Original Title: Effects of Heat Treatment Process on Mechanical Properties of Medium Carbon Steel
Source: doi.org/10.31817/vjas.2021.4.4.07
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ឥទ្ធិពលនៃដំណើរការព្យាបាលដោយកម្ដៅទៅលើលក្ខណៈមេកានិចនៃដែកកាបូនមធ្យម

ចំណងជើងដើម៖ Effects of Heat Treatment Process on Mechanical Properties of Medium Carbon Steel

អ្នកនិពន្ធ៖ Pham Thi Hang (Faculty of Engineering, Vietnam National University of Agriculture)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2021, Vietnam Journal of Agricultural Sciences

វិស័យសិក្សា៖ Materials Engineering

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ក្រដាសស្រាវជ្រាវនេះសិក្សាពីរបៀបដែលប៉ារ៉ាម៉ែត្រនៃការព្យាបាលដោយកម្ដៅដូចជា សីតុណ្ហភាពដុត រយៈពេលរក្សាកម្ដៅ និងមជ្ឈដ្ឋានបន្ចុះកម្ដៅ ជះឥទ្ធិពលដល់ទម្រង់មីក្រូ និងភាពរឹងរបស់ដែកកាបូនមធ្យម S45C ដើម្បីស្វែងរកដំណើរការដ៏ល្អបំផុតសម្រាប់កម្មន្តសាល។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការពិសោធន៍ត្រូវបានធ្វើឡើងដោយការដុតកម្ដៅគំរូដែក S45C ក្នុងសីតុណ្ហភាព និងរយៈពេលផ្សេងៗគ្នា បន្ទាប់មកបន្ចុះកម្ដៅក្នុងមជ្ឈដ្ឋានខុសៗគ្នា រួចវាស់ស្ទង់ភាពរឹង និងពិនិត្យទម្រង់មីក្រូ។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
850°C Heating + Water Quenching (Optimal Proposed Method)
ការដុតកម្ដៅដល់ ៨៥០°C និងបន្ចុះកម្ដៅក្នុងទឹក
ទទួលបានភាពរឹងអតិបរមាដោយសារការបង្កើតទម្រង់ម៉ាតិនស៊ីត (Martensite) ពេញលេញនៅក្នុងសាច់ដែក។ អាចបង្កឱ្យមានភាពផុយស្រួយខ្ពស់ (Brittleness) ងាយនឹងប្រេះស្រាំប្រសិនបើគ្មានការព្យាបាលបន្ថយភាពតានតឹងបន្តទៀត។ ភាពរឹងកើនឡើងដល់កម្រិតខ្ពស់បំផុតប្រមាណ ៦០ HRC។
<800°C Heating + Water Quenching
ការដុតកម្ដៅក្រោម ៨០០°C និងបន្ចុះកម្ដៅក្នុងទឹក
ចំណាយថាមពលកម្ដៅតិច និងមិនសូវប្រឈមនឹងការប្រេះស្រាំកំឡុងពេលបន្ចុះកម្ដៅ។ ការផ្លាស់ប្តូរទម្រង់អូស្ទីនីត (Austenite) មិនបានពេញលេញ ធ្វើឱ្យសាច់ដែកនៅតែមានភាពទន់។ ភាពរឹងទាបជាង ២០ HRC ដែលមិនបំពេញតម្រូវការប្រើប្រាស់សម្រាប់គ្រឿងបន្លាស់ម៉ាស៊ីន។
>850°C (e.g., 1000°C) Heating + Water Quenching
ការដុតកម្ដៅលើសពី ៨៥០°C (ឧ. ១០០០°C) និងបន្ចុះកម្ដៅក្នុងទឹក
