# ทำไมโลหะจึงเปราะเมื่อเย็นจัด

> งอแท่งเหล็กในวันอากาศดี มันจะแอ่นแต่ยังรับน้ำหนักได้ แต่ถ้าทำให้แท่งเดียวกันเย็นพอ มันอาจหักขาดทันทีโดยไม่มีสัญญาณเตือน การเปลี่ยนแปลงนี้เคยทำให้เรือหักเป็นสองท่อนในสงครามโลกครั้งที่สอง มาดูกันว่าเกิดอะไรขึ้นในระดับอะตอม วิศวกรทดสอบเรื่องนี้อย่างไร และทำไมงานวิจัยใหม่เรื่องโลหะผสมสองชนิดจึงน่าสนใจ

Interactive film: https://www.planetpast.com/stories/why-metals-turn-brittle-in-the-cold/?lang=th  
Publisher: PlanetPast (https://www.planetpast.com/) · d => T('readPublished', l, { d: dateIn(d, l) }) 2026-11-02 · Chemistry, Physics, History

## บทนำ

### งอหรือหัก
*เคมี · ฟิสิกส์*

ทำไมความเย็นทำให้โลหะบางชนิดเปราะ และวิศวกรรับมืออย่างไร

งอแท่งเหล็กในวันอากาศดี มันจะแอ่นแต่ยังรับน้ำหนักได้ แต่ถ้าทำให้แท่งเดียวกันเย็นพอ มันอาจหักเหมือนแก้ว ในสงครามโลกครั้งที่สอง การเปลี่ยนแปลงนี้เคยทำให้เรือหักเป็นสองท่อน วันที่ 14 ตุลาคม 2026 ทีมนานาชาติที่นำโดย UC Berkeley ห้องปฏิบัติการลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์ และมหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด รายงานในวารสาร Nature ถึงโลหะทดลองสองชนิด ที่ยังทนการแตกหักได้ที่อุณหภูมิลบสองร้อยห้าสิบสามองศาเซลเซียส ทำไมโลหะบางชนิดจึงเปราะเมื่อเย็น และวิศวกรสร้างสิ่งที่ต้องอยู่ในความเย็นจัดได้อย่างไร

![ผิวรอยหักของเหล็กที่เปราะจะเรียบและแวววาว ภาพนิ่งสร้างด้วย AI](https://assets.planetpast.com/a/cd/cdb9a46f4d6e32da.jpg)

- **−253 °C**: อุณหภูมิที่ทดสอบ: 20 เคลวิน สูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์เพียง 20 องศา

- **Nb–Ti**: มีไนโอเบียมและไทเทเนียมเป็นหลัก ดูต่อในบทที่ V

![เรือสินค้ายุคสงครามในทะเลเย็นจัด มีรอยร้าวพาดดาดฟ้า ภาพนิ่งสร้างด้วย AI](https://assets.planetpast.com/a/c7/c74bcf1bcd5146c3.jpg)

บทนำ

#### โลหะที่ยังเหนียว

EurekAlert! / มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด (14 ตุลาคม 2026): ในวารสาร Nature ทีมนานาชาติที่นำโดย UC Berkeley ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์ และมหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด ร่วมกับ ISIS และหน่วยงานอื่น รายงานโลหะผสมทดลองฐานไนโอเบียม-ไทเทเนียมสองชนิด ที่มีโครงสร้างลูกบาศก์กลางตัว (BCC) และเมื่อทดสอบที่ 20 K (ราว −253 °C) ไม่พบช่วงเปลี่ยนจากเหนียวเป็นเปราะที่วัดได้ ScienceDaily (29 ตุลาคม 2026) รายงานงานวิจัยเดียวกัน

งานวิจัยใหม่ชิ้นเดียวนี้เป็นจุดเริ่มเรื่อง บทที่ V จะกลับมาพูดถึง ส่วนที่เหลือคือวิทยาศาสตร์วัสดุและประวัติศาสตร์ที่เป็นที่ยอมรับมานาน

ฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ไม่ได้ตามสัดส่วนจริง

แหล่งข้อมูล: [EurekAlert! / University of Oxford (14 Oct 2026): Metal defies the deep freeze, staying tough at −253 °C (Nature)](https://www.eurekalert.org/news-releases/1147527); [ScienceDaily (29 Oct 2026): Scientists discover metals that defy the deep freeze at −424 °F](https://www.sciencedaily.com/releases/2026/10/261029072127.htm)

## บทที่ I · งอหรือหัก

### 

วิศวกรเรียกวัสดุที่งอและยืดออกก่อนจะขาดว่าเหนียว (ductile) ส่วนวัสดุที่แตกทันทีโดยแทบไม่งอเลยเรียกว่าเปราะ (brittle) การพังแบบเหนียวมีสัญญาณเตือน โลหะจะแอ่น ยืด และดูดซับพลังงาน แต่การแตกแบบเปราะไม่มีสัญญาณใดเลย เหล็กกล้าส่วนใหญ่เหนียวในวันอากาศดี แต่ถ้าทำให้เย็นพอ เหล็กชิ้นเดียวกันอาจกลายเป็นเปราะ ลองทั้งสองอุณหภูมิดู รอยบากแหลมคม คือรอยตัดเล็ก ๆ บนผิว และแรงกระแทกฉับพลัน ก็ผลักให้เหล็กไปทางเดียวกับความเย็น คือไปทางเปราะ

![แท่งโลหะงอเป็นรูปตัว U โดยไม่หัก ภาพนิ่งสร้างด้วย AI](https://assets.planetpast.com/a/7f/7fbfa35dca42f186.jpg)

