กระบวนการดีพไครโอจีนิกส์ที่มีผลต่อโครงสร้างจุลภาคและสมบัติทางกลของเหล็กกล้าเครื่องมือDeep Cryogenic Treatment on Microstructures and Mechanical Properties of Tool Steels

Abstract

ปัจจุบันในอุตสาหกรรมมีการใช้งานเหล็กกล้าเครื่องมือกันอย่างแพร่หลาย เนื่องจากเป็นวัสดุที่ใช้ในการขึ้นรูปเครื่องมือ อุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ต้องการความแข็งแรง ทนทาน สามารถใช้งานได้ยาวนาน โดยกระบวนการที่ใช้ในการปรับปรุงสมบัติของเหล็กกล้าเครื่องมือถือว่ามีสิ่งสำคัญอย่างมากต่อการพัฒนาวิชาการและอุตสาหกรรมการผลิตเหล็กกล้าเครื่องมือซึ่งงานทบทวนความก้าวหน้านี้ได้รวบรวมกระบวนการปรับปรุงสมบัติของเหล็กกล้าเครื่องมือสำหรับเหล็กกล้าเครื่องมืองานขึ้นรูปเย็น เหล็กกล้าเครื่องมืองานขึ้นรูปร้อน และเหล็กกล้าเครื่องมือความเร็วสูง เพื่อให้เห็นความแตกต่างของกระบวนการอบชุบแบบดั้งเดิมโดยการชุบแข็งและตามด้วยการอบคืนตัวกับกระบวนการไครโอจีนิกส์ที่ถูกพัฒนาขึ้น โดยพบว่า กระบวนการไครโอจีนิกส์จะทำให้เกิดการตกตะกอนของคาร์ไบด์ (Carbides Precipitation) เพิ่มขึ้น ตามชนิดของธาตุผสมในเหล็กกล้าเครื่องมือแต่ละเกรด คาร์ไบด์จะมีขนาดเล็กและกลม (Spherical Carbide) และกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ ทำให้มีความเป็นเนื้อเดียวกัน (Homogeneous) มากยิ่งขึ้น อยู่บนพื้นมาร์เทนไซต์ที่มีขนาดเล็กละเอียดกว่ากระบวนการอบชุบแบบดั้งเดิมช่วยลดปริมาณออสเทนไนท์เหลือค้าง เพิ่มความต้านทานการสึกหรอ ความต้านทานการแตกหัก และต้านทานความล้า (Fatigue resistance) ให้สูงขึ้น

Nowadays, tool steel is widely used in industries as a material which is applied in many tool and equipment processing that require strength, durability and long lifetime. Treatment processes used for improving the tool steel properties are necessary for development research and manufacturing. This work gave an overview of current knowledge for heat treatment process of cold work tool steel, hot work tool steel and high-speed tool steel for the purpose of studying the difference between the conventional heat treatment processes (Hardening and tempering) with a developed cryogenic process. This work found that the cryogenic process tended to increase carbide precipitation depending on the type of alloy in tool steel. Carbides are small, spherical and with good dispersion increasing homogeneity on fine martensite matrix than the conventional treatment process, as a result, reducing the amount of retained austenite, and increasing wear resistance, fracture toughness and fatigue resistance.