นก็เช็ดรอยเปื้อนตรงผิวหน้าชิ้นงานออกให้สะอาด

รูปใช้แอลกอฮอล์ทำความสะอาดชิ้นงาน

รูปเป่าแห้งทำความสะอาดชิ้นงานตัวอย่าง

2.  ใส่กรดลงไปที่ชิ้นงานตัวอย่าง โดยสามารถหยดกรดลงไปในชิ้นงาน หรือโดยการจุ่มชิ้นงานตัวอย่างลงไปในอ่างที่มีน้ำกรด หรือให้ใช้ผ้าหรือสำลีทาชุบกรด แล้วทาลงไปที่ชิ้นงานตัวอย่าง

รูปชิ้นงานเตรียมกัดด้วยกรด

รูปการกัดด้วยกรดกับชิ้นงานตัวอย่าง

3.  หลังจากให้กรดกัดชิ้นงาน เพื่อให้กร่อนผิวหน้างานเพียงพอแล้ว ให้นำชิ้นงานไปล้างด้วยน้ำสะอาด โดยให้นำไหลผ่านชิ้นงานเพื่อชะล้างกรด และคราบออกให้หมด

4.  เมื่อล้างชิ้นงานตัวอย่างโดยล้างด้วยน้ำไหลผ่านแล้ว ก็ทำความสะอาดอีกครั้งด้วยแอลกอฮอล์ ซึ่งจะช่วยขจัดคราบน้ำ สารละลายกรดไนตริก ให้หมดจากชิ้นงาน

      หลังจากผ่านขั้นตอนการกัดกร่อนเสร็จสิ้นแล้ว ชิ้นงานตัวอย่างก็พร้อมที่จะนำไปถูกส่องด้วยกล้องจุลทรรศน์ การกัดกร่อนพื้นผิวอย่างเหมาะสมจะทำให้โครงสร้างทางจุลภาคของโลหะมีความสมบูรณ์ขึ้น การเปรียบเทียบของพื้นผิวสำเร็จผ่านแต่ละขั้นตอน

รูปการส่องกล้องจุลทรรศน์

10.3 การเปรียบเทียบโครงสร้างที่เป็นสีสว่าง และมืด

      ยังไม่มีกฎที่แน่นอน ที่ใช้ในการตัดสินโครงสร้างทางจุลภาค ที่ปรากฏเห็นเป็นสีสว่าง (สีขาว) และสีมืดในเนื้อเหล็กกล้า แต่ถึงอย่างไร ก็ยังมีกฎทั่วไปที่นำมาใช้เป็นบรรทัดฐานในการวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาค

      เหล็กกล้าโครงสร้างเฟอร์ไรต์โดยทั่วไป มักจะปรากฏเป็นสีขาว โครงสร้างนั้นจะเห็นคาร์บอนที่ปรากฏเป็นสีดำ อย่างไรก็ตามก็มีข้อยกเว้นของกฎ เมื่อโครงสร้างต่างออกไป

รูปโครงสร้างจุลภาคเหล็กกล้ารูปแบบซีเมนต์ไต

รูปโครงสร้างซีเมนต์ไต (สีขาว)-เพิลไลต์ คาร์บอน 1.3%

      ในโครงสร้างซีเมนต์ไต ซึ่งมีเปอร์เซ็นต์ของคาร์บอนที่มากกว่าเพิลไลต์จะปรากฏสีขาว ถึงแม้ว่าจะมีปริมาณคาร์บอนอยู่ด้วย ส่วนเพิลไลต์ในโครงสร้างนี้จะปรากฏสีดำ

สิ่งเหล่านี้มักจะได้จากการทดลอง, การจดบันทึก และประสบการณ์ของผู้นั้น ในการดูโครงสร้าง เพื่อการตัดสินใจในโครงสร้างของโลหะ

จบบทที่ 10 

ครั้งหน้าบทที่ 11 จะได้เรียนรู้เกี่ยวกับ การปรับสภาพทางความร้อน (Heat treating) และการชุบแข็ง (Quenching)

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“ผู้คนส่วนใหญ่มีความสุข
                                  กับความต่ำต้อยของมิตรสหาย”