![แก้วแตกเป็นผิวคมและเรียบ ภาพนิ่งสร้างด้วย AI](https://assets.planetpast.com/a/73/73dacabc0cdce1fd.jpg)

- เหนียว: ผิวขรุขระ ยืดออก ดูดซับพลังงาน
- เปราะ: ผิวเรียบ แยกขาดสะอาด ใช้พลังงานน้อย

![โลหะเหนียวจะคอดลงเป็นเอวก่อนจะขาด และรอยหักจะขรุขระ ไม่เรียบ ภาพนิ่งสร้างด้วย AI](https://assets.planetpast.com/a/d2/d2e7eef2368d4998.jpg)

บทที่ I · งอหรือหัก

#### เหนียวและเปราะ

Wikipedia (Charpy impact test): การแตกแบบเหนียวทิ้งผิวขรุขระ ชิ้นงานหดตัวด้านข้างและมีขอบเฉือน การแตกแบบเปราะทิ้งผิวเรียบแบน และมักแยกชิ้นงานขาดเป็นสองท่อนอย่างสะอาด การแตกแบบเปราะที่ลามไปโดยไม่มีการเปลี่ยนรูปถาวรนั้นอันตรายเป็นพิเศษ เพราะไม่มีสัญญาณเตือน ArcelorMittal: ความต้านทานการแตกแบบเปราะเรียกว่าความทนการแตกหัก (toughness) อุณหภูมิต่ำ แรงที่มาเร็ว และรอยบาก ล้วนส่งเสริมการแตกแบบเปราะในเหล็กโครงสร้างลูกบาศก์กลางตัว

ลองดู: อุณหภูมิห้องหรือเย็นจัด

ฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ไม่ได้ตามสัดส่วนจริง

แหล่งข้อมูล: [Wikipedia: Charpy impact test (history, method, BCC and FCC, Liberty ships)](https://en.wikipedia.org/wiki/Charpy_impact_test); [ArcelorMittal Constructalia, SiCA Steel Academy: Toughness and resistance to brittle fracture](https://constructalia.arcelormittal.com/en/sica-steel-academy/properties-of-steel/toughness-and-resistance-to-brittle-fracture)

### 

เพื่อจะเข้าใจ ต้องดูที่อะตอม โลหะคือผลึก อะตอมของมันเรียงตัวเป็นแบบแผนซ้ำ ๆ อย่างเป็นระเบียบ ทองแดง อะลูมิเนียม นิกเกิล และสเตนเลสส่วนใหญ่ (ชนิดออสเทนนิติก) เรียงอะตอมโดยมีหนึ่งอะตอมอยู่กลางทุกหน้าของลูกบาศก์ เรียกว่าลูกบาศก์กลางหน้า หรือ FCC ส่วนเหล็กกล้าทั่วไปวางอะตอมหนึ่งตัวไว้ตรงกลางลูกบาศก์แทน เรียกว่าลูกบาศก์กลางตัว หรือ BCC ซึ่งอัดตัวแน่นน้อยกว่า

![ใต้กล้องจุลทรรศน์ เหล็กที่ขัดเงาจะเห็นผลึกเล็ก ๆ จำนวนมาก ภาพนิ่งสร้างด้วย AI](https://assets.planetpast.com/a/d0/d0632fa75ab53624.jpg)

- ทองแดง
- อะลูมิเนียม
- นิกเกิล
- สเตนเลสออสเทนนิติก

![สังกะสีก่อเกรนใหญ่พอให้มองเห็น ส่วนในเหล็กโครงสร้าง เกรนกว้างแค่ไม่กี่ส่วนร้อยของมิลลิเมตร ภาพนิ่งสร้างด้วย AI](https://assets.planetpast.com/a/05/056d49b7b64d9c2b.jpg)

- **เหล็กเฟอร์ริติก**: เหล็กทั่วไปของคาน เรือ และท่อ

บทที่ I · งอหรือหัก

#### อะตอมเรียงตัวอย่างไร

Wikipedia (Charpy impact test): โลหะโครงสร้างลูกบาศก์กลางตัว (BCC) เช่น เหล็กเฟอร์ริติกและมาร์เทนซิติก มีช่วงเปลี่ยนจากเหนียวเป็นเปราะ ส่วนโลหะลูกบาศก์กลางหน้า (FCC) เช่น สเตนเลสออสเทนนิติก ทองแดง อะลูมิเนียม และนิกเกิล โดยทั่วไปไม่มี แม้จะมีข้อยกเว้น IMT Mines Albi: โครงสร้าง BCC อัดตัวน้อยกว่า FCC จึงต้องใช้ความเค้นเฉือนวิกฤตสูงกว่าเพื่อให้ดิสโลเคชันเริ่มเลื่อน โลหะ BCC จึงมักเหนียวน้อยกว่า

ลองดู: สลับระหว่าง FCC กับ BCC

ฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ไม่ได้ตามสัดส่วนจริง

แหล่งข้อมูล: [Wikipedia: Charpy impact test (history, method, BCC and FCC, Liberty ships)](https://en.wikipedia.org/wiki/Charpy_impact_test); [IMT Mines Albi, SciMat: Ductility, fragility and the ductile-brittle transition](https://nte.mines-albi.fr/SciMat/en/co/SM6uc1-3.html)

### 

โลหะงอได้เพราะชั้นของอะตอมเลื่อนผ่านกัน แต่ไม่ได้เลื่อนพร้อมกันทั้งชั้น จุดบกพร่องในแบบแผนที่เรียกว่าดิสโลเคชัน (dislocation) จะเคลื่อนผ่านผลึก ทำให้อะตอมขยับทีละแถว ลองนึกถึงการเลื่อนพรมผืนหนัก ด้วยการดันรอยย่นให้วิ่งไปตามพรม แทนที่จะลากทั้งผืน ยิ่งดิสโลเคชันเคลื่อนที่ได้ง่าย โลหะก็ยิ่งงอได้มากก่อนจะหัก

