คุณสมบัติของวัสดุ (Properties of Materials) Part. II

1.6 ความล้า (Fatigue)

เมื่อวัสดุถูกแรงซึ่งต่ำกว่าค่าความแข็งแรงสูงสุด (Ultimate Strength) มากระทำกลับไปกลับมาซ้ำ ๆ กันก็อาจจะเกิดการแตกหักขึ้นได้ เนื่องจากเกิดความล้าหรือ Fatigue ขึ้น ความล้าที่เกิดในวัสดุนี้ เป็นสาเหตุใหญ่ของการเสียหายของชิ้นส่วนเครื่องจักรต่าง ๆ เพราะตลอดอายุงานของเครื่องจักร เช่น เครื่องยนต์ สวิตช์รีเลย์ ฯลฯ จะต้องเกิดความเค้นสลับไปสลับมาเป็นล้าน ๆ ครั้ง ทำให้เกิดการล้าขึ้นในชิ้นส่วนต่าง ๆ ของมันได้ ขบวนการเกิดความล้าที่แท้จริงยังไม่เป็นที่เข้าใจดีนักแต่จากการศึกษาพบว่าความล้าจะเกิดเป็น 2 ระยะ คือ ระยะแรกจะเกิดรอยแตกขึ้น เมื่อมีความเค้นรวมศูนย์ (Stress Concentration) ในบริเวณนั้น และในระยะที่สอง เมื่อมีความเค้นซ้ำไปซ้ำมารอยแตกนี้ก็จะโตขึ้นเรื่อย ๆ จะมีพื้นที่ภาคตัดขวางของวัสดุลดลง จนกระทั้งแรงกระทำต่อหน่วยพื้นที่สูงกว่าค่าความแข็งแรงสูงสุด วัสดุก็จะแตกหักจากกันถ้าเรากำหนดจำนวนรอบของความเค้นที่ทำซ้ำไปซ้ำมาแล้ว (โดยปกติจะใช้ที่ค่า 10^6 รอบ) ค่าความเค้นที่จะทำให้วัสดุแตกหักได้ที่จำนวนรอบของความเค้นรอบนั้น ๆ เราเรียกว่า Fatigue Strength สำหรับโลหะโดยเฉพาะพวกเหล็ก จะมีค่าความเค้นอยู่ค่าหนึ่ง ซึ่งถ้าใช้ความเค้นต่ำกว่านี้แล้ว ไม่ว่าจำนวนรอบของแรงกระทำจะเป็นเท่าใด วัสดุจะไม่แตกออก ค่าความเค้นนี้เรียกว่า Endurance Limit การทดสอบความล้ามีอยู่หลายวิธี แต่โดยหลักการจะเหมือนกันคือ จะให้แรงกระทำเป็นรอยกับชิ้นทดสอบ โดยให้เกิดความเค้นค่าต่าง ๆ แล้วบันทึกจำนวนรอบ (Cycles) ที่วัสดุจะทน
ได้ไว้ จากนั้นนำมาพลอตเป็นกราฟได้ดังรูปที่ 2.12 เรียกว่า S-N Curve สำหรับโลหะในกลุ่มเหล็กเกือบทั้งหมดและโลหะที่ไม่ใช่เหล็กบางชนิด จะมี Endurance Limit ดังรูป 2.12 (a) ส่วนพวกโพลีเมอร์และโลหะที่ไม่ใช่เหล็กหลายชนิดจะไม่มี Endurance Limit ดังรูป 2.12 (b) สำหรับโลหะที่มีEndurance limit นั้น ค่า Endurance limit จะมีความสัมพันธ์กับค่าความแข็งแรงสูงสุด กล่าวคือพวกเหล็กกล้าที่ขึ้นรูปแล้ว จะมีค่า Endurance limit ที่ครึ่งหนึ่งของค่าความแข็งแรงสูงสุด ส่วนโลหะผสมทองแดงจะอยู่ประมาณ 25-50% ของความแข็งแรงสูงสุด สำหรับการออกแบบชิ้นส่วนต่าง ๆ ที่ต้องรับแรงสลับ ก็คงต้องคำนึงถึงเรื่องของความล้าด้วย และพยายามออกแบบให้รับความเค้นต่ำกว่า Endurance Limit หรือ Fatigue Strength ตามแต่กรณี

