การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา

งานนำเสนอเรื่อง: "การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา"— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา
วิชาวัสดุและโลหะวิทยา ( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา แผ่นที่ 1/27 หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา

2 วิชาวัสดุและโลหะวิทยา
( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา แผ่นที่ 2/27 จุดประสงค์ 1. นักศึกษาสามารถบอกความหมายของการตรวจสอบโครงสร้างของโลหะได้ถูกต้อง 2. นักศึกษาสามารถบอกลักษณะโครงสร้างจุลภาคและมหภาคของโลหะได้ถูกต้อง 3. นักศึกษาสามารถปฏิบัติการตรวจสอบโครงสร้างจุลภาค และมหภาคของโลหะได้อย่างถูกต้อง

3 สาระสำคัญ 2. การตรวจสอบโครงสร้างมหภาค 3. การตรวจสอบโครงสร้างจุลภาค
วิชาวัสดุและโลหะวิทยา ( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา แผ่นที่ 3/27 สาระสำคัญ 1. โครงสร้างจุลภาคและมหภาค 2. การตรวจสอบโครงสร้างมหภาค 3. การตรวจสอบโครงสร้างจุลภาค

4 การตรวจสอบโครงสร้างของโลหะ
วิชาวัสดุและโลหะวิทยา ( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างของโลหะ แผ่นที่ 4/27 การตรวจสอบโครงสร้างของโลหะ การตรวจสอบโครงสร้างของโลหะ โดยใช้กล้องจุลทรรศน์ที่ใช้กำลังขยายสูง ๆ เพื่อศึกษาโครงสร้างที่ละเอียดเรียกว่า โครงสร้างจุลภาค ส่วนที่ต้องการศึกษา เมื่อตรวจสอบลักษณะด้วยสายตา เรียกว่า โครงสร้างมหภาค

5 แสดงโครงสร้างมหภาค และโครงสร้างจุลภาค
วิชาวัสดุและโลหะวิทยา ( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างของโลหะ แผ่นที่ 5/27 แสดงโครงสร้างมหภาค และโครงสร้างจุลภาค

6 การตรวจสอบโครงสร้างมหภาค
วิชาวัสดุและโลหะวิทยา ( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา แผ่นที่ 6/27 การตรวจสอบโครงสร้างมหภาค การตรวจสอบโครงสร้างมหภาคนี้มีจุดประสงค์เพื่อต้องการตรวจสอบความบกพร่องของโลหะชนิดต่าง ๆ เช่นการแตกร้าว หรือ ตรวจสอบดูหน้าตัดที่ผ่านการดึงจนขาดออกจากกันอีกทั้งยังสามารถตรวจสอบดูรูพรุนภายในของชิ้นงานได้อีกด้วย การตรวจสอบจะทำการตรวจสอบด้วย ตาเปล่าหรือใช้กล้องขยายที่มีกำลังขยายได้ไม่เกิน 50 เท่า

7 ส่วนประกอบของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
วิชาวัสดุและโลหะวิทยา ( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา แผ่นที่ 7/27 ลำอิเล็กตรอน แอโนด เลนส์รวมแสง (แม่เหล็ก) วัสดุที่ต้องดู เลนส์ใกล้วัตถุ (แม่เหล็ก) เลนส์ระหว่างกลาง เลนส์ใกล้ตา (แม่เหล็ก) จอเรืองแสง ส่วนประกอบของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

8 การเตรียมชิ้นงานเพื่อตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
วิชาวัสดุและโลหะวิทยา ( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา แผ่นที่ 8/27 การเตรียมชิ้นงานเพื่อตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ขัดผิวชิ้นงานด้วยกระดาษทรายเบอร์หยาบจนถึงเบอร์ละเอียด ขัดมันด้วยผงขัด หรือด้วยไฟฟ้า (อิเล็กโตรไลติก) ทำความสะอาดผิวงานที่ขัดเรียบร้อยแล้ว ทาน้ำยาลอกภาพ (Replication Liquid) บนผิวงาน นำแผ่นพลาสติกปิดทับบนน้ำยา และใช้นิ้วกดให้แน่น รอจนน้ำยาแห้งแล้วจึงค่อยแกะ Replica ออก นำ Replica ไปยึดไว้กับแผ่นรองและนำไปตรวจสอบต่อไป

