วัสดุและโลหะวิทยา

1. ใบความรู้
รหัสวิชา 3103–2005 รายวิชา วัสดุและโลหะวิทยา
ประเภทวิชา อุตสาหกรรม
หลักสูตร ประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูง พุทธศักราช 2557
สาขาวิชาเทคนิคโลหะ สาขางานเทคโนโลยีงานเชื่อมโครงสร้างโลหะ
แผนกวิชาช่างเชื่อมโลหะ วิทยาลัยสารพัดช่างนครราชสีมา
โดย
นายณัฐพร หลองเจาะ
ปทส.เชื่อมและประสาน
ศษ.ม.การบริหารการศึกษา

2. 2
คานา
ใบความรู้วิชาวัสดุและโลหะวิทยา รหัสวิชา 3103–2005 เป็นวิชาหนึ่งของการเรียนการสอนใน
ระดับชั้น ปวส. หลักสูตร พ.ศ. 2557 ของสาขาวิชา เทคนิคโลหะ วิทยาลัยสารพัดช่างนครราชสีมา จัดทาขึ้น
เพื่อใช้ประกอบการเรียนการสอน โดยได้รับความร่วมมือกับอาจารย์ในแผนกช่างเชื่อมโลหะ วิทยาลัยสารพัด
ช่างนครราชสีมา ในการจัดทาจน แผนการสอนสาเร็จลุล่วงได้ด้วยดี หวังเป็นอย่างยิ่งว่า ใบความรู้นี้จะเป็น
ประโยชน์ต่อการเรียนการสอนวิชาวัสดุและโลหะวิทยาเป็นอย่างดี
นายณัฐพร หลองเจาะ
ผู้เรียบเรียง

3. 3
สารบัญ
หน้า
คานา 2
สารบัญ 3
หลักสูตรรายวิชา 4
ตารางกาหนดหน่วยการเรียน
ตารางวิเคราะห์หลักสูตร
ตารางกาหนดการเรียนรู้
5
6
7
ใบความรู้ที่ 1 8
ใบความรู้ที่ 2 12
ใบความรู้ที่ 3 20
ใบความรู้ที่ 4 26
ใบความรู้ที่ 5 32
ใบความรู้ที่ 6 35
ใบความรู้ที่ 7 38
ใบความรู้ที่ 8 41

4. 4
หลักสูตรรายวิชา
รหัสวิชา 3103–2005 รายวิชา วัสดุและโลหะวิทยา ท-ป-น 2-3-3 .
หลักสูตร ประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูง พุทธศักราช 2557 ประเภทวิชา อุตสาหกรรม .
สาขาวิชา เทคนิคโลหะ สาขางาน เทคโนโลยีงานเชื่อมโครงสร้างโลหะ .
จุดประสงค์รายวิชา เพื่อให้
1. เพื่อใหมีความเขาใจหลักการจาแนกสมบัติทางกายภาพ ทางกล และทางโลหะวิทยาของวัสดุ
2. เพื่อใหสามารถตรวจสอบ ทดสอบสมบัติวัสดุในกลุมเหล็กกลา เหล็กหลอ และโลหะนอกกลุม เหล็ก
3. เพื่อใหสามารถจาแนกลักษณะการเปลี่ยนแปลงทางโลหะวิทยาในชิ้นเชื่อม
4. เพื่อใหมีกิจนิสัยการทางานดวยความละเอียด รอบคอบ ปลอดภัยและคานึงถึงสิ่งแวดลอม
สมรรถนะรายวิชา
1. เขาใจหลักการจาแนกสมบัติทางกายภาพ ทางกล ทางเคมี และโลหะวิทยาของวัสดุ
2. ตรวจสอบ ทดสอบสมบัติวัสดุในกลุมเหล็กกลา เหล็กหลอ และโลหะนอกกลุมเหล็ก
3. ปรับปรุงสมบัติโลหะดวยความรอนและทดสอบความแข็งใหไดตามขอกาหนด
4. เลือกโลหะตามสมบัติทางกายภาพ ทางกล และทางโลหะวิทยามาใชใหเหมาะสมกับงาน
คาอธิบายรายวิชา
ศึกษาและทดลองเกี่ยวกับหลักการจาแนกและเลือกใชวัสดุ สมบัติทางกายภาพ ทางกล และทางเคมี
ของโลหะ ความสัมพันธความเคน – ความเครียด โครงสรางอะตอม โครงสรางอสัณฐาน โครงสรางผลึก ระบบ
โครงสรางผลึก ดัชนีมิลเลอร ทิศทางและระนาบในผลึก ขอบกพรองในผลึกการเปลี่ยนรูปรางโลหะ การคืนตัว
การเกิดผลึกใหมการเติบโตของเกรน การแข็งตัวของโลหะ โลหะผสม เฟสและแผนภาพสมดุลยของ ธาตุหนึ่ง
สองธาตุ การปรับปรุงพัฒนาควบคุมโครงสรางชนิดตางๆ ดวยความรอน มาตรฐานเหล็กหลอ เหล็กกลา และ
โลหะนอกกลุมเหล็ก การทดสอบความแข็ง การตรวจสอบโครงสรางจุลภาคและมหภาค

5. 5
ตารางกาหนดหน่วยการเรียน
รหัสวิชา 3103–2005 รายวิชา วัสดุและโลหะวิทยา ท-ป-น 2-3-3 .
หลักสูตร ประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูง พุทธศักราช 2557 ประเภทวิชา อุตสาหกรรม .
สาขาวิชา เทคนิคโลหะ สาขางาน เทคโนโลยีงานเชื่อมโครงสร้างโลหะ .
หน่วย
ที่
ชื่อหน่วย ท ป
จานวน
ชั่วโมง
1 คุณสมบัติของโลหะและความสัมพันธ์ระหว่าความเค้นและความเครียด 6 4 10
2 โครงสร้างอะตอม โครงสร้างผลึก ทิศทางของผลึกโครงสร้างอสัญฐาน 4 11 15
3
การเปลี่ยนรูปของโลหะ การคืนตัว การเกิดผลึกใหม่ การเติบโตของ
เกรน การแข็งตัวของโลหะ
4 6 10
4 โลหะผสมและแผนภาพสมดุล 6 4 10
5 เหล็กหล่อ 4 6 10
6 การปรับปรุงพัฒนา และควบคุมโครงสร้างของโลหะ 4 11 15
7 โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก 4 6 10
8 การตรวจสอบโครงสร้างของโลหะ 4 6 10
รวม 36 54 90

6. 6
ตารางวิเคราะห์หลักสูตร
รหัสวิชา 3103–2005 รายวิชา วัสดุและโลหะวิทยา ท-ป-น 2-3-3 .
หลักสูตร ประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูง พุทธศักราช 2557 ประเภทวิชา อุตสาหกรรม .
สาขาวิชา เทคนิคโลหะ สาขางาน เทคโนโลยีงานเชื่อมโครงสร้างโลหะ .
หน่วย
ที่
ชื่อหน่วย
ระดับพฤติกรรมที่พึงประสงค์
รวมคาบ
ความรู้ ทักษะ กิจนิสัย
1
คุณสมบัติของโลหะและความสัมพันธ์
ระหว่างความเค้นและความเครียด
5 4 1 10
2
โครงสร้างอะตอม โครงสร้างผลึก ทิศทาง
ของผลึกโครงสร้างอสัญฐาน
4 11 - 15
3
การเปลี่ยนรูปของโลหะ การคืนตัว การเกิด
ผลึกใหม่ การเติบโตของเกรน การแข็งตัว
ของโลหะ
4 6 - 10
4 โลหะผสมและแผนภาพสมดุล 6 4 - 10
5 เหล็กหล่อ 4 6 - 10
6
การปรับปรุงพัฒนา และควบคุมโครงสร้าง
ของโลหะ
4 10 1 15
7 โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก 4 6 - 10
8 การตรวจสอบโครงสร้างของโลหะ 4 5 1 10
รวม 35 52 3 90

7. 7
ตารางกาหนดการเรียนรู้
รหัสวิชา 3103–2005 รายวิชา วัสดุและโลหะวิทยา ท-ป-น 2-3-3 .
หลักสูตร ประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูง พุทธศักราช 2557 ประเภทวิชา อุตสาหกรรม .
สาขาวิชา เทคนิคโลหะ สาขางาน เทคโนโลยีงานเชื่อมโครงสร้างโลหะ .
สัปดาห์
ที่
หน่วย
ที่
ชื่อหน่วยการสอน จานวนชั่วโมง จานวน
ชั่วโมงทฤษฏี ปฏิบัติ
1-2 1 ปฐมนิเทศ
คุณสมบัติของโลหะและความสัมพันธ์ระหว่าง
ความเค้นและความเครียด
1. คุณสมบัติทางกลของโลหะ
2. คุณสมบัติทางเคมีของโลหะ
3. คุณสมบัติทางกาพภาพของโลหะ
4. ความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและ
ความเครียด
5. สรุปสาระสาคัญ
6. แบบทดสอบ
1
5 4 10
3-5 2 โครงสร้างอะตอม โครงสร้างผลึก ทิสทางของ
ผลึกโครงสร้างอสัญฐาน
1.โครงสร้างอะตอม
2.โครงสร้างผลึก
3.ทิศทางของผลึก
4.โครงสร้างอสัณฐาน
5. แบบทดสอบ
4 11 15
6-7 3 การเปลี่ยนรูปของโลหะ การคืนตัว การเกิด
ผลึกใหม่ การเติบโตของเกรน การแข็งตัว
ของโลหะ
1. ความหมายของการเปลี่นยรูป
2. การคืนตัว
3. การเกิดผลึกใหม่
4. การโตของเกรน
5. ข้อบกพร่องในผลึก
4 6 10

