คาร์บอน (Carbon) เป็นองค์ประกอบที่สำคัญมากในโลหะวิทยา โดยเฉพาะในเหล็กและสแตนเลส ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อคุณสมบัติทางกลและเคมีของวัสดุ ความเข้มข้นของ ค่าคาร์บอน ในเหล็กและสแตนเลสจะกำหนดคุณสมบัติที่หลากหลายของโลหะเหล่านี้ ตั้งแต่ความแข็งแรง ความเหนียว ไปจนถึงความทนทานต่อการกัดกร่อน ในบทความนี้เราจะมาดูความสำคัญของคาร์บอนในเหล็กและสแตนเลส และผลกระทบที่เกิดจากการปรับระดับของคาร์บอนในวัสดุเหล่านี้
อิทธิพลของคาร์บอนในเหล็ก
1. เหล็กคาร์บอนต่ำ
เหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำ (น้อยกว่า 0.25%) มักถูกเรียกว่าเหล็กกล้าอ่อน (Mild Steel) เหล็กประเภทนี้มีความเหนียวสูง สามารถทนต่อการกระแทกและการบิดงอได้ดี แต่จะมีความแข็งน้อยกว่าเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนสูง เหล็กคาร์บอนต่ำมักถูกใช้ในงานที่ต้องการการขึ้นรูปง่าย เช่น งานก่อสร้าง งานทำท่อ และการผลิตชิ้นส่วนที่ต้องการการเชื่อมสูง
2. เหล็กคาร์บอนปานกลาง
เหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนอยู่ในช่วง 0.25% ถึง 0.60% เรียกว่าเหล็กคาร์บอนปานกลาง เหล็กประเภทนี้มีความแข็งแรงมากกว่าเหล็กกล้าอ่อน แต่ยังคงความเหนียวอยู่ในระดับที่ดี เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความแข็งแรงและความทนทานมากขึ้น เช่น ชิ้นส่วนเครื่องจักร แกนเพลา และสปริง
3. เหล็กคาร์บอนสูง
เหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนสูงกว่า 0.60% จะมีความแข็งและความแข็งแรงสูง แต่มีความเหนียวน้อยลงและเปราะง่าย เหล็กคาร์บอนสูงมักถูกใช้ในงานที่ต้องการความแข็งแรงและความทนทานสูง เช่น เครื่องมือตัด เจาะ และการผลิตดาบ ซึ่งอิทธิพลของคาร์บอนมีผลอย่างมากต่อความสามารถในการชุบแข็งของเหล็ก การเพิ่มปริมาณคาร์บอนจะทำให้เหล็กสามารถชุบแข็งได้ดีขึ้น เนื่องจากคาร์บอนจะช่วยเพิ่มปริมาณคาร์ไบด์ในโครงสร้างของเหล็ก ทำให้เหล็กมีความแข็งแรงและความแข็งสูงขึ้น การเชื่อมเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนสูงจะยากกว่าการเชื่อมเหล็กคาร์บอนต่ำ เนื่องจากคาร์บอนสูงทำให้เกิดความแข็งในบริเวณที่เชื่อม ซึ่งอาจทำให้เกิดรอยร้าวได้ง่าย ดังนั้น เหล็กที่มีคาร์บอนสูงมักต้องการกระบวนการเตรียมการเชื่อมพิเศษ เช่น การอุ่นเหล็กก่อนเชื่อม หรือการใช้วัสดุเชื่อมที่มีคุณสมบัติเฉพาะ
อิทธิพลของคาร์บอนในสแตนเลสหรือเหล็กกล้าไร้สนิม
1. เหล็กกล้าไร้สนิมคาร์บอนต่ำ
สแตนเลสที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำ เช่น สแตนเลส 304 และ 316 มีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูง โดยเฉพาะในสภาวะแวดล้อมที่มีสารเคมีหรือความชื้นสูง การลดปริมาณคาร์บอนในสแตนเลสจะช่วยลดการเกิดคาร์ไบด์ที่ขอบเกรน ทำให้ความสามารถในการทนทานต่อการกัดกร่อนดีขึ้น และหากชิ้นงานนั้นต้องมีการเชื่อม ที่ต้องการการต้านทานการกัดกร่อนสูงนั้น จะเลือกใช้งานในเกรดที่มีสัญลักษณ์ L ข้างท้าย เช่น 316L โดยความแตกต่างของเกรด 316 และ 316L นั้น จะมีค่าคาร์บอนที่แตกต่างกันเพียงอย่างเดียว ทำให้เมื่อต้องการตรวจสอบว่าเหล็กกกล้าไร้สนิม Stainless Steel นั้นจะต้องเลือกใช้เครื่องมือที่สามารถอ่านค่าที่สำคัญเช่น โครเมียม Cr, นิกเกิล Ni, โมลิบดีนัม Mo และ ต้องอ่านค่าคาร์บอนได้ด้วย
