ตีขึ้นรูปร้อน vs เจียร์งานเย็น อะไรสร้างมีดที่มีคุณภาพมากกว่ากัน?
หัวข้ออมตะนิรันดร์กาลซึ่งถกเถียงกันตลอดหลายสิบปีที่ผ่านมา
การที่จะตอบคำถามนี้ ต้องเข้าใจกระบวนการผลิตพื้นฐานของเหล็กก่อน
1. ชีวิตของเหล็กเริ่มต้นขึ้นในเบ้าหลอม(Cast) เหล็กจะผสมตามสัดส่วนที่ต้องการ และถูกเทลงในเบ้าพิมพ์ที่จะปล่อยให้เย็นตัวลงภายหลัง เราเรียกเหล็กในเบ้าพิมพ์นี้ว่า Ingot
การฟอร์มคารไบด์และโครงสร้างผลึกต่างๆจะเกิดขึ้นเมื่อเหล็กเย็นตัวลงมา
ขนาดของ Ingot มีผลต่อขนาดและการกระจายตัวของคารไบด์ ยิ่ง Ingot เล็กอัตราการเย็นตัวยิ่งเร็วก็จะทำให้คารไบด์ของเหล็กจะมีขนาดเล็กและกระจายตัวได้ดีขึ้นเท่านั้น
.
2. เมื่อเหล็กเย็นตัวลงมา เหล็กจะอยู่ในสภาพเหล็กกล้าหล่อ(Cast steel) ก่อนจะถูกเผาขึ้นไปอีกรอบเพื่อตีหรือหนีบด้วยเครื่องจักรขนาดใหญ่เพื่อให้เหล็กอยู่ในรูปท่อน (Billet) ซึ่งอาจมีขนาดหนาถึง 10 นิ้ว ก่อนจะถูกกระบวนการรีดร้อนซ้ำๆ (ส่วนใหญ่จะไม่เกิน 10 ไฟ) ออกมาเป็นความหนาที่ต้องการ เช่นแผ่นหนา 4-6 มิล หรือเพลากลมก็ตามแต่ ... แปลว่าเหล็กกล้าทุกชนิดล้วนต้องเคยถูกขึ้นรูปร้อนอย่างมหาศาลจากโรงงาน
หลังจากนั้นเหล็กถึงเข้าสู่กระบวนการนอลมอลไลซ์หรืออบอ่อนเพื่อปรับโครงสร้างต่ออีกที
ประโยชน์ของการขึ้นรูปร้อน
ในกระบวนการผลิต (ข้อ 1. ) ตอนที่เหล็กยังอยู่ในรูปเหล็กกล้าหล่อ (Cast steel) นั้นไม่สามารถนำมาใช้ประโยชน์อะไรได้ เพราะมันมีรูพรุน, มีการจับกลุ่มของมลทินโครงสร้างคารไบด์และโครงสร้างผลึกทุกอย่างเละเทะไปหมด
การขึ้นรูปร้อนของโรงงานในข้อ 2. นั้นช่วยขจัดปัญหาเหล่านี้ เปลี่ยนจาก "Cast steel" ไปเป็น "Steel" และทำให้มันนำมาใช้ประโยชน์ได้
ในกระบวนการรีดร้อน แนวของการรีดร้อน (Hot Rolling Direction) คือสิ่งกำหนดแนวของคารไบด์และมลทิน(เช่นพวกซัลไฟด์ต่างๆ)ในเหล็กซึ่งเป็นปัจจัยที่ส่งผลต่อความแข็งแรงและความเหนียวของเนื้อเหล็กกล้าอย่างมาก
หลักการคล้ายๆเสี้ยนเนื้อไม้ (wood grain)ที่จะแข็งแรงกว่าคนละเรื่องหากใช้ตามแนวเสี้ยน
แนวมลทินและคารไบด์สามารถถูกเปลี่ยนแปลงทิศทางหรือลดขนาดลงด้วยการขึ้นรูปร้อนเท่านั้น ... การตีร้อนอย่างมีคุณภาพสามารถลดขนาดคาร์ไบด์และมลทินลงและเพิ่มคุณสมบัติเชิงกลให้เหล็ก
มีการพิสูจน์ด้วยการทดลองว่าระหว่างใช้งานตามแนวรีดร้อน vs ใช้งานตามขวางแนวรีดร้อน ความแข็งแรงสามารถต่างกันได้ถึง 2 ถึง 5 เท่าในเหล็กที่ผลิตด้วยวิธีการปกติ และประมาณ 1.5 เท่าสำหรับเหล็ก PM ซึ่งถือว่าแตกต่างกันอย่างมาก ... ชิ้นส่วนในอุตสาหกรรมที่ต้องการความแข็งแรงสูงจึงมักขึ้นรูปร้อนเพื่อประโยชน์จากในส่วนนี้
.
