วิเคราะห์ขนาดเกรนของโครงสร้างโลหะ

1.เกรนคืออะไร?
คือโครงสร้างโลหะที่ใช้ในทุกสาขา มีหลายประเภท
ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์การใช้งานของชิ้นงานแต่ละประเภท
อย่างเช่น ชิ้นส่วนรถยนต์ อุปกรณ์ไฟฟ้า วัสดุที่ใช้จะต่างกันในสภาวะที่โลหะบริสุทธิ์แข็งตัว ผลึกแต่ละผลึกจะเริ่มแข็งแรงตัวจากนิวเคลียสกันเพิ่มขึ้นของอะตอม
ที่เข้ารวมตัวกันตามรูปทรงของผลึกของโลหะนั้น ๆ การรวมตัวกันของอะตอมจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วพร้อม ๆ
กันกับการเย็นตัวของโลหะ ซึ่งการจับยึดตัว ของอะตอมต่อไปเรื่อย ๆ เช่นนี้เรียกว่า “Dendrite” การเจริญเติบโตของ Dendrite จะแผ่ขยายออกไปเรื่อย ๆ จนกระทั่งโลหะนั้นแข็งตัวหมดจึงจะหยุดการเจริญเติบโต
Dendrite ต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นนั้นเป็นอิสระไม่ขึ้นต่อกัน มันจะขยายตัวออกไปจนกระทั่งแขนงขยายตัวแผ่ออกไปชนกับแขนงของตัวข้างเคียงซึ่งหมายถึงการเจริญเติบโตของผลึกสิ้นสุดลงในช่วงนี้ของโลหะก็จะแข็งตัวหมดพอดี
ผลึกแต่ละผลึกจะมีขนาดไม่เท่ากันเนื่องจากการเติบโตของ Dendrite แต่ละตัวเป็นอิสระไม่ขึ้นต่อกันจากการที่ผลึกแต่ละผลึกไม่เท่ากันนี้เอง ทำให้มีลักษณะเป็นเส้นแบ่งเขตแดนของเกรนแต่ละเกรนซึ่งเรียกว่า Grain Boundary
แม้ว่าจะเป็นโลหะ/โลหะผสมชนิดเดียวกันถ้าผ่านกรรมวิธีทางความร้อนแล้ว จะทำให้โครงสร้างและคุณสมบัติเปลี่ยนไป

ดังนั้นการตรวจสอบคุณภาพของผลิตภัณฑ์จึงเป็นสิ่งสำคัญ
・ออสเทนไนท์
เป็นเหล็ก ทรงกลมที่หันหน้าเข้าหากัน
・เฟอร์ไรท์
คือ สสารชนิดหนึ่งที่แยกตัวกัน

2. วิธีวิเคราะห์ขนาดของเกรน
(1) การเทียบกับภาพมาตรฐาน (โดยวิธีการการเปรียบเทียบ)
เบื้องต้นเริ่มต้นการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์โลหะ โดยการนำตัวชิ้นงานที่ต้องการจะตรวจเช็คไปขัดเปรียบเทียบโดยการสังเกตด้วยสายตา จากรูปภาพมาตรฐานของเม็ดเกรนขยายด้วยกล้องจุลทรรศน์โลหะที่กำลังขยาย(× 100) JIS G 0551 เพื่อประเมินขนาดของเกรน

อย่างไรก็ตาม หากส่องจากกล้องจุลทรรศ์โดยตรง อาจจะเกิดปัญหาที่ยุ่งยาก

(2) การเทียบผ่านช่องมองตาที่มีสเกลฝังอยู่ในเลนส์ (โดยวิธีการการเปรียบเทียบ)ไมโครมิเตอร์ (เรติเคิล) ที่มีขนาดฝังอยู่ในเลนส์ใกล้ตาใช้งานร่วมกับกล้องจุลทรรศน์โลหะ เปรียบเทียบตัวอย่างรูปแบบมาตรฐานกับเกรนที่ขยายใหญ่ขึ้นสังเกตและเปรียบเทียบด้วยสายตาพร้อมประเมินขนาดของเกรนสามารถสังเกตและเปรียบเทียบได้ในเวลาเดียวกันโดยไม่ต้องละสายตาจากกล้องจุลทรรศน์

สเกล R1901 ผลิตโดย Shibuya Optical Co., Ltd.

(3) การเทียบผ่านช่องมองตาที่มีสเกลฝังอยู่ในเลนส์ (โดยวิธีการการนับ/พื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส, การตัด)
ไมโครมิเตอร์ (เรติเคิล) ที่มีขนาดฝังอยู่ในเลนส์ใกล้ตา
ใช้งานร่วมกับกล้องจุลทรรศน์โลหะ เปรียบเทียบตัวอย่างรูปแบบมาตรฐานกับเกรนที่ขยายใหญ่ขึ้นเป็นวิธีมาตรฐาน JIS G0551 / ASTM E112สำหรับคำนวณขนาดของเม็ดเกรนโดยหาความยาวเฉลี่ยของเม็ดเกรน

R2010-24 มาตราส่วนวิธีการทดสอบขนาดอนุภาคเหล็ก – เกรน (วิธีตัด)ที่ผลิตโดย Shibuya Kogaku Co., Ltd.

4）การวัดขนาดอนุภาคโดยใช้กล้อง (โดยการเทียบ,นับ / พื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส, วิธีตัด)หากติดตั้งกล้องดิจิตอลกับกล้องจุลทรรศน์ส่องโลหะ จะสามารถทำการวัดขนาดอัตโนมัติได้

กล้อง USB3.0 (5 Megapixel)

ซอฟต์แวร์สำหรับส่องอนุภาคเหล็ก

รายละเอียด WinROOF 2021 Standard
※ซอฟต์แวร์นี้เป็นฟังค์ชั่นเสริม ที่ใช้สำหรับการวิเคราะห์ขนาดเกรน

สามารถคำนวนขนาดของเม็ดเกรนโดยค่าที่คำนวน
ได้รับการองรับจากเฟอร์ไรท์ออสเทนไนต์ตามมาตฐาน JIS G 0551 ASTM E112และการวัดโลหะที่ผสมทองแดงตามมาตฐาน JIS H 0551บันทึกข้อมูลและคำนวนขนาดของเกรนได้โดยอัตโนมัติ การคำนวนนี้จะใช้วิธีการตัดและนับจากจุดที่ทำการส่อง และบันทึกข้อมูลในรูปแบบ CSV หรือ Excel ได้

วิธีนี้ สามารถทำการวัดอัตโนมัติได้อย่างมีประสิทธิภาพได้

3. สรุป
กรณีใช้งานไม่บ่อยนัก สามารถลดต้นทุน วิเคราะห์ขนาดเกรนด้วยวิธีการใช้ไมโครมิเตอร์ได้แต่หากกรณีที่มีการใช้งานบ่อยครั้ง แนะนำให้ติดตั้งกล้องดิจิตอล และใช้ซอฟต์แวร์ในการวิเคราะห์เพื่อช่วยประหยัดแรงงาน
ซอฟต์แวร์ยังมีฟังก์ชั่นอื่นๆนอกจากนี้อีกด้วย