กระบวนการทางโลหะวิทยาที่อาศัยความสามารถในการละลายที่น้อยลงของธาตุผสม
เพื่อเพิ่มความแข็งแรงให้กับโลหะผสมด้วยวิธีการที่เรียกว่า การแข็งขึ้นโดยการตกตะกอน
(Precipitation
Hardening) เป็นอีกหนึ่งวิธีการที่ใช้ในการพัฒนาโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูงพิเศษ
(Ultrahigh-strength Alloys) [137] กระบวนการดังกล่าวถูกค้นพบโดยบังเอิญในระหว่างการศึกษาโลหะผสมอะลูมิเนียม-ทองแดง โดยนักโลหะวิทยาชาวเยอรมัน ชื่อ อัลเฟรด ไวล์ม ในปี ค.ศ.1906 โดยเรียกโลหะผสมดังกล่าวว่า “Duralumin”
[138] หลังจากการค้นพบดังกล่าว ได้ใช้เวลาประมาณ 15 ปี
ในการศึกษาเพื่อให้เกิดความเข้าใจอย่างแท้จริงเกี่ยวกับกลไกการแข็งขึ้นโดยการตกตะกอน
จนทำให้สามารถพัฒนาและผลิตโลหะผสมของอะลูมิเนียมที่มีความแข็งแรงสูงขึ้นมาได้
จึงสามารถกล่าวได้ว่า อุตสาหกรรมอากาศยานสมัยใหม่ได้พัฒนาขึ้นจากการค้นพบปรากฏการณ์ดังกล่าว
จากนั้นจึงได้นำไปประยุกต์ใช้กับโลหะหลายชนิด เช่น โลหะผสมนิกเกิล โลหะผสมทองแดง
โละผสมไทเทเนียม รวมถึงเหล็กกล้าไร้สนิม
เหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มเพิ่มความแข็งโดยการตกตะกอน
ถูกพัฒนาครั้งแรกในราวปี ค.ศ.1940 [139] และหลังจากนั้น ได้มีการพัฒนาเพื่อประยุกต์ใช้งานที่หลากหลาย
เนื่องจากมีสมบัติที่พิเศษหลายด้าน
สมบัติที่สำคัญมากที่สุดอย่างหนึ่งของเหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มนี้ คือ แปรรูปได้ง่าย
มีความแข็งแรงสูง มีความเหนียวค่อนข้างดี มีความต้านทานการกัดกร่อนดีเยี่ยม [140-141]
มีอัตราการบิดเบี้ยวต่ำ และมีความสามารถในการเชื่อมดีเยี่ยม [142]
ซึ่งเป็นสมบัติที่ดีร่วมกันระหว่างเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกและออสเตนนิติก
กล่าวคือ
สามารถทำให้แข็งขึ้นได้ด้วยกระบวนการทางความร้อนคล้ายกับเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก
ในขณะเดียวกันก็มีสมบัติความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีคล้ายกับเหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติก
[143] จากสมบัติที่สามารถแปรรูปได้ง่าย
จึงสามารถขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีรูปร่างหลากหลาย เช่น แท่ง เส้นลวด แผ่น
ชิ้นส่วนตีขึ้นรูป ผลิตภัณฑ์หล่อ ผลิตภัณฑ์โลหะผง และผลิตภัณฑ์ขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์
เป็นต้น
เหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มเพิ่มความแข็งโดยการตกตะกอน
เป็นโลหะผสมชนิดที่มีโครเมียมและนิกเกิลเป็นธาตุผสมหลัก
สามารถทำให้แข็งขึ้นได้โดยกระบวนการทางความร้อน ดังนั้นจึงมีความต้านทานแรงดึงสูงมาก
ทั้งนี้เกิดจากการตกตะกอนของสารประกอบในโครงสร้างพื้นฐานแบบมาร์เทนซิติกและออสเตนนิติก
โดยธาตุผสมที่เพิ่มความแข็งแรงด้วยการตกตะกอนเป็นเฟสเชิงโลหะในระหว่างการบ่มด้วยความร้อน
(Aging
Treatment) ได้แก่ อะลูมิเนียม ไทเทเนียม ทองแดง โมลิบดีนัม
และไนโอเบียม [18, 143-144] ยกตัวอย่าง เช่น เกรด 17-4
PH ที่มีการเติมทองแดงเพื่อเพิ่มความแข็งหลังการบ่ม และเติมไนโอเบียมเพื่อจับตัวกับคาร์บอน
(Carbon Stabilized) เกรด Custom 455 มีการเติมไทเทเนียม
เกรด PH 13-8 Mo มีการเติมอะลูมิเนียม และเกรด Custom 450
ที่มีการเติมไนโอเบียม และเติมโมลิบดีนัมเพื่อเพิ่มสมบัติทางกลและความต้านทานการกัดกร่อน
เอกสารอ้างอิง
[137]
Z. Guo, W. Sha. Thermodynamic calculation
for precipitation hardening steels and titanium aluminides. Intermetallics
2002; 10(10): pp. 945-50.
[138] http://www.smihq.org/public/publications/past_articles/jan06_zubek.pdf
[140] C. N. Hsiao, C. S. Chiou, J. R. Yang. Aging
reactions in a 17-4 PH stainless steel. Materials Chemistry and Physics 2002;
74(2): pp. 134-42.
[141] M. Aghaie-Khafri, F. Adhami. Hot deformation
of 15-5 PH stainless steel. Materials Science and Engineering: A 2010;
527(4-5): pp. 1052-7.
[142] www.aalco.co.uk/.../Aalco_Datasheet_St_St_Precipitation_Hardening.pd
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น