1.7 ความแข็ง (Hardness)
ความแข็งเป็นความต้านทานการเจาะทะลุ (penetration) หรือการเสียดสี (Abrasion)
ของวัสดุ ความแข็งของวัสดุเกี่ยวพันกับการจับตัวของอะตอมและโมเลกุลภายในเนื้อวัสดุ
เช่นเดียวกันกับความแข็งแรง ดังนั้นความแข็งมักจะเพิ่มเมื่อวัสดุมีความแข็งแรงสูงขึ้นนั่นคือ พวก
โลหะและเซรามิคจะแข็งกว่าพวกโพลีเมอร์

การทดสอบความแข็ง
มีอยู่หลายวิธี แต่ที่ใช้กันมากที่สุดมี 3 วิธี คือ
1. การทดสอบความแข็งแบบบริเนล (Brinell Hardness Test) วิธีการ คือ ใช้
ลูกบอลเหล็กที่ผ่านการชุบแข็งมาอย่างดี ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 มม. กดลงบนผิวเรียบของ
วัสดุที่จะวัด โดยใช้แรง 3000 กก. สำหรับวัสดุแข็ง และ 500 กก. สำหรับวัสดุอ่อน โดยใช้เวลา 30
วินาที เป็นมาตรฐาน จากนั้นวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของรอยบุ๋ม (Indentation) การทดสอบความแข็งแบบบริเนลนี้ ไม่เหมาะสมกับวัสดุแข็ง เนื่องจากความแข็งของ
หัวกดไม่มากนัก นอกจากนี้ยังไม่เหมาะกับชิ้นทดสอบที่บางกว่าขนาดของรอยบุ๋ม

2. การทดสอบความแข็งแบบรอคเวล (Rockwell Hardness Test) การทดสอบ
แบบนี้คล้ายกับการทดสอบแบบบริเนล แต่ใช้หัวกดเล็กกว่าและแรงน้อยกว่า ค่าของแรงที่ใช้และ
ชนิด หรือขนาดของหัวกดจะเปลี่ยนได้ ขึ้นกับสเกลของความแข็งแบบรอคเวลที่เราจะเลือกใช้ให้
เหมาะสมกับชนิดของวัสดุที่จะทดสอบ การอ่านค่าความแข็งจะอ่านโดยตรงจากเครื่อง กล่าวคือ
ถ้าความลึกของรอยกดลงไปตื้น ค่าของตัวเลขจะสูง แสดงว่าวัสดุมีความแข็งมาก วิธีการทดสอบ
จะให้แรงกระทำเล็กน้อยคือ 10 กก. จากนั้นจะเพิ่มแรงกระทำขึ้น ซึ่งอาจจะมีตั้งแต่ 60-100 กก.
ขึ้นอยู่กับขนาดและชนิดของหัวกด นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุที่จะทดสอบด้วย หัวกดที่ใช้
อาจจะเป็นลูกบอลเหล็กหรือเพชรที่มีรูปกรวย การทดสอบแบบรอคเวลนี้ ใช้อย่างกว้างขวางเพราะ
สามารถใช้วัดความแข็งของวัสดุชนิดต่าง ๆ ได้มากกว่า สามารถวัดความแข็งของวัสดุที่การทดสอบ
แบบบริเนลวัดไม่ได้ การใช้งานสะดวกอ่านค่าได้รวดเร็ว เพราะอ่านโดยตรงจากเครื่อง และ
เนื่องจากรอยบุ๋มมีขนาดเล็กจึงไม่ทำลายผิวของชิ้นทดสอบ

3. การทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์ (Vickers Hardness Test) การทดสอบ
แบบวิคเกอร์นี้คล้ายกับบริเนลในแง่ที่ว่า ค่าที่ได้เป็นอัตราส่วนระหว่างแรงที่ใช้ต่อพื้นที่ของรอยกด
แต่ต่างกันที่หัวกดที่ใช้เป็นเพชรรูปปิระมิด แรงที่ใช้มีตั้งแต่ 5-120 กก. ขึ้นอยู่กับความแข็งของวัสดุ


2. คุณสมบัติเชิงอุณหภูมิ (Thermal Properties)

ในการใช้งานวัสดุมักจะมีพลังงานความร้อนเข้ามาเกี่ยวข้องเสมอ พลังงานความร้อนนี้อาจจะมาจากสิ่งแวดล้อมที่อยู่นั้น หรืออาจเกิดจากการทำงานของมันเองก็ได้ นอกจากนี้ยังมีการใช้งานวัสดุที่ต้องใช้ความร้อนมาเกี่ยวข้องด้วย เช่น ลูกรีดที่ใช้ในการรีดเหล็ก, เครื่องยนต์ต่าง ๆ ซึ่งทำงานที่อุณหภูมิสูง ฯลฯ พลังงานความร้อนนี้จะทำให้คุณสมบัติต่างๆ ของวัสดุเปลี่ยนไป ดังนั้นเราจำเป็นจะต้องรู้จักคุณสมบัติด้านความร้อนของวัสดุไว้บ้าง เพื่อช่วยให้การเลือกใช้วัสดุได้ถูกต้องยิ่งขึ้น

2.1 ความทนความร้อน (Heat Resistance) หมายถึง ความสามารถของวัสดุที่จะคงสภาพและคุณสมบัติเดิมไว้ เมื่อมีการเปลี่ยนอุณหภูมิ อุณหภูมิที่มีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นเราเรียกว่า Transition หรือ Transformation Temperature (Point) ในพวกโลหะอุณหภูมิหรือจุดเหล่านี้มีความสำคัญมาก เพราะเป็นจุดที่มีการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของมัน เช่น ความแข็ง สภาพการเป็นแม่เหล็ก ฯลฯ ซึ่งจะอธิบายให้ชัดเจนยิ่งขึ้นในบทต่อไปเรื่อง แผนภูมิสมดุล (Phase EquilibriumDiagram)สิ่งที่สำคัญสำหรับการนำวัสดุมาใช้งานคือ อุณหภูมิที่จะใช้งานต้องต่ำกว่าจุดหลอมเหลวหรือจุดอ่อนตัว (Softening Point) ของมัน ในกรณีของพวก Crystalline Materials (วัสดุที่มีการจัดเรียงอะตอมเป็นโครงสร้างผลึกที่แน่นอน) จะมีจุดหลอมเหลวที่ชัดเจน เพราะจะมีการหลอมตัวเกิดขึ้น แต่ในพวกพอลิเมอร์จะไม่เป็นเช่นนั้น มันจะเกิดการอ่อนตัวขึ้นก่อน (Softening) ซึ่งช่วงอุณหภูมิในการอ่อนตัวของมันจะกว้างมาก และบางกรณีมันอาจจะเปลี่ยนสภาพ (Decompose)ไปก่อนที่มันจะละลายเสียอีก จุดอ่อนตัวของพอลิเมอร์ เช่น พลาสติก จะเป็นจุดสูงสุดที่มันจะใช้งานได้ และใช้เป็นจุดบอกความทนความร้อนของมันว่ามีมากน้อยเพียงใด ส่วนกรณีของโลหะเราจะใช้ Transition Point เป็นตัวกำหนด และบางครั้งอุณหภูมิที่ทำให้โลหะเกิดออกซิเดชันอย่างมาก (แม้ว่าจะไม่เกิดการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติอย่างอื่น) ก็เป็นตัวกำหนดอุณหภูมิใช้งานของมันด้วย โดยสรุปเมื่อเราพูดถึงความทนความร้อนของวัสดุก็จะหมายถึงความทนทานของวัสดุต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ โดยไม่ทำให้สภาพภายนอกและภายในเปลี่ยนไปเกินกว่าจะใช้งานได้