8. 8
สัปดาห์
ที่
หน่วย
ที่
ชื่อหน่วยการสอน จานวนชั่วโมง จานวน
ชั่วโมงทฤษฏี ปฏิบัติ
6.ลักษณะการแข็งตัวของโลหะ
7.การแข็งตัวของโลหะบริสุทธิ์
8.การแข็งตัวของโลหะผสม
9. สรุปสาระสาคัญ
10. แบบทดสอบ
8-9 4 โลหะผสมและแผนภาพสมดุล
1. โลหะผสม
2. สารประกอบทางเคมี
3. สารละลายของแข็ง
4. แผนภาพสมดุล
5. แบบฝึกหัด
6 4 10
10-11 5 เหล็กหล่อ
1. คุณสมบัติของเหล็กหล่อ
2. เหล็กหล่อสีขาว
3. เหล็กหล่อสีเทา
4. เหล็กหล่ออบเหนียว
5. เหล็กหล่อแกรไฟต์กลม
6. แบบทดสอบ
4 6 10
12-14 6 การปรับปรุงพัฒนา และควบคุมโครงสร้างของ
โลหะ
1. การอบชุบโลหะด้วยความร้อน
2. การอบอ่อนเต็มที่
3 การปรับสภาพปกติ
4 การชุบแข็ง
4 11 15

9. 9
สัปดาห์
ที่
หน่วย
ที่
ชื่อหน่วยการสอน จานวนชั่วโมง จานวน
ชั่วโมงทฤษฏี ปฏิบัติ
15-16 7 โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก
1. ทองแดง
2. ทองแดงผสม
3. นิเกิล
4. สังกะสี
5. อลูมิเนียม
4 6 10
17-18 8 การตรวจสอบโครงสร้างของโลหะ
1. ความหมายของการตรวจสอบ
2. โครงสร้างจุลภาคและมหภาค
3 แบบทดสอบ
4 6 10

10. 10
ใบความรู้ที่ 1
รหัสวิชา 3103–2005 รายวิชา วัสดุและโลหะวิทยา ท-ป-น 2-3-3 .
หน่วยที่ 1 ชื่อเรื่อง ปฐมนิเทศ,คุณสมบัติของโลหะและความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและความเครียด
เวลา 5 ชม. สัปดาห์ที่ 1-2
1. คุณสมบัติทางกายภาพ
คุณสมบัติทางกายภาพ (Physical Property) ของโลหะเป็นคุณสมบัติของวัสดุเมื่อไม่มีแรง
ภายนอก (External force) เข้ามากระทา
มวลและนาหนัก
มวล คือ เนื้อของวัสดุซึ่งจะมีค่าคงที่เสมอไม่ว่าจะอยู่ ณ ที่ใด มวลที่มีหน่วยเป็นกรัม กิโลกรัม
และสลัค
น้าหนัก คือ แรงที่โลกดึงดูดนั้น (เมื่อวัตถุอยู่บนโลก) แรงเป็นปริมาณเวกเตอร์ ขนาดของ
น้าหนัก เป็น นิวตัน ไดน์ และเพาน์ตัน จากกฎของนิวตัน
W = MG
W = น้ำหนัก
M = มวล
G = แรงโน้มถ่วงของโลก
แรงโน้มถ่วงของโลก ณ จุดใด ๆ มีค่าเท่ากัน ในการคานวณจึงใช้ค่าเฉลี่ย ซึ่งมีค่าเท่ากับ 32.2 ฟุต/วินาที่2
ในระบบอังกฤษ 381 เซนติเมตร/วินาที่2
ในระบบเมตริก 9.81 เมตร/วินาที่2
ความหนาแน่น
ความหนาแน่น คือ มวลของวัสดุต่อหนึ่งหน่วยปริมาตรของวัสดุนั้นซึ่งเขียนเป็นสมการได้ดังนี้
D =
V
M
D = ความหนาแน่น
M = มวล
V = ปริมาตร
ในระบบเมตริกค่าความหนาแน่นของน้ามีค่า 1 กรัม / ซม.3
ดังนั้นในระบบเมตริก ค่าของวัสดุ
ความหนาแน่นของวัสดุในระบบเมตริกมีดังนี้

11. 11
สเปซิฟิคการ์วิตี (S.G.)
S.G. คือ อัตตราส่วนระหว่างน้าหนักของวัสดุกับน้าหนักของสาร มาตรฐานที่มีปริมาตรเท่ากัน
S.G = น้าหนักของวัสดุ
น้าหนักของมาตรฐาน
อุณหภูมิ
อุณหภูมิเป็นปริมาณซึ่งเป็นคุณสมบัติทางเทอร์โมไดนามิกที่อยู่ในสภาวะสมดุลย์ การวัดอุณหภูมิมี
หลายสเกล ที่นิยมใช้คือเซลเซียส (º C ) ฟาเรนไฮต์ (º F ) ทั้งสองสเกลสามารถเปลี่ยนแปรผันกันได้ โดย
ใช้สมการ
C = 5/9 (F - 32)
F = 9/5 (C + 32)
ความร้อน
ความร้อนเป็นพลังงานอีกรูปแบบหนึ่งที่สามารถถ่ายเทระหว่างระบบกับสิ่งแวดล้อมของระบบ เมื่อ
ระบบกับสิ่งแวดล้อมมีอุณหภูมิต่างกัน ปริมาณความร้อนเป็น บี ที ยู ในระบบอังกฤษ เป็น กิโลแคลอรี่
ในระบบเมตริกและจูลในระบบ S.I. Unit ความร้อน 1 กิโลแคลอรี่ คือ ความร้อนที่ทาให้น้า 1 กิโลกรัม
มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก 14.5º C เป็น 15.5º C ความร้อน 1 BTU คือ ความร้อนที่ทาให้น้า 1 ปอรด์ มี
อุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก 63º F (17º C) ความจุความร้อนต่อหนึ่งหน่วยมวลของวัสดุเรียกว่า “ความร้อน
จาเพาะ” (Specific heat)
คุณสมบัติทางเคมี
เป็นคุณสมบัติทางด้านอ๊อกไซด์ หรือสารประกอบ กรดหรือด่าง และความต้านทานทางด้านการกัด
กร่อน
คุณสมบัติทางไฟฟ้า
เป็นคุณสมบัติทางด้านการเป็นแม่เหล็ก ปฏิกิริยาไฟฟ้า และการเป็นตัวนาไฟฟ้า

12. 12
คุณสมบัติทางความร้อน
เป็นคุณสมบัติทางด้านจาเพาะของวัสดุแต่ละชนิดการขยายตัวของโลหะเมื่อได้รับความร้อน และการ
นาความร้อน
คุณสมบัติทางกลของโลหะ
คุณสมบัติทางกลของโลหะ (Mechanical properties of metals) คุณสมบัตินี้ไม่ได้หมายถึง
เฉพาะความสามารถในการรับแรงของโลหะเพียงอย่างเดียว แต่ยังหมายถึงความสามารถของโลหะในความ
ทนทานต่อการขูดขีดให้เกิดริ้วรอยที่ผิวของวัสดุ ซึ่งจะรวมไปถึงการตัดโลหะ , Ductility , touhness , และ
คุณสมบัติทางกลที่ระดับอุณหภูมิสูง คุณสมบัติทางกลเป็นสิ่งที่มีความสาคัญมาในการออกแบบทางวิศวกรรม
เช่น ชิ้นส่วนเครื่องจักรกล โครงสร้างที่ใช้ในการรับแรงทางด้านงานวิศวกรรมโยธา
เมื่อโลหะได้รับแรงจากภายนอกมากระทาจึงเรียกว่า Stress จะเกิดความต้านทานจากภายในของ
วัสดุโดยแรงดึงดูดระหว่างอะตอมเรียกว่า Strength โละจะใช้แรงจากภายนอกดังกล่าวทาให้เกิดการ
เปลี่ยนแปลงรูปร่างและขนาดเรียกว่าเกิด Strain ดังนั้นแรงจากภายนอกที่มากระทากับโลหะจึงมีด้วยกัน
หลายลักษณะ การเรียกชื่อของ Stress และ Strain จึงเรียกตามลักษณะของแรงที่มากระทา
ความเค้น (Stress)
เมื่อสมมติว่าเมื่อโลหะสม่าเสมอเท่ากันตลอดทั้งส่วนผสมและโครงสร้างจุลภาคของเนื้อโลหะแล้ว
ความต้านทานแรงจากภายนอกที่มากระทากับโลหะที่เกิดจากแรงดึงดูดระหว่างอะตอมดังรูปเพื่อให้สามารถ
เขียนเป็นสมการได้คือ
Stress =
area
forceexternal
หรือ Stress =
A
F
ดังนั้นถ้าแรงจากภายนอกที่มากระทามีค่าน้อยกว่าแรงดึงดูดระหว่างอะตอมโลหะ แรงที่มากระทา
ดังกล่าวเพียงแต่ทาให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขนาดของชิ้นส่วนดังกล่าวเท่านั้น แต่ถ้าแรงจากภายนอกมีค่าสูง
กว่าแรงดึงดูดระหว่างอะตอมชิ้นส่วนของโลหะอะตอมดังกล่าวจะแตกหักออกจากกัน เมื่อพิจารณาจากจุล
ปริมาณของโลหะ (micro volume) จะเห็นได้ว่าความต้านทานที่เกิดจากแรงดึงดูดระหว่างอะตอมจะ
กระจายตลอดทั่วพื้นที่หน้าตัดของชิ้นส่วนโลหะดังกล่าว ความต้านทานที่เกิดจากแรงดึงดูดระหว่างอะตอม
ดังกล่าวจึงเปลี่ยนแปลงไปตามลักษณะของแรงที่กระทา

