จะวัดความแข็งของสแตนเลสได้อย่างไร? ประเทศไทย

วัสดุสแตนเลสถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ วัสดุสแตนเลสแต่ละชนิดมีความแข็งที่แตกต่างกัน เราจะทดสอบความแข็งของสแตนเลสได้อย่างไร

สแตนเลสมีความแข็งเท่าไหร่?

ความแข็งเป็นตัวบ่งชี้อย่างหนึ่งในการประเมินคุณสมบัติของวัสดุ และมักถูกกำหนดให้เป็นความสามารถของวัสดุในการต้านทานการเสียรูปถาวรในพื้นที่ ความสามารถนี้สะท้อนให้เห็นจากการที่วัสดุจะเสียรูปถาวรหรือเสียหายเมื่อได้รับแรงกดดันจากภายนอก รอยขีดข่วน หรือการสึกหรอ ยิ่งวัสดุมีความแข็งมากเท่าใด ความต้านทานต่อการเสียรูปก็จะยิ่งมากขึ้น ซึ่งหมายความว่าวัสดุจะมีโอกาสเสียรูปน้อยลง

หลังจากที่โรงงานเหล็กผลิตเหล็กแล้ว จะมีการใช้วิธีการทดสอบความแข็งมาตรฐานบางอย่างเพื่อกำหนดค่าความแข็ง ซึ่งโดยปกติแล้วจะช่วยให้กำหนดค่าความแข็งแรงในการดึงได้ ค่าความแข็งของสแตนเลสจะกำหนดว่าเหมาะกับการออกแบบหรือการใช้งานที่ต้องการหรือไม่

ปัจจัยใดบ้างที่สามารถส่งผลต่อความแข็งของสแตนเลส?

มีปัจจัยที่มีอิทธิพลหลายประการ และปัจจัยทั่วไปได้แก่ องค์ประกอบทางเคมี โครงสร้างจุลภาค วิธีการอบด้วยความร้อน เป็นต้น

องค์ประกอบทางเคมี:

- โครเมียม : ช่วยเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อน และช่วยเพิ่มความแข็ง

- นิกเกิล: ปรับปรุงความเหนียวและความเหนียวซึ่งสามารถลดความแข็งได้

- คาร์บอน: ยิ่งมีปริมาณคาร์บอนมากขึ้น ความแข็งก็จะยิ่งมากขึ้น โดยเฉพาะเกรดมาร์เทนไซต์

- โมลิบดีนัม: ปรับปรุงความทนทานต่อการกัดกร่อน และสามารถเพิ่มความแข็งของโลหะผสมบางชนิดได้

โครงสร้างจุลภาค:

- โครงสร้างออสเทไนต์: มักจะนิ่มเนื่องจากโครงสร้างลูกบาศก์ที่อยู่ตรงกลางหน้า

- โครงสร้างเฟอร์ไรต์ : มีความแข็งและความแข็งแรงปานกลาง

โครงสร้างมาร์เทนไซต์: ความแข็งสูงเกิดขึ้นจากกระบวนการเปลี่ยนแปลงระหว่างการชุบแข็ง

การรักษาความร้อน:

- การชุบแข็ง: การระบายความร้อนอย่างรวดเร็วจากอุณหภูมิสูงช่วยเพิ่มความแข็ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสแตนเลสประเภทมาร์เทนซิติก

- การอบชุบ: การให้ความร้อนเหล็กที่ชุบแข็งแล้วจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำกว่าจะช่วยลดความเปราะบางได้ในขณะที่ยังคงความแข็งไว้ได้บ้าง

มีวิธีทดสอบความแข็งของสแตนเลสอย่างไรบ้าง?

โดยทั่วไปแล้ว มีการใช้เครื่องชั่งหลายประเภทเพื่อทดสอบความแข็งของสเตนเลส โดยเครื่องชั่งที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ความแข็งบริเนล (HB) ความแข็งร็อกเวลล์ (HR) และความแข็งวิกเกอร์ส (HV)

1. ความแข็งบริเนล (HB)

วิธีทดสอบ: การทดสอบความแข็งแบบ Brinell คือการกดลูกบอลเหล็กกล้าชุบแข็งหรือลูกบอลคาร์ไบด์ลงบนพื้นผิวของสแตนเลสภายใต้แรงที่กำหนด จากนั้นวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของรอยบุ๋มและคำนวณค่าความแข็งแบบ Brinell

หน่วย: แสดงเป็น HB (ค่าความแข็ง Brinell) โดยค่ายิ่งมากขึ้นแสดงว่ามีความแข็งมากขึ้น

วัสดุที่ใช้ได้: ใช้ได้กับโลหะและโลหะผสมที่อ่อนกว่า โดยทั่วไปใช้กับวัสดุเช่นเหล็กหล่อ ทองแดงและอลูมิเนียม

2. ความแข็งร็อคเวลล์ (HR)

วิธีทดสอบ: ใช้ดอกสว่านทรงกรวยขนาดเล็ก (โดยทั่วไปจะเป็นดอกสว่านเพชร) หรือลูกเหล็กกดลงไปในวัสดุภายใต้แรงกระทำที่เฉพาะเจาะจง และวัดความแตกต่างของความลึกระหว่างวัสดุภายใต้แรงกระทำและหลังจากการขนถ่ายออก

หน่วย: แสดงเป็น HR มีหลายมาตราส่วน (เช่น HRA, HRB, HRC เป็นต้น) โดยที่ HRC ถือเป็นมาตราส่วนที่ใช้กันทั่วไปที่สุด เหมาะกับวัสดุที่มีความแข็งสูง (เช่น สแตนเลสสตีล)

วัสดุที่สามารถใช้งานได้: เหมาะสำหรับวัสดุที่มีความแข็งสูง สามารถทดสอบได้อย่างรวดเร็ว และใช้กันอย่างแพร่หลายในการทดสอบความแข็งของวัสดุโลหะ

3. ความแข็งวิกเกอร์ส (HV)

วิธีทดสอบ: การทดสอบความแข็งวิกเกอร์สใช้เครื่องเจาะรูปพีระมิดเพชรเพื่อกดรอยบุ๋ม วัดเส้นทแยงมุมของรอยบุ๋มภายใต้กล้องจุลทรรศน์ และคำนวณค่าความแข็ง

หน่วย : แสดงเป็น HV ยิ่งค่ามากขึ้น ความแข็งก็จะยิ่งมากขึ้น

วัสดุที่ใช้ได้: ใช้ได้กับวัสดุโลหะทั้งหมด โดยเฉพาะในการวัดแผ่นบาง ตัวอย่างขนาดเล็ก และความแข็งของพื้นผิว

สรุป:

ความแข็งของสเตนเลสเป็นคุณสมบัติทางกายภาพที่สำคัญอย่างหนึ่ง ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อขอบเขตการใช้งานและประสิทธิภาพการประมวลผล โดยการทำความเข้าใจความแข็งของสเตนเลสและปัจจัยที่มีอิทธิพล เราก็สามารถเลือกวัสดุสเตนเลสที่เหมาะสมเพื่อตอบสนองความต้องการทางวิศวกรรมเฉพาะได้ดีขึ้น