2.2 Thermal Conductivity and Emissivity ปกติความร้อนจะไหลผ่านวัสดุจากจุดที่มีอุณหภูมิสูงไปหาที่ที่มีอุณหภูมิต่ำ การถ่ายเทความร้อนในของแข็งจะเกิดขึ้นโดยกลไกที่เรียกว่า การนำความร้อน (Conduction) วัสดุแต่ละชนิดจะมีความสามารถในนำความร้อนได้แตกต่างกัน คุณสมบัติที่เป็นตัววัดความสามารถในการนำความร้อนของวัสดุ คือ Thermal Conductivity (K) ค่า K นี้ กำหนดไว้จากกฎการนำความร้อนของ Fourier ซึ่งกล่าวไว้ว่า อัตราการส่งผ่านพลังงานความร้อนผ่านตัวกลาง (วัสดุ ซึ่งมักจะหมายถึงกรณีที่เป็นของแข็ง) จะแปรผันตรงกับค่าความชันของอุณหภูมิ(Thermal Gradient = อัตราผลต่างของอุณหภูมิต่อระยะทางหนึ่งหน่วย) ในทิศทางของการส่งผ่านพลังงานนั้น และแปรผันตรงกับพื้นที่หน้าตัดที่พลังงานความร้อนนั้นไหลผ่านด้วย ค่าคงที่ของการแปร
ผันนี้คือค่า K นั่นเองค่า K จะเปลี่ยนไปตามชนิดของวัสดุและอุณหภูมิ วัสดุที่มีการนำความร้อนที่ดี (K สูง)จะสามารถลดความแตกต่างของอุณหภูมิภายในตัวมันเองได้เร็วกว่าวัสดุที่มีความสามารถในการนำความร้อนต่ำ ในวัสดุโลหะค่า K จะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ส่วนวัสดุอื่นค่า K จะสูงขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นการเลือกใช้วัสดุเราจะต้องคำนึงถึงการใช้งาน ถ้าต้องใช้ในระบบระบายความร้อนของเครื่องจักร เราจะเลือกดูที่มีการนำความร้อนที่ดี (K สูง) ส่วนกรณีที่ใช้ฉนวนความร้อน เพื่อจะเก็บรักษาอุณหภูมิ เราจะเลือกใช้วัสดุที่มีค่า K ต่ำ ซึ่งได้แก่ พวกที่มีเนื้อเป็นรูพรุน เพราะอากาศเป็นตัวนำความร้อนที่เลว (พวกเซรามิคมักจะมีคุณสมบัติอย่างนี้)การส่งผ่านความร้อนของวัสดุอาจจะได้ด้วยวิธีการแผ่รังสี (Radiation) ความสามารถของวัสดุที่จะแผ่ความร้อนนี้เราเรียกว่า Emissivity ซึ่งขึ้นอยู่กับลักษณะผิวของวัสดุและอุณหภูมิ ค่า Emissivity จะเท่ากับปริมาณความร้อนที่วัสดุจะแผ่รังสีออกมา ได้ต่อปริมาณความร้อนที่ Ideal Black Body จะแผ่รังสีออกมาได้ที่อุณหภูมินั้น ๆ Ideal Black Body คือ วัสดุที่จะดูดซึมความร้อนที่มากระทบไว้ได้ทั้งหมด โดยไม่มีการสะท้อน หรือส่งผ่านออกไป

