โลหะวิทยา...โลหะว ทยา (metallurgy) เป นว ชาท ว...

z ในกรณีที่ ตองการ ซื้อ เปน จ�านวน มาก เพื่อ ใช ใน การ สอน การ ฝกอบรม การ สงเสริม การ ขาย หรือ เปน ของขวัญ พิเศษ

เปนตน กรุณา ติดตอสอบถาม ราคา พิเศษ ไดที่ ฝาย ขาย บริษัท ซี เอ็ด ยู เค ชั่น จ�ากัด (มหาชน) เลข ที่ 1858/87-90

ถนน บางนา-ตราด แขวง บางนา เขต บางนา กรุงเทพฯ 10260 โทรศัพท 0-2739-8222 โทรสาร 0-2739-8356-9

z หาก มี ค�า แนะน�า หรือ ติชม สามารถ ติดตอ ไดที่ comment@se–ed.com

โลหะวิทยา

โดย วิวัฒน โตนิล

ราคา 185 บาท

สงวนลิขสิทธิ์ในประเทศไทยตาม พ.ร.บ. ลิขสิทธิ์ © พ.ศ. 2558 โดย วิวัฒน โตนิลหามคัดลอก ลอกเลียน ดัดแปลง ท�าซ�้า จัดพิมพ หรือกระท�าอื่นใด โดยวิธีการใดๆ ในรูปแบบใดๆไมวา สวนหนึ่งสวนใด ของ หนังสือ เลม นี้ เพื่อเผยแพรในสื่อทุกประเภท หรือเพื่อวัตถุประสงคใดๆนอกจาก จะ ไดรับอนุญาต

4 1 0 – 5 3 4 – 3 4 4 0 8 5 5 6 4 3 2 1 0 9 8 8

ขอมูล ทาง บรรณานุกรม ของหอสมุด แหง ชาติ

วิวัฒน โตนิล.

โลหะวิทยา.-- กรุงเทพฯ : ซีเอ็ดยูเคชั่น, 2558.

344 หนา.

1. โลหะวิทยา.

I. ชื่อเรื่อง.

699

ISBN : 978-616-08-2288-1

จัดพิมพ และ จัดจ�าหนาย โดย

1858/87-90 ถนน บางนา-ตราด แขวง บางนา เขต บางนา กรุงเทพฯ 10260 โทรศัพท 0-2739-8000

พิมพ ที่ บริษัท วี.พริ้นท (1991) จ�ากัด เลข ที ่23/71-72 หมู 1 ซอยเทยีนทะเล 10 ถนนบางขนุเทยีน-ชายทะเล แขวงแสมด�า เขตบางขนุเทยีน กรงุเทพฯ 10140 โทรศพัท 0-2451-3010นายวิชัย กาญจนพัฒนา ผูพิมพ ผู โฆษณา พ.ศ. 2558

ค�ำน�ำ

สมัยที่ผู้เขียนยังเป็นนักเรียนอยู่ พอนึกถึงวิชาโลหะวิทยาแล้วแทบไม่อยากเรียน เพราะ

เป็นวชิาทีเ่ข้าใจยากมากส�าหรบัเดก็ช่างกล หรอื ปวส. ขณะน้ัน ครัน้ได้มาท�างานเป็นครเูมื่อปี พ.ศ. 2520

ก็ได้รับการสอนวิชาโลหะวิทยาอีก สอนจนถึงปี พ.ศ. 2533 ผู้เขียนได้รับทุนไจก้า (JICA) ไปฝึก

อบรมหลักสูตร Heat Treatment Technology ณ ประเทศญี่ปุ่น เป็นเวลา 4 เดือน จนมาในปี

พ.ศ. 2544 ผู้เขียนได้มีโอกาสรู้จักท่าน ดร. บัญชา ธนบุญสมบัติ จึงท�าให้ผู้เขียนมีความเข้าใจใน

วิชานี้มากขึ้น และเกิดแรงบันดาลใจที่จะเขียนหนังสือเล่มนี้ให้ส�าเร็จให้ได้ และเพื่อให้การเรียน

