Transcript
LOGO
1
CAST IRON กรรมวธทางความ
รอนส าหรบเหลกหลอ
2
1. White and Gray Cast Irons (เหลกหลอสขาวและเหลกหลอสเทา) โดยทวๆ ไป คารบอนทมอยใน Cast Iron จะมอย 2 ลกษณะ
คอ เปนคารบอนทจบตวอยกบสารอนหรอกคอ Cementite มสตร Fe3C หรอ เปนคารบอนอสระหรอกคอ Graphite ซงสลายมาจาก Cementite ดงสมการ
Fe3C (Cementite) Fe (Ferrite) + C (Graphite) ในกรณทคา รบอนท มอ ย จบตวอยกบสารอน เ ชน เปน
Cementite เหลกทไดจะแขงเปราะและน ามากดกลงไมได รอยหกจะมลกษณะสขาว ดงนนจงเรยกวาเปนพวก White Cast Iron
3
1. White and Gray Cast Irons (ตอ)
ในกรณทคารบอนทมอยเปนอสระ เชน เปน Graphite เหลกทไดจะมลกษณะออนกวา สามารถน ามากดหรอกลงได รอยหกจะมลกษณะสเทา จงเรยกวาเปนพวก Gray Cast iron
ในกรณท Cementite ทมอยประมาณครงหนงเปลยนมาเปน Graphite รอยหกจะมลกษณะเปนลาย ดงนนจงเรยกเปน Mottled Iron
4
2. Malleable Cast Iron (เหลกหลอเหนยว) ผลตไดจาก White Cast Iron โดยน ามาท า Annealing แลวจง
ท าใหเยนตวโดยควบคมอตราการเยนตวใหเปนไปตามตองการ ระยะเวลาทใชในการท า Annealing ประมาณ 40 – 100 ชวโมง ขนอยกบองคประกอบและความหนาบางของชนงานและขนกบวธการ Annealing ทใชดวย เหลกหลอเหนยวทรจกกนดมอย 2 ชนด คอ Whiteheart และ Blackheart
โดยทวๆ ไป ชนด Blackheart จะมลกษณะเนอโลหะเปน Ferrite แตอยางไรกตามอาจจะควบคมใหมเนอโลหะเปน Pearlite ได
5
2. Malleable Cast Iron (ตอ) เหลกหลอเหนยว ใชท าชนสวนโครงสรางเลกๆ ของรถยนต
เชน ท าดมลอรถบรรทก ท าทรดแหนบ ท ากงหามลอ ท าทเหยยบคนเรงและทเหยยบเบรค ท าคนโยกรถยนต ท าบานพบประตรถยนต นอกจากนยงใชท า ชนสวนเลกๆ ในเครองจกรทางการเกษตร และเครองจกรในอตสาหกรรมเสนใย ท าหวเผาทงแกส และน ามน และเครองใชอนๆ ในระบบประปา
6
3. Inoculated High Duty Cast Iron การหลอใหไดโลหะทม Graphite เปนแผนบางกระจายทวไป
ในเนอโลหะ สามารถท าไดโดยการเตม Graphitising Inoculant จ านวนเลกนอยลงในโลหะเหลวกอนเทเขาแบบหลอ Inoculant ทใชไดแก Calcium Silicide ส าหรบขบวนการ Meehanite Process ไดแก เมดนกเกล และ Ferro – Silicon ส าหรบขบวนการ Ni – Tensyl Process องคประกอบของโลหะเหลวทใชในขบวนการดงกลาวขางตนจะเหนวาเปนองคประกอบทวๆ ไปทใชผลต White Iron ผลของ Inoculant ทมตอเนอโลหะจะไมเกดขนอกถาเราน าโลหะนนมาหลอมเหลวใหม เนอโลหะชนดนจะเปน Pearlite ละเอยดๆ
7
4. Spheroidal Graphite Cast Iron การหลอเหลกเพอใหเนอโลหะม Graphite อยในลกษณะเมด