2.3 Thermal Stress and Expansion วัสดุจะขยายตัวเมื่อร้อนและหดตัวเมื่อเย็น ถึงแม้ว่าการหดตัวจากความร้อนนี้จะมีไม่มากนัก (ประมาณ 5%) แต่มันก็ทำให้เกิดความเค้นขึ้นภายในวัสดุได้และถ้าความเค้นนี้มีมากพอ (ชิ้นงานขนาดใหญ่) ก็อาจทำให้เกิดการเสียหายได้ โดยเฉพาะกับวัสดุที่เปราะ ซึ่งไม่สามารถปรับตัวไปตาม Thermal Stress เราใช้ Thermal Expansion Coefficient เป็นตัวบอกว่าวัสดุจะขยายตัวมากน้อยเพียงใดเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ค่านี้จะเท่ากับความยาวที่เพิ่มขึ้นต่อความยาวเริ่มต้นต่อองศาอุณหภูมิและมีหน่วยเป็น in/in/°F หรือ cm/cm/°C
Thermal Expansion Coefficient นี้จะเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิ และโดยปกติสูงขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น นอกจากนี้มันยังมีความสัมพันธ์กับค่าความจุความร้อนจำเพาะและจุดหลอมเหลวของวัสดุด้วย โดยทั่วไปวัสดุประเภทพลาสติกซึ่งมี Softening Point ต่ำ จะมีค่า Coefficient of Expansion สูงกว่าของโลหะมาก

3. คุณสมบัติเชิงเคมี (Chemical Properties)

3.1 คุณสมบัติเกี่ยวกับการกัดกร่อน (Corrosion)
สิ่งแวดล้อมของวัสดุที่กำลังทำงานมักจะมีผลทางเคมีกับวัสดุนั้น สิ่งแวดล้อมนี้อาจจะเป็นของเหลว เช่น สารเคมี, น้ำ หรือเป็นแก๊ส เช่น ออกซิเจน หรืออาจจะเป็นของแข็งหรือหลาย ๆ อย่างประกอบกัน เป็นต้น ปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นกับวัสดุ เนื่องจากสิ่งแวดล้อมเหล่านี้เราเรียกว่าการกัดกร่อน ซึ่งมีผลทำให้เสียเนื้อวัสดุไปหรือเกิดความเสียหายกับวัสดุ หรืออาจจะทั้ง 2 อย่างนอกจากนี้มันอาจจะมีผลทำให้คุณสมบัติบางอย่างของวัสดุเปลี่ยนไป เช่น การทนทานการเสียดสีสึกกร่อนและความต้านทานต่อความล้าการวัดปริมาณหรือทำนายการเกิดการกัดกร่อนเป็นเรื่องยาก เพราะปฏิกิริยาที่เกิดเกี่ยวข้องกับปัจจัยต่าง ๆ มากมาย เช่น ส่วนประกอบเคมีของตัวกลาง (Media) ลักษณะที่วัสดุสัมผัสกับ Media (ทั้งหมดหรือบางส่วน ตลอดเวลาหรือเป็นบางขณะ) ระยะเวลาที่สัมผัสกับ Mediaนั้น อุณหภูมิและลักษณะการเคลื่อนไหวของ Media อย่างไรก็ตามก็ได้มีการกำหนดวิธีการทดสอบมาตรฐานไว้บ้างพอสมควร ที่ใช้กันมากก็คือ การวัดน้ำหนักที่เปลี่ยนไปในช่วงระยะเวลา (ปกติใช้ 1 ปี) อีกวิธีหนึ่งก็ใช้วัดความลึกจากผิวเดิมของวัสดุว่าการกัดกร่อนเกิดลงไปลึกเท่าใด นอกจากนี้ในห้องทดลองบางแห่งจะใช้วิธีวัดปริมาณออกซิเจนที่หายไปหรือไฮโดรเจนที่เกิดขึ้น เนื่องจากปฏิกิริยา
3.1.1 ลักษณะของการเกิดการกัดกร่อน
กระบวนการเกิดการกัดกร่อนเป็นเรื่องที่ยุ่งยากสับสนมาก ซึ่งยังไม่มีการอธิบายได้อย่างแจ่มแจ้ง แต่ในทางปฏิบัติการเกิดการกัดกร่อนแบ่งเป็น 2 ลักษณะคือ