13. 13
ความเค้นแรงดึง (Tensile stress)
โลหะได้รับแรงดึงโลหะเกิดการยืดตัวออกทิศทางของแรงที่มากระทาโดยเขียนเป็นสมการได้ดังนี้
σ =
A
F
เมื่อ σT = tensile stress
F = แรงที่กระทา
A = พื้นที่หน้าตัดของชิ้นส่วนโลหะที่รับแรงนั้นลักษณะของชิ้นส่วนเครื่องกลที่รับแรงใน
แบบแรงดึง เช่น สายพานหรือโซ่ที่ใช้เป็นตัวส่งกาลัง
รูปที่ 1.1 การเกิดความเค้นแรงดึง
ความเค้นแรงอัด (Compressive stress)
โลหะได้รับแรงกดหรืออัด เนื้อโลหะจะมีแนวโน้มที่จะเกิดการยุบหรือหดตัวลง ทิศทางของการรับ
แรง stress ที่เกิดขึ้นเป็นสมการได้คือ
σ =
A
F
เมื่อ σC = compressive stress
F = แรงที่กระทา
A = พื้นที่หน้าตัดของชิ้นส่วนโลหะ ที่รับแรงนั้น

14. 14
รูปที่ 1.2 การเกิดความเค้นแรงอัด
ความเค้นแรงเฉือน (Shear stress)
ในการตัดโลหะโดยใช้ shear นั้น จะเป็นลักษณะของแรงที่กระทากับโลหะดังกล่าวที่ stress ที่
เกิดขึ้นนั้นเขียนเป็นสมการได้คือ
 =
A
F
เมื่อ  = shear stress
F = แรงที่กระทา
A = พื้นที่หน้าตัดของชิ้นส่วนโลหะ ที่รับแรงนั้น
นอกจากนี้โดยทั่วไปเมื่อโลหะได้รับแรงไม่ว่าเป็นดึงหรือเป็นแรงอัดเมื่อพิจารณามวลของโลหะให้มี
ขนาดเล็กลงเป็นจุลปริมาตร (micro volum) จะรูปพบว่า stress เหล่านี้มีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน
โดยตรงดังรูปเมื่อโลหะได้รับแรงดึงดูดระหว่างอะตอมจะต่อต้านกับแรงภายนอกที่มากระทา เมื่อพิจารณาเนื้อ
โลหะในแนวตั้งฉากกับแรงภายนอกจะได้ว่าแรงดึงดูดระหว่างอะตอมจะกระจายขนานกับแนวแรงจาก
ภายนอก
ความเครียด (Strains)
เมื่อโลหะได้รับแรงดังที่กล่าวถึงแลวการเปลี่ยนแปลงขนาดของมวลก้อนโลหะจะเกิดขึ้นตามลักษณะ
ของแรงที่กระทา และจะเรียกเนื้อโลหะส่วนที่เปลี่ยนแปลงไปนี้เรียกว่า strains ตามลักษณะของแรงที่
กระทาคือ
Tension strain และ Compressiopn strain เป็น strain ที่เกิดขึ้นจากการรับ stress แบบ
tension และ compression ที่มีสูตรการหาเป็น

15. 15
 =
L
L^
เมื่อ  = tension strain
^L = ความยาวที่เพิ่มขึ้น
L = ความยาวเริ่มแรกก่อนการรับแรง
Shear strain เมื่อโลหะได้รับแรงเฉือน strain ที่เกิดขึ้นจะมีค่าที่สามารถเป็นมุม radient ได้โดย
 =
L
L^
เมื่อ  = shear strain มีค่า ø radient
^L = ความยาวที่เพิ่มขึ้น
L = ความยาวเริ่มแรกก่อนการรับแรง
กราฟความสัมพันธ์ ความเค้น – ความเครียด (Stress – Strain Curve)
Stress – Strain Curve เป็นกราฟที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่าง Stress ในแกนยืนและ Strain
ในแกนนอน ที่สามารถเขียนได้จากการบันทึกค่าการยืดตัวและแรงที่สัมพันธ์กันที่ใช้ในการดึงให้โลหะยืด
ออกไปในแต่ละค่าดังรูป
รูปที่ 1.3 กราฟความสัมพันธ์ ความเค้น – ความเครียด
จากรูปเป็น Stress – Strain Curve ที่มีลักษณะแตกต่างกัน เนื่องจากเป็นโลหะต่างชนิดกัน
รูปแบบของ Stress – Strain Curve ที่นิยมใช้ในการเรียนการสอนจะเป็นกราฟของเหล็กเหนียว เนื่องจาก
เป็นกราฟแสดงลักษณะต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นได้สมบูรณ์ที่สุด จากรูป Stress – Strain Curve ที่ได้มาจากการดึง
เหล็กเหนียว 0.35 % ทุกชนิดว่า Mild Steel โดยกราฟจะแสดงสิ่งต่าง ๆ ต่อไปนี้

16. 16
สรุป
คุณสมบัติทางกายภาพ คือ คุณสมบัติของวัสดุที่ไม่มีแรงภายนอกมากระทาสามารถแบ่งได้คือ
1. มวล น้าหนัก 2. ความหนาแน่น 3. สเปซิฟิคการ์วิติ้ 4. อุณหภูมิ 5. ความร้อน
คุณสมบัติทางเคมี คือ คุณสมบัติทางด้านอ๊อกไซด์หรือสารประกอบความเป็นกรดด่างความต้านทานต่อการ
กัดกร่อน
คุณสมบัติทางไฟฟ้า คือ ทางด้านการเป็นแม่เหล็กกับปฏิกิริยาไฟฟ้า และการเป็นตัวนาไฟฟ้า
คุณสมบัติทางความร้อน คือ การขยายตัวของโลหะเมื่อได้รับความร้อนและการนาความร้อน
คุณสมบัติทางกลของโลหะ คือ อาจเป็นการรวมไปถึงความต้านทานต่อการขูดขีด การตัด ซึ่งคุณสมบัติทาง
กลของโลหะ นี้มีความสาคัญมาสาหรับทางด้านวิศวกรรมเพราะจาเป็นในการนาไปใช้ออกแบบชิ้นส่วน
เครื่องจักรกลซึ่งมีดังนี้
ความเค้น คือ ความต้านทานต่อแรงภายนอกที่มากระทา แบ่งออกได้ 3 อย่าง
ความเค้นแรงดึง (Tensile stress) คือ โลหะได้รับแรงดึงจะเกิดการยืดตัวออกในทิศทางที่มีแรงกระทาและ
หดตัวตั้งฉากกับแรงกระทา
ได้สูตร σ = F/A F คือ แรงที่มากระทา A = พื้นที่หน้าตัดของโลหะที่รับแรง
ความเค้นแรงอัด (Compressive) คือ โลหะได้รับกดหรืออัดจะเกิดการยุบหรือหดตัวในทิศทางที่มีแรงมา
กระทาและหดตัวในทิศทางตั้งฉากกับแรงกระทาได้สูตร σ C = F/A F คือ แรงที่มากระทา A =
พื้นที่หน้าตัดของโลหะที่รับแรง
ความเค้นแรงเฉือน คือ โลหะได้รับแรงเฉือนเกิดการฉีกขาดออกจากกันได้สูตร  = F/A
สรุป
ความเครียด (strain) คือ เมื่อโลหะได้รับแรงที่มากระทาเกิดการเปลี่ยนแปลงขนาด รูปร่างไป ได้สูตร 
= L/L L คือ ความยาวพื้นที่เพิ่มขึ้นหลังจากโลหะได้รับแรงกระทา L คือ ความยาวเดิมของโลหะ
ก่อนการรับแรง
กราฟความสัมพันธ์ระหว่างความเค้น stress - ความเครียด strain