การสอนในวชิา โลหะวทิยา ตรงตามหลกัสตูรของส�านกังานคณะกรรมการการอาชวีศกึษา กระทรวง

ศึกษาธิการ เข้าใจง่าย และน่าเรียนมากขึ้น

ผูเ้ขยีนขอขอบพระคณุ ดร. บญัชา ธนบญุสมบตั ิ(จบปริญญาตรี จุฬาลงกรณ์มหาวทิยาลยั

ปริญญาโทและปริญญาเอก สาขาโลหะวิทยา ณ ประเทศสหรัฐอเมริกา) ที่ได้ ให้ค�าแนะน�าและ

ช่วยเหลือในทุกๆ ด้าน ตลอดจนการให้ก�าลังใจในการจัดท�าหนังสือเล่มนี้แก่ผู้เขียนเป็นอย่างดี

ยิ่ง รวมถึงผู้อ�านวยการ เด่นดวง ค�าตรง (ผู้ล่วงลับ) ที่ได้สนับสนุนให้ผู้เขียนมีก�าลังใจในการ

เขยีนหนงัสอืเล่มนีข้ึน้มาเพื่อการเรยีนการสอนในวทิยาลยัฯ ซึง่ผูเ้ขยีนยงัคงระลกึถึงท่านอยูเ่สมอ

หากมีข้อผิดพลาดประการใด ผู้เขียนขออภัยและน้อมรับไว้เพื่อแก้ไขต่อไป ซึ่งจะท�าให้

หนังสือเล่มนี้มีความถูกต้องและสมบูรณ์มากยิ่งขึ้น

วิวัฒน์ โตนิล

บทที่ 1 สมบัติของวัสด.ุ................................................................131.1 สมบัติของวัสดุ 14

1.2 ความเค้นและความเครียด 16

1.3 เส้นกราฟความเค้น – ความเครียด 17

1.4 แบบจ�าลองโครงสร้างอะตอม 19

1.5 พันธะเคมี 23

แบบฝึกหัดท้ายบทที่ 1 30

บทที่ 2 กระบวนการแข็งตัวของโลหะ .........................................352.1 การเกิดผลึก และขอบเกรน 37

2.2 ขนาดของเกรน 38

2.3 โครงสร้างเกรนจากการแข็งตัวของงานหล่อ 39

2.4 ผลึก 40

2.5 หน่วยเซลล์ ระบบผลึก และบราเวส์แลตทิซ 41

2.6 โครงสร้างผลึกของโลหะ 46

2.7 ต�าแหน่ง ทิศทาง และดัชนีมิลเลอร์ของระนาบในผลึก 47


สำรบัญ

8 โลหะวิทยา

บทที่ 3 ข้อบกพร่องในผลึก ..........................................................653.1 ข้อบกพร่องแบบจุด 66

3.2 ข้อบกพร่องแบบเส้น 68

3.3 การเปลี่ยนรูป 71

3.4 การอบอ่อน 74


บทที่ 4 โลหะผสม ........................................................................834.1 โลหะผสม 84

4.2 สารละลาย 84

4.3 สารประกอบ 86

4.4 กราฟการเย็นตัวของเหล็กบริสุทธิ์ 88

4.5 กราฟการเย็นตัวของโลหะบริสุทธิ์และโลหะผสม 89


บทที่ 5 แผนภาพเฟสหรือแผนภาพสมดุล ..................................955.1 เฟส 96

5.2 แผนภาพเฟสหรือแผนภาพสมดุล 96

5.3 แผนภาพเฟส 1 องค์ประกอบ (ระบบ 1 ธาตุ) 96




บทที่ 6 แผนภาพเฟสของเหล็ก – เหล็กคาร์ ไบด ์.......................1396.1 เฟสต่างๆ ที่ส�าคัญในแผนภาพเฟสของเหล็ก – เหล็กคาร์ไบด ์ 141

6.2 ปฏิกิริยาในแผนภาพเฟสของเหล็ก – เหล็กคาร์ไบด ์ 143

6.3 เส้นที่ส�าคัญในแผนภาพเฟสของเหล็ก – เหล็กคาร์ไบด์ 146

6.4 เหล็กกล้าไฮโปยูเทกตอยด์ 147

6.5 เหล็กกล้าไฮเปอร์ยูเทกตอยด์ 150


สารบัญ 9

บทที่ 7 การอบชุบเหล็กกล้าด้วยความร้อน ...............................1577.1 การชุบแข็ง 158