2. เหล็กกล้าไร้สนิมคาร์บอนสูง
สแตนเลสที่มีปริมาณคาร์บอนสูง เช่น สแตนเลส 440C มีความแข็งและความแข็งแรงสูงกว่า แต่มีความทนทานต่อการกัดกร่อนน้อยกว่า การเพิ่มคาร์บอนในสแตนเลสจะช่วยเพิ่มความสามารถในการชุบแข็ง ทำให้สแตนเลสมีความแข็งแรงสูง เหมาะสำหรับการผลิตเครื่องมือที่ต้องการความคมและทนต่อการสึกหรอ เช่น ใบมีดหรือเครื่องมือตัด
3. ผลกระทบของคาร์บอนต่อความทนทานต่อการกัดกร่อน
คาร์บอนสูงในสแตนเลสสามารถทำให้เกิดปัญหาการกัดกร่อนแบบขอบเกรน (Intergranular Corrosion) ได้ เนื่องจากคาร์บอนจะทำปฏิกิริยากับโครเมียมในสแตนเลส ทำให้เกิดคาร์ไบด์ที่ขอบเกรน ซึ่งจะลดปริมาณโครเมียมในโลหะพื้นฐาน ส่งผลให้ความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนลดลง
4. การเลือกสแตนเลสตามการใช้งาน
การเลือกสแตนเลสที่เหมาะสมกับการใช้งานจำเป็นต้องพิจารณาปริมาณคาร์บอนในวัสดุนั้น ๆ เช่น หากต้องการความทนทานต่อการกัดกร่อนสูง ควรเลือกสแตนเลสที่มีคาร์บอนต่ำ แต่หากต้องการความแข็งแรงและความแข็งสูง ควรเลือกสแตนเลสที่มีคาร์บอนสูงตามความต้องการ
ประโยชน์ของเครื่อง PMI Master Smart ยี่ห้อ Hitachi เมื่อเทียบกับการวิเคราะห์ด้วยเทคนิค LIBS ที่สามารถอ่านค่าคาร์บอนได้
ในยุคปัจจุบัน เทคโนโลยีในการวิเคราะห์วัสดุโลหะมีความสำคัญอย่างยิ่ง โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมการผลิต การตรวจสอบคุณภาพ และการควบคุมกระบวนการผลิต เครื่องมือที่ใช้ในการวิเคราะห์วัสดุเหล่านี้ต้องมีความแม่นยำ รวดเร็ว และสามารถให้ข้อมูลที่ครอบคลุม หนึ่งในเครื่องมือที่ได้รับการยอมรับในวงกว้างคือเครื่องarc/spark spectrometer แบบ Mobile สามารถเคลื่อนที่ออกหน้างานและวิเคราะห์ตัวอย่างได้ทันที โดยเครื่อง PMI Master Smart ยี่ห้อ Hitachi ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับเทคนิค Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) ที่สามารถอ่านค่าคาร์บอนได้แล้ว พบว่า PMI Master Smart มีข้อได้เปรียบหลายประการที่น่าสนใจ
1. ความแม่นยำในการวิเคราะห์
เครื่อง PMI Master Smart ใช้เทคโนโลยี Optical Emission Spectroscopy (OES) ในการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีของโลหะ เทคโนโลยีนี้มีความแม่นยำสูงในการวิเคราะห์ธาตุต่าง ๆ ในวัสดุ ซึ่งรวมถึงคาร์บอนด้วย ในทางตรงกันข้าม เทคนิค LIBS ก็มีความสามารถในการวิเคราะห์ธาตุเช่นกัน แต่เมื่อเปรียบเทียบในด้านความแม่นยำแล้ว OES มักให้ผลการวิเคราะห์ที่มีความแม่นยำสูงกว่า เนื่องจากเทคนิค OES ใช้การยิงแสงที่มีพลังงานสูงลงบนตัวอย่างเพื่อกระตุ้นธาตุในตัวอย่างให้ปล่อยแสงออกมา จากนั้นจึงวัดและวิเคราะห์แสงที่ปล่อยออกมาเพื่อระบุองค์ประกอบทางเคมี