- แถวอะตอมที่เกินมาครึ่งแถว
- เคลื่อนไปทีละช่องอะตอม
- เมื่อมันออกไป ชั้นบนก็เลื่อนไปแล้ว

![ขยับรอยบกพร่องใช้แรงเพียงเศษเสี้ยวของแรงที่ต้องใช้ถ้าจะเลื่อนทั้งระนาบพร้อมกัน ภาพนิ่งสร้างด้วย AI](https://assets.planetpast.com/a/de/dea1ebda9d7104ea.jpg)

- **ทีละแถว**: จุดบกพร่องเคลื่อนไป ชั้นอะตอมจึงไม่ต้องเลื่อนทีเดียวทั้งชั้น

> เลื่อนพรมด้วยการดันรอยย่น ไม่ใช่ลากทั้งผืน (ภาพเปรียบที่ใช้สอนเรื่องดิสโลเคชันกันทั่วไป)

- **เลื่อนง่าย**: งอได้มากก่อนแตก

บทที่ I · งอหรือหัก

#### ดิสโลเคชัน

IMT Mines Albi: ความเหนียว คือปริมาณที่โลหะเปลี่ยนรูปได้ก่อนแตก ขึ้นกับว่าดิสโลเคชันเคลื่อนผ่านโครงผลึกได้ง่ายเพียงใด ในวัสดุที่ดิสโลเคชันแทบเคลื่อนไม่ได้ เช่น เซรามิก วัสดุจะเปราะ ภาพเปรียบเรื่องพรมเป็นการเปรียบเทียบเพื่อการสอน ไม่ได้อ้างจากแหล่งใด

ฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ไม่ได้ตามสัดส่วนจริง

แหล่งข้อมูล: [IMT Mines Albi, SciMat: Ductility, fragility and the ductile-brittle transition](https://nte.mines-albi.fr/SciMat/en/co/SM6uc1-3.html)

## บทที่ II · ทำไมความเย็นจึงสำคัญ

### 

ในโลหะ BCC ดิสโลเคชันจะเคลื่อนที่ได้ยากขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลง และเมื่อเย็นจัด มันแทบไม่ขยับเลย ความเค้นจึงไม่ได้ถูกใช้ไปกับการงอ แต่สะสมเพิ่มขึ้น จนรอยแตกผ่าผลึกออกตามระนาบของอะตอมอย่างเรียบ เรียกว่าการแตกตามระนาบผลึก (cleavage) ส่วนโลหะ FCC ยังเลื่อนได้แม้ในความเย็นจัด โดยทั่วไปจึงไม่มีการเปลี่ยนแบบนี้ ลองเปรียบเทียบทั้งสองแบบดู นี่คือเหตุที่เหล็ก BCC ที่เย็นจัด อาจหักภายใต้น้ำหนักที่มันรับได้สบาย ๆ ในวันที่อากาศอุ่น

- **เย็นลง**: ดิสโลเคชันเคลื่อนยากขึ้น

- เกิดในเหล็ก BCC
- รอยแตกเรียบ เป็นผลึก
- รอยรูปบั้งชี้กลับไปยังจุดเริ่ม

![รอยแตกแบบคลีเวจเดินตามระนาบอะตอมเดียว หน้าตัดจึงออกมาเรียบเหมือนกระจก ภาพนิ่งสร้างด้วย AI](https://assets.planetpast.com/a/84/8498acc11e70ea8f.jpg)

- **ไม่แตกตามระนาบ**: สเตนเลสออสเทนนิติก (FCC) ไม่แตกตามระนาบผลึก (ArcelorMittal)

- **อุ่น**: งอ
- **เย็นจัด**: อาจหัก

บทที่ II · ทำไมความเย็นจึงสำคัญ

#### ทำไมความเย็นจึงสำคัญ

ออกซ์ฟอร์ด (EurekAlert!): โลหะลูกบาศก์กลางตัวมักเปราะขึ้นเมื่อเย็นลง เพราะดิสโลเคชันเคลื่อนที่ได้ยากขึ้น IMT Mines Albi: อุณหภูมิต่ำลดความสามารถในการเคลื่อนที่ของดิสโลเคชัน ArcelorMittal: การแตกแบบเปราะ (แตกแยก) เกิดในโลหะ BCC เช่น เหล็กเฟอร์ริติก เมื่อความเค้นหลักสูงสุดเกินความเค้นแตกแยกวิกฤต ผิวรอยแตกเรียบเป็นผลึก มักมีรอยรูปบั้งชี้ไปยังจุดเริ่ม เหล็กออสเทนนิติก (FCC) ไม่แตกแยกในทุกสภาวะ

ลองดู: อุ่นและเย็นจัด BCC และ FCC

ฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ไม่ได้ตามสัดส่วนจริง

แหล่งข้อมูล: [EurekAlert! / University of Oxford (14 Oct 2026): Metal defies the deep freeze, staying tough at −253 °C (Nature)](https://www.eurekalert.org/news-releases/1147527); [IMT Mines Albi, SciMat: Ductility, fragility and the ductile-brittle transition](https://nte.mines-albi.fr/SciMat/en/co/SM6uc1-3.html); [ArcelorMittal Constructalia, SiCA Steel Academy: Toughness and resistance to brittle fracture](https://constructalia.arcelormittal.com/en/sica-steel-academy/properties-of-steel/toughness-and-resistance-to-brittle-fracture)

