การตรวจสอบชนิดของวัสดุโลหะด้วยการพิจารณาประกายไฟ

     วัสดุโลหะแต่ละชนิดจะมีส่วนผสมทางเคมีที่แตกต่างกัน ถ้านำไปเจียระไนกับหินเจียระไนจะเห็นเป็นประกายไฟพุ่งออกมา เพราะส่วนผสมทางเคมีต่างๆ ในโลหะ เมื่อเสียดสีกับหินเจียระไนจะเกิดความร้อนสูง และเมื่อสัมผัสกับออกซิเจนในอากาศจะลุกไหม้ หรือเปลี่ยนสภาพเกิดเป็นสี และประกายไฟในลักษณะต่างๆ ซึ่งจะทำให้ทราบถึงชนิดของเหล็กอย่างคร่าวๆ โดยการสังเกตรูปร่างลักษณะและสีของประกายไฟ (Spark test) ดังนั้น บทความต่อไปนี้จะขอกล่าวถึงเฉพาะ วิธีการตรวจสอบชนิดของโลหะด้วยการพิจารณาประกายไฟ โดยเป็นวิธีที่ง่ายและสามารถใช้พิจารณาเฉพาะหน้า หากต้องการทราบข้อมูลเพื่อการดำเนินงาน การซ่อม, สร้าง, หรือตรวจสอบชิ้นส่วน กรณีเร่งด่วนหน้า site งาน ซึ่งไม่สามารถทราบชนิดของกลุ่มโลหะชนิดนั้นๆ ได้อย่างแน่ชัด

คำแนะนำเบื้องต้นในการสังเกตประกายไฟ

-         ในกรณีที่จำแนกสีได้ยาก ให้สังเกตรูปร่างของประกายไฟเป็นหลัก

-         วัสดุแต่ละชนิดอาจจะมีประกายไฟได้หลายสี และมีรูปร่างของประกายไฟได้หลายลักษณะ

พิจารณาและทำความเข้าใจเกี่ยวกับประกายไฟเบื้องต้น

เพื่อความเข้าใจและทราบถึงรูปแบบ และลักษณะรูปร่างของประกายไฟที่เกิดขึ้นพิจารณาดังนี้

ต่อไปนี้จะยกตัวอย่างลักษณะรูปร่างประกายไฟที่ได้มีการทดสอบและบันทึกเป็นข้อมูลเพื่อเปรียบเทียบกลุ่มโลหะ ดังต่อไปนี้

เหล็กกล้าคาร์บอน

     ลักษณะประกายไฟของเหล็กกล้าคาร์บอน ถ้าผสมคาร์บอนยิ่งมากยิ่งจะมีประกายไฟสว่างมาก และจะมีประกายไฟเหมือนกิ่งไม้มากขึ้นด้วย พิจารณาภาพประกอบ 

เหล็กกล้าผสมต่ำ กลุ่ม โครเมียม-นิเกิล-โมลิบดินั่ม

      เป็นกลุ่มเหล็กที่มีความสำคัญและใช่กันอย่างแพร่หลาย เมื่อมีโครเมียม, นิเกิล, และโมลิบดินั่มผสมสมอยู่ เกณฑ์การตัดสินจะอยู่ที่การพิจารณาเปรียบเทียบปริมาณคาร์บอน และประกายไฟที่แสดงให้เห็นถึงนิเกิล คือ ประกายไฟหนาสีขาว จากประกายพื้นฐาน ที่เกิดขึ้นหลังจากที่เกิดการแยกตัวของประกายไฟ ซึ่งเรียกว่า หยกนิเกิล ที่เกิดขึ้นตรงปลายของประกายไฟ การฝึกสังเกตประกายไฟหนาสีขาวนี้จะต้องใช้เวลานานเพื่อที่จะให้เกิดประสบการณ์ พิจารณาภาพประกอบ 