2. การตรวจสอบคาร์บอนอย่างมีประสิทธิภาพ
การวิเคราะห์คาร์บอนในโลหะเป็นสิ่งสำคัญในหลายอุตสาหกรรม โดยเฉพาะอุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกล้า ซึ่งความเข้มข้นของคาร์บอนมีผลต่อคุณสมบัติทางกลของวัสดุ เทคนิค OES ของเครื่อง PMI Master Smart มีความสามารถในการตรวจสอบคาร์บอนอย่างแม่นยำและรวดเร็ว ในขณะที่เทคนิค LIBS ก็สามารถอ่านค่าคาร์บอนได้ แต่การวิเคราะห์ด้วย OES มักให้ผลลัพธ์ที่มีความแม่นยำสูงกว่า เนื่องจากเทคนิค OES สามารถตรวจสอบการกระจายตัวของคาร์บอนในตัวอย่างได้ดีกว่า และยังสามารถที่จะอ่านธาตุอื่นที่เป็นองค์ประกอบหลักได้มากกว่า 25 ธาตุ พร้อมกันในการวิเคราะห์เพียงครั้งเดียว โดยเฉพาะธาตุ P และ S ที่เครื่อง LIBS ไม่สามารถอ่านค่าได้
3. การใช้งานที่ง่ายและสะดวก
เครื่อง PMI Master Smart ถูกออกแบบมาให้ใช้งานง่ายและสะดวกสำหรับผู้ใช้งานทั่วไป มีอินเตอร์เฟซที่ใช้งานง่ายและระบบการทำงานที่ไม่ซับซ้อน ทำให้ผู้ใช้สามารถเรียนรู้และใช้งานได้อย่างรวดเร็ว ในขณะที่เทคนิค LIBS อาจต้องการการฝึกอบรมเพิ่มเติมเพื่อให้ผู้ใช้งานสามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
4. ความรวดเร็วในการวิเคราะห์
หนึ่งในข้อได้เปรียบของเครื่อง PMI Master Smart คือความรวดเร็วในการวิเคราะห์และให้ผลลัพธ์ที่รวดเร็ว ทำให้สามารถตรวจสอบและควบคุมคุณภาพได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะที่เทคนิค LIBS ก็มีความรวดเร็วเช่นกัน แต่เมื่อเปรียบเทียบในด้านความรวดเร็วแล้ว เครื่อง PMI Master Smart มักให้ผลลัพธ์ที่รวดเร็วกว่าด้วยขั้นตอนการวิเคราะห์ที่ไม่ซับซ้อน
5. ความทนทานและความน่าเชื่อถือ
เครื่อง PMI Master Smart ถูกออกแบบมาให้มีความทนทานสูง สามารถใช้งานในสภาพแวดล้อมที่หลากหลายและทนต่อการใช้งานหนักได้ดี ในขณะที่เทคนิค LIBS อาจมีความทนทานที่ต่ำกว่าเนื่องจากต้องใช้เลเซอร์ในการยิงและวิเคราะห์ ซึ่งอาจมีความเสี่ยงต่อการเสียหายมากกว่า
6. การวิเคราะห์ธาตุอื่น ๆ นอกเหนือจากคาร์บอน
เครื่อง PMI Master Smart สามารถวิเคราะห์ธาตุต่าง ๆ ในโลหะได้อย่างครอบคลุม ไม่ว่าจะเป็นเหล็ก ทองแดง นิกเกิล หรือธาตุอื่น ๆ ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการวิเคราะห์วัสดุที่มีส่วนประกอบหลายชนิด ในขณะที่เทคนิค LIBS ก็สามารถวิเคราะห์ธาตุได้เช่นกัน แต่ OES มักให้ผลลัพธ์ที่มีความแม่นยำและครอบคลุมมากกว่า
ตัวอย่างการใช้งานเครื่อง PMI Master Smart ในอุตสาหกรรม
บริษัท เคมีเคิลเฮ้าส์ แอนด์ แล็บอินสทรูเม้นท์ จำกัด
ตัวแทนจำหน่ายเครื่องทดสอบยี่ห้อ Hitachi อย่างเป็นทางการในประเทศไทย
☎️ ติดต่อสอบถามข้อมูลเพิ่มเติม
📲 โทร 088-088-4399 ฝ่ายขาย
📧 Email : mtsales@chemihouse.com
Facebook : ch.chemicalhouse
หรือ Line OA จาก QR Code ด้านล่าง