ผลของการอบด้วยความร้อนต่อการตกตะกอนของคาร์ไบด์ทุติยภูมิในโลหะผสมเหล็ก นิกเกิล 30.8% โครเมียม 26.6 %

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้ศึกษาผลของการอบด้วยความร้อนที่อุณหภูมิ 800, 900, 1000 และ 1100 °ซ ต่อ การตกตะกอนของคาร์ไบด์ทุติยภูมิในโลหะผสมเหล็ก นิกเกิล 30.8% และ โครเมียม 26.6% โครงสร้าง จุลภาคของชิ้นงานในสภาพที่ได้รับ (as-received state) ประกอบด้วยโครงสร้างตาข่าย (network) ของ คาร์ไบด์ปฐมภูมิสองชนิด คือ โครเมียมคาร์ไบด์ และไนโอเบียมไทเทเนียมคาร์ไบต์บนโครงสร้างพื้นฐาน ออสเทนไนท์ ภายหลังอบด้วยความร้อนพบว่า คาร์ไบด์ทุติยภูมิตกตะกอนบนโครงสร้างพื้นบริเวณที่ใกล้ กับคาร์ไบด์ปฐมภูมิก่อนแล้วกระจายเข้าสู่ใจกลางของเดนไดรท์ คาร์ไบด์ทุติยภูมิรูปเข็ม (needlelike) และแบบแผ่นฟิล์ม เกิดข้นเมื่ออุณหภูมิและเวลาในการอบด้วยความร้อนเพิ่มขึ้น ผลการวิเคราะห์ส่วนผสมของ คาร์ไบด์ทุติยภูมิด้วยเทคนิค EDS พบว่ามีส่วนผสมคล้ายคาร์ไบด์ปฐมภูมิ อนุภาคคาร์ไบด์ทุติยภูมิที่ ละเอียดส่งผลให้ความเค้นดึงสูงสุด และ ความเค้นคราก (0.2% proof stress) สูงขึ้น ส่วนค่าความแข็ง สูงขึ้นเล็กน้อย จากแผนภูมิการตกตะกอนที่อุณหภูมิคงที่ในช่วงอุณหภูมิที่ศึกษา พบว่าการตกตะกอนเกิดช้า ที่สุดที่อุณหภูมิ 800 °ซ และเกิดเร็วที่สุดที่อุณหภูมิ 1000 °ซ ซึ่งให้ปริมาณคาร์ไบด์ทุติยภูมิสูงสุดประมาณ 0.7% (โดยน้ำหนัก) ผลการศึกษาจลนพลศาสตร์ของการตกตะกอนของคาร์ไบด์ทุติยภูมิตามสมการ Johnson-Melt และ Avrami พบว่าปฏิกิริยาเกิดเป็นสองขั้นตอน ขั้นตอนแรกการโตของตะกอนถูกควบคุม โดยการแพร่ในเนื้อ (volume diffusion) มีค่าพลังงานกระตุ้น 213.4 กิโลจูลต่อกรัมโมล ขั้นตอนสองการโต ของตะกอนถูกควบคุมด้วยการแพร่ที่ขอบเกรน (grain boundary diffusion controlled) มีค่าพลังงาน กระตุ้น 51.7 กิโลจูลต่อกรัมโมล ผลการทดลองสามารถสร้างแผนภูมิการตกตะกอนที่อุณหภูมิคงที่ (TTP) เพื่อใช้สำหรับการอบด้วยความร้อนและการเชื่อมโลหะผสมเกรดนี้ต่อไป