กลมเลกๆ อาจท าไดโดยเตมแมกนเซยมลงเลกนอย แมกนเซยมทเตมลงนจะอยในรปโลหะผสมของนกเกลและแมกนเซยมซงจะเตมลงในโลหะเหลวกอนเทลงแบบโดยเตมลงประมาณ 2% เนอเหลกทน ามาหลอมเหลวนกมองคประกอบทวไป เชนเดยวกบ White Cast Iron ซง Spheroidal Graphite Cast Iron อาจแยกออกไดเปน 2 ชนดใหญๆ เปน ชนด Cast และชนด Annealed
8
4. Spheroidal Graphite Cast Iron (ตอ) ประเดนทพจารณา Cast Annealed
ลกษณะโครงสราง เปน Pearlite + Graphite ถาหนามากกวา 50 มม. เนอโ ลหะจ ง อ า จปร า กฏ เ ป น Pearlite และ Ferrite
เปน Ferrite + Graphite Annealed ทอณหภม 900 องศาเซลเซยส เปนเวลา 2 -3 ชวโมงหลงจากนนจงท าใหเยนตวลงโดยควบคมอณหภม
คณสมบตเชงกลอนๆ
ความเคนแรงดง นวตน/มม2 540 - 700 420 -540
% การยดตว 1 – 5 10 – 25
ความเคนแรงอด 65 – 80 45 – 58
HB 230 – 280 140 – 180
คา Izod 4 12
9
5. Alloy Cast Irons
ธาตทส าคญทมผสมอยในโลหะชนดนคอ นกเกล โครเมยม ทองแดง และโมลปดนม ธาตทส าคญทสด คอ นกเกล ซงมผลตอโลหะผสมหลายอยาง คอ
1. ชวยใหเกดการจบตวของ Graphite
2. ชวยใหเนอโลหะมเกรนทดขน
3. ชวยใหอตราการเยนตววกฤตและชวงวกฤตมคาต าลง
LOGO
10
HEAT - TREATMENT กรรมวธ
ทางความรอน
11
ท าไมตองมการอบชบโลหะ
สงทพงปรารถนาท สดในการใชชนสวนตางๆ ทางวศวกรรมคอ การทชนสวนนนๆมอายการใชงานไดนานทสด ฉะนน นอกจากการออกแบบรปราง ลกษณะของชนงานทถกตองแลว เนอโลหะหรอโครงสรางจลภาคของชนงานนน กควรจะไดรบการพจารณาอยางรอบคอบดวย โครงสรางจลภาคทเหมาะสมกบการใชงานจะชวยเพมคณสมบตทางกลของชนงานและยงสามารถเพมอายการใชงานใหยาวนานขนดวย
12
ท าไมตองมการอบชบโลหะ (ตอ)
โดยทวไปเหลกทมความแขงสงมกจะมความเปราะสง และเหลกทมความเหนยวสงมกจะมความนมสงเชนกน แตขอพงสงเกตคอ เรามกจะตองการเหลกทมทงความแขงและความเหนยวในชนงานเดยวกน สงทจะมาชวยแกปญหานไดกคอ การอบชบโลหะนนเอง
13
วธการในการท า Heat -Treatment
แบงออกไดเปน 4 วธ คอ
การอบออน (Annealing)
การอบปกต (Normalizing)
การชบแขง (Quenching หรอ Hardening)
การอบคลายความแขง (Tempering)
14
การอบออน (Annealing)
คอ การท าใหโลหะออนตวลง โดยการเผาเหลกกลาทอณหภมสงจนกลายเปนออสเตนไนทใหนานพอสมควรแลวปลอยใหเยนตวลงชาๆ ในเตา การอบเชนนจะท าใหเหลกกลาเหมาะทจะน าไปแปรรป รด เจาะ กลง ไส เปนตน ซงสามารถแยกออกไดเปน 3 แบบ คอ 1. Process Annealing 2. Full Annealing 3. Spheroidising Annealing
15
การอบออน (Annealing) (ตอ)