9 การตรวจสอบโครงสร้างมหภาค (Study of Macrostructure)
วิชาวัสดุและโลหะวิทยา ( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา แผ่นที่ 9/27 การตรวจสอบโครงสร้างมหภาค (Study of Macrostructure) การตรวจสอบโครงสร้างมหภาคเป็นการศึกษาโครงสร้างที่สามารถมองด้วยตาเปล่า หรือขยายได้ไม่เกิน 50 เท่า โดยที่ผิวของชิ้นงานที่ต้องการศึกษาไม่จำเป็นต้องเตรียมเป็นอย่างดีเหมือนการศึกษาโครงสร้างจุลภาค ก็ได้ การตรวจสอบแบบนี้จะใช้ตรวจสอบรูพรุน รอยร้าว การแยกชั้นการตรวจสอบคุณภาพของรอยเชื่อม และผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูปในขณะเย็น ในการวิเคราะห์ของรอยแตกในลักษณะต่าง ๆ เช่น จากการทดสอบแรงดึง การตีกระแทก หรือเกิดจากการเสียหายที่เกิดขึ้น โดยการใช้เลนส์ขยายส่องดูลักษณะของรอยแตกหักเป็นรอยแตกเปราะ รอยแตกเหนียว หรือตำหนิของวัสดุ เช่น ขี้ตะกรันฝังใน วิธีการศึกษาโครงสร้างมหภาคมี

10 วิธีการศึกษาโครงสร้างมหภาคมี 2 วิธี ได้แก่
วิชาวัสดุและโลหะวิทยา ( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา แผ่นที่ 10/27 วิธีการศึกษาโครงสร้างมหภาคมี 2 วิธี ได้แก่ การไม่ใช้สารกัด การใช้สารกัด

11 วิธีการใช้สารกัดผิวของชิ้นงานเพื่อดูโครงสร้าง แบ่งออกได้หลายวิธีดังนี้
วิชาวัสดุและโลหะวิทยา ( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา แผ่นที่ 11/27 วิธีการใช้สารกัดผิวของชิ้นงานเพื่อดูโครงสร้าง แบ่งออกได้หลายวิธีดังนี้ วิธีของแอดเลอร์ (Adler – Etching) วิธีของไฟร์ (Fry – Etchig) วิธีของโลห์ริก (Rohrig – Etching) วิธีของตุกเกอร์ (Tucker – Etching) วิธีของโอเบอร์ฮอฟเฟอร์ (Oberrhoffer – Etching)

12 การตรวจสอบโครงสร้างจุลภาค (Study of Microstructure)
วิชาวัสดุและโลหะวิทยา ( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา แผ่นที่ 12/27 การตรวจสอบโครงสร้างจุลภาค (Study of Microstructure) เลือกและตัดตัวอย่างชิ้นงาน (Sampling and Sectioning) การยึดและหมายงาน (Mounting and Marking) เพื่อให้จับชิ้นงานได้ง่ายขึ้นขณะทำงาน เพื่อให้ชิ้นงานมีขนาดที่เหมาะสมกับกล้องตรวจสอบ เพื่อให้ทำเครื่องหมายหรือหมายเลขของชิ้นงานได้ การขัดกระดาษทราย (Grinding) การขัดมัน (Polishing) การกัดผิวงาน (Etching)

13 เลือกและตัดตัวอย่างชิ้นงาน (Sampling and Sectioning)
วิชาวัสดุและโลหะวิทยา ( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา แผ่นที่ 13/27 เลือกและตัดตัวอย่างชิ้นงาน (Sampling and Sectioning) เป็นการเลือกชิ้นงานที่จะทดสอบให้ได้ตามจำนวนที่ต้องการ อาจจะต้องมีการตัดในลักษณะต่าง ๆ ขึ้นอยู่กับความเหมาะสม ถ้าเป็นชิ้นงานขนาดใหญ่ อาจใช้แก๊สตัดก่อน เพื่อให้มีขนาดใหญ่ไม่มากนัก จากนั้น จึงใช้เลื่อยกลตัดออกเป็นชิ้นเล็ก ๆ ตามต้องการ การตัดด้วยแก๊ส หรือเลื่อยต้องระวังอิทธิพลของความร้อน อาจจะทำให้มีผลต่อโครงสร้างของชิ้นงานได้ อาจแก้ไขได้โดยใช้ล้อบางและใช้สารหล่อเย็น ล้อตัดแข็ง จะเหมาะกับวัสดุอ่อน ล้อตัดอ่อนจะเหมาะกับวัสดุแข็ง และล้อตัดที่เป็นซิลิกอนคาร์ไบด์ จะมีความแข็งปานกลาง จะใช้งานทั่วไป วิธีการตัดชิ้นงานต่าง ๆ