7.2 การอบอ่อนอย่างสมบูรณ ์ 160

7.3 การอบลดความเค้น 161

7.4 การอบให้ได้คาร์ไบด์ก้อนกลม 163

7.5 การอบนอร์มอลไลซ ์ 164

7.6 การท�าเทมเปอร์ 166


บทที่ 8 เหล็กกล้า และเหล็กหล่อ ..............................................1758.1 เหล็กกล้า 176

8.2 เหล็กกล้าผสมต�า่ 177

8.3 เหล็กกล้าผสมสูง 179

8.4 เหล็กหล่อ 179


บทที่ 9 โลหะนอกกลุ่มเหล็ก ......................................................1979.1 ประเภทและมาตรฐานของอะลูมิเนียมและอะลูมิเนียมผสม 198

9.2 ตัวอย่างแผนภาพเฟสของอะลูมิเนียมผสม 204

9.3 ประเภทของทองแดงและทองแดงผสม 206


บทที่ 10 การศึกษาและวิเคราะห์โลหะจากภาพ .......................217 10.1 การเตรียมชิ้นงานเพื่อการศึกษาและวิเคราะห์โลหะจากภาพ 219

10.2 กล้องจุลทรรศน ์ 243

10.3 การแปลความหมายโครงสร้าง 254

ใบงานที่ 10.1 การขัดหยาบของเหล็ก LG 276

ใบงานที่ 10.2 การขัดมันของเหล็ก LG 278

ใบงานที่ 10.3 การขัดหยาบของเหล็กกล้าก่อนเชื่อม 282


ใบงานที่ 10.4 การขัดมันของเหล็กกล้าก่อนเชื่อม 248

ใบงานที่ 10.5 การขัดหยาบของเหล็กกล้าที่ผ่านการเชื่อม 288

ใบงานที่ 10.6 การขัดมันของเหล็กกล้าที่ผ่านการเชื่อม 290

ใบงานที่ 10.7 การขัดหยาบของเหล็กหล่อ (ปั๊มเบรกรถยนต์) 294

ใบงานที่ 10.8 การขัดมันของเหล็กหล่อ (ปั๊มเบรกรถยนต์) 296

ใบงานที่ 10.9 การขัดหยาบของอะลูมิเนียมหล่อ 300

ใบงานที่ 10.10 การขัดมันของอะลูมิเนียมหล่อ 302

บทที่ 11 การทดสอบความแข็ง .................................................307 11.1 ความแข็งกด 309

11.2 การทดสอบความแข็งแบบบริเนลล์ 309

11.3 การทดสอบความแข็งแบบร็อกเวลล ์ 313

11.4 การทดสอบความแข็งแบบวิกเกอร์ส 321

11.5 การทดสอบความแข็งแบบนูป 324

ใบงานที่ 11.1 วัสดุต่างชนิดกัน 326

ใบงานที่ 11.2 เหล็กกล้าคาร์บอน (งานแบน) 329

ใบงานที่ 11.3 เหล็กกล้าคาร์บอน (งานกลม) 332

บรรณานุกรม ..............................................................................337

1 สมบัติของวัสดุสาระส�าคัญ

สมบัติของวัสดุซึ่งประกอบไปด้วย สมบัติทางกายภาพ ทางเคมี และทางกล ตลอดจน

ความเข้าใจเกี่ยวกับความเค้น และความเครียด พื้นฐานทางด้านโครงสร้างของอะตอม พันธะ

เคมีต่างๆ จะเป็นพื้นฐานในการที่จะไปศึกษาวิชา โลหะวิทยา ทางด้านกรรมวิธีการผลิต ทางกล

และกายภาพ เป็นอย่างมาก และเพื่อท�าให้เพิ่มความเข้าใจในการเรียนเรื่องกระบวนการแข็งตัว

