โลกผลิตเหล็ก 1.6 พันล้านตันทุกปี จากข้อมูลของนักวิเคราะห์จาก ตัวเลขนี้สามารถเติบโตได้มากถึง 3 พันล้านตันภายในปี 2593 อย่างไรก็ตาม สำหรับอุตสาหกรรมเหล็ก การปรับปรุงคุณภาพมีความสำคัญมากเท่ากับปริมาณที่เพิ่มขึ้น ความสำคัญของการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องสามารถเห็นได้จากการเปรียบเทียบหอไอเฟลกับโครงสร้างเหล็กสมัยใหม่ เช่น โตเกียวสกายทรี ตัวแรกมีความสูง 324 ม.
ซึ่งเป็นสถิติ
เมื่อสร้างเสร็จในปี พ.ศ. 2432 และทำจากเหล็กดัด ซึ่งเป็นวัสดุที่เริ่มเปลี่ยนรูปอย่างถาวรเมื่อได้รับแรงเค้น 100–200 MPa (ความเค้นคราก) ในทางตรงกันข้าม เหล็กกล้าความแข็งแรงสูงที่สามารถเชื่อมได้ซึ่งใช้สำหรับโตเกียวสกายทรีสูง 634 ม. มีความเค้นครากสูงถึง 630 เมกะปาสคาล
หากไม่มีนวัตกรรมเหล็ก การก่อสร้างขนาดใหญ่เช่นนี้คงเป็นไปไม่ได้อุตสาหกรรมเหล็กตื่นตัวกับเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่มานานแล้วและกระตือรือร้นที่จะได้รับประโยชน์จากเทคโนโลยีเหล่านี้ Nippon Kokan บริษัทเหล็กของญี่ปุ่น (บริษัทก่อนหน้าของJFEซึ่งเป็นนายจ้างของเรา)
เริ่มใช้เครื่องมือวิเคราะห์ไมโครบีมที่ล้ำสมัย เช่น กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) และเครื่องวิเคราะห์ไมโครโพรบอิเล็กตรอน (EPMA) เร็วที่สุดเท่าที่ 1960. TEM ถูกใช้เพื่อสังเกตโครงสร้างจุลภาค เช่น การเคลื่อนตัวและการตกตะกอนขนาดเล็กในเหล็ก ในขณะที่ EPMA ถูกใช้เป็นหลัก
ในแผนกการผลิตเหล็กเพื่อวัดการแยกธาตุและการรวมตัวของอโลหะ เช่น ออกไซด์และซัลไฟด์ ไม่นานมานี้ การวิเคราะห์โดยใช้รังสีซินโครตรอนได้ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายสำหรับการวิจัยและพัฒนาในอุตสาหกรรมเหล็กกล้าของญี่ปุ่น บทเรียนประวัติศาสตร์เมื่อเปรียบเทียบกับรังสีเอกซ์และอิเล็กตรอนแล้ว
นิวตรอนเป็นเครื่องมือที่พบได้น้อยกว่า ความหายากสัมพัทธ์ของลำแสงนิวตรอนนั้นเป็นอุปสรรคอย่างมากต่อการใช้ในอุตสาหกรรมเหล็กจนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ อย่างไรก็ตาม ตั้งแต่ปี 2549 JFE ได้เริ่มส่งเสริมการใช้การกระเจิงนิวตรอนเพื่อวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคของตัวอย่างเหล็กปริมาณมาก
ประวัติของแนวทาง
ของเราได้รับการบันทึกไว้อย่างครบถ้วนมากขึ้นในรายงานล่าสุด ( รายงานทางเทคนิคของ JFEปี 2017 22 1–5 ) แต่บทสรุปต่อไปนี้ครอบคลุมประเด็นที่สำคัญที่สุดบางประเด็นเทคโนโลยีหนึ่งที่มีแนวโน้มในการพัฒนาเหล็กกล้าที่มีความต้านทานแรงดึงสูงเกี่ยวข้องกับการกระจายอนุภาคขนาดเล็ก
(ส่วนใหญ่เป็นคาร์ไบด์ เช่น ไททาเนียมคาร์ไบด์และไนโอเบียมคาร์ไบด์ แต่บางครั้งก็เป็นทองแดงที่เป็นโลหะ) ภายในเมทริกซ์เหล็ก การตกตะกอนขนาดนาโนเมตรเหล่านี้ขัดขวางการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่ในเมทริกซ์ ทำให้เหล็กแข็งแกร่งโดยไม่สูญเสียความสามารถในการขึ้นรูป