### 

ถ้าวัดว่าต้องใช้พลังงานเท่าไรในการหักแท่งเหล็ก ที่อุณหภูมิต่าง ๆ กัน จะได้เส้นโค้งรูปตัว S เมื่ออุ่น เหล็กดูดซับพลังงานได้มาก แต่ต่ำกว่าช่วงหนึ่ง พลังงานจะลดฮวบ ช่วงนั้นคือช่วงเปลี่ยนจากเหนียวเป็นเปราะ สำหรับเหล็กกล้าทั่วไป ช่วงนี้มักอยู่ราวลบสิบถึงลบห้าสิบองศา แล้วแต่ชนิดของเหล็ก ส่วนโลหะ FCC ไม่มีการลดฮวบแบบนี้ วิศวกรใช้เส้นโค้งนี้เลือกเหล็กสำหรับสะพาน ท่อส่ง หรือเรือ เหล็กต้องอยู่ฝั่งที่อุ่นและเหนียว แม้ในอุณหภูมิที่เย็นที่สุดที่มันจะเคยเจอ

- แท่งมีรอยบากที่เหมือนกันหลายแท่ง
- หักแต่ละแท่งที่อุณหภูมิต่างกัน
- พล็อตพลังงานเทียบกับอุณหภูมิ

- **เป็นช่วง**: ไม่ใช่จุดเดียวที่ชัดเจน

- **−10 ถึง −50 °C**: จุดที่เริ่มเปราะโดยทั่วไป แล้วแต่ชนิด

![ช่วงเปลี่ยนสภาพเป็นช่วงอุณหภูมิ ไม่ใช่จุดเดียว แท่งที่ตัดจากแผ่นเดียวกันยังต่างกันได้หลายสิบองศา ภาพนิ่งสร้างด้วย AI](https://assets.planetpast.com/a/e3/e3f01c6b39e6758e.jpg)

- หาอุณหภูมิต่ำสุดที่จะใช้งาน
- เลือกเหล็กที่ยังทนการแตกหักที่อุณหภูมินั้น

บทที่ II · ทำไมความเย็นจึงสำคัญ

#### เส้นโค้งรูปตัว S

Wikipedia (Charpy impact test): พลังงานที่ดูดซับมักลดลงเมื่ออุณหภูมิลด โดยเปลี่ยนเป็นช่วง ไม่ได้เปลี่ยนที่จุดเดียว และนิยามอุณหภูมิช่วงเปลี่ยนได้หลายแบบซึ่งให้ผลต่างกัน IMT Mines Albi: เหล็ก BCC ที่เหนียวในอุณหภูมิปกติจะเปราะที่อุณหภูมิต่ำมาก โดยทั่วไปต่ำกว่าราว −10 °C ถึง −50 °C แล้วแต่ชนิด ArcelorMittal: เกณฑ์ที่ใช้จริงเช่น พลังงานกระแทกตามที่กำหนด (เช่น 27 J) ครึ่งหนึ่งของพลังงานสูงสุด หรือผิวรอยแตกแบบเหนียว 50%

ลองดู: เลื่อนไปตามเส้นโค้ง เส้นโค้งเป็นรูปร่างทั่วไป ไม่ใช่ผลวัดของเหล็กชนิดใดชนิดหนึ่ง

ฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ไม่ได้ตามสัดส่วนจริง

แหล่งข้อมูล: [Wikipedia: Charpy impact test (history, method, BCC and FCC, Liberty ships)](https://en.wikipedia.org/wiki/Charpy_impact_test); [IMT Mines Albi, SciMat: Ductility, fragility and the ductile-brittle transition](https://nte.mines-albi.fr/SciMat/en/co/SM6uc1-3.html); [ArcelorMittal Constructalia, SiCA Steel Academy: Toughness and resistance to brittle fracture](https://constructalia.arcelormittal.com/en/sica-steel-academy/properties-of-steel/toughness-and-resistance-to-brittle-fracture)

## บทที่ III · การทดสอบด้วยค้อน

### 

จะวัดเรื่องนี้ได้อย่างไร ในปี 1901 ฌอร์ฌ ชาร์ปี เสนอวิธีทดสอบมาตรฐานขึ้นมา และการออกแบบของมันแทบไม่เปลี่ยนเลยนับแต่นั้น ค้อนหนักแบบลูกตุ้มเหวี่ยงลงมากระแทกแท่งเล็ก ๆ ที่มีรอยบาก ยิ่งค้อนเหวี่ยงขึ้นไปอีกฝั่งได้สูงเท่าไร แสดงว่าแท่งดูดซับพลังงานไปน้อยเท่านั้น แท่งที่เหนียวจะงอและทำให้ค้อนช้าลง แท่งที่เปราะจะหักขาดอย่างเรียบ มีรอยหักแบนและแวววาว ลองแท่งที่อุ่นและแท่งที่เย็นจัดดู การทดสอบนี้ถูกและรวดเร็ว แม้จะให้ค่าความเหนียวแบบเปรียบเทียบเท่านั้น

- 1896: เอส. บี. รัสเซลล์: ทดสอบการแตกด้วยลูกตุ้ม
- 1901: ชาร์ปี: ชิ้นทดสอบมีรอยบากแบบมาตรฐาน
- 1905: เครื่องของเขา แทบเหมือนเครื่องปัจจุบัน