17. 17
จุด A คือ Proprotional limit พิกัดความเป็นสัดส่วนสูงสุดระหว่างความเค้น – ความเครียด
จุด B คือ จุดยืดหยุ่นชั่วคราว (Elasticity) คือเมื่อมีแรงมากระทาวัสดุจะเกิดการยืดออกและเมื่อปล่อยแรง
ออกวัสดุก็กลับสู่สภาพเดิม
จุด C คือ จุดยืดหยุ่นอย่างถาวร คคือเมื่อแรงมากระทาวัสดุจะเกิดการยืดออกเมื่อปล่อยแรงออกวัสดุก็ไม่
กลับสู่สภาพเดิมเกิดจากการยืดจากแรงที่มากระทา
จุด D คือ เป็นค่าของความแข็งแรงหรือ ค่าของความเค้นสูงสุด (Ultimate dtrength)
จุด E คือ จุดขาดหรือจุกแตกหัก (Breaking point)
การทดสอบโดยวิธีการกดให้เกิดรอบบุ๋ม (Indentaion Hardness Test)
เป็นวิธีทดสอบที่นิยมใช้กันมากที่สุดในงานวิศวกรรม เพราะวิธีการทดสอบที่ให้ผลการทดสอบที่
แน่นอนเป็นมาตรฐาน สามารถระบุค่าความแข็งเป็นตัวเลขได้ การทดสอบความแข็งโดยวิธีการกดบนผิววัสดุ
ชิ้นทดสอบ และทาให้เกิดรอยบุ๋มถาวร แล้ววัดขนาดความลึกและความโตของรอยบุ๋มที่กดลงไป ถ้าทดสอบ
วัสดุที่มีความแข็งรอบบุ๋มจะมีลักษณะเล็ก และมีความลึกน้อย แต่ถ้าเป็นวัสดุที่มีความแข็งแรงน้อยจะให้ผล
กลับกัน คือ มีรอยบุ๋มกว้าง และลึกมาก จากหลักทดสอบดังกล่าวได้ถูกนามาสร้างเครื่องทดสอบมาตรฐาน
และเป็นวิธีทดสอบที่เป็นมาตรฐาน ในการทดสอบความแข็งของวัสดุ
1. การทดสอบความแข็งแบบบริเนลล์ (Brinell Hardness Test)
เป็นวิธีการทดสอบที่นิยมใช้มากเหมาะสมกับการทดสอบวัสดุความแข็งไม่เกิน 450 HB การทดสอบ
ความแข็งบริเนลล์ จะใช้หัวกดเป็นรูปทรงกลม ทาด้วยเหล็กกล้าชุบแข็ง (Hareness Steelball) ซึ่งมีความ
แข็งประมาณ 700 HB แต่จะมีหัวกดที่เป็นโลหะทังสเตนคาร์ไบด์ที่สามารถใช้ทดสอบวัดความแข็งได้
มากกว่าชนิดที่ลูกบอลทาจากเหล็กกล้า
1.1 เครื่องทดสอบความแข็งบริเนลล์
ลักษณะของเครื่องทดสอบแบบนี้ จะใช้กดด้วยระบบไฮดรอลิค ซึ่งต้องปั๊มอัดด้วยการใช้มือโยกลักษณะของ
เครื่องแสดงดังรูป

18. 18
รูปที่ 1.5 ภาพแสดงเครื่องทดสอบความแข็งบริเนลล์
ลักษณะของเครื่องทดสอบนี้จะมีอยู่ด้วยกันหลายแบบ แต่ละแบบอาจจะแตกต่างกันไปบ้างดังนี้
1. ส่วนที่เป็นแรงกดทดสอบ อาจเป็นระบบสกรู และเฟืองส่งกาลัง หรือระบบไฮดรอลิคหรือระบบ
คานกับน้าหนัก
2. การทางานอาจเป็นมอเตอร์ปั๊ม หรือใช้มือโยกปั๊ม
3. การวัดขนาดแรงทดสอบ จะเป็นเกจวัดความดัน หรือลูกสูบกับน้าหนักหรือคานกับน้าหนัก
ขนาดความโตของเครื่องทดสอบที่แตกต่างกันออกไป
1.2 หลักการทดสอบ
หลักการทดสอบความแข็งบริเนลล์ มีหลักการทดสอบ คือ การกดหัวลูกบอล หรือหัวทังสเตนคาร์ไบด์
ลงบนผิวของชิ้นงานด้วยแรงกดที่คงที่แล้วปล่อยให้อยู่ภายใต้แรงกดนั้นชั่วระยะเวลาหนึ่งแล้วจึงเอาแรงกดออก
ซึ่งจะเกิดรอยกดบนผิวหน้าของชิ้นงานทดสอบ แล้ววัดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของรอยกด เพื่อไปคานวณหา
ค่าความแข็งต่อไป
การทดสอบความแข็งบริเนลล์ สามารถคานวนหาความแข็งได้ดังสูตรต่อไปนี้
HB =
S
F
…………………….(1)
เมื่อ F = แรงที่ใช้กดทดสอบเป็นกิโลปอนด์ (Kp)
S = พื้นที่รอยกดของลูกบอลเป็นตารางมิลิเมตร
แทนค่า HB = 0.102
S
F
………………………(2)

19. 19
พื้นที่รอยบุ๋ม (S) = . D . h ………………………(3)
การพิจารณารอยกดบุ๋ม เพื่อนามาคานวณพิจารณาได้ดังรูป
รูปที่ 1.6 รูปภาพแสดงขนาดต่าง ๆ ของรอยกด
จากรูป สามารถเขียนสูตรเพื่อที่จะหาความแข็งได้ดังนี้
2
D2
=
2
d2
+
2
D h- 2
2
D h- 2
=
2
D
-
2
d2
2
h-D
=
2
_dD 22
h = D -
2
_dD 22

20. 20
แทนค่าใน (3) s =  . D . (D -
2
_dD 22
)
แทนค่าใน (2) HB = 0.102 (2F)
=  . D (D - dD 22
_
ในการทดสอบบริเนลล์ จะต้องมีค่าแรงกดขั้นต้น ซึ่งเรียกว่า ขั้นภาระ (Degree of Loading) ซึ่งเป็น
มาตรฐาน คือ 1.25 , 2.5 , 5 , 10 และ 30 ซึ่งสามารถเลือกพิจารณาในการนาไปใช้งาน
1.3 เงื่อนไขการทดสอบ
การทดสอบความแข็งบริเนลล์ เป็นการทดสอบที่เป็นมาตรฐาน ดังนั้น ในการทดสอบ จึงต้องมีเงื่อนไข
ต่างๆ นามาประกอบพิจารณาในการวิเคราะห์ผลการทดสอบ เงื่อนไขต่าง ๆ ในการทดสอบมีดังต่อไปนี้
1) อุณหภูมิในการทดสอบ
อุณหภูมิที่ใช้ในการทดสอบจะอยู่ระหว่าง 40-35º C สาหรับการทดสอบที่มีการควบคุมจะใช้
อุณหภูมิที่ 23  5º C
2) เวลาที่ใช้ในการทดสอบ
การทดสอบจะต้องใช้เวลาที่เหมาะสม ถ้าใช้เวลาน้อยเกินไป จะมีผลต่อรอยบุ๋มของชิ้นงานทดสอบ
เวลาที่ใช้เหมาะสมให้ช่วงเวลาเริ่มกดชิ้นทดสอบจนถึงการทดสอบ รวมเวลาระหว่าง 2 – 8 วินาทีแล้วกดแช่
อยู่ในชิ้นงานอีก 1 – 15 วินาที
3) ตาแหน่งของการกด
ระยะระหว่างจุดกึ่งกลางของรอยกดถึงขอบของชิ้นงานทดสอบเท่ากับ amin สาหรับเหล็กกล้า
เหล็กหล่อ ทองแดง และทองแดงผสม อย่างน้อย 2.5 เท่า ของเส้นผ่าศูนย์กลาง (d) รอยกดเฉลี่ย หรือ
(amin = 2.5d)
สาหรับโลหะเบา เช่น ตะกั่วผสม ดีบุก ดีบุกผสม ระยะห่างรอยกดอย่างน้อยต้อง 3 เท่า ของ
เส้นผ่าศูนย์กลางรอยกดเฉลี่ย (amin = 3d)
ส่วนระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางรอยกด สาหรับเหล็กกล้า เหล็กหล่อ ทองแดง และทองแดง
ผสมอย่างน้อยต้อง 4 เท่า ของเส้นผ่าศูนย์กลางรอยกดเฉลี่ย (bmin = 4d) สาหรับโลหะเบา ได้แก่
ตะกั่ว ตะกั่วผสม ดีบุก และดีบุกผสม ควรมีระยะห่างอย่างน้อย 6 เท่า ของเส้นผ่าศูนย์กลางของรอยกด
เฉลี่ย (bmin = 6d) ลักษณะของรอยกด ดังแสดงในรูป

21. 21
รูปที่ 1.7 แสดงระยะห่างของรอยกด และความหนาตาสุดของชิ้นงาน
4) ความหนาของชิ้นงานทดสอบ
ชิ้นงานทดสอบควรมีความหนาไม่น้อยกว่า 8 เท่าของรอยลึกของรอยกด หลังจากการกดทดสอบ
แล้ว จะต้องไม่มีการปูด หรือนูนมาทางด้านหลังของชิ้นงานขนาดของความหนาของชิ้นงานทดสอบ สามารถ
พิจารณาได้จากกราฟ แสดงในรูป
รูปที่ 1.8 แสดงความหนาต่าสุดของชิ้นงานที่สัมพันธ์กับภาระ และความหนาของชิ้นงานทดสอบ
5) ผิวของชิ้นงานทดสอบต้องราบเรียบ
ผิวของชิ้นงานก่อนการทดสอบจะต้องเตรียมให้เรียบร้อย ผ่านการขัดมันมาอย่างดี จะทาให้ไม่เกิด
รอยเยิน ทาให้เห็นรอยบุ๋มได้เด่นชัด การวัดขนาดของรอยบุ๋มต้องแน่นอน ทาให้ผลการทดสอบไม่เกิดการ
ผิดพลาด
6) การอ่านสัญลักษณ์ความแข็งของบริเนลล์

