เหล็ก ATS-55 และ ATS-34
.
อันนี้จะเป็นข้อมูลเชิงลึกทางโลหะวิทยานะครับ บางส่วนอาจเข้าใจยากสำหรับท่านที่ไม่มีพื้นฐาน หากสงสัยตรงไหนก็ถามได้เลย
.
ATS-55 เป็นเหล็กที่ Spyderco ให้ทาง Hitachi ออกแบบขึ้นเป็นพิเศษเพื่อทำมีดไลน์ญี่ปุ่นทดแทน ATS-34 ใน ขณะนั้น
.
ATS-34 มีส่วนผสมเหมือนกับ 154CM นั่นก็คือ 1% คาร์บอน, 14% โครเมี่ยม และ 4% โมลิปดินัม
.
ในช่วงแรกของการออกแบบ ... 154CM เคาะส่วนผสมออกมาที่ 15% Cr และ 4% Mo เป็นที่มาของ 154CM .... นั่นก็คือ 15%Cr และ 4%Mo
แต่ในภายหลังมีการปรับลดโครเมี่ยมลงมานิดหน่อยเป็น 14% เพื่อทำความแข็งได้มากขึ้นอีกนิด
.
จุดประสงค์หลักของการออกแบบ 154CM นั่นเพื่อใช้เป็นแบริ่งสเตนเลสแทน 440C ในงานทีต้องเจอความร้อนสูง
เช่นแบริ่งในเครื่องไอพ่น (Jet Engine) รวมไปถึงใช้เป็นตัวใบพัด (jet Turbine)
.
ซึ่งก็ใช้หลักการออกแบบคล้ายกับเหล็กไฮสปีด คือเติมโมลิปดินัมถึง 4% เข้าไปเพื่อเพิ่มการทนความร้อน และลดโครเมี่ยมลงมาเพื่อให้ทำความแข็งได้สูงกว่า 440C
.
โมลิปดินัมช่วยเรื่องคุณสมบัติการทนความร้อนโดยตรง คือเพิ่ม Hot Hardness และทำให้เหล็กสามารถคืนไฟที่อุณหภูมิสูงได้
.
Hot Hardness คือความแข็งของโลหะ ณ ความร้อนสูง
ยกตัวอย่างเช่นเหล็กแข็ง 60HRC เมื่อโดนความร้อน 400 องศา ความแข็งมันจะไม่ใช้ 60HRC ณ ตอนจุดๆนั้น อาจจะเหลือแค่ 54HRC (ตัวเลขโดยสมมุติคร่าวๆ)
.
ธาตุที่ช่วยเรื่อง Hot Hardness อย่าง Mo, W, Co อาจใส่ลงไปก็อาจช่วยให้ความแข็งที่ 400 องศา แทนที่จะเหลือ 54HRC ก็กลายเป็น 58HRC เป็นตัวอย่างของคำว่าการเพิ่ม Hot Hardness
.
อีกอย่างก็คือธาตุอัลลอยกลุ่มนี้ ยังช่วยเรื่องการคืนไฟ (Tempering)
.
ปกติเหล็กทุกชนิด จะสามารถใช้งานได้ไม่เกินอุณหภูมิที่คืนไฟมา
หากใช้งานโดนความร้อนเกินอุณหภูมิคืนไฟ คุณสมบัติของเหล็กก็จะเปลี่ยนไป
.
ซึ่งเหล็กส่วนใหญ่ เช่น 52100, A2, D2, 440C etc. ล้วนคืนไฟที่อุณหภูมิไม่เกิน 250 องศาเซลเซียส
เป็นการคืนไฟในช่วงอุณหภูมิต่ำ เรีกยว่า Low Tempering หากเราคืนไฟด้วยอุณหภูมิที่สูงกว่านี้ความแข็งก็จะลดลง
.
แต่เหล็ก 154CM สามารถคืนไฟที่ 520 องศาเซลเซียส โดยที่ยังคงความแข็ง 60HRC+
นั่นเป็นสาเหตุมาจากว่า ธาตุโมลิปดินัม 4% ที่เจืออยู่ ช่วยให้เกิดปรากฏการ์ณ "Secondary Hardening" หรือที่เรียกว่าชุบแข็งก๊อกสอง
.
