ในกระบวนการอบชุบความร้อน มีวิธีการชุบแข็งที่ใช้กันทั่วไป 10 วิธี ได้แก่ การชุบแข็งด้วยตัวกลางเดียว (น้ำ น้ำมัน อากาศ) การชุบแข็งด้วยตัวกลางสองตัว การชุบแข็งแบบไล่ระดับมาร์เทนไซต์ วิธีการชุบแข็งแบบไล่ระดับมาร์เทนไซต์ที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุด Ms วิธีการชุบแข็งแบบไอโซเทอร์มอลของเบนไนต์ วิธีการชุบแข็งแบบผสม วิธีการชุบแข็งแบบไอโซเทอร์มอลก่อนการระบายความร้อน วิธีการชุบแข็งแบบหน่วงเวลา การชุบแข็งแบบอบคืนตัวด้วยตนเอง และวิธีการชุบแข็งแบบพ่นสเปรย์ เป็นต้น
1. การชุบแข็งด้วยตัวกลางเดียว (น้ำ น้ำมัน อากาศ)
การชุบแข็งด้วยตัวกลางเดียว (น้ำ น้ำมัน อากาศ): ชิ้นงานที่ได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิการชุบแข็งแล้ว จะถูกจุ่มลงในตัวกลางชุบแข็งเพื่อให้เย็นตัวลงอย่างสมบูรณ์ วิธีนี้เป็นวิธีชุบแข็งที่ง่ายที่สุดและมักใช้กับชิ้นงานเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าผสมที่มีรูปทรงไม่ซับซ้อน ตัวกลางชุบแข็งจะถูกเลือกตามค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน ความสามารถในการชุบแข็ง ขนาด รูปทรง ฯลฯ ของชิ้นส่วน
2. การชุบแข็งแบบสองชั้น
การชุบแข็งแบบสองตัวกลาง: ชิ้นงานที่ถูกทำให้ร้อนถึงอุณหภูมิการชุบแข็งจะถูกทำให้เย็นลงก่อนจนใกล้จุด Ms ในตัวกลางชุบแข็งที่มีความสามารถในการระบายความร้อนสูง จากนั้นจึงย้ายไปยังตัวกลางชุบแข็งที่ระบายความร้อนช้ากว่าเพื่อให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง เพื่อให้ได้ช่วงอุณหภูมิการระบายความร้อนที่แตกต่างกันและมีอัตราการระบายความร้อนที่เหมาะสม วิธีนี้มักใช้กับชิ้นส่วนที่มีรูปร่างซับซ้อนหรือชิ้นงานขนาดใหญ่ที่ทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนสูงและเหล็กกล้าผสม นอกจากนี้ยังมักใช้กับเหล็กกล้าเครื่องมือคาร์บอนด้วย ตัวกลางระบายความร้อนที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ น้ำ-น้ำมัน น้ำ-ไนเตรต น้ำ-อากาศ และน้ำมัน-อากาศ โดยทั่วไป น้ำจะใช้เป็นตัวกลางระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว และน้ำมันหรืออากาศจะใช้เป็นตัวกลางระบายความร้อนช้า อากาศนั้นใช้น้อยมาก
3. การชุบแข็งแบบไล่ระดับมาร์เทนไซต์
การชุบแข็งแบบไล่ระดับมาร์เทนไซต์: เหล็กจะถูกทำให้เป็นออสเทนไนต์ จากนั้นแช่ในตัวกลางที่เป็นของเหลว (อ่างเกลือหรืออ่างด่าง) ที่มีอุณหภูมิสูงกว่าหรือต่ำกว่าจุดมาร์เทนไซต์บนของเหล็กเล็กน้อย และคงไว้เป็นระยะเวลาที่เหมาะสม จนกระทั่งพื้นผิวด้านในและด้านนอกของชิ้นส่วนเหล็กมีอุณหภูมิเท่ากับอุณหภูมิของตัวกลาง จากนั้นจึงนำออกมาระบายความร้อนด้วยอากาศ และออสเทนไนต์ที่เย็นตัวลงจะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์ในระหว่างกระบวนการชุบแข็ง วิธีนี้โดยทั่วไปใช้สำหรับชิ้นงานขนาดเล็กที่มีรูปทรงซับซ้อนและข้อกำหนดการขึ้นรูปที่เข้มงวด วิธีนี้ยังนิยมใช้สำหรับการชุบแข็งเครื่องมือและแม่พิมพ์เหล็กกล้าความเร็วสูงและเหล็กกล้าอัลลอยสูงอีกด้วย
4. วิธีการชุบแข็งมาร์เทนไซต์แบบไล่ระดับที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุด Ms
วิธีการชุบแข็งแบบไล่ระดับมาร์เทนไซต์ต่ำกว่าจุด Ms: เมื่ออุณหภูมิของอ่างชุบต่ำกว่า Ms ของเหล็กชิ้นงานและสูงกว่า Mf ชิ้นงานจะเย็นตัวเร็วขึ้นในอ่างชุบ และยังคงได้ผลลัพธ์เช่นเดียวกับการชุบแข็งแบบไล่ระดับเมื่อขนาดชิ้นงานใหญ่ขึ้น มักใช้กับชิ้นงานเหล็กขนาดใหญ่ที่มีความสามารถในการชุบแข็งต่ำ
