1

2

ในระบบ Fe-C มเฟสและโครงสรางทสาคญ ดงน1. Austenite (γ Iron)

ในร บบ Fe C มเฟสแล โครงสรางทสาคญ ดงน

เฟส2. Ferrite (α Iron)3. Cementite (Fe3C)4 Delta Iron (δ Iron)

โครงสราง

4. Delta Iron (δ Iron) 5. Pearlite (α + Fe3C) โครงสราง3

6. Ledeburite (γ + Fe3C)

3

Ph ตางๆ ทเกดขนมลกษณะดงนPhase ตางๆ ทเกดขนมลกษณะดงน1. Ferrite (α Iron) มโครงสรางเปน BCC จะคงตวทอณหภมตากวา ( ) 912 oC คารบอนละลายไดสงสด 0.022% ท 727 oC และทอณหภมหองcarbon จะละลายไดไมเกน 0 008%carbon จะละลายไดไมเกน 0.008%2. Austenite (g Iron) มโครงสรางเปน FCC จะคงตวทอณหภม

ระหวาง 727 oC - 1493 oC คารบอนละลายไดสงสด 2.14% ท 1147oC3. Cementite (Fe3C) เปนสารประกอบคารไบด ระหวาง Fe กบ C ในอตราสวน 3 1 โดยอะตอม มคณสมบตทางกลสงแตถาม คารบอนผสมอตราสวน 3 : 1 โดยอะตอม มคณสมบตทางกลสงแตถาม คารบอนผสมอยมากกไปจะเปราะ

4

4. Pearlite (a + Fe3C) เปน Lamellar Layer สลบกนระหวาง α และFe3C (คลายกบโครงสรางยเทคตก)3

5. Delta Iron (d Iron) มโครงสรางเปน BCC จะคงตวทอณหภมระหวาง 1394oC 1538oC คารบอนละลายไดสงสด 0 1% ท 1493oC1394 C – 1538 C, คารบอนละลายไดสงสด 0.1% ท 1493 C6. Ledeburite (g + Fe3C) เปนโครงสรางของเหลกหลอ (Cast Iron,2.14%C – 6.70%C) จะคงตวทอณหภมระหวาง 727oC – 1147oC เมออณหภมตากวา 727oC, γ จะทาใหเกด Eutectiod Reaction ได , γPearlite ดงนน Phase ทไดคอ Pearlite + Fe3C

5

• ส โ (U C iti l T t C )• เสนโคงอณหภมวกฤตบน (Upper Critical Temperature Curve)แบงออกเปน

1. Ferrite Started Curve (A3) แสดงอณหภมทเรมเกดเฟสเฟอรไรต (Ferrite)(Ferrite)

2. Cementite Started Curve (Acm) ) แสดงอณหภมทเรมเกดเฟสซเมนไทต(Cementite)

• เสนโคงอณหภมวกฤตลาง (Lower Critical Temperature Curve) ฤ p(A1) แสดงอณหภมทเกดโครงสรางเพรลไลต (Pearlite) ผานปฏกรยายเทคตอยด (Eutectoid reaction)

6

เทคตอยด (Eutectoid reaction)

• 2 important points 1600

T(°C)

points-Eutectic (A):

L ⇒ γ + Fe3C1400 L

γ γ+L

δ

A-Eutectoid (B):

γ 3

γ ⇒ α +Fe3C

en

tite

)1200

1000

γ (austenite)

γ+L

γ+Fe3C

L+Fe3C1148°CA

SRγγ

C (

ce

me

800

γ+Fe3C

α+γ 727°C = TeutectoidBR S

γ γγγ

α

Fe

3C

600

4000 1 2 3 4 5 6 6.7

α+Fe3C

0 77 4 30

R S

Result: Pearlite = alternating layers of α and Fe3C phases

120μm (Fe) Co, wt% C0.77 4.30Fe3C (cementite-hard)