- **10 × 10 × 55 mm**: ชิ้นทดสอบ
- **2 mm**: ความลึกของรอยบากรูปตัว V

![แท่งทดสอบหน้าตัดสิบมิลลิเมตร มีรอยบากลึกสองมิลลิเมตร และมาตรฐานคงขนาดนี้ไว้ตลอดมา ภาพนิ่งสร้างด้วย AI](https://assets.planetpast.com/a/13/13994fe4a614d519.jpg)

$$E = m\,g\,(h_{\text{start}} - h_{\text{end}})$$
- $m$: มวลของค้อน
- $h$: ความสูงก่อนและหลังการเหวี่ยง

- **ถูก เร็ว**: แต่เป็นค่าเปรียบเทียบ เหมาะใช้เทียบเหล็กแต่ละชนิด

บทที่ III · การทดสอบด้วยค้อน

#### การทดสอบชาร์ปี

Wikipedia (Charpy impact test): ปี 1896 เอส. บี. รัสเซลล์ เสนอการทดสอบการแตกด้วยลูกตุ้ม ปี 1901 ฌอร์ฌ ชาร์ปี เสนอแบบมาตรฐานที่กำหนดชิ้นทดสอบมีรอยบากอย่างแม่นยำ และแบบของเขาในปี 1905 ก็แทบเป็นเครื่องในปัจจุบัน ลูกตุ้มที่รู้มวลถูกปล่อยจากความสูงที่รู้ค่า ไปกระแทกชิ้นทดสอบที่มีรอยบาก พลังงานที่ดูดซับหาได้จากผลต่างระหว่างความสูงตอนปล่อยกับความสูงที่ขึ้นไปถึงหลังกระแทก ชิ้นทดสอบมาตรฐานขนาด 10 × 10 × 55 มม. มีรอยบากรูปตัว V ลึก 2 มม.

ลองดู: แท่งอุ่นและเย็นจัด ทั้งเหล็กทั่วไปและสเตนเลส ความสูงของการเหวี่ยงเป็นแผนภาพ

ฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ไม่ได้ตามสัดส่วนจริง

แหล่งข้อมูล: [Wikipedia: Charpy impact test (history, method, BCC and FCC, Liberty ships)](https://en.wikipedia.org/wiki/Charpy_impact_test)

## บทที่ IV · เรือที่หักกลางทะเล

### 

บทเรียนนี้ได้มาด้วยราคาแพงในสงครามโลกครั้งที่สอง สหรัฐฯ สร้างเรือสินค้าเหล็กแบบเชื่อมนับพันลำ ในจำนวนนั้นมีเรือลิเบอร์ตี (Liberty ships) การสอบสวนของกองทัพเรือสหรัฐฯ ในเวลาต่อมาพบว่า มากกว่าหนึ่งในห้าของเรือเหล็กแบบเชื่อม 4,694 ลำที่ศึกษา เกิดรอยแตก บางลำหักเป็นสองท่อนโดยไม่มีสัญญาณเตือน เรือที่แล่นในมหาสมุทรแอตแลนติกเหนืออันหนาวเย็น เจออุณหภูมิที่ต่ำพอจะทำให้เหล็กของมันเปราะ

![ตัวเรือแบบเชื่อมบนลานต่อเรือในยามสงคราม ภาพนิ่งสร้างด้วย AI](https://assets.planetpast.com/a/38/3859b7fdbb3d3c44.jpg)

- **4,694**: เรือเหล็กแบบเชื่อมที่ศึกษา
- **> 20%**: เกิดรอยแตก

- **ครึ่งลำ**: ลักษณะที่เรือบางลำหัก

- **แอตแลนติกเหนือ**: เย็นพอจะทำให้เหล็กเปราะ

บทที่ IV · เรือที่หักกลางทะเล

#### เรือลิเบอร์ตี

Wikipedia (Charpy impact test): การสอบสวนเรือสินค้าเหล็กแบบเชื่อม 4,694 ลำที่สร้างระหว่างกุมภาพันธ์ 1942 ถึงมีนาคม 1946 รวมถึงเรือลิเบอร์ตี พบว่ามากกว่า 20% เกิดรอยแตก บางลำหักเป็นสองท่อนโดยไม่มีสัญญาณเตือน มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ (ภาควิชาวิศวกรรม): ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง เรือลิเบอร์ตีหักเป็นสองท่อน เรือในมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือเจออุณหภูมิต่ำพอที่จะทำให้เกิดการแตกแบบเปราะได้

เรือในฉากสามมิติเป็นแผนภาพทั่วไป ไม่ใช่แบบจำลองของเรือลำใดจริง

ฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ไม่ได้ตามสัดส่วนจริง

แหล่งข้อมูล: [Wikipedia: Charpy impact test (history, method, BCC and FCC, Liberty ships)](https://en.wikipedia.org/wiki/Charpy_impact_test); [University of Cambridge, Department of Engineering: Constance Tipper](https://www-g.eng.cam.ac.uk/125/1925-1950/tipper.html)

### 

ที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ นักวิจัยในภาควิชาวิศวกรรม คอนสแตนซ์ ทิปเปอร์ แสดงให้เห็นว่าเหล็กมีอุณหภูมิวิกฤต ซึ่งต่ำกว่านั้น การแตกของเหล็กจะเปลี่ยนจากแบบเหนียวเป็นแบบเปราะ วิธีทดสอบของเธอกลายเป็นมาตรฐานในการตรวจความเปราะของเหล็ก แม้ความสำคัญเต็มที่ของงานจะได้รับการยอมรับในทศวรรษ 1950 ในช่วงเดียวกัน การแก้แบบเรือ วิธีเชื่อม และเกณฑ์ความทนแรงกระแทกของเหล็ก ทำให้อัตรารอยแตกลดจากกว่าร้อยสามสิบครั้งต่อเดือนในปี 1944 เหลือไม่ถึงห้าครั้งในปี 1946