(อย่างน้อยก็ไม่มากจนเกินไป) กล้องจุลทรรศน์อิเล็คตรอนเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการระบุขนาดและการกระจายตัวของตะกอนเหล่านี้โดยตรง แต่พื้นที่ที่สามารถสังเกตได้ด้วยเทคนิคนี้มีจำกัด และขั้นตอนทางสถิติสำหรับการประมาณค่าไปยังพื้นที่ขนาดใหญ่ (และเป็นตัวแทนมากกว่า) นั้นน่าเบื่อ
การประเมินตะกอนขนาดนาโนเมตรด้วยวิธีการสกัดด้วยสารเคมีนั้นไม่ใช่เรื่องง่ายในการเปรียบเทียบ เราพบว่าการวัดค่านิวตรอนแบบไม่ทำลายมีข้อได้เปรียบมากมาย โดยรวมข้อมูลที่เชื่อถือได้จากเหล็กกล้าปริมาณมากเข้ากับการใช้งานง่าย ในการทดลองชุดหนึ่ง เราใช้การกระเจิงนิวตรอนมุมเล็ก (SANS)
เพื่อกำหนดขนาดของอนุภาคไททาเนียมคาร์ไบด์ (TiC) ขนาดนาโนเมตรภายในแผ่นเหล็กรีดร้อนขนาด 10 × 10 × 2 มม. (หนา) ปริมาตรตัวอย่างสำหรับการวัดนี้คือประมาณ 10 8ใหญ่กว่าที่ใช้สำหรับการสังเกตการณ์ด้วยฟอยล์บางของ TEM ทั่วไปหลายเท่า ในรูป “อนุภาค” (a) แสดงการเปลี่ยนแปลง
โปรไฟล์ SANS เป็นหน้าที่ของการอบชุบด้วยความร้อนในเหล็กกล้านี้ โปรไฟล์นี้ช่วยให้เรากำหนดขนาดเฉลี่ย (b) และจำนวนความหนาแน่นของอนุภาค TiC ได้ ความรู้ดังกล่าวมีความสำคัญเนื่องจากการเพิ่มประสิทธิภาพการตกตะกอนเป็นขั้นตอนที่ใช้เวลานาน โดยมีองค์ประกอบผสมขนาดเล็กจำนวนมาก
แนวทางที่มีแนวโน้มลักษณะที่มีแนวโน้มของแนวทางของเราทำให้สถาบันเหล็กกล้าและเหล็กแห่งประเทศญี่ปุ่น (ISIJ) มอบรางวัลกระดาษที่ดีที่สุดและผู้ทำงานร่วมกันของเราที่สถาบันวิทยาศาสตร์วัสดุแห่งชาติญี่ปุ่น (NIMS) สำนักงานพลังงานปรมาณูแห่งประเทศญี่ปุ่น และ มหาวิทยาลัยอิบารากิ
การประเมิน
ปริมาณน้ำฝนที่ง่ายและแม่นยำจากเหล็กกล้าจำนวนมาก โดยไม่ต้องเตรียมชิ้นงานให้ยุ่งยาก จะช่วยส่งเสริมการวิจัยและพัฒนาเหล็กชนิดใหม่ๆ ได้อย่างแน่นอนนอกเหนือจากการศึกษาการตกตะกอนด้วย SANS แล้ว เรายังใช้การเลี้ยวเบนของนิวตรอนเพื่อศึกษาพื้นผิวเหล็ก
และวิเคราะห์ความเค้นตกค้างในรอยเชื่อม ตัวเลข “รอยเชื่อม” คือตัวอย่างโครงร่างโครงร่างของความเครียดขัดแตะ (ตามขวาง) ในรอยเชื่อมของเหล็กกล้าเกรด 980 MPa ที่เชื่อม ที่ไซต์งานเชื่อม มีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นที่จะเกิดรอยร้าวเนื่องจากความเค้นตกค้างจากการเชื่อมและจากการดูดซึมไฮโดรเจน
การเลี้ยวเบนของนิวตรอนเผยให้เห็นว่าส่วนรากของแนวเชื่อมประสบกับความเค้นสูงสุด – มากกว่า 1,000 MPa – ในทิศทางตามขวาง นอกจากนี้ยังมีความเค้นแรงดึงที่รากตามแนวเชื่อมและในทิศทางความหนาของแผ่น จากการวิเคราะห์นี้ เราสามารถอนุมานได้ว่าระดับความเค้นตกค้างแรงดึงสูง
และการสะสมไฮโดรเจนที่เป็นผลเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับการแตกร้าวแบบเย็น เพราะฉะนั้น, การวิเคราะห์โดยใช้นิวตรอนนี้ทำให้เราเข้าใจข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญเกี่ยวกับวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพของโลหะเชื่อมและสภาวะการเชื่อม เนื่องจากความต้องการเหล็กกล้าที่มีความแข็งแกร่งสูงขึ้นยังคงเพิ่มขึ้น
credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100