     สรุปเพิ่มเติม โลหะเหล็กกล้าผสมต่ำ กลุ่ม โครเมียม-นิเกิล-โมลิบดินั่ม จากประกายไฟที่ปรากฏจะมีอธิพลของปริมาณคาร์บอนและโครเมียมอย่างมาก นั้นคือ เมื่อผสมโครเมียมเพิ่มขึ้น จะทำให้ประกายไฟรวมมีความสว่างน้อยลง โดยจะเปลี่ยนไปเป็นสีค่อนข้างแดง-เหลือง ซึ่งประกายไฟที่แยกออกมาจะมีปลายเรียวเป็นปกติ

เหล็กกล้าชุบแข็งในน้ำหรือน้ำมัน

   เหล็กกล้าที่ชุบแข็งในน้ำหรือน้ำมัน ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ทำชิ้นเครื่องมือทนแรงกระแทก และปริมาณซิลิคอนที่ผสม จะแสดงให้เห็นถึงประกายไฟสว่างจัดบริเวณต้นลำแสง ขณะเดียวกันลำแสงที่แยกตัวออกจะน้อยและเป็นหยดให้เห็นแม้กระทั้งปริมาณวุลแฟรมที่ผสมอยู่จะปรากฏเป็นลำแสงสีแดงให้เห็นชัดเช่นกัน

สรุปเพิ่มเติม ปริมาณวุลแฟรมและโครเมียมที่ผสมมากขึ้นจะทำให้เกิดความแข็งในเหล็กกล้าผสม แต่ประกายไฟจะลดน้อยลงตามอัตราส่วนผสมที่เพิ่มขึ้น และการแยกตัวของลำแสงน้อยมาก

หมายเหตุ : การตรวจสอบและพิจารณาด้วยประกายไฟ ยังมีขีดจำกัดทางด้านการบอกปริมาณเปอร์เซ็นต์ที่แน่ชัด กรณีไม่ทราบขอมูลของวัสดุกลุ่มโลหะชิ้นนั้นเลย เป็นเพียงการคาดคะเน และเป็นการตรวจสอบพิจารณาขั้นพื้นฐานเท่านั้น แต่มีประโยชน์มากสำหรับการตรวจสอบ replica test เนื่องจากบางกรณีไม่ทราบชนิดกลุ่มของโลหะชนิดนั้นเลย แต่ต้องทำการเลือกกำหนดสารเคมีเพื่อใช้ตรวจสอบโครงสร้างจุลภาค ณ เวลาเร่งด่วน วิธีตรวจสอบและพิจารณาด้วยประกายไฟจึงเป็นวิธีพื้นฐาน ซึ่งสามารถประยุกต์ใช้ได้ง่ายที่สุด อันนี้ประสบการตรงครับ แต่ต้องสังเกตและใช้ประสบการณ์พอสมควรครับ อย่างไรก็ตามหากต้องการทราบถึงปริมาณเปอร์เซ็นต์ส่วนผสมทางเคมีที่แน่นอนชัดเจน ควรพิจารณาเลือกใช้วิธีตรวจสอบให้เหมาะสมกับวัตถุประสงค์ และหากต้องการความชัดเจนและแม่นยำ  ควรใช้วิธี วิธีอิมิชชันสเปกโทรเมทรี (Emission spectrometry) ซึ่งเป็นวิธีที่สามารถทราบถึงปริมาณเปอร์เซ็นต์ของส่วนผสมเคมีทางโลหะ และมีความแม่นยำสูง แต่มีราคาค่อนข้างแพงตามไปด้วย ประกอบกับต้องตัดเตรียมชิ้นงานทดสอบให้เหมาะสม และใช้เวลานาน ยังไงก็ลองพิจารณากันดูนะครับ ขอบคุณครับ

ข้อมูลอ้างอิง : http://en.wikipedia.org/wiki/Spark_testing#cite_note-davis-1

งานทดสอบวัสดุอุตสาหกรม (อ.มานพ ตันตระบัณฑิตย์)