ผลของธาตุผสมนิกเกิลและโคบอลต์ในโลหะผงเหล็กกล้าไร้สนิม 316L ต่อโครงสร้างจุลภาค ความแข็ง และความต้านทานการดัดโค้ง

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการปรับปรุงเหล็กกล้าไร้สนิม 316L เพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการใช้งานและเพิ่มระยะเวลาในการใช้งานด้วยการเติมธาตุนิกเกิลและโคบอลต์ในปริมาณที่แตกต่างกันด้วยกรรมวิธีทางโลหะผง เพื่อศึกษาโครงสร้างจุลภาคและสมบัติทางกล ได้แก่ ความต้านทานการดัดโค้ง และความแข็ง โดยผงที่ผสมแล้วจะถูกอัดแบบทิศทางเดียวด้วยการอัด 498 MPa แล้วเผาผนึกที่อุณหภูมิ 1,300 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 30 นาที ภายใต้บรรยากาศแบบไฮโดรเจน จากนั้นนำไปผ่านการให้ความร้อนที่ 800 และ 900 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 25, 50, 75 และ 100 ชั่วโมง จากผลการทดลองพบว่าชิ้นงานที่ผ่านการให้ความร้อนมีการเกิดและการโตของ Fe3O4 และ Cr2O3 ขึ้นในรูพรุนซึ่งเป็นสาเหตุให้เกิดความเค้นและความเครียดในเนื้อพื้นส่งผลให้เกิดเฟสแอลฟาไพร์มมาร์เทนไซต์ เมื่ออุณหภูมิและเวลาในการให้ความร้อนสูงขึ้นเฟสแอลฟาไพร์มมาร์เทนไซต์ยิ่งเพิ่มขึ้น ซึ่งการเติมธาตุโคบอลต์และนิกเกิลสามารถช่วยลดการเกิดเฟสแอลฟาไพร์มมาร์เทนไซต์ได้ หลังจากมีการให้ความร้อนทุกสภาวะแก่ชิ้นงานทำให้เกิดเฟสแอลฟาไพร์มมาร์เทนไซต์และการลดลงของทั้งขนาดและปริมาณของรูพรุนอันเนื่องมาจากการโตของออกไซด์ ส่งผลให้ค่าความแข็งสูงขึ้น เนื่องจากชิ้นงานที่เติมธาตุโคบอลต์มีขนาดและปริมาณของพรุนต่ำสุดประกอบกับโคบอลต์ช่วยเพิ่มความแข็งตึง (stiffness) ของเนื้อพื้นจึงทำให้ชิ้นงานมีค่าความต้านการดัดโค้งสูงสุด อย่างไรก็ตามการให้ความร้อนเป็นเวลานานจะลดค่าความต้านทานการดัดโค้งจากการเชื่อมต่อของออกไซด์ในเนื้อพื้น