14 การยึดและหมายงาน (Mounting and Marking)
วิชาวัสดุและโลหะวิทยา ( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา แผ่นที่ 14/27 การยึดและหมายงาน (Mounting and Marking) เป็นการนำตัวอย่างชิ้นงาน (Specimen) ที่มีขนาดบางหรือเล็ก ซึ่งได้จากการตัดซึ่งไม่สามารถทำงานได้สะดวกไปยึด หรือตรึง (Mounting) ในพลาสติกบางชนิด พร้อมกับหมายงานเพื่อนำไปเตรียมการตรวจสอบโครงสร้างต่อไป ซึ่งวัตถุประสงค์ของการยึดชิ้นงานก็เพื่อ เพื่อให้จับชิ้นงานได้ง่ายขึ้นขณะทำงาน เพื่อให้ชิ้นงานมีขนาดที่เหมาะสมกับกล้องตรวจสอบ เพื่อให้ทำเครื่องหมายหรือหมายเลขของชิ้นงานได้

15 การขัดกระดาษทราย (Grinding)
วิชาวัสดุและโลหะวิทยา ( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา แผ่นที่ 15/27 การขัดกระดาษทราย (Grinding) การขัดกระดาษทรายจะเริ่มขัดตั้งแต่กระดาษทรายเบอร์หยาบ (180) และเปลี่ยนเบอร์ที่ละเอียดขึ้นไปตามลำดับ เช่น เบอร์ 220, 240, 320, 400, 600, 1000 และ 1200 การขัดให้ขัดไปในทิศทางเดียวกัน จนกระทั่งเปลี่ยนเบอร์กระดาษทรายใหม่ จึงเปลี่ยนทิศทางโดยให้ตั้งฉากกับทิศทางเดิมและควรมีน้ำหล่อเย็นเสมอ เพื่อระบายความร้อน และช่วยพัดเอาเศษโลหะจากการขัดออกไป การขัดอาจจะวางกระดาษทรายน้ำบนกระจกแล้วขัดด้วยมือ ใช้เครื่องมือขัดแบบจานหมุนแล้วจับด้วยมือ หรือ การขัดแบบอัตโนมัติ

16 การขัดกระดาษทราย (Grinding)
วิชาวัสดุและโลหะวิทยา ( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา แผ่นที่ 16/27 การขัดกระดาษทราย (Grinding)

17 การขัดมัน (Polishing)
วิชาวัสดุและโลหะวิทยา ( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา แผ่นที่ 17/27 การขัดมัน (Polishing) หลังจากการขัดกระดาษทรายแล้ว จะนำชิ้นงานมาขัดบนผ้าสักหลาด เพื่อขัดรอยที่เกิดจากการขัดกระดาษทรายออกให้หมด ซึ่งผ้าสักหลาดจะยึดอยู่บนจานหมุนขับด้วยมอเตอร์ ความเร็วรอบประมาณ 300 รอบต่อนาที สารที่ใช้การขัดประกอบด้วยน้ำยาหล่อลื่น (เป็นส่วนผสมของน้ำ 400 ซีซี. น้ำสบู่เหลว 10 ซีซี. น้ำมันซูลูเบิล (Syluble) 10 ซีซี. ถ้าชิ้นงานเป็นเหล็กแข็งจะใช้ปาสเตสกากเพชร (Diamond Pastes) ที่มีขนาดเม็ด ¼ m หยดลงบนสักหลาดก่อน ลักษณะผิวชิ้นงานก่อนการขัดผิว

18 การขัดมัน (Polishing) แสดงผิวชิ้นงานก่อนการขัดผิวมัน
วิชาวัสดุและโลหะวิทยา ( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา แผ่นที่ 18/27 การขัดมัน (Polishing) แสดงผิวชิ้นงานก่อนการขัดผิวมัน

19 การกัดผิวงาน (Etching)
วิชาวัสดุและโลหะวิทยา ( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา แผ่นที่ 19/27 การกัดผิวงาน (Etching) หลังจากขัดผิวมันบนผ้าสักหลาดเรียบร้อยแล้วนำชิ้นงานมาล้างทำความสะอาดด้วยเอทิลหรือเมทิลแอลกอฮอล์ที่มีความเข้มข้น 96 % แล้วเป่าด้วยลมร้อนให้ชิ้นงานแห้ง จากนั้นนำชิ้นงานมาทำการกัดผิวด้วยกรด ซึ่งกรดจะกัดผิวงานเป็นสองลักษณะ กรดกัดตำแหน่งของเม็ดเกรน โดยกัดขอบเม็ดเกรนให้เป็นร่อง ดังนั้นลำแสง ที่ฉายตกกระทบลงในร่องจะเกิดเป็นเงาดำ (ไม่สะท้อนกลับ) เป็นเส้นขอบเกรนให้เห็นปรากฏในช่องตามองลักษณะการกัด

20 แสดงกรดกัดตำแหน่งของเกรน
วิชาวัสดุและโลหะวิทยา ( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา แผ่นที่ 20/27 แสดงกรดกัดตำแหน่งของเกรน