α (ferrite-soft)tec

toid

α and Fe3C phases. ( )

Ce

u

7

8

Pearlite phase

9Cementite phase

กรณ 1 γ α + Fe3C (Eutectoid Reaction)

ป ป โ

Fig. 9.24 ภาพถายของ Eutectoid steel ทแสดงถงโครงสราง Pearlite (500x)

10

Fig. 9.23 จาลองการเปลยนแปลงโครงสรางของ Eutectoid steel (0.76 wt%C)

2. HYPOEUTECTOID STEELHypoeutectoid steel คอมสวนผสมของคารบอนอยระหวาง 0.022 – 0.76wt%C

เฟส Ferrite ประกอบดวย 2 สวนคอEutectoid FerriteEutectoid Ferriteα ทอยในโครงสราง Pearlite

Proeutectoid Ferriteα ทตกผลกออกมากอนปฏกรยา

Eutectoid

11

ภาพถายโครงสรางของ Hypoeutectoid steel 0 38 wt%C (635x)ภาพถายโครงสรางของ Hypoeutectoid steel 0.38 wt%C (635x)12

การคานวณหาปรมาณหรอสดสวนของเฟสตางๆใน Hypoeutectoid steel

13

3. Hypereutectoid Steel

Hypereutectoid steel คอม สวนผสมของคารบอนอยระหวาง

0.76 – 2.11 wt%C

Proeutectoid Cementite (Fe3C) ทเกดกอนปฏกรยา Eutectoid และ

Eutectoid cementite ทเกดจากปฏกรยายเทคตอยด (Eutectoid)

รป(ซาย) แสดงการเปลยนเฟสการเยนตวของโลหะผสม Hypereutectoid

14

ตวของโลหะผสม Hypereutectoid steel

ภาพถายของโครงสราง Hypereutectoid steel 1.4 wt%C (1000x)15

โ ฟ F Cผลกระทบของโลหะตางๆตอลกษณะแผนภาพเฟส Fe-C

แสดงผลกระทบของโลหะชนดตางๆตออณหภม Eutectoid

แสดงผลกระทบของโลหะชนดตางๆ ส ส E t t idตออณหภม Eutectoid ตอสวนผสม Eutectoid

16

การเปลยนโครงสรางและคณสมบตของโลหะผสม Iron - CarbonAustenite จะมการเปลยนแปลง Phase ได 3 ลกษณะ คอ

- Pearlite Pearlite- BainiteM t it

โครงสรางเพรลไลต (Pearlite) ทเกดจากปฏกรยายเทคตอยด- Martensite

γ(0.76 wt% C) α(0.022 wt% C) + Fe3C(6.7 wt% C)

ภาพจาลองกระบวนการเปลยนโครงสรางจาก Austenite ไปเปน Pearlite

17

ออสเทนไนต (Austenite) สามารถเปลยนแปลงเฟสระหวางการเยนตว

18

กราฟ Percent Transformation – Logarithm of Timeกราฟ Percent Transformation Logarithm of Timeแสดงการเปลยน Phase จาก Austenite ไปเปน Pearlite 19

วธการสราง IsothermalTransformation หรอ TTTdiagram จากกราฟgความสมพนธระหวางPercent TransformationPercent Transformation- Time

20

TTT Curve แสดงถงขบวนการเยนตวตามเสน A-B-C-D21

22(a) เพรลไลตหยาบ (Coarse Pearlite) (b) เพรลไลตละเอยด (Fine Pearlite)

Bainite ประกอบดวย Ferrite และ Cementite ซงจะมรปรางทเรยวแหลม ใ โ หรอมรปรางทแบนกขนอยกบอณหภมในขณะทเปลยนโครงสรางนน

23

ป ป TTT Curve แสดงการเปลยน Phase ของ Austenite -Pearlite (A-P) และการเปลยน Phase ของ Austenite-Bainite (A-B) 24