ของโลหะต่อไปได้ดียิ่งขึ้น

วัตถุประสงค์เชิงพฤติกรรม

1. อธิบายความหมายสมบัติของวัสดุได้

2. จ�าแนกความแตกต่างของสมบัติทางกายภาพ ทางเคมีและทางกลได้

3. อธิบายความหมายของความเค้นและความเครียดได้

4. บอกความหมายของจุดพิกัดความเป็นสัดส่วน จุดยืดหยุ่น จุดคราก จุดความ

ต้านทานแรงดึงสูงสุด จุดขาด บนเส้นกราฟความเค้นและความเครียดได้

5. บอกชื่อและต�าแหน่งของอนุภาคมูลฐานของโครงสร้างของอะตอมได้

6. บอกจ�านวนการอยู่ของอิเล็กตรอนจากตารางแสดงระดับชั้นพลังงานของธาตุ

ต่างๆ ที่ก�าหนดให้ได้

7. บอกชื่อธาตุที่จัดอยู่ในกลุ่มโลหะ และอโลหะจากตารางธาตุได้

8. อธิบายความหมายของพันธะเคมีได้

9. อธิบายความแตกต่างของพันธะไอออนิก พันธะโคเวเลนต์ และพันธะโลหะได้

เนื้อหาสาระโลหะวิทยากรรมวิธีการผลิต โลหะวิทยาทางกล โลหะวิทยากายภาพ สมบัติของวัสดุ

สมบัติทางกายภาพ ทางเคมีและทางกล ความเค้นและความเครียด เส้นกราฟความเค้น –

ความเครียด แบบจ�าลองโครงสร้างอะตอม และพันธะเคมี


โลหะวิทยา (Metallurgy) เป็นวิชาที่ว่าด้วยวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีของการศึกษา

ด้านโลหะ ในการแยกโลหะต่างๆ ออกจากสินแร่ซึ่งมีอยู่ตามธรรมชาติ โลหะที่แยกออกมาแล้ว

ยังน�าไปท�าให้บริสุทธิ์ขึ้นโดยขจัดสารมลทินที่ไม่ต้องการออก ซ่ึงการศึกษาทางโลหะวิทยาน้ียัง

รวมไปถงึส่วนผสมทางเคม ีโครงสร้าง และลกัษณะของโลหะทีอ่ยู่ในสภาพแวดล้อมทีแ่ตกต่างกนั

ซึ่งจะเห็นว่าขอบเขตของวิชานี้ค่อนข้างจะกว้างขวางมาก ดังนั้นจึงได้มีการจ�าแนกโลหะวิทยานี้

ออกเป็น 3 กลุ่มใหญ่ๆ ได้แก่

1. โลหะวิทยากรรมวิธีการผลิต (Process or Extractive Metallurgy) ซึ่งศึกษา

เก่ียวกบัการแยกโลหะต่างๆ ออกจากสินแร่แล้วน�ามาแปรสภาพให้เป็นผลผลติท่ีน�ามาใช้ประโยชน์

ได้ เช่น กรรมวิธีการผลิตเหล็กดิบ และเหล็กกล้า เป็นต้น

2. โลหะวทิยาทางกล (Mechanical Metallurgy) จะศกึษาเกีย่วกบัการแปรรปู หรอื

ขึ้นรูปงานโลหะ ซึ่งมีบทบาทต่อวงการอุตสาหกรรมการผลิตเป็นอย่างมาก

3. โลหะวิทยากายภาพ (Physical Metallurgy) เป็นศาสตร์เกี่ยวกับสมบัติของ

โลหะและโลหะผสม ในระดับโครงสร้างผลึก และโครงสร้างจุลภาค รวมทั้งผลการเปลี่ยนเฟส

องค์ประกอบทางเคมี ความร้อน สิ่งแวดล้อม และปัจจัยต่างๆ ที่มีผลกระทบต่อโครงสร้างและ

สมบัติของโลหะ ในหนังสือเล่มนี้จะเน้นกล่าวถึงในเฉพาะส่วนของโลหะวิทยากายภาพ เป็นหลัก

1.1 สมบัติของวัสดุ (Properties of Materials)สมบัติของวัสดุหมายถึง ลักษณะเฉพาะตัวของวัสดุที่แสดงว่าวัสดุชนิดหนึ่งเหมือนหรือ

แตกต่างจากวัสดุอีกชนิดหนึ่ง เช่น อะลูมิเนียมเป็นธาตุโลหะ ลักษณะเป็นของแข็ง มีสีขาวคล้าย