5. วิธีการดับเย็นแบบไอโซเทอร์มอลของเบนไนต์
วิธีการชุบแข็งแบบไอโซเทอร์มอลเพื่อเปลี่ยนโครงสร้างเบนไนต์: นำชิ้นงานไปชุบแข็งในอ่างที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าของเหล็กและรักษาอุณหภูมิให้คงที่ เพื่อให้เกิดการเปลี่ยนโครงสร้างเบนไนต์ในระดับต่ำ โดยทั่วไปจะแช่ไว้ในอ่างประมาณ 30 ถึง 60 นาที กระบวนการอบชุบแบบออสเทมเปอร์เพื่อเปลี่ยนโครงสร้างเบนไนต์มีสามขั้นตอนหลัก ได้แก่ ① การอบชุบออสเทนไนต์ ② การอบชุบเย็นหลังออสเทนไนต์ ③ การอบชุบแบบไอโซเทอร์มอลเพื่อเปลี่ยนโครงสร้างเบนไนต์ โดยทั่วไปใช้กับเหล็กอัลลอย เหล็กกล้าคาร์บอนสูง ชิ้นส่วนขนาดเล็ก และเหล็กหล่อเหนียว
6. วิธีการดับเย็นแบบผสม
วิธีการชุบแข็งแบบผสม: ขั้นแรกให้ชุบแข็งชิ้นงานจนต่ำกว่าจุดหลอมเหลว (Ms) เพื่อให้ได้มาร์เทนไซต์ที่มีปริมาตรส่วนประกอบ 10% ถึง 30% จากนั้นจึงทำการอบชุบแบบไอโซเทอร์มอลในโซนเบนไนต์ล่างเพื่อให้ได้โครงสร้างมาร์เทนไซต์และเบนไนต์สำหรับชิ้นงานที่มีหน้าตัดขนาดใหญ่ วิธีนี้มักใช้กับชิ้นงานเหล็กกล้าเครื่องมือผสม
7. วิธีการลดอุณหภูมิก่อนการหลอมและการชุบแข็งแบบอุณหภูมิคงที่
วิธีการชุบแข็งแบบไอโซเทอร์มอลโดยการระบายความร้อนล่วงหน้า: หรือเรียกว่าการชุบแข็งแบบไอโซเทอร์มอลโดยการให้ความร้อน ชิ้นส่วนจะถูกทำให้เย็นลงในอ่างที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า (มากกว่า Ms) ก่อน จากนั้นจึงย้ายไปยังอ่างที่มีอุณหภูมิสูงกว่า เพื่อให้ออสเทนไนต์เกิดการเปลี่ยนแปลงแบบไอโซเทอร์มอล วิธีนี้เหมาะสำหรับชิ้นส่วนเหล็กที่มีความสามารถในการชุบแข็งต่ำ หรือชิ้นงานขนาดใหญ่ที่ต้องผ่านกระบวนการออสเทมเปอร์
8. วิธีการระบายความร้อนและดับเย็นแบบหน่วงเวลา
วิธีการชุบแข็งแบบหน่วงเวลา: ชิ้นส่วนจะถูกทำให้เย็นลงก่อนในอากาศ น้ำร้อน หรืออ่างเกลือ จนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่า Ar3 หรือ Ar1 เล็กน้อย จากนั้นจึงทำการชุบแข็งด้วยตัวกลางเดียว วิธีนี้มักใช้กับชิ้นส่วนที่มีรูปทรงซับซ้อนและมีความหนาแตกต่างกันมากในส่วนต่างๆ และต้องการการเสียรูปน้อยที่สุด
9. วิธีการชุบแข็งและการอบคืนตัวด้วยตนเอง
วิธีการชุบแข็งและอบคืนตัวด้วยตนเอง: ชิ้นงานทั้งหมดที่จะทำการแปรรูปจะถูกให้ความร้อน แต่ในระหว่างการชุบแข็ง เฉพาะส่วนที่ต้องการให้แข็งตัว (โดยปกติคือส่วนที่ใช้งาน) เท่านั้นที่จะจุ่มลงในของเหลวชุบแข็งและปล่อยให้เย็นลง เมื่อสีแดงของส่วนที่ไม่จุ่มหายไป ให้นำออกมาผึ่งลมทันที กระบวนการชุบแข็งแบบระบายความร้อนปานกลาง วิธีการชุบแข็งและอบคืนตัวด้วยตนเองนี้ใช้ความร้อนจากแกนกลางที่ยังไม่เย็นตัวลงอย่างสมบูรณ์ถ่ายเทไปยังพื้นผิวเพื่ออบคืนตัวพื้นผิว เครื่องมือที่ใช้กันทั่วไปเพื่อรับแรงกระแทก เช่น สิ่ว เหล็กตอก ค้อน เป็นต้น
10. วิธีการดับเย็นด้วยการพ่นสเปรย์
วิธีการชุบแข็งแบบพ่นน้ำ: เป็นวิธีการชุบแข็งโดยการพ่นน้ำลงบนชิ้นงาน ปริมาณน้ำที่พ่นอาจมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความลึกของการชุบแข็งที่ต้องการ วิธีการชุบแข็งแบบพ่นน้ำจะไม่ก่อให้เกิดฟิล์มไอน้ำบนพื้นผิวของชิ้นงาน จึงทำให้ได้ชั้นผิวที่แข็งตัวลึกกว่าการชุบแข็งด้วยน้ำ โดยส่วนใหญ่ใช้สำหรับการชุบแข็งเฉพาะจุดบนพื้นผิว
วันที่เผยแพร่: 8 เมษายน 2567
