alloy(521).ppt - จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101/alloy(521)p.pdf1 2109101 ว สด ในงานว ศวกรรม

1

2109101 วสดในงานวศวกรรม

“โลหะผสมในงานวศวกรรม”

2

Metal Alloys

Ferrous Nonferrous

Steels Cast Irons

Low AlloyGray Iron

Ductile (nodular)

iron

WhiteIron

Malleableiron

High Alloy

Low Carbon Medium-Carbon High-Carbon

Plain

High Strengthlow alloy

Plain

Heat Treatable

Plain Tool Stainless

แบงท 2 wt.% C

3

เหลกกลา STEELS (<2wt%C)

เหลกกลาคารบอนตา (C<0.25wt%C) โครงสรางเปนเฟอรไรต หรอ เฟอรไรต/เพรลไลต เหลกกลาคารบอนตาชนดธรรมดา (Plain Low Carbon

Steel) เหนยว ความแขงแรงตา เหลกกลาผสมตาความแขงแรงสง (High Strength Low

Alloy Steel- HSLA) Cu+V+Ni+Mo10wt%

4

เหลกกลา (<2wt%C)

เหลกกลาคารบอนปานกลาง (0.25~0.6 wt.%C) มทงชนดธรรมดา (Plain Medium Carbon Steels) และชนดทชบ

แขงได การชบแขง = การทาใหเปน ออสเตนไนต (Austenitizing) แลวทาใหเยน

ตวอยางรวดเรว (Quenching) ซงเหลกจะกลายเปนเฟสใหมทเรยกวา มารเตนไซต มความแขงสงมาก หลงชบแขงตองอบคนตว (Tempering) เสมอ เหลกกลาชบแขงถกใชงานในสภาพมารเตนไซตทผานการอบคนตวแลว

(Tempered Martensite)

5

เหลกกลา (<2wt%C)

เหลกกลาคารบอนสง (0.6~1.4wt%C) มทงชนดธรรมดา (Plain Medium Carbon Steels)

และเหลกกลาเครองมอ ผสม Cr, V, Mo, W เกดเฟสคารไบดของธาตผสมเหลานขน เพม

ความแขงและทนตอการสกกรอน ใชงานในสภาพชบแขงและอบคนตวแลว ทาเครองมอตด แมพมพขนรป

6

เหลกกลา (<2wt%C)

มาตรฐานชนดเหลก ตาม AISI (American Iron & Steel Institute) และ SAE (Society of Automotive Engineers)ใชตวเลข ๔ หลก (หรอบางเกรดเปน ๕ หลก)ตวเลข ๒ หลกหลง (หรอ ๓ หลกหลง) 100 = เปอรเซนตคารบอนในเหลกนน เชน 1080 = 0.80%C (เหลกกลายเทกตอยด)UNS = Unified Numbering SystemASTM = American Society for Testing and Materials

7

เหลกกลา (<2wt%C)ต.ย

8

เหลกกลา (<2wt%C)ต.ย

9

เหลกกลา (<2wt%C)ต.ย

10

เหลกกลา (<2wt%C)ต.ย เหลกกลาเครองมอ (tool steel)

ต.ย เหลกกลาเครองมอ

Tool steel

11

Hot work (แมพมพขนรปรอน)Glass blowing process Cold work (แมพมพขนรปเยน)

Coining process

12

เหลกกลา (<2wt%C)ต.ย เหลกกลาเครองมอ

13

เหลกกลา (<2wt%C)

เหลกกลาไรสนม (Stainless Steels) Fe + Cr: %Cr > 11-13% เตมธาตผสมอน เชน Ni, Mo เพมความตานทานตอการกดกรอน

(Corrosion Resistance) ควบคมสวนผสมและอาจทาการอบชบความรอน เพอใหไดโครงสรางท

ตองการ โดยเฉพาะประเภท มารเตนซตก และ PH

ชนดทใชมาก: 304 (~18-8), 316 (~22-12) (เปนออสเตนนตกทงค)

14

Stainless Steels

Ferritic Stainless Steel

Austenitic Stainless Steel

Martensitic Stainless Steel

Precipitation Hardening Stainless Steel (PH)

Duplex Stainless Steel

15

16

17

เหลกหลอ

18

เหลกหลอ

เหลกหลอเทา (Gray Cast Iron)

เหลกหลอขาว (White Cast Iron)

เหลกหลอเหนยว หรอ เหลกหลอแกรไฟตกลม(Ductile Cast Iron, Spheroidal Graphite Cast Iron)เหลกหลออบเหนยว (Malleable Cast Iron)

แกรไฟต

คารไบด

แกรไฟตเมดกลม

แกรไฟตเกลดละเอยด

19

เหลกหลอ

เหลกหลอเทาพนเพรลไลต

เหลกหลอเหนยวพนเพรลไลตรอบแกรไฟตเปนเฟอรไรต

เหลกหลอขาวพนเพรลไลต

สขาวเปนซเมนไตต

เหลกหลออบเหนยวพนเพรลไลตแกรไฟตเปนเกลด (ไมกลมนก)

เหลกหลอเทาพนเฟอรไรต

20

โลหะนอกกลมเหลก

โลหะหลอ (Cast Metals&Alloys)

โลหะขนรปทางกล (Wrought Metals&Alloys)

ไมเหนยวมาก, มกเปนโลหะผสมชนดมยเทกตก

เหนยว, นามาขนรปทางกลไดดมกมเฟสเดยว

หรอมเฟสทสองในปรมาณตา

21

อะลมเนยม: Wrought Alloys

แบงประเภทตาม AA (Aluminum Association)