- **อุณหภูมิวิกฤต**: ต่ำกว่านี้ เหล็กแตกแบบเปราะ

- 1915: หนึ่งในผู้หญิงกลุ่มแรกที่สอบวิทยาศาสตร์ธรรมชาติที่เคมบริดจ์
- 1940s: ศึกษาว่าทำไมเรือลิเบอร์ตีหัก
- 1950s: วิธีทดสอบของเธอกลายเป็นมาตรฐาน

- 1944: > 130
- 1946 หลังแก้แบบ วิธีเชื่อม และเหล็ก: < 5

![นี่เป็นตัวเรือขนาดใหญ่ชุดแรกที่ใช้เชื่อมแทนหมุดย้ำ รอยร้าวที่วิ่งไปจึงไม่มีรอยต่อคอยหยุด ภาพนิ่งสร้างด้วย AI](https://assets.planetpast.com/a/32/322d5e9240947271.jpg)

บทที่ IV · เรือที่หักกลางทะเล

#### คอนสแตนซ์ ทิปเปอร์

มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ (ภาควิชาวิศวกรรม): คอนสแตนซ์ ทิปเปอร์ หนึ่งในผู้หญิงกลุ่มแรกที่สอบวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ (1915) พิสูจน์ที่ภาควิชาวิศวกรรมว่าเหล็กมีอุณหภูมิวิกฤต ที่ต่ำกว่านั้นการแตกจะเปลี่ยนจากเหนียวเป็นเปราะ ความสำคัญเต็มที่ของงานเธอได้รับการยอมรับในทศวรรษ 1950 หลังจากนั้น “การทดสอบทิปเปอร์” ก็กลายเป็นวิธีมาตรฐานในการหาความเปราะของเหล็ก Wikipedia (Charpy impact test): การแก้แบบเรือ การแก้วิธีประกอบ และเกณฑ์พลังงานกระแทก ร่วมกันทำให้อัตราการแตกต่อเดือนลดจากมากกว่า 130 ในเดือนมีนาคม 1944 เหลือไม่ถึง 5 ภายในเดือนมีนาคม 1946

ฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ไม่ได้ตามสัดส่วนจริง

แหล่งข้อมูล: [University of Cambridge, Department of Engineering: Constance Tipper](https://www-g.eng.cam.ac.uk/125/1925-1950/tipper.html); [Wikipedia: Charpy impact test (history, method, BCC and FCC, Liberty ships)](https://en.wikipedia.org/wiki/Charpy_impact_test)

## บทที่ V · สร้างเพื่อความเย็น

### 

ของเหลวที่เย็นจัดทำให้ความเสี่ยงสูงขึ้นอีก ในปี 1944 ที่เมืองคลีฟแลนด์ รัฐโอไฮโอ ถังเก็บก๊าซธรรมชาติเหลวที่ทำจากเหล็กผสมนิกเกิลราวสามจุดห้าเปอร์เซ็นต์รั่ว จากนั้นเปลือกเหล็กชั้นนอกก็พัง ก๊าซไหลลงถนนและท่อระบายน้ำ แล้วกลุ่มไอก๊าซก็ติดไฟเกิดระเบิดครั้งใหญ่ เหล็กผสมนิกเกิลเก้าเปอร์เซ็นต์ ซึ่งเริ่มวิจัยตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1940 เริ่มใช้งานจริงในทศวรรษ 1950 ทุกวันนี้ถังก๊าซธรรมชาติเหลวต้องคงความเหนียวได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่าลบหนึ่งร้อยหกสิบห้าองศา

- **~3.5%**: นิกเกิลในเหล็กทำถัง เลือกเพราะสเตนเลสขาดแคลนในยามสงคราม

- ถังชั้นในรั่ว
- เปลือกเหล็กกล้าคาร์บอนชั้นนอกพัง
- กลุ่มไอก๊าซติดไฟ

![ถังทรงกลมที่มีน้ำค้างแข็งเกาะ ณ สถานีก๊าซ ภาพนิ่งสร้างด้วย AI](https://assets.planetpast.com/a/3e/3ee0b491d37054ee.jpg)

บทที่ V · สร้างเพื่อความเย็น

#### คลีฟแลนด์ 1944

PetroSkills: ที่คลีฟแลนด์ในปี 1944 ถังที่ทำจากเหล็กนิกเกิลราว 3.5% เพราะสเตนเลสขาดแคลนในช่วงสงคราม เกิดรั่ว จากนั้นเปลือกเหล็กกล้าคาร์บอนชั้นนอกก็พัง ก๊าซธรรมชาติเหลวไหลลงถนนและท่อระบายน้ำ และกลุ่มไอก๊าซก็ติดไฟระเบิดครั้งใหญ่ PetroSkills ระบุว่าเหล็กนิกเกิล 9% มีมาตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1940 ส่วน Nickel Institute ระบุว่าบริษัท International Nickel เริ่มวิจัยตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1940 เสนอผลในปี 1947 และเริ่มใช้งานจริงในปี 1952 วัสดุถัง LNG ต้องคงความเหนียวที่ต่ำกว่า −165 °C

ภาพยนตร์ไม่ระบุจำนวนผู้เสียชีวิต เพราะแหล่งที่ใช้ไม่ได้ระบุไว้

ฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ไม่ได้ตามสัดส่วนจริง

แหล่งข้อมูล: [PetroSkills: LNG containment tanks, why the inner liner is 9% Ni](https://petroskills.com/en/blog/entry/may21-lng-containment-tanks); [Nickel Institute: Nine percent nickel steel, 28 years of reliable service in LNG containment](https://www.nickelinstitute.org/media/8daa618cfd28feb/10030_ninepercentnickel_28yearsofreliableserviceinlngcontainment.pdf)