21 วิชาวัสดุและโลหะวิทยา
( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา แผ่นที่ 21/27 กรดกัดตำแหน่งผิวหน้าเม็ดเกรน โดยการทำให้เกิดสีต่างกันในเม็ดเกรนต่าง ๆ ทั้งนี้เนื่องจากสารที่นำมาใช้กัดผิว จะทำให้เกิดชั้นออกไซด์ขึ้น และเป็นไปได้ทุกเม็ดเกรน จะถูกทำให้เกิดความหยาบ จึงมีผลทำให้การสะท้อนของแสงแตกต่างกัน

22 วิชาวัสดุและโลหะวิทยา
( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา แผ่นที่ 22/27 แสดงรูปร่างเกล็ดกราไฟต์แบ่งเป็นแบบ (ก) (ข) (ค) (ง) และ (จ)ตามลักษณะการเรียงตัว ซึ่งแบบ (ก) (ข) (ค) จะแข็งกว่าแบบ (ง) และ (จ)

23 วิชาวัสดุและโลหะวิทยา
( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา แผ่นที่ 23/27 น้ำยากัดผิวงาน ชิ้นงานที่ผ่านการขัดผิวมัน ล้างด้วยแอลกอฮอล์ และเป่าแห้งแล้วนำไปจุ่มในสารละลาย ซึ่งเป็นกรดเจือจาง ใช้เวลาประมาณ 10 วินาที ถ้าเป็นชิ้นงานเหล็กกล้า จะใช้ 1 ml ถึง 2 ml. กรดดินประสิว (HNO3) ความหนาแน่น ml เอทิลแอลกอฮอล์เข้มข้น 96 % โดยใส่กรดลงในแอลกอฮอล์ จะได้สารละลาย ไนทอล (Nital) หลังจากนำชิ้นงานจุ่มในสารละลายแล้วนำมาล้างด้วยน้ำสะอาด เป่าด้วยลมร้อนให้แห้งสนิท หลังจากนั้นนำไปส่องด้วยกล้องจุลทรรศน์จะเห็นโครงสร้างพื้นฐานเป็นเฟอร์ไรท์ + เพิร์ลไลท์

24 หลักการทำงานของกล้องจุลทรรศน์แบบที่ใช้ลำแสงจากหลอดไฟ
วิชาวัสดุและโลหะวิทยา ( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา แผ่นที่ 24/27 หลักการทำงานของกล้องจุลทรรศน์แบบที่ใช้ลำแสงจากหลอดไฟ

25 ลักษณะลำแสงสะท้อนกลับไปยังเลนส์ขยายทำให้เกิดภาพโครงสร้างของชิ้นตรวจ
วิชาวัสดุและโลหะวิทยา ( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา แผ่นที่ 25/27 ลักษณะลำแสงสะท้อนกลับไปยังเลนส์ขยายทำให้เกิดภาพโครงสร้างของชิ้นตรวจ

26 การตรวจสอบโครงสร้างด้วยกล้องจุลทรรศน์ มีขั้นตอนดังนี้
วิชาวัสดุและโลหะวิทยา ( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา แผ่นที่ 26/27 การตรวจสอบโครงสร้างด้วยกล้องจุลทรรศน์ มีขั้นตอนดังนี้ (ก) วางชิ้นตรวจสอบบนที่วางของกล้องจุลทรรศน์ (ข) เปิดสวิตซ์และปรับความเข้มของแสงตามต้องการ (ค) ปรับระยะชัดเจนของภาพ (Focus) (ง) เมื่อได้ภาพชัดเจนแล้วก็อาจจะมีการถ่ายภาพไว้ในกรณีที่กล้องจุลทรรศน์นั้นสามารถติดตั้งกล้องถ่ายภาพได้ (จ) เมื่อต้องการหยุดการทำงาน ให้ปิดสวิตช์และนำชิ้นตรวจสอบออกจากที่วาง ควรระวังไม่ให้ชิ้นตรวจสอบกระทบกับเลนส์วัตถุ เพราะอาจจะทำให้เลนส์นั้นมีรอยเกิดขึ้น ซึ่งจะส่งผลให้การมองภาพไม่ชัดเจน

27 ภาพโครงสร้างจุลภาคของโลหะ
วิชาวัสดุและโลหะวิทยา ( ) สื่อประกอบการสอน หน่วยที่ 9 การตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา แผ่นที่ 27/27 ภาพโครงสร้างจุลภาคของโลหะ โครงสร้างเฟอร์ไรต์ (ขยาย 100 เท่า) โครงสร้างเพิร์ลไลต์ (ขยาย 50 เท่า) โครงสร้างซีเมนไทต์แบบตาข่าย (ขยาย 250 เท่า) โครงสร้างทรูสไตต์ (ขยาย 400 เท่า) โครงสร้างซีเมนไทต์ทรงกลม (ขยาย 500 เท่า) โครงสร้างซีเมนไทต์ทรงกลม (ขยาย 500 เท่า)