การอบชุบด้วยความร้อนทั่วไปของวัสดุเหล็กและเหล็กกล้า

1．การหลอม

อุ่นเหล็กจนถึงอุณหภูมิหนึ่ง พักไว้ช่วงหนึ่ง แล้วค่อยๆ เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง

①ลดความแข็งของเหล็กและปรับปรุงความเป็นพลาสติกเพื่ออำนวยความสะดวกในการตัดและการเปลี่ยนรูปเย็น

② ปรับปรุงเกรน ปรับโครงสร้างเหล็กให้สม่ำเสมอ ปรับปรุงประสิทธิภาพของเหล็ก และเตรียมพร้อมสำหรับการอบชุบด้วยความร้อนในภายหลัง

③ กำจัดความเครียดภายในเหล็ก ป้องกันการเสียรูปและการแตกร้าวของชิ้นส่วนหลังการตัดเฉือน

การหลอม

หมวดหมู่

(1) การหลอมเต็ม

ให้ความร้อนแก่เหล็กจนถึงอุณหภูมิวิกฤต (อุณหภูมิวิกฤตของเหล็กกล้าต่างๆ ก็แตกต่างกันเช่นกัน โดยทั่วไป 710-750 องศา และอุณหภูมิวิกฤตของเหล็กกล้าผสมแต่ละชนิดอาจสูงถึง 800-900 องศา ) สูงกว่า 30-50 องศา เก็บไว้ระยะเวลาหนึ่ง แล้วค่อยๆ ทำให้เย็นด้วยเตาเผา (หรือฝังในทรายให้เย็น)

เมล็ดละเอียด โครงสร้างสม่ำเสมอ ลดความแข็ง และกำจัดความเครียดภายในอย่างเต็มที่ การหลอมแบบสมบูรณ์เหมาะสำหรับการตีขึ้นรูปหรือการหล่อเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอน (เศษส่วนมวล) ต่ำกว่า 0.8 เปอร์เซ็นต์

(2) การหลอมทรงกลม

อุ่นเหล็กให้ 20-30ºC เหนืออุณหภูมิวิกฤติ และหลังจากรักษาความร้อนแล้ว ค่อยๆ ทำให้เย็นลงจนต่ำกว่า 500 องศา แล้วปล่อยออกเพื่อระบายความร้อนด้วยอากาศ

ลดความแข็งของเหล็กกล้า ปรับปรุงประสิทธิภาพการตัด และเตรียมพร้อมสำหรับการชุบแข็งในภายหลังเพื่อลดการเสียรูปและการแตกร้าวหลังการชุบ การหลอมทรงกลมเหมาะสำหรับเหล็กกล้าเครื่องมือเหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสมที่มีปริมาณคาร์บอน (เศษส่วนมวล) มากกว่า 0.8 เปอร์เซ็นต์

(3) การหลอมคลายความเครียด

ให้ความร้อนเหล็กถึง 500-650ºC เก็บไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง แล้วค่อยๆ ทำให้เย็นลง (โดยปกติจะทำความเย็นด้วยเตาหลอม)

ขจัดความเครียดภายในที่เกิดขึ้นระหว่างการเชื่อมและการยืดเย็นของชิ้นส่วนเหล็ก และขจัดความเครียดภายในที่เกิดขึ้นระหว่างการตัดเฉือนชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำ เพื่อป้องกันการเสียรูประหว่างการประมวลผลและการใช้งานที่ตามมา

การหลอมอ่อนแบบคลายความเครียดเหมาะสำหรับการหล่อแบบต่างๆ การตีขึ้นรูป การเชื่อม และการอัดขึ้นรูปเย็น ฯลฯ

2. การทำให้เป็นปกติ

อุ่นเหล็กให้ 40-60ºC เหนืออุณหภูมิวิกฤต เก็บไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง แล้วทำให้เย็นในอากาศ

①ปรับปรุงโครงสร้างองค์กรและประสิทธิภาพการตัดเฉือน

② สำหรับชิ้นส่วนที่มีความต้องการคุณสมบัติเชิงกลต่ำ การทำนอร์มอลไลซ์มักใช้เป็นการรักษาความร้อนขั้นสุดท้าย

