ใครทราบวิธีการชุบเหล็กแข็งแต่ละประเภทบ้าง

ในงานชุบเหล็กด้วยน้ำมัน

สามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่คือ

-ชุบเหล็กแข็ง

-ชุบเหล็กอ่อน

ชุบเหล็กแข็ง ยังสามารถแบ่งปลีกย่อยออกเป็น

-ชุบเหล็กแข็งธรรมดา (Quenching)

-เทคนิคการชุบแข็งอีกแบบหนึ่งเรียกว่า Marquenching

งานชุบเหล็กแข็งธรรมดา

คือการนำเอาชิ้นเหล็กเผาให้ได้อุณหภูมิวิกฤตของเหล็ก (ราว 780 - 950๐C) แล้วทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วเกินอัตราเย็นตัววิกฤตของเหล็กในน้ำมัน ผิวเหล็กก็จะมีความแข็งเกิดขึ้น ผลเสียที่เกิดจากการชุบแข็งของเหล็กคือจะเกิดความเครียดขึ้นในเนื้อเหล็ก เนื่องจากการเย็นตัวอย่างรวดเร็ว ชิ้นเหล็กที่ชุบแล้วมีโอกาสที่จะเกิดการบิดเบี้ยวหรือร้าวได้

เทคนิคการชุบแข็ง Marquenching

คือวิธีการชุบที่จะลดการเกิดความเครียดและการบิดเบี้ยวในชิ้นเหล็กที่ชุบได้ สำหรับเทคนิคนี้โดยทั่วไปเหล็กซึ่งถูกเผาให้ร้อนกว่าอุณหภูมิวิกฤตจะถูกทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว ถึงอุณหภูมิหนึ่งซึ่งยังสูงกว่าอุณหภูมิที่โครงสร้างเนื้อเหล็กเริ่มจะเปลี่ยนเป็น Martensite (ราว 200 - 370๐C) เล็กน้อยแล้วรักษาอุณหภูมิให้คงที่สักพักเพื่อให้ชิ้นเหล็กมีอุณหภูมิสม่ำเสมอตลอดชิ้น แล้วจึงปล่อยให้เย็นในอากาศ วิธีนี้ชิ้นเหล็กจะไม่เกิดความเครียดและการร้าว

เนื่องจากความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิวิกฤตและอุณหภูมิ Marquenching (สูงกว่า 200 - 370๐C เล็กน้อย) นี้น้อย อัตราการเย็นตัวของเนื้อเหล็กในน้ำมันจึงน้อยตามไปด้วย ทำให้เนื้อเหล็กบางส่วนแปรสภาพเป็นโครงสร้างที่มีคุณสมบัติเนื้อเหล็กอ่อน ดังนั้น เทคนิคนี้จึงได้มีการปรับปรุงดัดแปลงให้เหมาะสมกับงาน โดยเฉพาะงานที่ต้องการให้เหล็กมีความแข็งมากๆ เช่น ในงานชุบแข็งเกียร์รถยนต์ เป็นต้น Marquenching เกียร์รถยนต์นี้ประกอบด้วยการเผาเกียร์ให้เกินอุณหภูมิวิกฤตแล้วทำให้เย็นลงในน้ำมันที่ร้อนที่มีอุณหภูมิราว 150 - 180๐C อุณหภูมิ Marquenching ของเนื้อเหล็กจะถูกควบคุมให้ต่ำกว่าอุณหภูมิที่โครงสร้างจะเปลี่ยนเป็น Martensite รักษาอุณหภูมินี้ไว้ระยะหนึ่งแล้วค่อยปล่อยให้เย็นในอากาศ ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิวิกฤตและอุณหภูมิ Marquenching มีมากขึ้น ดังนั้น อัตราการเย็นตัวของเนื้อเหล็กก็มากเป็นเงาตามตัว ขณะที่ยังรักษาอุณหภูมิ Marquening อยู่นั้นเนื้อเหล็กบางส่วนได้แปรสภาพเป็น Martensite แต่ก็ยังมีเนื้อเหล็กอีกจำนวนมากที่ยังอยู่ในโครงสร้าง Austenite คอยป้องกันไม่ให้ชิ้นเหล็กนี้บิดเบี้ยวหรือร้าวได้