ធានាបាននូវការរលាយចូលគ្នានៃទម្រង់លោហៈបានទាំងស្រុង។ បណ្ដាលឱ្យគ្រាប់លោហៈរីកធំ (Grain growth) ដែលធ្វើឱ្យដែកកាន់តែផុយស្រួយ និងប៉ះពាល់ដល់ភាពធន់។ ភាពរឹងថយចុះបន្តិចបើធៀបនឹងការដុតនៅ ៨៥០°C និងមានហានិភ័យខ្ពស់ក្នុងការបាក់បែក។
850°C Heating + Oil or Static Air Cooling
ការដុតកម្ដៅ ៨៥០°C និងបន្ចុះកម្ដៅក្នុងប្រេង ឬខ្យល់
កាត់បន្ថយការតក់ស្លុតកម្ដៅ (Thermal shock) ដែលជួយការពារការប្រេះស្រាំនៃលោហៈ។ ល្បឿននៃការត្រជាក់មិនលឿនគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីបង្កើតទម្រង់ម៉ាតិនស៊ីត (Martensite) ធ្វើឱ្យភាពរឹងនៅទាប។ ភាពរឹងទទួលបានកម្រិតទាប មិនស័ក្តិសមសម្រាប់គ្រឿងបន្លាស់ដែលទាមទារភាពធន់នឹងការសឹកកកិត។
850°C Water Quenching + 250°C Tempering
ការបន្ចុះកម្ដៅក្នុងទឹកពី ៨៥០°C រួចយកទៅផ្សារសែនៅ ២៥០°C
កាត់បន្ថយភាពផុយស្រួយ បន្ធូរភាពតានតឹងខាងក្នុង (Residual stress) និងធ្វើឱ្យគ្រាប់លោហៈមានភាពស្មើគ្នា។ ទាមទារដំណាក់កាលដុតកម្ដៅ និងចំណាយពេលបន្ថែមមួយកម្រិតទៀត។ ភាពរឹងថយចុះបន្តិចតួច ប៉ុន្តែទទួលបានរចនាសម្ព័ន្ធលោហៈដែលស្វិតជាងមុន និងស័ក្តិសមបំផុតសម្រាប់ការប្រើប្រាស់ជាក់ស្តែង។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការសិក្សានេះទាមទារឧបករណ៍មន្ទីរពិសោធន៍លោហធាតុជំនាញសម្រាប់ការដុតកម្ដៅ ការវាស់ស្ទង់ភាពរឹង និងការពិនិត្យរចនាសម្ព័ន្ធមីក្រូដោយប្រើសារធាតុគីមី។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងនៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍នៃសាកលវិទ្យាល័យជាតិកសិកម្មវៀតណាម ដោយប្រើប្រាស់គំរូដែក S45C ស្តង់ដារដែលមានរាងស៊ីឡាំង និងមានការគ្រប់គ្រងបរិយាកាសបានល្អ។ នៅក្នុងស្ថានភាពជាក់ស្តែងនៅកម្ពុជា រោងជាងភាគច្រើនអាចប្រើប្រាស់ដែកអេតចាយដែលគ្មានស្តង់ដារច្បាស់លាស់ ឬខ្វះឧបករណ៍គ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពទំនើប ដែលអាចធ្វើឱ្យលទ្ធផលនៃភាពរឹង និងរចនាសម្ព័ន្ធមានភាពប្រែប្រួល។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

វិធីសាស្ត្រនៃការព្យាបាលដោយកម្ដៅនេះមានអត្ថប្រយោជន៍យ៉ាងធំធេងសម្រាប់គាំទ្រដល់វិស័យផលិតកម្ម និងការជួសជុលគ្រឿងចក្រនៅក្នុងប្រទេសកម្ពុជា។