ดังนั้นหากเราได้เหล็กมา 1 แผ่น และเราตัดทำมีดในทิศทางขวางแนวรีดร้อน ความเหนียวและความแข็งแรงสามารถหายไปถึง 2-5 เท่า ... แน่นอนว่าในมีดใช้งานที่ไม่ได้ถูกเอาไปทำอะไรรุนแรงอาจไม่เห็นความแตกต่าง แต่อย่างน้อยที่สุดปลายมีดจะหักง่ายต่างกันอย่างชัดเจน
ต้องคำนึงเสมอว่าเราจะได้ประโยชน์จากการตีร้อนเมื่อทำ"อย่างถูกต้อง"เท่านั้น ... การตีด้วยอุณหภูมิสูงเกินไปอาจทำให้เกรนขยายเกินจะแก้ไข หรือการตีด้วยอุณหภูมิต่ำหรือลดขนาดเร็วเกินไปก็อาจทำให้โครงสร้างเสียหาย ในจุดนี้เป็นสิ่งที่ต้องพึงระวังมากๆ
การนอลมอลไลซ์หรือเผาปรับเกรนเหล็กเรียกสั้นๆว่า (Thermal cycle) สำหรับเหล็กกล้าอัลลอยต่ำ หรือการทำอบอ่อนสมบรูณ์ (Full annealing)ในเหล็กกล้าอัลลอยสูง นั้นเป็นกระบวนการที่ช่วยปรับเกรนของเหล็ก แต่ไม่สามารถจัดการกับมลทินหรือขนาด/ตำแหน่งของคารไบด์ได้
------
เหล็กคือเมล็ดพันธ์จากกระบวนการในเบ้าหลอม ขึ้นรูปจนเป็นแท่งใหญ่ รีดร้อนเป็นแผ่น จนถึงกระเผาปรับโครงสร้างก่อนจะมาเป็นมีด ... ทุกส่วนล้วนมีความสำคัญ
โดยทั่วไปในอุตสาหกรรม เหล็กสำเร็จรูปที่มีจำหน่ายแทบทั้งหมดก็ถูกทำมามีคุณภาพ"ในระดับนึง" พร้อมใช้งานอยู่แล้ว ... มีดที่เจียร์งานเย็น กับมีดที่ตีร้อนจึงมีความต่างกันน้อยหากเรารู้จักเลือกใช้
สรุปก็คือ เหล็กทุกชนิดถูกขึ้นรูปร้อนปริมาณมหาศาลมาจากโรงงานแล้ว ถูกตี ถูกรีด ผ่านไฟมาเยอะกว่าที่ช่างมีดเอามาทำต่อแบบหนังคนละม้วน
การตีร้อนคือขั้นตอนสำคัญในการสร้างเหล็ก และการเอามาตีต่อโดยช่างมีดอาจเพิ่มความแข็งแรงเรื่อง Grain Direction หรือลดคุณภาพลงเพราะเกรนโตหรือ Micro Cracking ก็ตามความรู้และฝีมือของช่าง
อย่างไรก็ดี การสร้างมีดที่มีคุณภาพไม่จำเป็นต้องตีร้อนแต่อย่างใด เพียงแค่รู้จักเลือกใช้เหล็กให้ถูกและจัดการอย่างถูกต้อง เป็นสิ่งที่สำคัญที่สุด
Rudchapin Kumpu
25/1/2565
Steel Republic - มีด เหล็ก วัสดุ