22. 22
การกาหนดสัญลักษณืเป็นมาตรฐานจะช่วยให้ง่าย และสะดวกรวดเร็วในการทาความเข้าใจ
โดยเฉพาะในงานเขียนแบบ หรืองานที่ต้องการระบุค่าความแข็ง ความแข็งบริเนลล์ใช้สัญลักษณ์ HB โดยใช้
ลูกบอลทรงกลมที่ทาจาดเหล็กกล้าแข็งขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 10 มม. และใช้แรงกดทดสอบ 3000 กก.
โดยใช้เวลาในการกด 10 – 15 วินาที แต่บางครั้งอาจจะมีการกาหนดเป็นอย่างอื่น นอกเหนือจากที่กล่าวไว้
นี้ ซึ่งจะมีสัญลักษณ์ที่เป็นตัวเลขบ่งถึงสภาวะการทดสอบเป็นไปในแต่กรณี เช่นตัวอย่างต่อไปนี้
HB หมายถึง ความแข็งบริเนลล์ 360 ใช้หัวกดทรงกลมเหล็กกล้าแข็งมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 10 มม.
แรงกดทดสอบ 29.42 กิโลนิวตัน (3000 กก.) ใช้เวลากดนาน 10 – 15 วินาที
7) สิ่งที่ควรระวังในการทดสอบแบบบริเนลล์
การทดสอบเพื่อให้ได้ค่าความแข็งบริเนลล์ที่ถูกต้องเป็นมาตรฐาน จะต้องมีการจัดระมัดระวังในการ
ทดสอบ เพราะอาจนามาซึ่งความผิดพลาดของค่าความแข็งที่ได้ ดังนั้น เพื่อให้เกิดสิ่งที่ผิดพลาดน้อยที่สุด
ควรพิจารณาดังนี้
ควรวางชิ้นงานบนแท่งรองรับที่มั่นคง ป้องกันไม่ให้ชิ้นงานทดสอบเคลื่อนที่ได้ในระหว่างการทดสอบ
ชิ้นงานไม่ควรเอียงกับปลายหัวทดสอบ ควรวางให้ตั้งฉาก เพื่อที่จะรับแรงกดได้อย่างเต็มที่
ระหว่างการทดสอบไม่ควรให้ชิ้นงานบิดเบี้ยว และเกิดรอยนูนขึ้นบนชิ้นงานบริเวณขอบรอยกด
โดยเฉพาะชิ้นงานทดสอบที่เป็นโลหะอ่อน จะพบบ่อย ๆ
ต้องระวังอย่าให้มีแรงกระแทกในขณะทดสอบ เพราะถ้าใช้แรงกระแทกอย่างรวดเร็วจะมีผลต่อขนาด
ความโตของรอยบุ๋ม
งานที่มีขนาดบาง ๆ หรือชิ้นงานที่ผ่านการทาการชุบผิวแข็ง จะทาให้ผลการทดสอบผิดพลาดได้
สาหรับเหล็กกล้า จะมีค่าความสัมพันธ์ระหว่างความแข็งบริเนลล์ กับความต่านทานแรงดึง ดังสูตรต่อไปนี้
Rm = 3.5 HB
เมื่อ Rm = ความต้านทานแรงดึง
HB = ความแข็งบริเนลล์
การวัดขนาดของรอยกดชิ้นงาน จะต้องใช้เลนส์ขยายในการวัดขนาด เพราะจะทาให้เป็นขนาดได้
อย่างชัดเจน ดังแสดงในรูป

23. 23
รูปที่ 1.10 แสดงการวัดขนาดของรอยกด
2. การทดสอบความแข็งแบบร๊อคเวลล์ (Rockwell Hardness Test)
การทดสอบความแข็งแบบนี้ นิยมใช้กันมากในงานอุตสาหกรรม สามารถทาได้รวดเร็ว อ่านค่าความ
แข็งบนหน้าปัดของเครื่องทดสอบได้ทันที ไม่ต้องอ่านค่าแล้วนามาคานวณเหมือนกับวิธีบริเนลล์ หรือวิก
เกอร์ส และยังทดสอบชิ้นงานที่มีความแข็งมาก ๆ ที่มีขนาดเล็กได้ด้วย เพราะมีสเกลของการวัดให้เลือกสเกล
แต่ต้องเลือกสเกลให้เหมาะสมกับชนิดของโลหะชิ้นงาน และใช้หัวกดและขนาดของแรงกดทดสอบที่แตกต่าง
กัน
ข้อควรระวังในการทดสอบ
เพื่อให้การทดสอบหาค่าความแข็งร็อคเวลล์ถูกต้อง และไม่เกิดความผิดพลาดในการทดสอบผู้ทาการ
ทดสอบควรระมัดระวังในเรื่องต่อไปนั้
1. ไม่ต้องให้ผิวชิ้นงานราย ปราศจากน้ามัน สิ่งสกปก หรืออ๊อกไซด์ ขณะเตรียมชิ้นงานทดสอบ
ต้องหลีกเลี่ยงกรรมวิธีที่ทาให้ชิ้นงานเกิดความร้อน จะทาให้ความแข็งของโลหะเปลี่ยนแปลงจากปกติ
2. ควรใช้หัวกดทรงกลมเหล็กกล้าแข็ง เป็นหัวกดทดสอบงานที่ผ่านการอบชุบและใช้แรงกดรวม
ขนาดต่า ๆ เพื่อป้องกันไม่ให้ชิ้นงานเกิดการทะลุชั้นของความแข็งลงไปถึงผิวเนื้อโลหะข้างใต้ จะทาให้ค่าที่
อ่านได้ผิดพลาด
3. ชิ้นงานที่มาทาการทดสอบควรมีความหนาไม่ต่ากว่า 8 เท่า ของความลึกรอยบุ๋มถาวรและต้องมี
รอยนูนที่ด้านหลังของชิ้นงานที่นามาทดสอบ
4. ระยะของรอยกดที่ใช้กดทดสอบต้องห่างกันไม่น้อยกว่า 2.5 เท่า ของเส้นผ่าศูนย์กลางของรอย
บุ๋ม
5. แรงที่ใช้กดทดสอบต้องไม่ไช่เป็นแรงกระแทก เพราะจะทาให้มีผลต่อความลึกของรอยบุ๋ม ในการ
ทดสอบหาค่าความแข็งร๊อคเวลล์ ควรทดสอบหลาย ๆ ครั้ง หรืออย่างน้อย 2 ครั้ง แล้วนามาหาค่าเฉลี่ย
เพื่อให้ได้ค่าที่ผิดพลาดน้อยที่สุด

24. 24
การทดสอบความแข็งร๊อคเวลล์สเกล C เป็นวิธีการทดสอบที่นิยมใช้กันมาที่สุด เพราะสมารถทดสอบวัสดุ
หรือโลหะที่แข็งมาก ๆ ได้ โดยเฉพาะโลหะจาพวกเหล็กเครื่องมือที่ผ่านการชุบแข็ง หรือโลหะที่มีความแข็ง
เกิน 100 HB (ค่าความแข็งร๊อคเวลล์ สเกล B) การทดสอบร๊อคเวลล์สเกล C จะใช้หัวกดที่ทาด้วยเพรช
รูปกรวย (Diamon Cone) มีมุมที่ปลาย 120º รัศมีความโค้งที่ปลายกรวย 0.20 มม. หรือเรียกหัวกด
แบบนี้ว่า เบรล (Brale)

25. 25
ใบความรู้ที่ 2
รหัสวิชา 3103–2005 รายวิชา วัสดุและโลหะวิทยา ท-ป-น 2-3-3 .
หน่วยที่ 2 ชื่อเรื่อง โครงสร้างอะตอม โครงสร้างผลึก ทิศทางของผลึกโครงสร้างอสัญฐาน เวลา 15 ชม.
สัปดาห์ที่ 3-5
โครงสร้างอะตอม
อะตอมคือ
อนุภาคที่เล็กมาก เล็กมากจนไม่สามารถมองเห็นได้ อนุภาคเล็กๆ เหล่านี้จะรวมพวกเข้าด้วยกันโดย
วิธิการต่างๆ สาหรับอนุภาคเองนั้นไม่มีการเปลี่ยนแปลงและไม่สามารถจะแตกแยกออกเป็นชิ้นส่วนที่เล็กลงไป
อีกได้ ดีโมครี- ตัสตั้งชื่ออนุภาคนี้ว่า อะตอม (Atom) จากภาษากรีกที่ว่า atoms ซึ่งมีความหมายว่า ไม่
สามารถแบ่งแยกได้อีก ตามความคิดเห็นของเขา อะตอมเป็นชิ้นส่วนที่เล็กที่สุดของสสารที่สามารถจะคงอยู่
ได้
แบบจาลองอะตอมของจอห์นดอลตัน
จอห์น ดอลตัน นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้เสนอทฤษฎีอะตอมโดยอาศัยข้อมูลจากการทดลอง
ที่พอจะศึกษาได้และนับว่าเป็นทฤษฎีแรกที่เกี่ยวกับอะตอมที่พอจะเชื่อถือได้ ซึ่งมีใจความดังนี้
 สารทุกชนิดประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กที่สุดเรียกว่า “ อะตอม”
 อะตอมจะไม่สามารถแบ่งแยกได้ และไม่สามารถสร้างขึ้นใหม่ได้
 อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันจะมีสมบัติเหมือนกันทุกประการ
 อะตอมของธาตุต่างกันจะมีสมบัติต่างกัน
 ธาตุตั้งแต่สองชนิดขึ้นไปสามารถรวมตัวกันเกิดเป็นสารประกอบ โดยมีอัตราส่วนการรวมตัวเป็นตัวเลข
อย่างง่าย เช่น CO CO 2
จากทฤษฎีอะตอมของดาลตัน แบบจาลองอะตอมมีลักษณะดังรูป