ការអនុវត្តស្តង់ដារសីតុណ្ហភាព និងវិធីបន្ចុះកម្ដៅ/ផ្សារសែដ៏ត្រឹមត្រូវនេះ អាចជួយលើកកម្ពស់គុណភាពផលិតផលដែកក្នុងស្រុក និងជំរុញឯករាជ្យភាពនៃចង្វាក់ផលិតកម្មគ្រឿងបន្លាស់នៅកម្ពុជាបានយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាព។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាពីដ្យាក្រាមផ្លាស់ប្តូរទម្រង់លោហៈ (Understand Phase Diagrams): ស្វែងយល់ពីទ្រឹស្តីមូលដ្ឋាននៃ Fe-Fe3C Phase Diagram និង CCT (Continuous-Cooling-Transformation) Diagram ដើម្បីយល់ពីចំណុចរលាយ និងការប្រែប្រួលរចនាសម្ព័ន្ធរបស់ដែកកាបូនមធ្យម។
  2. រៀបចំសម្ភារៈ និងឧបករណ៍ពិសោធន៍ (Prepare Equipment & Materials): ស្វែងរកដែកស្តង់ដារ S45C (AISI 1045) ព្រមទាំងរៀបចំឡដុត Electric Resistance Furnace និងឧបករណ៍វាស់ភាពរឹង Rockwell Hardness Tester នៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍។
  3. អនុវត្តការដុត និងបន្ចុះកម្ដៅ (Execute Quenching Process): ធ្វើការដុតគំរូដែកនៅក្នុងឡរហូតដល់សីតុណ្ហភាព ៨៥០°C រក្សាកម្ដៅឱ្យថេររយៈពេល ១០នាទី រួចធ្វើការបន្ចុះកម្ដៅភ្លាមៗនៅក្នុងទឹក (Water quenching) ដើម្បិទទួលបានទម្រង់ Martensite
  4. អនុវត្តការផ្សារសែ (Perform Tempering): ដើម្បីកាត់បន្ថយភាពផុយស្រួយ និងការពារការប្រេះស្រាំ សូមយកគំរូដែកដែលបន្ចុះកម្ដៅរួចទៅដុតម្ដងទៀតនៅសីតុណ្ហភាព ២៥០°C រួចទុកឱ្យត្រជាក់ ដើម្បីបន្ធូរ Residual stress
  5. វិភាគលទ្ធផលមីក្រូទស្សន៍ និងភាពរឹង (Analyze Microstructure and Hardness): ប្រើប្រាស់ Metallurgical Microscope ជាមួយសូលុយស្យុងអាស៊ីត HNO3 3% លើផ្ទៃដែកដើម្បីពិនិត្យមើលទំហំគ្រាប់លោហៈ និងធ្វើតេស្តដោយឧបករណ៍ Rockwell Tester ដើម្បីផ្ទៀងផ្ទាត់ថាតើភាពរឹងស្ថិតក្នុងចន្លោះ ៥៦-៦០ HRC ដែរឬទេ។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Heat treatment (ការព្យាបាលដោយកម្ដៅ) ដំណើរការនៃការដុតកម្ដៅលោហៈដល់សីតុណ្ហភាពជាក់លាក់ណាមួយ រួចរក្សាកម្ដៅនោះ និងបន្ចុះកម្ដៅវិញក្នុងល្បឿនផ្សេងៗគ្នា ដើម្បីផ្លាស់ប្តូរលក្ខណៈរូប និងលក្ខណៈមេកានិចរបស់វា (ដូចជាភាពរឹង និងភាពស្វិត) ដោយមិនប្តូររូបរាង។ ដូចជាការយកដីឥដ្ឋទៅដុតក្នុងឡដើម្បីឱ្យវាក្លាយជាកុលាលភាជន៍ដ៏រឹងមាំ ដោយមានការគ្រប់គ្រងកម្ដៅ និងការធ្វើឱ្យត្រជាក់យ៉ាងត្រឹមត្រូវ។
Martensite (ម៉ាតិនស៊ីត) ទម្រង់រចនាសម្ព័ន្ធមីក្រូរបស់ដែកដែលមានសណ្ឋានដូចម្ជុល ដែលកកើតឡើងនៅពេលដែកក្នុងទម្រង់ Austenite ត្រូវបានបន្ចុះកម្ដៅយ៉ាងលឿន (ដូចជាការជ្រលក់ក្នុងទឹក) ដែលធ្វើឱ្យកាបូនជាប់គាំងក្នុងប្រព័ន្ធបណ្ដាញលោហៈ ផ្តល់នូវភាពរឹងខ្ពស់បំផុតតែផុយ។ ដូចជាការយកស្កររលាយក្តៅៗទៅចាក់ចូលក្នុងទឹកកកភ្លាមៗ ដែលធ្វើឱ្យវាប្រែជារឹង និងស្រួយងាយបែកខុសពីការទុកឱ្យត្រជាក់យឺតៗ។