เงิน น�าความร้อนและไฟฟ้าได้ดี มีจุดหลอมเหลวประมาณ 660 องศาเซลเซียส เป็นต้น

1.1.1 สมบัติทางกายภาพ (Physical Properties)สมบัติทางกายภาพหมายถึง สมบัติทั่วๆ ไปของวัสดุท่ีสามารถตรวจสอบได้โดยไม่มีการ

เปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของวัสดุ เช่น สี กลิ่น รส สถานะ (ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ)

ความหนาแน่น จุดหลอมเหลว จุดเดือด การน�าไฟฟ้า ความแข็งแรงและความแข็ง เป็นต้น

ดังแสดงในรูปที่ 1.1

บทที่ 1...สมบัติของวัสดุ 13

ความร้อน

น�้าแข็ง

ไอน�้า

ความร้อ

น

น�า้แข็งละลาย

รูปที่ 1.1 แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพของน�้าไปเป็นไอน�า้

1.1.2 สมบัติทางเคมี (Chemical Properties)สมบตัทิางเคมหีมายถงึ สมบตัทิีก่ล่าวถงึความสามารถของสารในการเกดิเป็นสารใหม่ โดย

การเกดิปฏกิริยิาทางเคมกีบัสารอื่นหรอืโดยการสลายตวัเป็นสารอื่นอย่างใดอย่างหนึง่ เช่น เหลก็

ซึง่ทิง้ไว้ ในอากาศชืน้จะท�าปฏกิริยิากบัก๊าซออกซเิจนในอากาศเกดิเป็นสนมิเหลก็ขึน้หรอืน�า้สลาย

ตัวให้ไฮโดรเจนและออกซิเจนโดยการผ่านกระแสไฟฟ้าลงไปในน�า้ เป็นต้น ดังแสดงในรูปที่ 1.2

หยดน�า้สนิม

ออกซิเจน

แคโทด

ออกซิเจน

แอโนด

การไหลของอิเล็กตรอน

แคโทดเหล็ก

OH–H+

OH–

H+

Fe++

Fe20

รูปที่ 1.2 แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงทางเคมีเกิดการกัดกร่อนของเหล็กจากความชื้น

1.1.3 สมบัติทางกล (Mechanical Properties)

สมบตัทิางกลหมายถงึ พฤตกิรรมของวัสดซุึง่ตอบสนองต่อแรงกระท�า เช่น ความแขง็แรง

ความแข็ง และการยืดตัว เป็นต้น ดังแสดงในรูปที่ 1.3


เหล็กกล้า ทองแดง ตะกั่ว

A B C

รูปที่ 1.3 แสดงสมบัติทางกลของวัสดุ 3 ชนิด โดยใช้แรงกดเพื่อหาความแข็งแรงของวัสดุ

1.2 ความเค้น และความเครียด (Stress and Strain) ความเค้น (Stress; σ อ่านว่า ซิกม่า) หมายถึง แรง (F) ต่อหน่วยพื้นที่ (A) ในเนื้อของ

สสารและวัสดุ

สูตร σ = FA

ความเครียด (Strain; e อ่านว่า แอบซิล่อน) หมายถึงอัตราส่วนระหว่างขนาดของวัสดุ

ที่เปลี่ยนไป (Dl) กับขนาดเดิม (lO) เช่น ความยาวที่ยืดและหรือหดไปเทียบกับความยาวเดิม

ดังแสดงในรูปที่ 1.4

สูตร e = l – l0l0

= Dll0


l0

A A

F

F

l0

Dl

l

Dl = l – l0

(ก) แสดงวัสดุที่

ยังไม่ได้รับแรงดึง

(ข) แสดงวัสดุเมื่อได้รับแรงดึงจะ

เกิดความเค้นและความเครียด

รูปที่ 1.4 แสดงวัสดุที่เกิดความเค้นและความเครียดเมื่อได้รับแรงกระท�าจากภายนอก

1.3 เส้นกราฟความเค้น – ความเครยีด (Stress – Strain Diagram)เป็นกราฟทีแ่สดงความสมัพนัธ์ระหว่างความเค้น – ความเครยีดระหว่างการทดสอบแรงดงึ