26. 26
แบบจาลองอะตอมของทอมสัน
 ทอมสัน ค้นพบ อิเล็กตรอน
 การทดลองของรอเบิร์ด แอนดรูส์ มิลลิแกน ได้ผลการทดลองว่า อิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้า
เท่ากับ 1.60 x 10 -19 คูลอมบ์ และอิเล็กตรอนมีมวลเท่ากับ 9.11 x 10 -28 กรัม
 โกลด์สไตน์ ค้นพบ โปรตอน
จากผลการทดลองของทอมสัน โกลด์สไตน์ ทาให้ทอมสันได้ข้อมูลเกี่ยวกับอะตอมมากขึ้นเขาจึงเสนอ
แบบจาลองอะตอมว่า
 อะตอมมีลักษณะเป็นทรงกลม
 อะตอมไม่ใช่สิ่งที่เล็กที่สุด แต่อะตอมจะประกอบด้วยอิเล็กตรอน และอนุภาคอื่นๆอีก
 อะตอมประกอบด้วยอนุภาคอิเล็กตรอนที่มีประจุเป็นลบ อนุภาคโปรตอนมีประจุเป็นบวก
 อะตอมจะมีโปรตอนและอิเล็กตรอนกระจายอยู่ทั่วไปอย่างสม่าเสมอ
 อะตอมเป็นกลางทางไฟฟ้า เพราะ มีจานวนประจุบวกเท่ากับประจุลบ
จากทฤษฎีอะตอมของทอมสัน แบบจาลองอะตอมมีลักษณะดังรูป
แบบจาลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด
จะประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีโปรตอนและนิวตรอนรวมตัวกันอยู่อย่างหนาแน่นอยู่ตรงกลางนิวเคลียส
มีขนาดเล็กมากมีมวลมาก และมีประจุบวกส่วนอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุเป็นลบและมีมวลน้อยมาก จะวิ่งรอบ
นิวเคลียสเป็นวงกว้าง การค้นพบนิวตรอน เนื่องจากมวลของอะตอมส่วนใหญ่อยู่ที่นิวเคลียสซึ่งเป็นมวลของ
โปรตอนแต่โปรตอนมีมวลประมาณครึ่งหนึ่งของนิวเคลียสเท่านั้น แสดงว่าต้องมีอนุภาคซึ่งไม่มีประจุไฟฟ้าแต่
มีมวลใกล้เคียงกับโปรตอนอยู่ในอะตอมด้วย เจมส์ แชวิก นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ จึงศึกษาทดลอง
เพิ่มเติมจนพบนิวตรอนซึ่งเป็นกลางทางไฟฟ้า อะตอมของธาตุทุกชนิดในโลกจะมีนิวตรอนเสมอ ยกเว้น
อะตอมของไฮโดรเจนในรูปของไอโซโทป
สรุปแบบจาลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีโปรตอนรวมกันอยู่ตรง
กลาง นิวเคลียสมีขนาดเล็ก แต่มีมวลมากและมีประจุเป็นบวก ส่วนอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุเป็นลบ และมีมวล
น้อยมาก จะวิ่งอยู่รอบนิวเคลียสเป็นบริเวณกว้าง

27. 27
จากทฤษฎีอะตอมของ รัทเทอร์ฟอร์ด แบบจาลองอะตอมมีลักษณะดังรูป
แบบจาลองอะตอมของนีลส์โบร์
นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามศึกษาลักษณะของการจัดอิเล็กตรอนรอบๆ อะตอม โดยแบ่งการศึกษา
ออกเป็น 2 ส่วน ส่วนแรกเป็นการศึกษษเกี่ยวกับสเปกตรัมของอะตอม ซึ่งทาให้ทราบว่าภายในอะตอมมีการ
จัดระดับพลังงานเป็นชั้นๆ ในแต่ละชั้นจะมีอิเล็กตรอนบรรจุอยู่ ส่วนที่สองเป็นการศึกษาเกี่ยวกับพลังงานไอโอ
ไนเซชัน เพื่อดูว่าในแต่ละระดับพลังงานจะมีอิเล็กตรอนบรรจุอยู่ได้กี่ตัว
สเปกตรัม หมายถึง อนุกรมของแถบสีหรือเส้นที่ได้จากการผ่านพลังงานรังสีเข้าไปในสเปกโตรสโคป
ซึ่งทาให้พลังงานรังสีแยกออกเป็นแถบหรือเป็นเส้น ที่มีความยาวคลื่นต่างๆเรียงลาดับกันไป
นีลส์โบร์ ได้เสนอแบบจาลองอะตอมขึ้นมา สรุปได้ดังนี้
1 . อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสเป็นชั้นๆ ตามระดับพลังงาน และแต่ละชั้นจะมีพลังงานเป็น
ค่าเฉพาะตัว
2. อิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้นิวเคลียสมากที่สุดจะเรียกว่าระดับพลังงานต่าสุดยิ่งอยู่ห่างจากนิวเคลียสมาก
ขึ้น ระดับพลังงานจะยิ่งสูงขึ้น
3. อิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้นิวเคลียสมากที่สุดจะเรียกระดับพลังงาน n = 1 ระดับพลังงานถัดไปเรียก
ระดับพลังงาน n =2, n = 3,… ตามลาดับ หรือเรียกเป็นชั้น K , L , M , N ,O , P , Q ….
จากทฤษฎีอะตอมของ นีลส์โบร์ แบบจาลองอะตอมมีลักษณะดังรูป
แบบจาลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก
เป็นแบบจาลองที่นักวิทยาศาสตร์คิดว่าเป็นไปได้มากที่สุดทั้งนี้ได้จากการประมวลผลการทดลองและ
ข้อมูลต่างๆ อะตอมภายหลังจากที่นีลส์โบร์ ได้เสนอแบบจาลองอะตอมขึ้นมา อาจสรุปได้ดังนี้
1. อิเล็กตรอนไม่สามารถวิ่งรอบนิวเคลียสด้วยรัศมีที่แน่นอน บางครั้งเข้าใกล้บางครั้งออกห่าง จึงไม่
สามารถบอกตาแหน่งที่แน่นอนได้ แต่ถ้าบอกได้แต่เพียงที่พบอิเล็กตรอนตาแหน่งต่างๆภายในอะตอมและ

28. 28
อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่เร็วมากจนเหมือนกับอิเล็กตรอนอยู่ทั่วไป ในอะตอมลักษณะนี้เรียกว่า ” กลุ่มหมอก”
2. กลุ่มหมอกของอิเล็กตรอนในระดับพลังงานต่างๆจะมีรูปทรงต่างกันขึ้นอยู่กับจานวนอิเล็กตรอน
และระดับพลังงานอิเล็กตรอน
3. กลุ่มหมอกที่มีอิเล็กตรอนระดับพลังงานต่าจะอยู่ใกล้นิวเคลียสส่วนอิเล็กตรอนที่มีระดับพลังงานสูง
จะอยู่ไกลนิวเคลียส
4. อิเล็กตรอนแต่ละตัวไม่ได้อยู่ในระดับพลังงานใดพลังงานหนึ่งคงที่
5. อะตอมมีอิเล็กตรอนหลายๆระดับพลังงาน
จากทฤษฎีอะตอมของแบบกลุ่มหมอกแบบจาลองอะตอมมีลักษณะดังรูป
ลักษณะโครงสร้างอะตอม (Atomic Strure)
การกล่าวโดยรวมถึงลักษณะโครงสร้างของเนือวัตถุสารต่าง ๆ อาจแยกออกได้เป็น 3 ลักษณะ คือ
1. Molecular Structre
เป็นลักษณะพันธะการเกิดแรงยึดเหนี่ยวระหว่างกันของสารประกอบ และวัตถุต่าง ๆ ที่ไม่ใช่เหล็ก การ
จับตัวกันจะไม่เป็นผลึก
2. Crystal Structure
เป็นลักษณะพันธะการเกิดแรงยึดเหนี่ยวของพวกโลหะต่าง ๆ รวมถึงสารประกอบที่เป็นของแข็ง เช่น
เกลือ น้าตาล แต่ละหน่วยจะจับตัวในลักษณะเป็นผลึก
3. Amorphous Structure
มีลักษณะการเกาะยึดของอะตอมแบบไม่เป็นระเบียบหรืออาจมีบางช่วงที่ การเกาะตัวเป็นแบบมีระเบียบ
เช่น วัสดุ โพลิเมอร์ แก้ว แอสฟัสล์
นามาจาก http://elect.ripb.ac.th/WebAtom/Home.htm