1. Chemical Corrosion เกิดเมื่อมีการสัมผัสกันโดยตรงระหว่างวัสดุกับของเหลวซึ่งตัวมันละลายได้บ้าง การเกิดการกัดกร่อนในพวกโพลิเมอร์จะเป็นลักษณะนี้ส่วนใหญ่ ตัวอย่างเช่นพวกโพลีเมอร์สามารถละลายได้ในพวกสารละลายอินทรีย์ (Organic Solvent)

2. Electrochemical Corrosion การกัดกร่อนลักษณะนี้จะพบได้มากกว่าโดยเฉพาะกับพวกโลหะ รูปที่ 2.13 แสดงให้เห็นการเกิดการกัดกร่อนแบบนี้อย่างง่าย ๆ ของเหลวที่อยู่ล้อมรอบโลหะจะทำตัวเป็น Electrolyte นั่นคือ เป็นตัวนำกระแสไฟฟ้าระหว่างบริเวณ 2 บริเวณที่มีศักย์ไฟฟ้าต่างกัน บริเวณทั้งสองนี้อาจจะเป็นโลหะคนละชนิด หรือวัสดุชนิดเดียวกันแต่คนละส่วนกันก็ได้ กระแสจะไหลและนำวัสดุออกจาก Anodic Zone (ซึ่งมีความต่างศักย์ไฟฟ้าสูงกว่า Cathodic Zone) ที่บริเวณที่เป็น Cathodic จะไม่เกิดการกัดกร่อนขึ้น การเกิดการกัดกร่อนในลักษณะนี้ขึ้นอยู่กับธรรมชาติของ Corrosion Media ซึ่งจะเป็นกระบวนการดูดเอาออกซิเจนไป(Oxygen-Absorption Process) หรือกระบวนการที่ให้ H2 ก็ได้ (Hydrogen Evolution Process)กรณีที่เป็นกระบวนการดูดซึมออกซิเจน ผลที่เกิดจากการกัดกร่อนจะไปตกลงบนบริเวณ Cathodeเช่น ในกรณีที่เหล็กเกิดสนิมขึ้น

3.1.2 การเกิด Cathodic และ Anodic Area ในโลหะได้นั้นมีอยู่ 3 กรณีคือ

1. Composition Couples เนื่องจาก 2 พื้นที่มีโครงสร้างหรือส่วนประกอบทางเคมีต่างกัน ที่พบบ่อยที่สุดก็คือโลหะต่างชนิดกันมาสัมผัสกัน โดยมีของเหลวหรือความชื้นอยู่ด้วย เช่นใช้ Screw หรือ Bolt ทำด้วยเหล็กไปขันยึดแผ่น Tinplate สกรูเหล็กจะสึกไป เพราะเหล็กจะทำตัวเป็น Anodic ได้มีผู้จัดเรียงชนิดของโลหะตามสภาพการเป็น Cathodic และ Anodic เรียกว่า Galvanic Series ดังตารางที่ 2.3 โลหะที่มีชื่ออยู่ล่างจะทำตัวเป็น Anode ส่วนตัวบนจะเป็น Cathode และถ้าใช้โลหะที่ชื่อในตารางอยู่ห่างกันมาก ๆ มาสัมผัสกันโดยมีของเหลว เช่นน้ำ อยู่ด้วยการเกิดการกัดกร่อนก็จะมากด้วย ตัวอย่างเช่นอะลูมิเนียมกับทองแดงเอามาไว้ติดกันในน้ำอะลูมิเนียมจะสึกไป แต่ทองแดงจะยังเหมือนเดิม เป็นต้น อีกตัวอย่างหนึ่งที่เห็นได้ชัดก็คือ กรณีการหายไปของ Zn ในทองเหลืองบางชนิดที่มีการแยกเฟสระหว่างทองแดงและสังกะสี ซึ่งถ้า Galvanic Series ทั้ง 2 ตัวนี้อยู่ห่างกันมาก เมื่อโลหะผสมนี้อยู่ในสิ่งแวดล้อมที่เป็นของเหลว สังกะสีจะถูกกัดกร่อนหายไปทำให้โลหะผสมเป็นรูพรุนและอ่อนไป Composition Coupling สามารถใช้เป็นเครื่องป้องกันการเกิดการกัดกร่อนได้ เรียกว่า Cathodic Protection โดยการนำเอาโลหะที่มีชื่ออยู่ต่ำในตาราง Galvanic Series (เช่น Mg, Zn)ไปติดไว้กับโลหะตัวที่เราจะป้องกัน พวก Mg หรือ Zn นี้จะเกิดการผุกร่อนไปแทนตัวโลหะที่เราจะป้องกันนั้น เช่น ในการวางท่อส่งแก๊ส น้ำมัน อาจจะใช้ Mg หรือ Zn ฝังไว้ด้วยเป็นช่วง ๆ เพื่อป้องกันไม่ให้ท่อผุกร่อนไป