ใชเลข 4 หลก 1xxx : Pure Al 2xxx : Al-Cu

3xxx : Al-Mn 4xxx : Al-Si

5xxx : Al-Mg 6xxx : Al-Mg-Si

7xxx : Al-Zn

ระบกรรมวธการปรบปรงสมบตทางกล (Temper Designations) ดวยอกษร F, O, H, T

ชบแขงได(ชบแขงตกตะกอน)

22

อะลมเนยม: Wrought Alloys

กรรมวธการปรบปรงสมบตทางกล (Temper Designations) F : As Fabricated

O : Annealed and Recrystallized

H : Strain-hardened

T : Solution Treated and Aged ระบรายละเอยดยอยของการปรบปรงสมบตทางกลตอดวยตวเลข เชน T6, T7

เปนตน ตวอยาง 6063-T6

23

อะลมเนยม: Cast Alloys

กระบวนการหลอ: การหลอดวยแบบหลอทราย (Sand Mould Casting), การหลอดวยแบบหลอถาวร (Permanent Mould Casting/ Gravity Die Casting), การหลอดวยแรงดนสง (Die Casting/ High Pressure Die Casting)ชนดของโลหะอะลมเนยมหลอ 1xx : Pure Al 2xx : Al-Cu

3xx : Al-Si, Cu/Mg 4xx : Al-Si

5xx : Al-Mg 7xx : Al-Zn 8xx : Al-Sn

24

ทองแดง

หนก ถ.พ. 8.8

ความเหนยวสง ขนรปทางกลไดดปรบปรงสมบตทางกลไดมาก โดยการเตมธาตผสมการนาไฟฟาด (sensitive ตอสวนผสมเคมมาก)การนาความรอนด

25

ทองแดง

ทองแดง เปนโลหะแรกสดทมนษยนามาใชงานเนองจากพบในรปของโลหะในธรรมชาตปจจบน ทองแดง ไดจากการถลงแรทองแดง ซงมเปอรเซนตทองแดงตา (<5%)

เปนโลหะทถกนามาใชงานในรปของโลหะบรสทธ (ทางการคา) เปนสวนใหญ ใชงานดาน การนาไฟฟา และ การนาความรอน

26

โลหะผสมของทองแดง

ทองเหลอง = Cu + Zn (ไมเกน 30%) แขง ตามปรมาณสงกะสทผสม ทาเครองประดบ, แบรง, อปกรณไฟฟา, สกร

บรอนซ = Cu + ธาตอน ๆ บรอนซดบก หรอบางครงเรยก บรอนซฟอสฟอรส บรอนซเบรลเลยม มความแขงแรงสงสดในโลหะผสมของทองแดง

(ตองชบแขงแบบตกตะกอน), ไมเกดประกายไฟเวลากระแทก

27

แมกนเซยม

แมกนเซยม ถ.พ. 1.7

การผลตยาก, เผาไหมในอากาศ, การหลอหลอมตองควบคมบรรยากาศ (ใชฟลกซคมผว)โครงสรางผลก HCP แปรรปถาวรไดไมด มกขนรปรอนธาตผสมหลกคอ สงกะสและอะลมเนยม

28

ไทเทเนยม

ไทเทเนยม ถ.พ. 4.5

เปนโลหะทม Strength to Weight Ratio สงสดม ๒ อญรป (HCP) (BCC) ท 883°C

จดหลอมเหลวสงมาก 1675°C

ทนการกดกรอนด

คงความแขงแรงไดทงอณหภมตาและสงใชงานดานอวกาศ (Ti-6Al-4V)

เปนตวเลอกของวสดชวภาพ

29

NonFerrous Alloys

• Cu AlloysBrass: Zn: subst. solute atom (costume jewelry, coins, corrosion resistant)Bronze: Sn, Al, Si, Ni are subst. solute atom (bushings, landing gear)Cu-Be: precip. hardened for strength

• Al Alloys-lower : 2.7g/cm3

-Cu, Mg, Si, Mn, Zn additions -solid sol. or precip.

strengthened (struct. aircraft parts & packaging)

• Mg Alloys-very low : 1.7g/cm3

-ignites easily -aircraft, missles

• Refractory metals-high melting T -Nb, Mo, W, Ta• Noble metals

-Ag, Au, Pt -oxid./corr. resistant

• Ti Alloys-lower : 4.5g/cm3

vs 7.9 for steel-reactive at high T -space applic.

NONFERROUS ALLOYS

30

โลหะนอกกลมเหลก

โลหะนอกกลมเหลก

ทองแดง-นาไฟฟ า/ความรอนดมาก หนก (8.9) -ทนการกดกรอนทองเหลอง = ทองแดง + สงกะส-แขง ทาบช รองเพลา ฯลฯบรอนซ = ทองแดง + ดบก-ทนการกดกรอนดกวาทองเหลอง

อะลมเนยม-นาไฟฟ า/ความรอนด เบา (2.7) -ไมเปนสนม-อะลมเนยมบรสทธ- ทาฟอยล ฯลฯ ผสมธาต Si, Mg, Cu

-ลอแมก ชนสวนเครองยนต

แมกนเซยม-เบามาก (1.7) -ชนสวนอากาศยาน

โลหะทนไฟ-จดหลอมเหลวสงมาก-Nb, Mo, W, Ta

โลหะมคา-เงน ทอง แพลทตนม-ทนการกดกรอนด

ไทเทเนยม-เบา (4.5) -ทนการกดกรอนด-ความแขงแรงสง-ชนสวนยานอวกาศ

31

Superalloys:

For High temperature applications

(650-1200ºC)

Iron base superalloys

Cobalt base superalloys

Nickel base superalloys

- High Temp Corrosion/Oxidation resistance

- High Temp Strength Applications

32

High Temperature Materials

33

34

THANK YOU VERY MUCH !

“OUR COURSE NEVER STAYS THE SAME,

IT ALWAYS GETS HARDER” !!!