③ ขจัดความเครียดภายใน

3.ดับ

อุ่นเหล็กจนถึงอุณหภูมิดับ ค้างไว้ชั่วระยะเวลาหนึ่ง แล้วทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วในน้ำ น้ำเกลือ หรือน้ำมัน (วัสดุแต่ละชนิดในอากาศ)

①เปิดใช้งานชิ้นส่วนเหล็กเพื่อให้ได้ความแข็งและความต้านทานการสึกหรอที่สูงขึ้น

② ทำให้ชิ้นส่วนเหล็กมีคุณสมบัติพิเศษบางอย่างหลังจากการอบชุบ เช่น ความแข็งแรง ความยืดหยุ่น และความเหนียวที่สูงขึ้น เป็นต้น

ดับหมวด

(1) การดับด้วยของเหลวเดียว

อุ่นเหล็กจนถึงอุณหภูมิดับ และหลังจากจับแล้ว ให้ทำให้เย็นลงในสารชุบแข็ง

การดับด้วยของเหลวเดียวเหมาะสำหรับชิ้นส่วนเหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสมที่มีรูปร่างค่อนข้างเรียบง่ายและข้อกำหนดทางเทคนิคต่ำเท่านั้น ระหว่างการชุบแข็ง สำหรับชิ้นส่วนเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางหรือความหนามากกว่า 5-8มม. ให้ใช้น้ำเกลือหรือน้ำหล่อเย็น สำหรับชิ้นส่วนโลหะผสมเหล็ก ให้ใช้การระบายความร้อนด้วยน้ำมัน

(2) การดับของเหลวสองครั้ง

อุ่นเหล็กให้ถึงอุณหภูมิดับ หลังจากรักษาความร้อนแล้ว ให้ทำให้เย็นลงในน้ำอย่างรวดเร็วถึง 300-400ºC แล้วนำไปแช่ในน้ำมันเพื่อทำให้เย็นลง

(3) การดับพื้นผิวของเปลวไฟ

ฉีดเปลวไฟที่เกิดจากการเผาไหม้แบบผสมของอะเซทิลีนและออกซิเจนลงบนพื้นผิวของชิ้นส่วน เพื่อให้ชิ้นส่วนได้รับความร้อนอย่างรวดเร็วจนถึงอุณหภูมิดับ จากนั้นจึงฉีดพ่นด้วยน้ำไปยังพื้นผิวของชิ้นส่วนทันที การดับพื้นผิวของเปลวไฟเหมาะสำหรับการผลิตแบบชิ้นเดียวหรือชุดเล็ก ชิ้นส่วนเหล็กกล้าคาร์บอนขนาดกลางขนาดใหญ่และเหล็กกล้าผสมคาร์บอนขนาดกลางที่ต้องรับแรงกระแทก เช่น เพลาข้อเหวี่ยง เกียร์ และทางเดิน ฯลฯ

(4) การชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำพื้นผิว

ใส่เหล็กในตัวเหนี่ยวนำ ตัวเหนี่ยวนำสร้างสนามแม่เหล็กภายใต้การกระทำของกระแสสลับความถี่หนึ่ง และเหล็กสร้างกระแสเหนี่ยวนำภายใต้การกระทำของสนามแม่เหล็ก เพื่อให้พื้นผิวของเหล็กร้อนอย่างรวดเร็ว ( 2-10นาที) ถึงอุณหภูมิดับ ฉีดน้ำลงบนผิวเหล็ก

ชิ้นส่วนชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำที่พื้นผิวมีความแข็งและทนทานต่อการสึกหรอ ในขณะที่แกนกลางยังคงความแข็งแรงและความเหนียวได้ดี

การชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำที่พื้นผิวเหมาะสำหรับชิ้นส่วนเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางและเหล็กกล้าผสมที่มีปริมาณคาร์บอนปานกลาง