2. Stress Couple เกิดเนื่องจากบางบริเวณในโลหะชนิดเดียวกันมีความเค้นภายในสูงกว่าบริเวณข้างเคียง ซึ่งความเค้นนี้อาจจะเกิดจากการเชื่อม หรือโลหะส่วนนั้นผ่านการแปรรูปเย็น(Cold Work) มาแล้ว บริเวณที่มีความเค้นสูงจะเป็น Anodic Area ดังนั้นจะเกิดการกัดกร่อนขึ้นบริเวณนั้น ตัวอย่าง ถ้าเรางอตะปูแล้วทิ้งไว้ในน้ำบริเวณที่งอจะเกิดสนิมขึ้นก่อน และจะเป็นมากกว่าบริเวณอื่น นอกจากนี้บริเวณรอยต่อของเกรนของโลหะ ซึ่งมีความเค้นสูงจะถูกกัดกร่อนได้ง่ายกว่าส่วนกลางของผลึก

3. Concentration Couples เกิดเมื่อมีความเข้มข้นของ Corrosive Media ต่างกันพบบ่อยในกรณีของการกัดกร่อนเป็นร่อง เมื่อ Media มีอิออนโลหะสูง (O2 น้อย) ทำให้บริเวณนั้นเป็น Anodic เมื่อเทียบกับบริเวณอื่น

3.2 Oxidation

วัสดุหลายชนิดรวมทั้งโลหะส่วนใหญ่จะสามารถรวมตัวกับ O2 ในบรรยากาศได้ในโลหะ ปฏิกิริยา Oxidation จะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อถูกกับอากาศ จนกระทั่งเกิดเป็น Oxide Filmหรือสนิมขึ้นมาป้องกัน อัตราการเกิด Oxidation ในโลหะขึ้นอยู่กับความสามารถในการป้องกันของOxide Film นี้ ในกรณีของเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ Oxide Film จะมีลักษณะเป็นรูพรุน (Porous) ทำให้ไม่สามารถป้องกันการเกิด Oxidation ได้หรือป้องกันได้น้อย แต่ในขณะที่ Oxide Film ของ Al มีความแน่นมาก จึงป้องกัน Oxidation ได้อย่างดี โดยทั่วไปอัตราการเกิด Oxidation ของโลหะจะลดลงเมื่อระยะเวลานานขึ้น แต่จะเร็วขึ้นเมื่อเพิ่มอุณหภูมิพลาสติกส่วนใหญ่และยางจะถูก Oxidized ได้เมื่อมี Oxygen กรณีของยาง การเกิด Oxidation เรียกว่า Aging ซึ่งปฏิกิริยาระหว่าง O2 กับยางในช่วงแรกจะทำให้ Elasticity ลดลง แต่ความแข็งจะเพิ่มขึ้น แต่เมื่อนานไปยางก็จะแปรสภาพทำให้ความแข็งแรงหายไป พอลีเมอร์ส่วนใหญ่จะเกิด Aging เช่นเดียวกัน แต่น้อยกว่าพวกยาง กระบวนการเกิดนี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่น ๆ ด้วย เช่นความร้อน อุณหภูมิ ลักษณะของบรรยากาศ ฯลฯ