หรือแรงอัดและบันทึกค่าความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและความเครียดท่ีเกิดข้ึนทุกๆ ขณะ

ตั้งแต่เริ่มต้นท่ีถูกแรงกระท�าไปจนกระท่ังชิ้นงานทดสอบขาดออกจากกัน โดยเขียนเป็นกราฟ

มีแกนนอนเป็นแกนของความเครียด และแกนตั้งเป็นแกนของความเค้น ดังแสดงในรูปที่ 1.5

f10


300

200

100

0

σ (N

/mm

2 )

BC

A

D

E FG

1 5 10 15 20 25 30∈(%)L0 = 50

1

2

3

4

5

6

7

14,523 N

16,642 N

17,741 N

27,711 N

23,943 N

รูปที่ 1.5 แสดงเส้นกราฟความสัมพันธ์ระหว่างความเค้น – ความเครียด

ช่วงและจุดส�าคัญต่างๆ ในเส้นกราฟความเค้น – ความเครียด มีดังนี้

1. ช่วงจาก O – A กราฟเป็นเส้นตรง แสดงว่าแรงเป็นปฏภิาคโดยตรงกบัส่วนทีย่ดืออกหรอื

ความเค้นเป็นปฏิภาคโดยตรงกับความเครียด โดยที่จุด A เรียกว่าจุดขีดจ�ากัดการแปรผันตรง

(Proportional Limit) ซึง่เป็นจดุปลายของส่วนทีเ่ป็นเส้นตรงของกราฟระหว่างความเค้นกบัความ

เครยีด ซึง่ถ้าพ้นจดุนี้ไปแล้วความสมัพนัธ์ระหว่างความเค้นกบัความเครยีดจะไม่แปรผนัตรงอกีต่อไป


2. จุด B เรียกว่าจุดขีดจ�ากัดความยืดหยุ่น (Elastic Limit) เป็นจุดสุดท้ายที่ความยาว

ของชิน้งานทดสอบจะกลบัมายาวเท่าเดมิได้เมื่อปล่อยแรงกลบัคนื โดยทีช่่วงจาก O – B เป็นช่วง

การเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่น

3. จุด C เรียกว่า จุดคราก (Yield Point) วัสดุจะมีการเปลี่ยนรูปอย่างถาวร (Plastic

Deformation) ซึ่งเมื่อปล่อยแรงกลับคืน ชิ้นงานทดสอบจะไม่กลับสู่สภาพเดิม

4. ช่วงจาก C–D เป็นช่วงที่วัสดุยืดตัวออกโดยไม่ต้องเพิ่มแรง

5. ช่วงจาก C–G เป็นช่วงการเปลี่ยนรูปแบบถาวร

6. ช่วงจาก E–G การยืดจะเกดิข้ึนอย่างรวดเรว็เฉพาะบรเิวณทีจ่ะหกัหรอืขาดเท่านัน้ และ

เกิดคอคอด (Neck) ขึ้น

7. จุด E เป็นจุดซึ่งความเค้นดึงสูงสุดที่วัสดุสามารถทนได้ ค�าย่อคือ UTS (Ultimate

Tensile Strength) มีหน่วยเป็นนิวตันต่อตารางเมตร (N/m2) หรือพาสคัล (Pa) ในปัจจุบันนิยม

เรียกสั้นๆ ว่า ความต้านทานแรงดึง (Tensile Strength) และสัญลักษณ์ σTS

8. จุด G เรียกว่าจุดขาด (Rupture Point หรือ Breaking Point) ของชิ้นงานทดสอบ

1.4 แบบจ�าลองโครงสร้างอะตอมธาตุ (Element) หมายถึงสารบริสุทธิ์เนื้อเดียวล้วนที่ไม่สามารถแยกสลายให้เกิดสารใหม่

ต่อไปได้อีกด้วยวิธีทางเคมี ธาตุแต่ละชนิดจะประกอบด้วยอะตอมที่เหมือนกัน

อะตอมซึง่เป็นองค์ประกอบของธาตมุขีนาดเลก็มาก เช่น ทองค�าซึง่เป็นธาตชุนดิหนึง่เม่ือ