29. 29
ระบบผลึก
ธาตุโลหะทังหลาย สามารถดารงอยู่ได้ใน 3 สถานะ คือ สถานะที่ เป็นของแข็ง ของเหลว และก๊าซ (เป็น
ไอ)
1. สถานะที่เป็นก๊าซ (Gas State)
ในสถานะก๊าซหรือการกลายเป็นไอ อะตอมของโลหะนั้น จะอยู่อย่างไม่เป็นระเบียบ โมเลกุลจะมีขนาด
เล็กมาก เมื่อเปรียบเทียบกับช่องว่างระหว่างโมเลกุล น้าหนักของก๊าซ โดยได้จากมวลโมเลกุลทั้งหมดรวมกัน
ก๊าซสามารถแบ่งไปได้หลายชนิดและก๊าซต่างชนิดกันยังสามารถรวมตัวกันได้อย่างดี แม้จะมีความหนาแน่น
ต่างกัน แต่ก็ไม่ก๊าซใดตกตะกอน แสดงว่าโมเลกุลของก๊าซไม่ได้นิ่งเฉย แต่มีการเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วในทิศทาง
ต่าง ๆ ตลอดเวลา อาจจะปะทะกันบ้างหรือวิ่งเฉียดกันบ้างซึ่งโมเลกุลจะไม่เสียพลังงานเพราะถ้าเสียพลังงาน
แล้วโมเลกุลก๊าซย่อมหมดพลังงานไป โมเลกุลก๊าซเคลื่อนที่ได้รวดเร็วมากและมีช่องว่างมากพอที่จะเคลื่อนที่ได้
สะดวก ถ้าโมเลกุลของก๊าซเข้าใกล้ชิดกันมากก๊าซจะกลายเป็นของเหลว เช่น ก๊าซในถังเพื่อการหุงต้ม เมื่อไอ
เกิดการควบแน่นเป็นของเหลว ไม่ว่าจะโดยวิธีการเพิ่มความดัน หรือลดอุณหภูมิ หรือทั้งสองอย่างรวมกัน
พลังงานจลน์ของอะตอมหรือโมเลกุลจะลดลง ทาให้แรงดึงดูดระหว่างอะตอมมีอานาจมากขึ้น จึงสามารถดึง
อะตอมให้อยู่ใกล้กันโดยไม่ปล่อยให้อะตอมล่องลอยตามยถากรรม เหตุการณ์เช่นนี้คือการควบแน่นของไอ เพื่อ
เปลี่ยนสถานะของเหลว อะตอมที่จะกระจักกระจายกัยอยู่และเคลื่อนที่ได้เร็วก็จะกลายเป็นอะตอมที่มีการ
เคลื่อนที่ได้เร็วก็จะกลายเป็นอะตอมที่มีการเคลื่อนที่ที่มีขอบเขต
2. สถานะที่เป็นของเหลว (Liquid State)
จากสถานะที่เป็นก๊าซ เมื่อถูกควบแน่นด้วยความดันจะทาให้เปลี่ยนสถานะเป็นของเหลว โมเลกุลของ
สถานะของเหลวจะเข้ามาใกล้ชิดกันมาก และมีการยึดเกาะตัวกันบ้าง แต่ยังไม่แน่นอนและยังมีช่องว่างเล็ก ๆ
อยู่ทั่วไป โมเลกุลของเหลวยังสามารถเคลื่อนที่ไปมาในระยะใกล้ ๆ โดยการเปลี่ยนกันไปมา ระหว่างโมเลกุล
ข้างเคียง หรือเคลื่อนที่ไปแทรกช่องว่างข้าง ๆ ทาให้เกิดลักษณะการไหลเลื่อนไปบนโมเลกุลอื่น ในสถานะ
ของเหลว จึงมีคุณสมบัติไหนได้ ในทางปฏิบัติของเหลวนั้นจะมีธาตุอื่นผสมอยู่ด้วยก็ตาม ให้ถือว่าเป็นเฟส
(Phase) เดียวกัน การเปลี่ยนเฟสจะมีก็ต่อเมื่อเกิดการเปลี่ยนสถานะ เช่น จากของเหลวกลายมาเป็นก๊าซ
สถานะเป็นไอ (Gas State) เป็นสถานะของโลหะที่ได้รับอุณหภูมิสูงสุดซึ่งโครงสร้างจะไม่เป็นระเบียบ
สภาพของเหลวมีอาณาเขตติดต่อกับของแข็งและไอ ในสถานะของของเหลวการแบ่งและเรียงตัวกันของ
อนุภาคจะใกล้เคียงกับในสถานะ ของแข็ง เพราะขณะหลอมเหลวเป็นโครงสร้างที่เปลี่ยนไปเล็กน้อย บางส่วน
ความหนาแน่นเปลี่ยนไป เนื่องจากข้อบกพร่องที่เกิดขึ้นภายในโครงสร้าง เช่น การคลาดเคลื่อน การเกิดช่อว่าง
ภายในและมีความร้อนแฝงมาเกี่ยวข้องด้วย
ในสถานะของเหลวมีข้อบกพร้องต่าง ๆ รวมอยู่ด้วย เช่นเดี่ยวกับของแข็ง อนุภาคของเหลวเคลื่อนที่ได้

30. 30
เร็วและง่ายกว่าของแข็ง ดังนั้นสภาพของเหลวเป็นโครงสร้างที่เปลี่ยนที่ได้รวดเร็วตลอดเวลา การเรียงตัวที่จุด
ใด ๆ ในช่องว่างจะเปลี่ยนตัวอยู่เสมออย่างต่อเนื่องตลอดเวลา โครงสร้างของเหลวจึงเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา
และคุณสมบัติจะขึ้นอยู่กับแรงยึดเหนี่ยวของอะตอมในมวลสาร
3. สถานะที่เป็นของแข็ง (Solid state)
โลหะที่อยู่ในสถานะของของแข็ง อะตอมจะเรียงตัวกันอย่างเป็นระเบียบอยู่ในรูปแบบของสามมิติที่
รูปร่างซ้า ๆ กัน เรียกว่า โครงสร้างผลึก การเกิดเช่นนี้ได้ก็ด้วยการทาให้เย็นตัวจากของเหลวลงมาถึงอุณหภูมิ
หนึ่ง อนุภาคของโลหะที่เคลื่อนที่ไปมาได้ก็จะหยุดอยู่กับที่ อะตอมที่มีพลังงานน้อยก็จะมีพลังดึงดูดระหว่าง
อะตอมด้วยกันและจะมากขึ้น จึงทาให้เกิดผลึกซึ่งผลึกจะเกิดได้จากสาเหตุดังนี้
1. เปลี่ยนแปลงจากของเหลวไปเป็นของแข็ง เป็นการเกิดผลึกจากของเหลวหรือสารละลาย
2. เปลี่ยนแปลงจากก๊าซไปเป็นของเหลวผลึกเกิดได้จากการระเหิด (Sublimation)
3. เปลี่ยนแปลงจากของแข็งชนิดหนึ่งไปเป็นอีกชนิดหนึ่ง โดยเปลี่ยนแปลงรูปร่างของโครงสร้างผลึก
การเกิดเช่นนี้ เรียกว่า การเกิดผลึกใหม่ (Recrystallizaiton)
โครงสร้างผลึกและสเปชแลททิช
(Crystal Structure And Space Lattice)
เมื่อโลหะแข็งตัวจะเป็นผลึกเล็ก ๆ รวมกันอยู่เป็นจานวนมากเรียกว่าโพลีคริสตัลลาย
(Polycrystalline) หรือเป็นหน่วยหนึ่งเซลล์ ซึ่งมีขนาดเล็กมาก โครงสร้างพื้นฐานภายในหน่วยเซลล์ ซึ่งมี
อะตอมจัดเรียงตัวกันเป็นผลึก เรียกว่า โครงสร้างผลึก (Crystal Structure)
อะตอมภายในผลกจัดเรียงตัวเป็นรูปทรงต่าง ๆ ใน 3 มิติ เรียกว่า คริสตัลแลชทิช (Crystal Lattice)
หรือสเปชแลททิช (Space Lattice) ซึ่งหมายถึงรูปทรงที่เกิดจากการเรียงตัวของตารางที่เป็นตาข่ายใน 3 มิติ
ต่อเนื่องออกไป และในแต่ละจุดต่าง ๆ ก็มีสภาพแวดล้อมเหมือนกัน
โครงสร้างแบบผลึกก่อตัวก่อขึ้นได้โดยอะตอมหรือกลุ่มของอะตอมจะเกาะอยู่ ตามจุดต่าง ๆ เหล่านั้น
และเรียงตัวตามลักษณะของตาข่ายเรียงซ้อนกัน
โครงสร้างของอะตอมแบบสเปขเลททิช ใน 2 มิติเราสามารถกาหนดจุดแรกขึ้นแล้วลากเส้นเวคเตอร์
ออกในทิศทางตั้งฉากกัน ดังรูปหัวท้ายของเส้นเวคเตอร์ คือ จุด แลททิช เมื่อย้ายเวคเตอร์ a , b ไปยังจุดเลททิ
สต่าง ๆ ตามแนวทางตาข่าย จะได้ สเปชแลททิชสองมิติ ดังรูป ( c )

31. 31
รูปการสร้างสเปชแลททิชสองมิติ สามารถขยายให้เป็นสามมิติได้
โดยลากเส้นเวคเตอร์ที่ 3 คือ เวคเตอร์ c ขึ้นมาจากจุดต่างระนาบกับเวคเตอร์ a และ b สเปชแลททิช
สามมิติ มีเส้นเวคเตอร์ a,b ,c เป็นหน่วยเซลล์ลุกบาศก์ แต่ละหน่วยเซลล์จะสัมผัสกับจุดเลททิช 8 จุด
(อะตอม) เพราะอยู่ 8 มุม และแต่ละมุมจะเฉลี่ยอะตอมกับหน่วยเซลล์อื่น ๆ รวมทั้งหมด 8 เซลล์ ถ้าขยาย
หน่วยเซลล์ออกไปจะเห็นลักษณะนี้ได้ชัดเจน หน่วยเซลล์ 8 หน่วย จะใช้อะตอมในแต่ละมุมรวมกัน ดังนั้นใน
หน่วยเซลล์จะครอบครองอะตอมแต่ละส่วนเพียง 1/8 หนึ่งหน่วยเซลล์มี 8 มุม จึงมีพลังอะตอมเท่ากับ
1/8x8=1 อะตอม
ระบบโครงสร้างผลึกมาตรฐาน
(Crystal Structure Systems)
โลหะส่วนใหญ่จะมีโครงสร้างผลึกที่ประกอบไปด้วย หน่วยเซลล์ (Unit Cell) เป็นจานวนมาก ขนาด
ของแต่ละหน่วยเซลล์จะเล็กมากเช่นกัน การเกาะยึดเรียงตัวกันของหน่วยเซลล์จะต่อเนื่องกันไป ตามแนว
ระนาบของ แกนทั้งสามอย่างเป็นระบบ เป็นระเบียบ เป็นแบบเดียวกันโดยตลอด
เพื่อความเข้าใจง่ายยิ่งขึ้นเกี่ยวกับเรื่องระบบผลึกขอสมมุติปัจจัย ที่เกี่ยวข้องดังนี้
ให้ a,b,c เป็นระยะระหว่างอะตอมในแนวแกน x,y,z,α,β,γ เป็นมุมระหว่างแกน y-z ,z-x และ x-y
ตามลาดับความยาว a , b และ c ซึ่งเป็นระยะห่างระหว่างอะตอม เรียกว่า สเปชแลททิช (Space Lattice ) มี
หย่วยเป็น แองสตอม ( Angstom ) ( A ) 1A = 10 –8
มม. ค่าของ Space Lattice เรียกว่า แลททิช
พารามิเตอร์ (Lattice Paramiters)