1. Process Annealing เปนการลดความเครยดภายในแผนเหลก หรอลวดเหลกประเภท Low Carbon Steel ซงผานการท า Cold Working มา และเปนการท าใหโลหะดงกลาวออนตวลงโดยน ามาอบใหมอณหภมประมาณ 550 – 650 องศาเซลเซยส ในกรณท อบนานเกนไปหรออบอณหภมสง เกนไป Cementite ทมอยใน Pearlite จะเกดจบตวกนเปนกอนกลม และขนาดเกรนของ Ferrite จะขยายใหญขน ซงจะท าใหคาความเคนแรงดงและความแขงลดต าลง ดงนนจงตองควบคมทงอณหภมและเวลาในการท า Process Annealing อยางใกลชด
16
การอบออน (Annealing) (ตอ)
2. Full Annealing เปนการท าใหเหลกหลอทผานการท า Hot Working มาแลวมขนาดเกรนละเอยดและมความเหนยว โลหะทผานการท ากระบวนการนจะมลกษณะออนกวา และสามารถน าไปกลงไดดกวาโลหะทผานการท า Normalizing
17
การอบออน (Annealing) (ตอ)
3. Spheroidising Annealing เหลกกลาประเภท High – Carbon เราอาจจะท าใหออนตวไดโดยน าไปอบทอณหภม 650 – 700 องศาเซลเซยส จน Cementite ทมอยใน Pearlite จบตวเปนกอนกลม ลกษณะโครงสรางจะเหนเปนจดกลมๆ เลกๆ ของ Cementite อยในเนอ Ferrite เนอเหลกกลาทมลกษณะโครงสรางดงกลาวจะสามารถน าไปกดกลงตางๆ ไดด อยางไรกด ถา Cementite มขนาดเปนจดกลมใหญจะท าใหน าไปกดกลงไดยาก และผวไมสวยงามถงแมจะมลกษณะออนตวมากขนกตาม
18
การอบปกต (Normalizing)
คอ การเผาเหลกใหมอณหภมสงกวาอณหภมวกฤตของเหลกกลานนประมาณ 30 – 50 องศาเซลเซยส และใหคงทอณหภมนไวระยะหนง แลวจงปลอยใหเยนตวในอากาศ การอบปกตจะเพมความเหนยวและความแขงแรงใหกบเหลกกลา ท าใหเกรนสม าเสมอและมขนาดละเอยดขน นอกจากนยงชวยลดความเคนตกคางภายในดวย
19
เตรยมชนงาน
เผาชนงานทอณหภม 845 0C ประมาณ 30 นาท
ขนตอนการทดลอง (Annealingและ Normalizing)ขนตอนการทดลอง (Annealingและ Normalizing)
เยนตวในเตา (Annealing) เยนตวในอากาศ (Normalizing)
20
ตวอยาง การอบออน ทใชในอตสาหกรรม
1. เหลกมวนรดเยน ก าลงรอเขากระบวนการอบออน
2. เรยงเหลกมวนรดเยนซอนกนเปนชนๆ แลวครอบดวยเตาอบ
21
3. แสดงชนสวนภายในเตาอบ
ตวอยาง การอบออน ทใชในอตสาหกรรม (ตอ)
22
4. รปแสดงชวงอณหภมทเหมาะสมในการอบปกต (Normalizing)
4. รปแสดงชวงอณหภมทเหมาะสมในการอบปกต (Normalizing)
ตวอยาง การอบออน ทใชในอตสาหกรรม (ตอ)
23
การชบแขง (Quenching หรอ Hardening) คอ การเผาเหลกกลาจนกระทงโครงสรางจลภาคกลายเปนออสเตนไนททงหมด แลวท าใหเยนตวอยางรวดเรวจนถงอณหภมหอง ดวยอตราเรวทสงกวาอตราวกฤตของเหลกกลานน ขณะทเปนเฟสออสเตนไนทนน เหลกคารไบดจะละลายไดอะตอมของเหลกและคารบอน อะตอมคารบอนจะแพรเขาไปในเนอของออสเตนไนท ซงออสเตนไนทมความสามารถในการละลายคารบอนไดมากกวาเฟอรไรทหลายเทาตว เมอท าใหเหลกกลาเยนตวลงอยางรวดเรว คารบอนจะไมมเวลาพอทจะแพรผานออกมาจากเนอพน(matrix) ซงพยายามจะเปลยนเปนเฟสเฟอรไรท ผลทไดกคอ เกดการบดเบยวของเนอพนขน จนกลายเปนโครงสรางจลภาคชนดมารเทนไซด มความแขงและความแขงแรงสงมาก แตกเปราะมากดวย ดงนนกอนน าไปใชงานจงตองน าชนงานไปอบคลายความแขง (Tempering) เสยกอน