### 

เหล็กนิกเกิลเก้าเปอร์เซ็นต์ สเตนเลส และอะลูมิเนียม ไม่มีช่วงเปลี่ยนจากเหนียวเป็นเปราะที่อุณหภูมิใช้งานเหล่านี้ จึงเป็นโลหะที่ถูกเลือกใช้ในงานนี้ อะลูมิเนียมใช้ทำถังทรงกลมขนาดใหญ่บนเรือขนส่งก๊าซหลายลำ เพราะน้ำหนักเบา ส่วนสเตนเลสใช้เก็บไฮโดรเจนเหลว ที่อุณหภูมิราวลบสองร้อยห้าสิบสามองศา

- เหล็กนิกเกิล 9%: ถังขนาดใหญ่บนบก
- สเตนเลส: ภาชนะไฮโดรเจนเหลว
- อะลูมิเนียม: ถังทรงกลมบนเรือขนก๊าซ

- **−104 ถึง −196 °C**: ช่วงอุณหภูมิใช้งานหลัก

![เรือขนก๊าซที่มีถังทรงกลมบนดาดฟ้า ภาพนิ่งสร้างด้วย AI](https://assets.planetpast.com/a/6f/6f81e8af636eae19.jpg)

- วัสดุถัง LNG ต้องเหนียวที่ต่ำกว่า: −165
- เหล็กนิกเกิล 9% ใช้ได้ถึง: −196
- ไฮโดรเจนเหลว: −252.8

บทที่ V · สร้างเพื่อความเย็น

#### โลหะสำหรับความเย็นจัด

PetroSkills: เหล็กนิกเกิล 9% สเตนเลส และอะลูมิเนียม ไม่มีอุณหภูมิช่วงเปลี่ยนเหนียว/เปราะ เหล็กนิกเกิล 9% ใช้เป็นหลักตั้งแต่ −104 °C ลงไปถึง −196 °C และมีคุณสมบัติที่ดีในราคาปานกลาง อะลูมิเนียมใช้ทำถังทรงกลมขนาดใหญ่บนเรือขนก๊าซเพราะน้ำหนักเบา สเตนเลสใช้ทำภาชนะไฮโดรเจนเหลว (−252.8 °C)

แท่งกราฟแสดงอุณหภูมิที่ต่ำกว่าศูนย์ แท่งยาวกว่าหมายถึงเย็นกว่า

ฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ไม่ได้ตามสัดส่วนจริง

แหล่งข้อมูล: [PetroSkills: LNG containment tanks, why the inner liner is 9% Ni](https://petroskills.com/en/blog/entry/may21-lng-containment-tanks)

### 

นี่คือเหตุที่ผลการวิจัยใหม่น่าสนใจ โลหะผสมทดลองสองชนิดที่มีไนโอเบียมกับไทเทเนียมเป็นหลัก มีโครงสร้าง BCC ซึ่งเป็นแบบที่คาดว่าจะเปราะ แต่เมื่อดึงยืดที่ลบสองร้อยห้าสิบสามองศา กลับไม่พบช่วงเปลี่ยนจากเหนียวเป็นเปราะที่วัดได้ บริเวณเล็ก ๆ ในผลึกพลิกกลายเป็นสำเนากลับด้านเหมือนภาพในกระจก เรียกว่าแฝด (twin) และเปลี่ยนโครงสร้างเฉพาะจุด ทำให้เกิดข้อบกพร่องใหม่ ที่ช่วยให้โลหะเปลี่ยนรูปต่อไปได้แทนที่จะแตก ทีมวิจัยติดตามการเปลี่ยนแปลงนี้ด้วยลำนิวตรอน ที่ห้องปฏิบัติการในออกซ์ฟอร์ดเชียร์ ซึ่งเผยให้เห็นว่าผลึกเปลี่ยนไปอย่างไรขณะที่โลหะถูกดึงยืด นักวิจัยบอกว่าผลนี้น่าจะเปลี่ยนวิธีคิดเรื่องสิ่งที่ทำให้โลหะกลุ่มนี้เปราะ แต่นี่เป็นงานวิจัยเพียงชิ้นเดียว และนักวิจัยคนอื่นจะต้องทดสอบต่อไป

- **Nb–Ti**: มีไนโอเบียม-ไทเทเนียมเป็นหลัก
- **BCC**: โครงสร้างที่ปกติจะเปราะ

- **ไม่มีช่วงเปลี่ยน**: ที่วัดได้ ณ อุณหภูมิต่ำสุดที่ทดสอบ

- การเกิดแฝดระดับนาโน: บริเวณที่เป็นภาพสะท้อน
- โครงสร้างผลึกเปลี่ยนเฉพาะจุด
- ข้อบกพร่องใหม่ที่ขอบเกรนช่วยให้เปลี่ยนรูปต่อ

- **นิวตรอน**: ทะลุผ่านโลหะ และเผยผลึกขณะถูกดึง

> ผลของเราชี้ว่า เราควรเปลี่ยนวิธีคิดว่าอะไรเป็นตัวกำหนดการเปลี่ยนไปสู่ความเปราะของโลหะเหล่านี้ (เดวิด คุก ผู้เขียนหลัก (ข่าวจากออกซ์ฟอร์ด))