3.3 Water absorptionการดูดซึมน้ำเป็นคุณสมบัติเกี่ยวข้องโดยตรงกับพวกโพลีเมอร์ ซึ่งส่วนใหญ่จะดูดซึมน้ำได้ โดยมีผลทำให้ปริมาณและน้ำหนักเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ยังทำให้มันเกิดการโก่งงอ บวมและสูญเสียคุณสมบัติทางกลและไฟฟ้าไป

4. Electrical Properties


คุณสมบัติทางไฟฟ้าเกี่ยวข้องกับพฤติกรรมของวัสดุภายใต้กระแสไฟฟ้า และโดยหลักการคือ ความสามารถในการส่งผ่านกระแสไฟฟ้าของมัน

4.1 Electrical Conductivity (การนำไฟฟ้า)
ถ้าจะพิจารณาความสามารถในการนำไฟฟ้าของวัสดุ เราสามารถแบ่งวัสดุเป็น 3 ชนิดด้วยกันคือ ตัวนำ ฉนวนและ semiconductor แต่ในที่นี้เราจะกล่าวถึงเฉพาะตัวนำและฉนวนเท่านั้นเราจะพูดถึงการนำไฟฟ้าในรูปของความต้านทานไฟฟ้าของมัน ที่เป็นความต้านทานการไหลของกระแสไฟฟ้า ซึ่งกำหนดว่าเป็นความต้านทานต่อหน่วยความยาวและหน่วยพื้นที่ ค่าความต้านทานของโลหะจะบอกเป็น ohm-centimeter หรือ ohm-inch ในกรณีของโลหะมักจะบอกว่าการนำไฟฟ้าในรูปของเปอร์เซนต์เทียบกับค่าการนำไฟฟ้าของทองแดง ซึ่งสมมติให้เท่ากับ 100 ค่าความต้านทานของทองแดงกำหนดโดย International Annealed Copper Standard (IACSS) เท่ากับ 1.7241 microohm-cm ที่ 68°F (20°C)

4.2 Insulation and Dielectric Properties
ความสามารถในการป้องกันการส่งผ่านพลังงานไฟฟ้าหรือประจุไฟฟ้า เราเรียกว่า Dielectric Strength Dielectric Strength จะเป็นเครื่องวัดคุณภาพความเป็นฉนวนของวัสดุ (Insulating Quality) โดยที่มันเป็นตัวบอกความสามารถของวัสดุที่จะทน Electric Stress ได้โดยไม่ Breakdown ค่าของ Breakdown Electric Stress จะบอกเป็น Voltage ต่อหน่วยความหนา(volts/mil)Dielectric Constant เป็นค่าใช้วัดความจุไฟฟ้าของวัสดุ ไม่มีหน่วย กรณีของฉนวนเราต้องการให้มีค่านี้ต่ำ ส่วนค่าสูงใช้เป็นพวก Capacitor


5. Other Properties

นอกจากคุณสมบัติสำคัญ ๆ ที่ได้กล่าวมาแล้ว ยังมีคุณสมบัติอื่น ๆ ที่อาจจะต้องนำมาพิจารณาเป็นบางกรณีได้ ได้แก่
1. Magnetic Properties คุณสมบัติการเป็นแม่เหล็ก
2. ความทึบแสงเกี่ยวข้องกับพวก Polymers เป็นส่วนใหญ่ โดยเฉพาะพวกสี ซึ่งเป็นตัวบอกความสามารถในการบังสีเดิมว่าดีหรือไม่
3. สีของวัสดุ บางครั้งนอกจากคุณสมบัติใช้งานแล้ว เราอาจจะต้องดูถึงความสวยงามในการใช้ด้วย