ridm@nrct.go.th   ระบบคลังข้อมูลงานวิจัยไทย   รายการโปรดที่คุณเลือกไว้

การใช้เทคนิคด้านวิศวกรรมขอบเกรนปรับปรุงคุณสมบัติบริเวณขอบเกรนของเหล็กกล้าไร้สนิม 304

หน่วยงาน สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย

รายละเอียด

ชื่อเรื่อง : การใช้เทคนิคด้านวิศวกรรมขอบเกรนปรับปรุงคุณสมบัติบริเวณขอบเกรนของเหล็กกล้าไร้สนิม 304
นักวิจัย : วิศิษฐ ทวีปรังษีพร
คำค้น : coincidence-site-lattice boundary , grain boundary engineering , intergranular stress corrosion cracking , thermomechanical processing , กระบวนการทางความร้อนเชิงกล , การกัดกร่อนตามขอบเกรน , วิศวกรรมขอบเกรน , สัดส่วนของขอบเกรน
หน่วยงาน : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย
ผู้ร่วมงาน : -
ปีพิมพ์ : 2544
อ้างอิง : http://elibrary.trf.or.th/project_content.asp?PJID=RSA4080002 , http://research.trf.or.th/node/1560
ที่มา : -
ความเชี่ยวชาญ : -
ความสัมพันธ์ : -
ขอบเขตของเนื้อหา : -
บทคัดย่อ/คำอธิบาย :

งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อใช้เทคนิคด้านวิศวกรรมขอบเกรนปรับปรุงคุณสมบัติบริเวณขอบ เกรนของเหล็กกล้าไร้สนิม 304 งานวิจัยได้แบ่งออกเป็น 3 ส่วน คือ 1.การพัฒนาเครื่องมือและการ ทดลองที่จำเป็นต่องานวิจัย 2.การวิเคราะห์ลักษณะขอบเกรนด้วยเทคนิคต่างๆ 3.การประเมินคุณ สมบัติการแตกตามขอบเกรนของวัสดุที่ผ่านกระบวนการทางวิศวกรรมขอบเกรน เครื่องมือและอุปกรณ์หลายชนิดได้ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อนำมาใช้ในงานวิจัยนี้โดยเฉพาะ อันได้ แก่ เครื่องมือทดสอบการดึงด้วยอัตราเร็วการยืดต่ำได้ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อทดสอบการดึงที่อัตราเร็ว 5x10-5 มม./วินาที ขณะที่ชิ้นงานอยู่ในสารละลายเคมี ผลร่วมจากอัตราเร็วการยืดต่ำและสิ่งแวดล้อม ที่รุนแรงต่อการเกิดการกัดกร่อน จะมีประโยชน์ต่อการทดสอบความไหวตัวต่อการเกิดการแตกตาม ขอบเกรนจากผลของความเค้น เตาอบที่สามารถควบคุมบรรยากาศได้ก็ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อใช้ใน กระบวนการให้ความร้อนในก๊าซต่างๆ นอกจากนั้นยังมีการพัฒนาเทคนิคการขัดและกัดผิวหน้าโดย วิธีทางเคมีไฟฟ้าเพื่อช่วยในการเตรียมชิ้นงาน ซึ่งจะนำไปตรวจสอบลักษณะโครงสร้างจุลภาคต่อไป และยังมีการใช้เทคนิคการกระเจิงกลับของอิเล็กตรอนในการตรวจจับอิเล็กตรอนที่กระเจิงออกจาก ผิวหน้าของชิ้นงานเพื่อบอกลักษณะของขอบเกรน การวิเคราะห์นี้เป็นไปแบบอัตโนมัติและสามารถ วิเคราะห์ในพื้นที่ 100 ?m2 ภายในเวลา 2-3 ชั่วโมง จากการจัดเรียงตัวของเกรนและความแตกต่าง ระหว่างมุมจะสามารถบอกถึงลักษณะการกระจายของขอบเกรนในชิ้นงานได้ จากการทดสอบทางความร้อนเชิงกลแบบต่างๆ เราพบว่ากระบวนการที่เหมาะสมทำได้โดย ผ่านการให้ความเครียดร่วมกับความร้อนเท่านั้น ความสำเร็จที่เกิดขึ้นในขั้นต้น คือ การให้ ความเครียดวัสดุประมาณ 3-5% ตามด้วยการให้ความร้อนที่ 950?C เป็นเวลา 10 นาที 3 รอบ โดย จะมีขนาดของเกรน เท่ากับ 30 ?m และพบว่าสัดส่วนของขอบเกรนจะเพิ่มขึ้นโดยเฉลี่ยจาก 35% เป็น 57% ซึ่งสัดส่วนที่เพิ่มขึ้นนี้จะสามารถลดการกัดกร่อนที่ขอบเกรนซึ่งได้ผ่านการเซนซิไทซ์แล้วที่ 650?C เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ได้เป็นอย่างมาก จากการทดสอบด้วยกรดออกซาลิก ในความพยายามที่จะลดขนาดของขอบเกรนและกระบวนการความร้อนเชิงกล 3 ขั้นตอน ข้างต้น จึงได้มีการพัฒนากระบวนการใหม่ขึ้นมา อันได้แก่ การทำให้เสถียรโดยความร้อนที่ 900?C เป็นเวลา 1 ชั่วโมงตามด้วยการรีดเย็น 3% และให้ความร้อนที่ 900?C เป็นเวลา 3 นาที จะได้เกรนที่ มีขนาด 15 ?m กระบวนการนี้ส่งผลให้วัสดุมีความทนต่อการแตกโดยผลของความเค้นได้สูงมาก จากการทดสอบการดึงด้วยอัตราเร็วการยืดต่ำของชิ้นงานที่ผ่านการเซนซิไทซ์ ที่ 650?C เป็นเวลา 8 ชั่วโมง แสดงให้เห็นว่าวัสดุที่ผ่านกระบวนการการปรับปรุงขอบเกรนเพิ่มความสามารถในการยืด จากเพียง 5% เป็น 60% นั่นคือการปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุมากกว่า 10 เท่า กระบวนการ ผลิตที่มีความทนต่อการแตกหักสูงขึ้นนี้กำลังเตรียมดำเนินการจดสิทธิบัตรและเตรียมตีพิมพ์ระดับ นานาชาติหลังจากการยื่นจดสิทธิบัตรเสร็จสมบูรณ์ The overall objective of this research program is to improve intergranular properties of 304 stainless steels via grain boundary engineering. The research program was separated into 3 phases: 1) Development of experimental infrastructure including specimen preparation capability, 2) Characterization and engineering of grain boundary; and 3) Evaluating intergranular properties of grain boundary engineered materials. This research intends to demonstrate that intergranular properties of 304 stainless steel can be significantly improved by the use of simple thermomechanical processing to realign the grain boundary structures into a lower energy state such that these grain boundaries are intrinsically resistant to corrosion. Several unique facilities were developed for this research. The environmental slow strain rate tensile testing (SSRT) was developed to perform tensile testing at an extremely slow rate (5x10-5 mm/s or 0.18 mm/hr) while specimen is immersed in a recirculating chemical solution. The combined effect of slow strain rate and aggressive environment is beneficial in testing for its susceptibility to stress corrosion cracking. A controlled atmosphere furnace was developed for performing heat treatment in any chosen gaseous environment. Electropolishing and electroetching unit was also developed in-house for preparing specimen surface for microstructure characterization. Grain boundary characterization was performed using an electron back-scattering diffraction system. This unique technique captures Bragg diffracted back-scattered electrons from the specimen surface. An automatic diffraction pattern analysis was performed on-line allowing a 100 ?m2 area to be analyzed within a few hours. Information on grain orientation and misorientation were used to obtain how grain boundaries distributed in a given specimen. Extensive investigation on different thermomechanical treatments reveal that practical processes could only be achieved via strain annealing – light deformation follow by short time heat treatment. Our initial success occurred via the use of iterative strain annealing consisting of 3 sequential low deformation (3-5%) followed by short heat treatment at 950?C for 10 min. The mean grain size of this process is 30 ?m. It was found that the fraction of special boundary (coincidence-site-lattice, CSL) was increased from an average of 35% to 57%. This moderate increase in the CSL fraction was found to significantly reduce the attack at the grain boundary area from oxalic acid after sensitized the specimen at 650?C for 2 hr. On further evaluation of strain annealing technique to reduce the grain size and the cycle time of 3 strain annealing steps, a new treatment was developed and the result was striking. This special treatment consists of one step thermal stabilization at 900?C for 1 hr followed by 1 step strain annealing employing 3% strain and heat treatment at 900?C for 3 min while keeping the mean grain size at 15 ?m. This results in a significant improvement in stress corrosion cracking susceptibility. SSRT tests of specimens sensitized at 650?C for 8 hr indicated that grain boundary engineered specimens show an improvement in ductility from a mere 5% in as-received specimens to 60% - a more than 10 folds improvement. This current thermomechanical treatment is now being filed for patent and an international publication is being prepared upon the completion of patent filing process.

บรรณานุกรม :
วิศิษฐ ทวีปรังษีพร . (2544). การใช้เทคนิคด้านวิศวกรรมขอบเกรนปรับปรุงคุณสมบัติบริเวณขอบเกรนของเหล็กกล้าไร้สนิม 304.
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
วิศิษฐ ทวีปรังษีพร . 2544. "การใช้เทคนิคด้านวิศวกรรมขอบเกรนปรับปรุงคุณสมบัติบริเวณขอบเกรนของเหล็กกล้าไร้สนิม 304".
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
วิศิษฐ ทวีปรังษีพร . "การใช้เทคนิคด้านวิศวกรรมขอบเกรนปรับปรุงคุณสมบัติบริเวณขอบเกรนของเหล็กกล้าไร้สนิม 304."
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย, 2544. Print.
วิศิษฐ ทวีปรังษีพร . การใช้เทคนิคด้านวิศวกรรมขอบเกรนปรับปรุงคุณสมบัติบริเวณขอบเกรนของเหล็กกล้าไร้สนิม 304. กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย; 2544.