เนื่องจากเหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มเพิ่มความแข็งโดยการตกตะกอนสามารถเพิ่มความแข็งโดยกระบวนการทางความร้อน ซึ่งโดยทั่วไปแล้วมีขั้นตอนพื้นฐาน
3 อย่าง [138, 145] ดังนี้
1)
การให้ความร้อนเพื่อทำให้สารละลายเป็นเนื้อเดียว (Solution Treatment)
กระบวนการดังกล่าวประกอบด้วยการให้ความร้อนค่อนข้างสูง ซึ่งเหล็กกล้าไร้สนิมมักให้ความร้อนในช่วงอุณหภูมิ
980-1120
องศาเซลเซียส
เพื่อให้สารประกอบที่ตกตะกอนและธาตุผสมเกิดการละลายในลักษณะที่อิ่มตัวอย่างยิ่งยวด
(Supersaturated Solution)
ขั้นตอนดังกล่าวสามารถดำเนินการได้อย่างต่อเนื่อง เช่น ในระหว่างกระบวนการรีดร้อน (Hot
Rolling) ซึ่งมักเรียกสภาวะดังกล่าวว่า “Mill Anneal” หรือ “Condition A” [141]
2)
การชุบแข็ง หรือ การเย็นตัว (Quenching or
Cooling)
หลังจากโลหะผสมได้รับความร้อนจนกลายเป็นสารละลายที่อิ่มตัวอย่างยิ่งยวดแล้ว
จะถูกทำให้เย็นตัวมาที่อุณหภูมิห้อง โดยอาจทำการเย็นตัวในอากาศ น้ำมันหรือน้ำก็ได้
แต่จะต้องมีอัตราการเย็นตัวเร็วเพียงพอ
เพื่อให้วัสดุอยู่ในสภาวะของสารละลายของแข็งที่อิ่มตัวอย่างยิ่งยวด (Supersaturated Solid Solution) และควรควบคุมอัตราการเย็นตัวในขั้นตอนดังกล่าว
เพื่อให้ชิ้นส่วนมีประสิทธิภาพดีที่สุด โดยทั่วไป ถ้าการเย็นตัวจากช่วงอุณหภูมิสูงมีอัตราต่ำ
มักส่งผลให้วัสดุได้ลักษณะของเกรนที่หยาบ (Coarse Grain Size) มากกว่าอัตราการเย็นตัวสูงจากช่วงอุณหภูมิที่ต่ำกว่า
ซึ่งเป็นที่ทราบกันดีว่า
ประสิทธิภาพของวัสดุสามารถปรับปรุงได้โดยการควบคุมให้เกรนมีลักษณะที่เล็กละเอียด (Fine
Grain Size)
3)
การเพิ่มความแข็งโดยการตกตะกอน (Precipitation or Age Hardening)
เพื่อให้สารละลายของแข็งที่อิ่มตัวอย่างยิ่งยวดเกิดการแยกตัวของเฟสที่สอง
มีลักษณะเป็นกลุ่มของอนุภาคที่ตกตะกอนเล็ก ๆ (Small Precipitate Cluster) กระจายตัวทั่วไปในโลหะพื้น
ซึ่งขึ้นอยู่กับเวลาและ/หรืออุณหภูมิ
เพื่อเพิ่มความต้านทานของโลหะพื้นไม่ให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างเนื่องจากแรงกระทำ
เป็นการเพิ่มความแข็งแรงให้กับวัสดุ สำหรับโลหะผสมบางชนิด
อาจเกิดการตกตะกอนที่อุณหภูมิห้องหลังจากที่ทิ้งไว้ระยะหนึ่ง
ซึ่งเรียกกระบวนการดังกล่าวว่า “Natural Aging” แต่ถ้ามีการให้ความร้อนเพื่อเร่งหรือส่งเสริมให้เกิดการแข็งขึ้นของโลหะผสมจะเรียกกระบวนการดังกล่าวว่า
“Artificial Aging” [146]
ความสัมพันธ์เชิงคุณลักษณะระหว่างความแข็งและอุณหภูมิบ่มแข็งของ PH ประเภทออสเตนนิก
ถ้าควบคุมตัวแปรในขั้นตอนการบ่มแข็งไม่ถูกต้องเหมาะสม
โดยเฉพาะอุณหภูมิที่สูงกว่าค่าปกติ อาจนำไปสู่ปรากฏการณ์การบ่มแข็งมากเกินไป (Over-aging) ซึ่งวัสดุจะมีความสามารถในการยืดตัวมากขึ้น
ทั้งนี้เกิดจากอนุภาคที่เพิ่มความแข็งแรงให้กับวัสดุมีขนาดเพิ่มขึ้น
เมื่อเกรนหยาบขึ้นจะส่งผลให้วัสดุมีความแข็งลดลง
และสามารถกล่าวในอีกนัยหนึ่งได้ว่า
วัสดุมีความสามารถในการยืดตัวเพิ่มขึ้นหรือมีความเหนียวเพิ่มขึ้น นอกจากนี้
ถ้าวัสดุมีความแข็งเพิ่มขึ้นในระหว่างการบ่มแข็ง
จะส่งเสริมให้วัสดุมีความไวต่อการแตกเปราะเนื่องจากไฮโดรเจน (Hydrogen
Embrittlement)
สมบัติด้านต่างๆ ของ 17-7PH ที่อุณหภูมิบ่มแข็งต่างๆ
ข้อดีของเหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มเพิ่มความแข็งโดยการตกตะกอน
คือ ความสามารถในการเพิ่มความแข็งได้ด้วยกระบวนการทางความร้อน
ซึ่งทำให้วัสดุสามารถตกแต่งทางกลได้ง่าย
และหลังจากการตกแต่งทางกลหรือการแปรรูปด้วยวิธีการอื่น
ยังสามารถเพิ่มความแข็งแรงให้กับชิ้นส่วนได้โดยการให้ความร้อนที่อุณหภูมิต่ำ
โดยที่ชิ้นส่วนไม่เกิดการบิดเบี้ยว
การอบชุบทางความร้อนนอกจากจะเพิ่มความแข็งแรงให้กับวัสดุแล้วยังช่วยลดความเค้นตกค้าง
สำหรับการขึ้นรูปเย็นไม่แนะนำให้ทำหลังการบ่มแข็ง
เนื่องจากหลังจากการบ่มแข็งวัสดุจะมีความแข็งแรงจะเพิ่มขึ้น นอกจากนี้
การอบชุบด้วยความร้อนหลังการเพิ่มความแข็งโดยการตกตะกอน
อาจนำไปสู่การบ่มแข็งที่มากเกินไป (Excessive Over-aging)
ตารางเปรียบเทียบระหว่างเกรด 17-7PH และ A-286
[138] http://www.smihq.org/public/publications/past_articles/jan06_zubek.pdf
[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.
[146] Samuels,
Leonard. Metals Engineering: A Technical Guide. Editor: Carnes Publication
Services Inc. ASM International, 1988, pp. 368-9.
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น