24
การอบคลายความเครยด (Tempering)
คอ การเผาเหลกกลาซงเปนมารเทนไซตทอณหภมคอนขางต า ประมาณ 2 ชวโมงเพอใหมารเทนไซตแตกตว เหลกกลาจะมความแขงลดลง แตมความเหนยวเพมมากขน ถาอบทอณหภมระหวาง 100 – 200 องศาเซลเซยส มารเทนไซตจะคลายความเคนภายใน ถาอบทอณหภมระหวาง 200 – 450 องศาเซลเซยส มารเทนไซตจะกลายเปนซเมนไตทและเฟอรไรทเกรนละเอยด แตถาเผาสงกวา 450 องศาเซลเซยส โครงสรางจลภาคทไดจะเปน เฟอรไรทและเพรลไลท ซงความแขงสดทายทไดจะลดลงมาก
25
ขนตอนการทดลอง (Quenchingและ Tempering)ขนตอนการทดลอง (Quenchingและ Tempering)
เตรยมชนงาน
เผาชนงานทอณหภม 830 0C ประมาณ 45 นาท
อบเหลก 205 0C (Tempering)
จมน าหรอน าเกลอ (Quenching)
อบเหลก 315 0C (Tempering)
อบเหลก 540 0C (Tempering)
26 1. ในอตสาหกรรมจรง เราสามารถท ากระบวนการ Quenching และ Tempering ตอเนองกนไดเลย1. ในอตสาหกรรมจรง เราสามารถท ากระบวนการ Quenching และ Tempering ตอเนองกนไดเลย
การอบคลายความเครยด (Tempering) (ตอ)
27
2. ตวอยางชนงานทใชในการชบแขง
การอบคลายความเครยด (Tempering) (ตอ)
28
ออสเตนไนท (Austenite) หรอ เหลกแกมมา (γ)ออสเตนไนท (Austenite) หรอ เหลกแกมมา (γ)
คอ Solid Solution ของเหลกกบคารบอนซงคารบอนสามารถละลายในเหลกมากทสด ถง 2% ทอณหภม 1130 0C มระบบผลกเปน FCC
ระบบผลก FCC
ศพทเทคนคเกยวกบโครงสรางจลภาค
29
ศพทเทคนคเกยวกบโครงสรางจลภาค (ตอ)
เฟอรไรท (Ferrite) หรอ เหลกแอลฟา (α) เฟอรไรท (Ferrite) หรอ เหลกแอลฟา (α)
คอ Solid Solution ของเหลกกบคารบอนซงคารบอนสามารถละลายในเหลกมากทสด ถง 0.0025% ทอณหภม 7230C มระบบผลกเปน BCC
ระบบผลก BCC
30
ศพทเทคนคเกยวกบโครงสรางจลภาค (ตอ)
ซเมนไตต (Cementite) หรอ เหลกคารไบด (Fe3C)ซเมนไตต (Cementite) หรอ เหลกคารไบด (Fe3C)
เปน Intermetallic compound ระหวางเหลกกบคารบอน มความแขงสงแตเปราะ
31
ศพทเทคนคเกยวกบโครงสรางจลภาค (ตอ)
เพรลไลท (Pearlite)เพรลไลท (Pearlite)
เพรลไลท (Pearlite) คอ ผลกรวมระหวางเฟอรไรท กบ ซเมน ไตต ทเกดจากปฏกรยา ยเทคตอยด ในขณะทเยนตวชาๆเกดสลบกนเปนแถบยาว ดงนน เพรลไลท จงม 2 เฟส และถกเรยกวา โครงสราง 2 เฟส
32
ศพทเทคนคเกยวกบโครงสรางจลภาค (ตอ)
33
มารเทนไซต (Martensite)มารเทนไซต (Martensite)
โครงสรางทไดจากการเยนตวอยางรวดเรวของ ออสเตนไนท ดวยกระบวนการชบแขง
ศพทเทคนคเกยวกบโครงสรางจลภาค (ตอ)
top related