อย่างที่กล่าวข้างต้น ปกติหากเราเพิ่มอุณหภูมิคืนไฟขึ้นไป เหล็กก็ยิ่งอ่อนตัวลงไปเรื่อยๆ เพราะคาร์บอนถูกละลายออกมาจากมาร์เท็นไซต์ ออกมาเป็นคาร์ไบด์
ยิ่งอุณหภูมิคืนไฟสูงขึ้นไปเท่าไหร่ ... เหล็กก็จะยิ่งอ่อนตัวลงเท่านั้น
.
เว้นแต่ว่าเหล็กชนิดนั้นๆผสมธาตุที่ช่วยทำให้เกิด "Secondary Hardening" ซึ่งหลักๆจะมี โมลิปดินั่ม และทังสเตน
.
หลักการของ Secondary Hardening คือเวลาที่เราคืนไฟ ... คาร์บอนที่ละลายออกมาจะฟอร์มตัวใหม่ เป็นคาร์ไบด์ของโมลิปดินั่ม (หรือทังสเตน) ที่มีขนาดเล็กมากๆ
.
ซึ่งคาร์ไบด์ตรงนี้มันต่างจากคาร์ไบด์ปกติ คือมันสามารถช่วยเพิ่มเติม เสริมความแข็งให้เนื้อเหล็กได้โดยตรง
.
ดังนั้นแทนที่เหล็กที่ถูกคืนไฟสูงจะอ่อนตัวลง กลายเป็นความแข็งกลับไม่ตก หรือความแข็งเพิ่มขึ้นด้วยซ้ำไป
.
ซึ่งนี่คือคุณสมบัติหลักของเหล็กที่ให้ใช้งานได้ในความร้อนสูง เช่นพวกทูลสตีล หรือไฮสปีดต่างๆ รวมไปถึงสเตนเลสอย่าง ATS-34/154CM
.
ประโยชน์อีกอย่างของโมลิปดินั่ม คือช่วยเพิ่มความแข็งแรงของฟิล์มโครเมี่ยมอ๊อกไซด์ ทำให้การกันสนิมดีขึ้น
.
กลับมาที่ 154CM หรือ ATS-34
อย่างที่กล่าวไปว่าโมลิปดินั่ม 4% ที่ใส่เข้ามานั้นช่วยคุณสมบัติทนความร้อนเป็นหลัก
.
ซึ่งเอาจริงๆมันก็ไม่ได้เกี่ยวกับงานมีดซะทีเดียว เพราะเราไม่ได้ใช้มีดที่อุณหภูมิหลายร้อยองศาอยู่แล้ว
.
อีกอย่างการคืนไฟที่อุณหภูมิสูงนั้นจะทำให้ความเหนียวและการกันสนิมลดลง ซึ่งเป็นผลเสียกับงานมีด
.
Spyderco และทาง Hitachi อาจจะมองเห็นในจุดนี้ เลยพัฒนา ATS-55 ขึ้นมาโดยมีฐานจาก ATS-34 แต่ลดโมลิปดินั่มลงจาก 4% เหลือแค่ 0.7%
.
โมลิปดินั่มเป็นธาตุอัลลอยราคาค่อนข้างสูง ต้นทุน ATS-55 ก็ย่อมถูกลงกว่า ATS-34 ด้วย
.
แต่ไม่รู้ว่าด้วยเหตุผลเรื่องการชุบแข็งหรือเปล่า กลายเป็นว่า ATS-55 มีรีพอร์ตเรื่องการกันสนิมที่ค่อนข้างแย่
.
ก็คาดเดาว่าอาจจะเพราะทาง Spyderco ยังใช้โปรเซสชุบแข็งรูปแบบเดิม แบบเดียวกับที่ใช้ชุบ ATS-34 อยู่ นั่นก็คือใช้การคืนไฟสูง
.
พอเปลี่ยนมาเป็น ATS-55 ที่ไม่ได้มีโมลิปดินั่ม 4% ช่วย แถมการคืนไฟสูงก็ทำให้การกันสนิมไม่ดีอยู่แล้ว กลายเป็นกันสนิมแย่กว่าเดิม
.
ภายหลังความนิยม ATS-55 ไม่ค่อยดี พร้อมกับการมาใหม่ของเหล็กเบอร์ต่างๆ อย่าง S30V สุดท้าย ATS-55 ก็ถูกถอดออกไปจากไลน์การผลิต กลายเป็นเหล็กแรร์ไอเท็มในที่สุด