32. 32
รูปแสดงแกน x,y,z ความยาวของแต่ละแกน ( a, b, c ) และมุม α,β และ γ ในหนึ่งหน่วยเซลล์
สเปชแลททิชหลายๆอันจะประกอบกันเป็น 1 หน่วยเซลล์ ในความเป็นไปได้หน่วยเซลล์สามารถมี
รูปแบบต่าง ๆ กันได้มากถึง 230 แบบ โดยจะจัดอยู่ใน 7 ระบบรูปแบบ และใน 7 ระบบดังกล่าวยังอาจแบ่ง
ออกเป็น 14 รูปแบบด้วยกัน
สเปชแลททิชของผลึกทัง 7 ระบบรูปแบบ มีดังนี
1. Cubic System มีความยาวของแกนทัง 3 เท่ากันและทามุมตังฉากซึ่งกันและกัน
a=b=c
α = β =  = 90 องศา
2. Tetragonal Systemมีความยาวแกนเท่ากัน 2 แกน แต่ละแกนทามุม ตังฉากซึ่งกันและกัน
a=b≠c
α = β =  = 90 องศา
3. Orthorhombic Systemมีความยาวแกนแต่ละแกนไม่เท่ากัน แต่ทามุมซึ่งกันและกันเป็นมุมฉาก
a≠b≠c
α = β =  = 90 องศา

33. 33
4. Rhombohedral System ( Trigonal System )มีความยาวแกนทัง 3 เท่ากัน ทามุมซึ่งกันและกัน
เท่ากัน แต่ไม่เท่ากับ
a=b=c
α = β =  ≠ 90 องศา
5. Hexagonal System ความยาวแกน 2แกนเท่ากันและอยู่ในระนาบเดียวกัน ทามุมซึ่งกันและกัน =
120 ความยาวของแกนทัง 3 จะต่างออกไป และตังได้ฉากกันแกนในแนวระนาบทัง 2
a=b≠c
α = β = 90,  = 120 องศา
6. Monoclinic Systemความยาวของแกนทัง 3 ไม่เท่ากัน มุม เท่ากัน เท่ากับ 90 แต่จะไม่เท่ากับ
a≠b≠c
α =  = 90 องศา ≠ β
7. Triclinic System ความยาวของแต่ละแกนจะไม่เท่ากับ มุมทัง 3 ก็ไม่เท่ากันและไม้เท่ากับ 90
a≠b≠c
α ≠ β ≠  ≠ 90 องศา
การเกิดเกรน และการตกผลึกของโลหะ
(Grain and Grain Boundary)

34. 34
ในสภาวะที่โลหะบริสุทธิ์แข็งตัว ผลึกแต่ละผลึกจะเริ่มแข็งแรงตัวจากนิวเคลียส หรือจากจุดศูนย์กลาง
ของผลึกก่อน นิวเคลียส คือ ผลึกเล็ก ๆ ที่ก่อตัวขึ้นเป็นผลึกแรก ซึ่งการก่อตัวของนิวเคลียสนี้ อาจจะก่อตัวขึ้น
หลาย ๆ จุดพร้อม ๆ กันและจากนั้นผลึกจะโตขึ้นเรื่อย ๆ จากการจับตัวกันเพิ่มขึ้นของอะตอม ที่เข้ารวมตัวกัน
ตามรูปทรงของผลึกของโลหะนั้น ๆ การรวมตัวกันของอะตอมจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วพร้อม ๆ กันกับการเย็น
ตัวของโลหะ ซึ่งการจับยึดตัว ของอะตอมต่อไปเรื่อย ๆ เช่นนี้ เรียกว่า “Dendrite” การเจริญเติบโตของ
Dendrite จะแผ่ขยายออกไปเรื่อย ๆ จนกระทั่งโลหะนั้นแข็งตัวหมดจึงจะหยุดการเจริญเติบโต
Dendrite ต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นนั้นเป็นอิสระไม่ขึ้นต่อกัน มันจะขยายตัวออกไปจนกระทั่งแขนงขยายตัวแผ่ออกไป
ชนกับแขนงของตัวข้างเคียง ซึ่งหมายถึงการเจริญเติบโตของผลึกสิ้นสุดลงในช่วงนี้ของโลหะก็จะแข็งตัวหมด
พอดี ผลึกแต่ละผลึกจะมีขนาดไม่เท่ากันเนื่องจากการเติบโตของ Dendrite แต่ละตัวเป็นอิสระไม่ขึ้นต่อกัน
จากการที่ผลึกแต่ละผลึกไม่เท่ากันนี้เอง ทาให้มีลักษณะเป็นเส้นแบ่งเขตแดนของเกรนแต่ละเกรนซึ่งเรียกว่า
Grain Boundary
รูปแสดงการเกิด Grain และ Grain Boundary ในสภาวะการตกผลึกของโลหะ
a) นิวเคลียสเริ่มก่อตัวเล็ก ๆ ตามตาแหน่งต่าง ๆ
b) จากผลึกขยายตัวเป็น Dendrite ใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ
c) Dendrite แต่ละตัวแผ่ขยายใหญ่จนแขนง (Terfiary Arm) ของแต่ละตัวเกือบจะชนกัน
d) Dendrite แต่ละตัวแผ่ขยายใหญ่จนแขนงของแต่ละตัวชนกันผลึกเริ่มหยุดก่อตัว
e) เกิดเป็น Grain Boundary บริเวณขอบผลึก
การเกิดเกรนของโลหะผสม
เมื่อโลหะผสม A และ B เริ่มแข็งตัว โลหะที่มีจุดหลอมตัวสูงกว่าย่อมแข็งตัวก่อน เมื่อโลหะที่จุดหลอม
ตัวสูงแข็งตัวจับเป็นเกรนหมดแล้ว โลหะที่มีจุดหลอมตัวต่ากว่าจึงเริ่มแข็งตัวบ้าง ดังนั้นเกรนที่เกิดขึ้นของโลหะ
ผสมจึงเป็นเกรนของโลหะที่แตกต่างกัน บางเกรนอาจสลับกันอยู่บางเกรนอาจติดกันก็ได้ รูปแบบการจัดเรียง
ตัวไม่แน่นอน

35. 35
รูปแสดงลักษณะการเปลี่ยนแปลงสถานะของโลหะผสม
รูปแสดงลักษณะการเกิดเกรนตามภาวะการเย็นตัว
การแยกตัวของสารมลทิน (Segregation of Impurity)
โลหะที่พบเห็นและนามาใช้งาน ส่วนใหญ่แล้วจะเป็นโลหะบริสุทธิ์ 100 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งมักจะมีสิ่งอื่น ๆ
เจือปนอยู่ด้วย เสมอ ซึ่งสิ่งเจือปนเหล่านี้เรียกว่า สารมลทิน (Impurity) สารมลทินเหล่านี้จะมีจุดหลอมตัวต่า
กว่าเนื้อโลหะบริสุทธิ์นั้น ๆ
ขณะที่โลหะแข็งตัว ลักษณะ Dendrite อะตอมของโลหะบริสุทธิ์จะเริ่มจับตัวก่อนเนื่องจากมีจุด
หลอมตัวสูงกว่า เมื่อจับตัวใหญ่ขึ้นก็จะไล่พวกสารมลทินซึ่งยังเหลวตัวอยู่ให้หนีออกไปบริเวณผลึก ดังนั้นเมื่อ
โลหะแข็งตัวหมดสารมลทินจะมารวมตัวกันอยู่บริเวณ Grain Boundary

36. 36
รูปแสดงการแยกตัวของสารมลทินออกจากผลึกโลหะ
ดังนั้นบริเวณ Grain Boundary ของโลหะที่ไม่บริสุทธิ์ จึงมีความแข็งแรงน้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับ
Grain Boundary ของโลหะบริสุทธิ์ การแตกหักของโลหะที่ไม่บริสุทธิ์จะแตกหักตามแนว Grain Boundary
เราเรียกการแตกหักแบบนี้ว่า Inter Crystalline Failure
โลหะบริสุทธิ์บริเวณ Grain Boundary จะมีความแข็งแรงกว่าแบบไม่บริสุทธิ์ โอกาสจะแตกตามแนว
Grain Boundary จึงมีน้อย ส่วนใหญ่จะแตกตามแนวแรงที่มากระทา เรียกรอยแตกหักแบบนี้ว่า Tran
Crystalline Failure
รูปแสดงการแตกหักในเนื้อโลหะ
a) การแตกหักแบบ Tran Crystalline Failure
b) การแตกหักแบบ Inter Crystalline Failure
สถานะของสสาร
สถานะของสสาร โดยทั่วไปสามารถแบ่งออกได้ 3 สถานะ คือ
1. สถานะที่เป็นของแข็ง (Solid)
2. สถานะที่เป็นของเหลว (Liquid)
3. สถานะที่เป็นของก๊าซ (Gas)