บทที่ V · สร้างเพื่อความเย็น

#### โลหะ BCC ที่ไม่หัก

EurekAlert! / มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด: โลหะผสม BCC ทดลองฐานไนโอเบียม-ไทเทเนียมสองชนิด ถูกทำให้เย็นด้วยก๊าซฮีเลียมและดึงที่ 20 K (เครื่อง Engin-X ที่ ISIS) ไม่พบช่วงเปลี่ยนจากเหนียวเป็นเปราะที่วัดได้ที่อุณหภูมิต่ำสุดที่ทดสอบ การเกิดแฝดระดับนาโน ซึ่งบริเวณเล็ก ๆ ของผลึกหมุนตัวเป็นการเรียงแบบภาพสะท้อน เกิดร่วมกับการเปลี่ยนโครงสร้างผลึกเฉพาะจุด ทำให้ความเค้นกระจุกที่ขอบเกรน กระตุ้นข้อบกพร่องใหม่ และให้โลหะเปลี่ยนรูปต่อไปได้ ศาสตราจารย์ ตง หลิว: “หลายทศวรรษที่ผ่านมา ช่วงเปลี่ยนจากเหนียวเป็นเปราะถูกมองว่าเป็นข้อจำกัดพื้นฐานของโลหะลูกบาศก์กลางตัว”

นี่เป็นงานวิจัยใหม่ชิ้นเดียว รายงานตามที่ตีพิมพ์ และยังไม่ได้ถูกทำซ้ำโดยกลุ่มอื่น

ฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ไม่ได้ตามสัดส่วนจริง

แหล่งข้อมูล: [EurekAlert! / University of Oxford (14 Oct 2026): Metal defies the deep freeze, staying tough at −253 °C (Nature)](https://www.eurekalert.org/news-releases/1147527); [ScienceDaily (29 Oct 2026): Scientists discover metals that defy the deep freeze at −424 °F](https://www.sciencedaily.com/releases/2026/10/261029072127.htm)

## บทส่งท้าย

### 

ครั้งหน้าที่เห็นถังก๊าซที่มีน้ำแข็งเกาะ หรือเรือในทะเลเย็นจัด ให้นึกไว้ว่าการเลือกโลหะ ก็คือการเลือกผลึกของมัน อะตอมที่ยังเลื่อนได้ในความเย็น จะงอ อะตอมที่เลื่อนไม่ได้ จะหัก ส่วนคำถามว่าโลหะ BCC จะทนการแตกหักในความเย็นสุดขั้วได้จริงหรือไม่ นอกเหนือจากงานวิจัยชิ้นเดียว ก็กลับมาเป็นคำถามที่เปิดอยู่อีกครั้ง

- 1901: การทดสอบมาตรฐานของชาร์ปี
- 1940s: เรือลิเบอร์ตีแตกร้าว
- 1944: ภัยพิบัติถังก๊าซคลีฟแลนด์
- 1950s: การทดสอบของทิปเปอร์เป็นมาตรฐาน
- 2026: โลหะผสม BCC ที่เหนียวที่ −253 °C

![รอยเชื่อมคือจุดที่ยากที่สุด เนื้อโลหะข้างรอยเชื่อมโดนความร้อนซ้ำ เกรนที่ได้จึงมีขนาดต่างออกไป ภาพนิ่งสร้างด้วย AI](https://assets.planetpast.com/a/47/47a4873f26a6a5ba.jpg)

- FCC: ยังงอได้ในความเย็น
- BCC: อาจหักเมื่อต่ำกว่าช่วงเปลี่ยน

- **1**: งานวิจัยที่มีตอนนี้ คนอื่นต้องทำซ้ำต่อไป

บทส่งท้าย · แหล่งข้อมูล

#### แหล่งข้อมูล

ข้อเท็จจริงทุกข้อในภาพยนตร์นี้มาจากแหล่งข้อมูลด้านล่าง ภาพนิ่งประจำบทและภาพประกอบสร้างด้วย AI ไม่มีบุคคล เรือ หรือแบรนด์จริง แท่งโลหะ ผลึก ดิสโลเคชัน เส้นโค้ง ลูกตุ้ม เรือ และถังในฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน เส้นโค้งเป็นรูปร่างทั่วไป ไม่ใช่ผลวัดของเหล็กชนิดใดชนิดหนึ่ง งานวิจัยโลหะผสมปี 2026 เป็นผลใหม่ชิ้นเดียว นำเสนอตามที่รายงาน

แหล่งข้อมูล: [EurekAlert! / University of Oxford (14 Oct 2026): Metal defies the deep freeze, staying tough at −253 °C (Nature)](https://www.eurekalert.org/news-releases/1147527); [ScienceDaily (29 Oct 2026): Scientists discover metals that defy the deep freeze at −424 °F](https://www.sciencedaily.com/releases/2026/10/261029072127.htm); [Wikipedia: Charpy impact test (history, method, BCC and FCC, Liberty ships)](https://en.wikipedia.org/wiki/Charpy_impact_test); [ArcelorMittal Constructalia, SiCA Steel Academy: Toughness and resistance to brittle fracture](https://constructalia.arcelormittal.com/en/sica-steel-academy/properties-of-steel/toughness-and-resistance-to-brittle-fracture); [IMT Mines Albi, SciMat: Ductility, fragility and the ductile-brittle transition](https://nte.mines-albi.fr/SciMat/en/co/SM6uc1-3.html); [University of Cambridge, Department of Engineering: Constance Tipper](https://www-g.eng.cam.ac.uk/125/1925-1950/tipper.html); [PetroSkills: LNG containment tanks, why the inner liner is 9% Ni](https://petroskills.com/en/blog/entry/may21-lng-containment-tanks); [Nickel Institute: Nine percent nickel steel, 28 years of reliable service in LNG containment](https://www.nickelinstitute.org/media/8daa618cfd28feb/10030_ninepercentnickel_28yearsofreliableserviceinlngcontainment.pdf)