1.วิธีการชุบเหล็กด้วยนิกเกิลทำได้โดย การเป่าลมด้วยโบรเวอร์ภายในบ่ออย่างต่อเนื่องเพื่อเป็นการเร่ง)ฏิกิริยาและป้องกันการเกิดตามด และควรใช้อุณหภูมิร่วมด้วย เนื่องจากนิกเกิลเป็นโลหะเฉื่อย ดังนั้นต้องติดตั้งฮีทเตอร์ ชุบที่อุณภูมิ 55-60 องศาเซลเซียส หากกระทำทั้ง 2 ขั้นตอนดังกล่าวร่วมกัน จะใช้เวลาชุบ 20-30 เท่านั้น จะได้ความหนาตามต้องการ

2.การชุบโครเมี่ยมให้หนา จะต้องควบคุมปริมาณกรดโครมิก ไม่ให้เกิน 200 กรัม/ลิตร กรดกำมะถันไม่เกิน 1 กรัม/ลิตร และใช้ยาเร่งซอก ร่วมกับการแขวนชิ้นงานไม่ให้แน่นเกินไป แต่ความหนาโครเมี่ยมส่วนใหญ่จะให้หนาที่สุดแค่ 1 ไมครอนไม่ใช่เหรอคะ เนื่องจากหนามากกว่านี้ จะทำให้ฟิล์มโครเมี่ยมขุ่นและมีรอยคล้ายไฟไหม้ที่ขอบงา

3.การแล้วชุบแข็งเฉพาะผิว ดังนั้นเหล็กที่ใช้จึงเป็นเหล็กที่มีคาร์บอนต่ำ (C<0.2%) เมื่อผ่านกระบวนการเติมคาร์บอน แล้ว บริเวณผิวจะมีปริมาณคาร์บอนสูงขึ้น แล้วนำไปชุบแข็ง ผิวเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนสูง เท่านั้นจะแข็ง ภายในมีปริมาณคาร์บอนต่ำจึงไม่แข็ง และยังคงความเหนียวอยู่ ซึ่งเหมาะสำหรับชิ้นส่วน อุปกรณ์เครื่องจักรกลเช่น เฟือง เกียร์ เพลาลูกเบี้ยว เป็นต้น

4. ชุบเหล็กด้วยน้ำมันสามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่คือ ชุบเหล็กแข็ง และ ชุบเหล็กอ่อน

4.1ชุบเหล็กแข็ง

คือวิธีการชุบที่จะลดการเกิดความเครียดและการบิดเบี้ยวในชิ้นเหล็กที่ชุบได้ สำหรับเทคนิคนี้โดยทั่วไปเหล็กซึ่งถูกเผาให้ร้อนกว่าอุณหภูมิวิกฤตจะถูกทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว ถึงอุณหภูมิหนึ่งซึ่งยังสูงกว่าอุณหภูมิที่โครงสร้างเนื้อเหล็กเริ่มจะเปลี่ยนเป็น Martensite (ราว 200 - 370๐C) เล็กน้อยแล้วรักษาอุณหภูมิให้คงที่สักพักเพื่อให้ชิ้นเหล็กมีอุณหภูมิสม่ำเสมอตลอดชิ้น แล้วจึงปล่อยให้เย็นในอากาศ วิธีนี้ชิ้นเหล็กจะไม่เกิดความเครียดและการร้าว

4.2 ชุบเหล็กอ่อน (Tempering)

การชุบตัวอ่อนควรจะทำแต่เนิ่นๆ หลังจากการชุบแข็งเพื่อป้องกันการร้าวของเหล็กที่ชุบแล้ว ถ้าเป็นการชุบอ่อนด้วยน้ำมันที่ร้อน อุณหภูมิของน้ำมันไม่ควรเกิน 320๐C ประโยชน์ของการชุบอ่อนด้วยน้ำมันคือสามารถให้ความร้อนเร็วและอุณหภูมิของเหล็กสม่ำเสมอ เหมาะสำหรับชิ้นงานเล็กๆ จำนวนมากๆ

3.