4. การแบ่งเบาบรรเทา

อุ่นเหล็กดับให้ต่ำกว่าอุณหภูมิวิกฤต พักไว้ชั่วระยะเวลาหนึ่ง แล้วทำให้เย็นลงในอากาศหรือน้ำมัน

การแบ่งเบาบรรเทาจะดำเนินการทันทีหลังจากการดับไฟและเป็นกระบวนการสุดท้ายของการอบชุบด้วยความร้อน

① รับคุณสมบัติเชิงกลที่ต้องการ ภายใต้สถานการณ์ปกติ ความแข็งแรงและความแข็งของชิ้นส่วนหลังจากชุบแข็งจะดีขึ้นอย่างมาก แต่ความเป็นพลาสติกและความเหนียวจะลดลงอย่างมาก และสภาพการทำงานจริงของชิ้นส่วนต้องการความแข็งแรงและความเหนียวที่ดี หลังจากเลือกอุณหภูมิการอบที่เหมาะสมสำหรับการอบแล้ว จะได้คุณสมบัติทางกลที่ต้องการ

②เนื้อเยื่อคงที่ ขนาดคงที่

③ ขจัดความเครียดภายใน

หมวดหมู่แบ่งเบาบรรเทา

(1) การแบ่งเบาบรรเทาอุณหภูมิต่ำ

ให้ความร้อนแก่ชิ้นส่วนเหล็กชุบแข็งที่ 150-50ºC เก็บไว้ที่อุณหภูมินี้เป็นระยะเวลาหนึ่ง แล้วทำให้เย็นในอากาศ การอบชุบด้วยอุณหภูมิต่ำส่วนใหญ่จะใช้กับเครื่องมือตัด เครื่องมือวัด แม่พิมพ์ ลูกปืนกลิ้ง และชิ้นส่วนคาร์บูไรซ์ เป็นต้น

ขจัดความเค้นภายในของชิ้นส่วนเหล็กเนื่องจากการดับ

(2) การแบ่งเบาบรรเทาอุณหภูมิปานกลาง

ให้ความร้อนแก่ชิ้นส่วนเหล็กชุบแข็งถึง 350-450 เปอร์เซ็นต์ และทำให้เย็นลงหลังจากเก็บไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง โดยทั่วไปจะใช้กับสปริงต่างๆ และแม่พิมพ์ปั๊มร้อนและชิ้นส่วนอื่นๆ

ทำให้ชิ้นส่วนเหล็กมีความยืดหยุ่นสูงขึ้น มีความเหนียว และความแข็งบาง

(3) การแบ่งเบาบรรเทาที่อุณหภูมิสูง

ให้ความร้อนแก่ชิ้นส่วนเหล็กที่ดับแล้วถึง 500-650ºC และทำให้เย็นลงหลังจากการถนอมความร้อน ส่วนใหญ่จะใช้กับชิ้นส่วนโครงสร้างสำคัญที่ต้องการความแข็งแรงสูงและมีความเหนียวสูง เช่น เพลาหลัก เพลาข้อเหวี่ยง ลูกเบี้ยว เฟือง และก้านสูบ เป็นต้น

ทำให้ชิ้นส่วนเหล็กมีสมบัติเชิงกลที่ครอบคลุมมากขึ้น กล่าวคือ มีความแข็งแรงสูง เหนียว และมีความแข็งเพียงพอ และขจัดความเครียดภายในของชิ้นส่วนเหล็กที่เกิดจากการชุบแข็ง

5. การดับและการแบ่งเบาบรรเทา

การชุบแข็งที่อุณหภูมิสูง (500-600ºC) ของชิ้นส่วนเหล็กชุบแข็งส่วนใหญ่จะใช้กับชิ้นส่วนโครงสร้างที่สำคัญ เช่น เพลา เฟือง ก้านสูบ ฯลฯ โดยทั่วไป การชุบแข็งและอบร้อนจะดำเนินการหลังจากการตัดเฉือนหยาบ

ขัดเกลาเมล็ดเพื่อให้ได้เหล็กที่มีความเหนียวสูงและมีความแข็งแรงเพียงพอ เพื่อให้มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดี

6. การรักษาผู้สูงอายุ

(1) อายุเทียม

อุ่นเหล็กชุบให้ร้อนถึงระดับ 100-160 ค้างไว้นานๆ แล้วทำให้เย็นลง

ขจัดความเครียดภายใน ลดการเสียรูปของชิ้นส่วน และทำให้ขนาดคงที่ ซึ่งสำคัญกว่าสำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการความแม่นยำสูง

(2) ความชราตามธรรมชาติ

วางแบบหล่อในที่โล่ง วางชิ้นส่วนเหล็ก (เช่น เพลายาว ลีดสกรู ฯลฯ) ในน้ำทะเลหรือแขวนไว้เป็นเวลานานหรือตีเบาๆ ชิ้นส่วนที่จะมีอายุตามธรรมชาติควรจะหยาบก่อน

7. การรักษาความร้อนด้วยสารเคมี

การวางชิ้นส่วนเหล็กในตัวกลางทางเคมีที่มีอะตอมที่ทำงานอยู่ (เช่น คาร์บอน ไนโตรเจน โครเมียม ฯลฯ) และบางอะตอมในตัวกลางจะถูกแทรกซึมเข้าไปในพื้นผิวของชิ้นส่วนเหล็กโดยการให้ความร้อน การเก็บรักษาความร้อน การทำให้เย็น ฯลฯ เพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีที่ผิวของชิ้นส่วนเหล็กทำให้พื้นผิวของชิ้นส่วนเหล็กมีคุณสมบัติพิเศษบางอย่าง

หมวดเคมีบำบัดความร้อน

(1) เหล็กแทรกซึมคาร์บอน

แทรกซึมอะตอมของคาร์บอนเข้าไปในพื้นผิวของเหล็ก

นิยมใช้กับชิ้นส่วนที่ทนต่อการสึกหรอและรับแรงกระแทก เช่น ล้อ เฟือง เพลา สลักลูกสูบ ฯลฯ

พื้นผิวมีความแข็งสูง (HRC60-65) และทนทานต่อการสึกหรอ ส่วนตรงกลางยังคงความเหนียวสูง

(2) การแทรกซึมของไนโตรเจนในเหล็ก

แทรกซึมอะตอมของไนโตรเจนเข้าไปในพื้นผิวของเหล็ก

ใช้สำหรับสลักเกลียว น็อต พิน และส่วนอื่นๆ ที่สำคัญ

ปรับปรุงความแข็ง ต้านทานการสึกหรอ

ความต้านทานการกัดกร่อน

(3) ไซยาไนเดชันของเหล็ก

แทรกซึมอะตอมของคาร์บอนและไนโตรเจนเข้าสู่พื้นผิวของชิ้นส่วนเหล็กในเวลาเดียวกัน เหมาะสำหรับชิ้นส่วนเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง หรือโลหะผสม และยังสามารถใช้กับเครื่องมือเหล็กกล้าความเร็วสูงได้อีกด้วย

ปรับปรุงความแข็งและต้านทานการสึกหรอของพื้นผิวเหล็ก

8. ดำคล้ำ

ชิ้นส่วนโลหะถูกให้ความร้อนและออกซิไดซ์ในสารละลายด่างและออกซิแดนท์ที่มีความเข้มข้นสูง จนเกิดชั้นฟิล์มแม่เหล็กเหล็กเตทรอกไซด์ขึ้นบนพื้นผิวของชิ้นส่วนโลหะ มักใช้ในเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำและเหล็กกล้าเครื่องมือผสมคาร์บอนต่ำ

เนื่องจากอิทธิพลของวัสดุและปัจจัยอื่นๆ สีฟิล์มของชั้นที่เคลือบสีดำจึงเป็นสีน้ำเงิน-ดำ ดำ น้ำตาลแดง น้ำตาลแทน ฯลฯ และมีความหนา 0.6-0.8µm

ป้องกันสนิม เพิ่มรูปลักษณ์และความแวววาวของพื้นผิวโลหะ คลายความเครียดระหว่างกระบวนการชุบแข็ง