สเฟยรอยไดต (Spheroidite)(Sp e d te) - ใหความรอนเหลกกลาผสมทอณหภมตากวาอณหภม Eutectoid 727oC และคงไว

มากพอเชน 700oC เปนเวลา 18-24 ชม. เยนตว , Fe3C เปลยนเปนทรงกลม

(C) α F C- เกดการแพรอะตอมคารบอน(C) ระหวาง α และ Fe3C

เมอเปลยนรปรางเปนทรงกลมแลวทาใหโครงสรางมเสนขอบเกรนนอยลง

Photomicrograph ของเหลกกลาผสมท

- เมอเปลยนรปรางเปนทรงกลมแลวทาใหโครงสรางมเสนขอบเกรนนอยลง

Photomicrograph ของเหลกกลาผสมทปรากฏโครงสราง Spheroidite

25

มาร เทนไซต (Martensite)มารเทนไซต (Martensite)เกดการเยนตวทเรวมากของ Austenite

ใ ไ เกดการแพรของอะตอม Carbon ใน Austenite ไมสมบรณ จงเกดการ ใ โ แทนทของอะตอมขนในโครงสราง

FCC (Austenite) BCT (a = b ≠ c)

โครงสรางผลกแบบ BCT (B d C t dโครงสรางผลกแบบ BCT (Body-CenteredTetragonal) ของ Martensite (Iron Atom)

ป C b At แทนดวยรปวงกลม Carbon Atom แทนดวยกากบาท

26

Photomicrograph แสดงโครงสรางของ Martensite (1220x)Photomicrograph แสดงโครงสรางของ Martensite (1220x)27

แผนภาพ Isothermal แผนภาพ Isothermal Transformation ( ) (สมบรณ) สาหรบ eutectoid steel (Fe-0.76wt% C)

28

Isothermal transformationdiagram สาหรบ alloy steel (type 4030)steel (type 4030)

A= austeniteB bainiteB= bainiteP= pearliteM= martensiteF= proeutectoid ferrite

29

แบบฝกหดจงใช isothermal transformation diagram ของ eutectoid steel เพอทานาย microstructure และ เปอรเซนตการเปลยนแปลง ของตวอยาง หลงทานาย microstructure และ เปอรเซนตการเปลยนแปลง ของตวอยาง หลงผานกรรมวธทางความรอนแตละวธ โดยอณหภมเรมตนท 760oC

ใ ไ 4 (a) ทาใหเยนอยางรวดเรวจนถงอณหภม 350oC แลวทงไว 104 วนาท แลวทาใหเยนลงดวยนาจนถงอณหภมหอง(b) ทาใหเยนอยางรวดเรวจนถงอณหภม 250oC แลวทงไว 100 วนาท แลวทาใหเยนลงดวยนาจนถงอณหภมหอง (c) ทาใหเยนอยางรวดเรวจนถงอณหภม 650oC แลวทงไว 20 วนาท แลวทาใหเยนลงตออยางรวดเรวไปท 400oC แลวทงไว 103 วนาท จากนนทาใหเยนใหเยนลงตออยางรวดเรวไปท 400 C แลวทงไว 10 วนาท จากนนทาใหเยนลงดวยนาจนถงอณหภมหอง

30

31

32

33

34

35

แบบฝกหด1. Consider 2.5 kg of austenite containing 0.65 wt%C, cooled to

j t b l 727oCjust below 727oC.(a) What is the proeutectoid phase present?( )(b) How many kilograms each of the total ferrite and cementiteform?

( ) H kil h f lit d th t t id(c) How many kilograms each of pearlite and the proeutectoidphase form?

2 E ti t th B i ll h d f i f t t id2. Estimate the Brinell hardnesses for specimens of eutectoidcomposition that have been subjected to the heat treatments :Cool rapidly to 700 oC, hold for 104 s, then quench to roomCool rapidly to 700 C, hold for 10 s, then quench to roomtemperature, finally reheat the specimen to 700oC for 20 h.

36