Austenite (អូស្ទីនីត) ទម្រង់លោហៈសូលុយស្យុងរឹងរបស់កាបូននៅក្នុងដែក ដែលកើតមានតែនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (ជាទូទៅលើសពី ៧២៧°C)។ វាជាទម្រង់គោលដែលត្រូវតែមាន មុននឹងប្រែក្លាយជា Martensite នៅពេលបន្ចុះកម្ដៅ។ ដូចជាដីឥដ្ឋដែលកំពុងសើម និងទន់ ងាយស្រួលក្នុងការផ្លាស់ប្តូរទម្រង់ខាងក្នុងមុនពេលយកទៅកែច្នៃ។
Quenching (ការបន្ចុះកម្ដៅ/ការជ្រលក់ទឹកឬប្រេង) ដំណើរការនៃការធ្វើឱ្យលោហៈដែលកំពុងក្តៅខ្លាំងត្រជាក់ភ្លាមៗ ដោយការជ្រលក់ចូលទៅក្នុងមជ្ឈដ្ឋានណាមួយ (ដូចជា ទឹក ប្រេង ឬខ្យល់) ដើម្បីបង្ខំឱ្យរចនាសម្ព័ន្ធខាងក្នុងប្រែប្រួល និងបង្កើនភាពរឹង។ ដូចជាការយកដែកដែលកំពុងដុតក្រហមឆ្អៅចេញពីឡភ្លើង រួចជ្រមុជចូលក្នុងធុងទឹកភ្លាមៗឮសូរឆេវ ដើម្បីឱ្យវារឹងក្ដាំង។
Tempering (ការផ្សារសែ/ការដុតកម្ដៅបន្ទាប់បន្សំ) ការយកលោហៈដែលបាន Quenching ឱ្យរឹងរួច ទៅដុតកម្ដៅឡើងវិញក្នុងសីតុណ្ហភាពទាប (ឧទាហរណ៍ ២៥០°C) ដើម្បីបន្ថយភាពតានតឹងខាងក្នុង (Residual stress) និងបន្ថយភាពផុយស្រួយ ធ្វើឱ្យដែកមានភាពស្វិតល្អសម្រាប់ការប្រើប្រាស់។ ដូចជាការម៉ាស្សាសាច់ដុំបន្ទាប់ពីហាត់ប្រាណខ្លាំង ដើម្បីបំបាត់ការកន្ត្រាក់តានតឹង និងធ្វើឱ្យសាច់ដុំមានភាពបត់បែនទន់ល្អឡើងវិញ។
Microstructure (រចនាសម្ព័ន្ធមីក្រូ) ទម្រង់នៃគ្រាប់លោហៈ និងសមាសភាគផ្សេងៗនៅខាងក្នុងសាច់ដែក ដែលមិនអាចមើលឃើញដោយភ្នែកទទេ តែទាមទារការប្រើមីក្រូទស្សន៍។ រចនាសម្ព័ន្ធនេះជាអ្នកកំណត់ដោយផ្ទាល់នូវភាពរឹង និងភាពស្វិតរបស់លោហៈ។ ដូចជាការមើលឃើញសរសៃអំបោះតូចៗដែលត្បាញចូលគ្នាបង្កើតជាសាច់ក្រណាត់ ដែលជាអ្នកកំណត់ថាក្រណាត់នោះក្រាស់ ឬស្តើង ងាយរហែកឬអត់។
Pearlite (ពែរលីត) រចនាសម្ព័ន្ធមីក្រូដែលជាការលាយបញ្ចូលគ្នារវាង Ferrite (ទន់) និង Cementite (រឹង) ដែលមានសណ្ឋានជាបន្ទះៗឆ្លាស់គ្នា។ វាកើតឡើងនៅពេលដែកត្រជាក់ក្នុងល្បឿនយឺត និងផ្តល់នូវកម្រិតភាពរឹងមធ្យម។ ដូចជានំស្រទាប់ ដែលមានស្រទាប់ទន់ និងស្រទាប់រឹងឆ្លាស់គ្នា បង្កើតបានជាសាច់នំមួយដែលមានលំនឹងល្អ មិនរឹងពេក មិនទន់ពេក។
Hardness (ភាពរឹង) លក្ខណៈសម្បត្តិរបស់លោហៈក្នុងការទប់ទល់នឹងការកោស ឬការសង្កត់ឱ្យខូងពីរាងកាយខាងក្រៅ។ នៅក្នុងការសិក្សានេះ គេប្រើប្រាស់ខ្នាត Rockwell (HRC/HRA) ដើម្បីវាស់ស្ទង់ភាពរឹងនេះ។ ដូចជាការយកក្រចកដៃទៅចុចលើជ័រលុប (ទន់ ងាយខូង) ធៀបនឹងការចុចលើតុឈើ (រឹង មិនងាយខូង)។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