การเปราะจากไฮโดรเจน คืออะไร? (Hydrogen Embrittlement)

การเปราะจากไฮโดรเจน คืออะไร? (Hydrogen Embrittlement)

Hydrogen Embrittlement (HE) เป็นปรากฏการณ์ที่ ไฮโดรเจนแทรกซึมเข้าไปในโครงสร้างโลหะ ทำให้วัสดุเกิดความเปราะอย่างฉับพลัน แม้จะรับแรงน้อยกว่าความแข็งแรงปกติก็สามารถแตกหักได้ มักพบในกระบวนการผลิตที่เกี่ยวข้องกับ กรด, ไฟฟ้า, หรือความชื้นสูง


สาเหตุของ Hydrogen Embrittlement

กระบวนการชุบไฟฟ้า (Electroplating)
การชุบสังกะสี (Zinc Plating) หรือแคดเมียม (Cadmium Plating) โดยใช้กระแสไฟฟ้า ทำให้ไฮโดรเจนในสารละลายแทรกซึมผิวโลหะ
การกัดกร่อน (Corrosion)
ปฏิกิริยาเคมีระหว่างโลหะกับน้ำหรือกรด ปล่อยไฮโดรเจนอิสระ
การเชื่อม (Welding)
ความชื้นในลวดเชื่อมหรือสภาพแวดล้อมสร้างไฮโดรเจน
การขึ้นรูปเย็น (Cold Working)
การดัดหรือรีดโลหะแรงๆ อาจทำให้ไฮโดรเจนในอากาศซึมเข้าไป

ผลกระทบต่อสปริง

แตกหักแบบ Brittle Fracture โดยไม่มีสัญญาณเตือน
อายุการใช้งานสั้นลงแม้รับแรงไม่เกิน Spec
พบรอยแตกแบบ Intergranular (แตกตามแนวขอบเกรน)

วิธีแก้ไข: Hydrogen Baking (การอบไล่ไฮโดรเจน)

วัตถุประสงค์

✔ ไล่ไฮโดรเจนที่สะสมในเนื้อโลหะ
✔ ลดความเสี่ยงการแตกหัก

พารามิเตอร์การอบ

ปัจจัย
เงื่อนไข
อุณหภูมิ
190–230°C
เวลา
4–24 ชั่วโมง (ยิ่งหนายิ่งนาน)
บรรยากาศ
อากาศหรือ vacuum
ตัวอย่างการประยุกต์ใช้

สปริงชุบสังกะสี: อบที่ 200°C นาน 8 ชม.
สปริงเกรดสูง (SAE 4340): อบที่ 220°C นาน 12 ชม.

เหตุผลที่ต้องใช้กระบวนการนี้

ความปลอดภัย
ป้องกันการแตกหักฉับพลันของสปริงที่รับแรงสูง (เช่น สปริงเครื่องบิน, สปริงในรถยนต์)
มาตรฐานอุตสาหกรรม
มาตรฐาน ASTM B849, ISO 9587 กำหนดให้ต้องอบไล่ไฮโดรเจนหลังชุบ
ประหยัดต้นทุน
การอบป้องกันความเสียหายที่อาจเกิดในภายหลัง ลดค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนชิ้นส่วน

วิธีตรวจสอบ Hydrogen Embrittlement

Slow Strain Rate Test (SSRT)
Bend Test
Microscopic Analysis (ดูรอยแตกแนวขอบเกรน)

สรุป

Hydrogen Embrittlement เป็น ศัตรูร้ายของสปริงและชิ้นส่วนโลหะรับแรงสูง การอบไล่ไฮโดรเจนจึงเป็นกระบวนการ บังคับ ในอุตสาหกรรมที่ต้องการความน่าเชื่อถือ โดยเฉพาะ:

สปริงในยานยนต์
ชิ้นส่วนอากาศยาน
อุปกรณ์แพทย์