น�ามาท�าเป็นแผ่นทองค�าเปลวขนาด 1 × 1 เซนติเมตร หนักประมาณ 0.001 กรัม จะมีอะตอม

ของทองค�าประมาณ 3.01 × 1018 อะตอม ดังแสดงในรูปที่ 1.6

อะตอมของทองค�าซึ่งอยู่ชิดกันอย่างเป็นระเบียบ

(โดยความเป็นจริงแต่ละอะตอมเล็กกว่านี้อีกมาก)

แผ่นทองค�าเปลว

รูปที่ 1.6 แสดงภาพจ�าลองให้เห็นว่าธาตุมีองค์ประกอบซึ่งเป็นอะตอมจ�านวนมาก


อะตอมประกอบด้วยอนุภาคมูลฐานที่ส�าคัญ 3 ชนิดได้แก่

1. โปรตอน (Proton) เป็นอนภุาคมลูฐานชนดิหนึง่มปีระจบุวกเท่ากับ 1.602189 × 10–19

คูลอมบ์ มีมวล 1.672614 × 10–27 กิโลกรัม ซึ่งเป็น 1836.12 เท่าของมวลอิเล็กตรอน โปรตอน

เป็นส่วนประกอบของนิวเคลียสของทุกๆ ธาตุ

2. นิวตรอน (Neutron) เป็นอนุภาคที่อยู่ในนิวเคลียสของอะตอม มีมวลเชิงอะตอม

สัมพัทธ์เท่ากับ 1 ไม่มีประจุไฟฟ้า จ�านวนนิวตรอนในอะตอมของธาตุหนึ่งๆ สามารถต่างกันได้

เกิดเป็นไอโซโทปของธาตุนั้น

3. อิเล็กตรอน (Electron) เป็นอนุภาคมูลฐานชนิดหนึ่ง ซึ่งเป็นองค์ประกอบพื้นฐาน

ของอะตอม และโคจรอยูร่อบนวิเคลยีส มปีระจไุฟฟ้าลบ และมีมวล 1/1,840 เท่าของมวลอะตอม

ของไฮโดรเจน ดังแสดงในรูปที่ 1.7 ประกอบ

รูปที่ 1.7 แสดงแบบจ�าลองโครงสร้างอะตอม

หมายเหต ุ : ไอโซโทป (isotope) เป็นธาตุหน่ึงในกลุม่ของธาตเุดยีวกนัทีม่เีลขอะตอมเท่ากนั แต่

เลขมวลต่างกัน เนื่องจากนิวเคลียสมีจ�านวนนิวตรอนไม่ เท่ากัน เช่น ดิวเทอเรียม

เป็นไอโซโทปหนึ่งของธาตุไฮโดรเจน


ตารางที่ 1.1 แสดงการอยู่ของอิเล็กตรอนในระดับชั้นพลังงาน (Energy Levels)

ของธาตุที่ควรรู้เบื้องต้นในการเรียนโลหะวิทยา

ธาตุ สัญลักษณ์ at.no. (Z)จ�านวนอิเล็กตรอนในชั้นต่างๆ

K L M N O P Q

ไฮโดรเจน H 1 1

ฮีเลียม He 2 2

คาร์บอน C 6 2 4

ไนโตรเจน N 7 2 5

ออกซิเจน O 8 2 6

ฟลูออรีน F 9 2 7

นีออน Ne 10 2 8

โซเดียม Na 11 2 8 1

แมกนีเซียม Mg 12 2 8 2

อะลูมิเนียม Al 13 2 8 3

คลอรีน Cl 17 2 8 7

อาร์กอน Ar 18 2 8 8

เหล็ก Fe 26 2 8 14 2

นิกเกิล Ni 28 2 8 16 2

ทองแดง Cu 29 2 8 18 1

เงิน Ag 47 2 8 18 18 1

แคดเมียม Cd 48 2 8 18 18 2

ดีบุก Sn 50 2 8 18 18 4

พลวง Sb 51 2 8 18 18 5

ตะกั่ว Pb 82 2 8 18 32 18 4

บิสมัท Bi 83 2 8 18 32 18 5

โลหะวิทยา...โลหะว ทยา (metallurgy) เป นว ชาท ว...

Documents