heat treatment คือ การอบชุบเหล็กด้วยความร้อนถือเป็นหนึ่งในกระบวนการที่มีความสำคัญอย่างมาก เป็นกระบวนการรให้ความร้อนและลดความร้อนแก่เหล็ก เพื่อปรับปรุง เปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของเหล็ก เช่น ทำให้เหล็กแข็งแกร่งมากขึ้น ต้านทานการสึกหรอ กันสนิม ป้องกันการเสียดสี ต้านทานต่อแรงกระแทก ฯลฯ
องค์ประกอบสำคัญของชิ้นงานที่ heat treatment
- ปริมาณธาตุคาร์บอนเพียงพอที่ผสมในเนื้อเหล็ก เพราะความแข็งของเหล็กเพิ่มขึ้น เมื่อปริมาณคาร์บอนเพิ่มสูงขึ้น แต่การยืดตัวลดลง
- ระดับของอุณหภูมิที่ทำให้โครงสร้างภายในของเหล็กเปลี่ยนแปลง เป็นโครสร้างแบบออสเตไนต์
- อัตราการเย็นตัวหลังจากที่เหล็กมีโครงสร้างภายในเป็นออสเตไนต์
การอบชุบ heat treatment
1.อบให้อ่อน
การอบให้อ่อน เพื่อให้เหล็กกล้าง่ายต่อการตบแต่งไสกลึง กรรมวิธีคือ การเผาเหล็กให้ร้อนอย่างช้าๆ จนอุณหภูมิสูงขึ้นประมาณ 50 องศาเซลเซียส เหนืออุณหภูมิวิกฤตสิ้นสุด เผาแช่เป็นระยะเวลาหนึ่ง เพื่อให้ความร้อนแผ่กระจายทั่วทั้งชิ้นงาน หลังจากนั้นปล่อยให้เย็นตัวลงแบบช้าๆ ภายในเตา การอบให้อ่อนเพื่อลดความเครียดในเนื้อโลหะ เพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติของโลหะให้สม่ำเสมอ และเพื่อลดแก๊สในเนื้อโลหะ
2.การลดความเค้น
การอบชุบ heat treatment ด้วยการลดความเค้น ช่วยลดการบิดงอหลังจากการชุบแข็ง ทำโดยการเผาเหล็กจนถึงระดับอุณหภูมิต่ำหว่าอุณหภูมิวิกฤติ เริ่มต้นประมาณ 50-100 องศา ไปจนถึง 400 องศาเซลเซียส เผาแช่ไว้ทำให้ความร้อนแผ่กระจายทั่วทั้งชิ้นงาน จากนั้นปล่อยให้เย็นลงในอากาศ
3.การชุบแข็ง
การชุบแข็งทำให้เหล็กมีความแข็ง สามารถต้านทานการกัดกร่อนได้ดี โดยการเผาเหล็กให้ร้อน จนระดับอุณหภูมิเหนือจุดวิกฤติ สิ้นสุดประมาณ 50 องศา สำหรับอุณหภูมิที่ชุบเหล็กแข็งประมาณ 800 องศาเซลเซียส เผาแช่จนความร้อนแผ่กระจายทั่วชิ้นงาน โครงสร้างภายในเปลี่ยนเป็นออสเตไนท์ นำชิ้นงานออกจากเตาเผาไปชุบสารชุบ มีอัตราการเย็นลงอย่างรวดเร็ว โครงสร้างภายในเปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์
4.การอบคืนตัว
การอบคืนตัว เพราะว่าเหล็กที่ผ่านการชุบแข็งมาแล้ว เมื่อมีความแข็งแรงมาก ยิ่งเปราะ การอบคืนตัวช่วยให้เหล็กเหนียวมากขึ้น ป้องกันการเปราะ การอบคืนตัว คือการเผาเหล็กให้ร้อนจนอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิวิกฤติ เผาแช่ไว้ หลังจากนั้นปล่อยให้เหล็กเย็นตัว เพื่อปรับให้ได้คุณสมบัติตามความต้องการ สำหรับระดับอุณหภูมิในการเผาจะมากหรือน้อยนั้น ขึ้นอยู่ที่ชนิดของเหล็ก
นอกจากนั้นการอบชุบ heat treatment ยังมีกระบวนการมาร์เทมเปอริ่งและออสเทมเปอริ่ง มาร์เทมเปอริ่งเหมาะสำหรับชิ้นงานที่มีความหนามากๆ ช่วยลดการบิดงอได้ อันเนื่องมาจากการเย็นตัวที่ไม่เท่ากัน ส่วนออสเทมเปอริ่งเหมาะสำหรับชิ้นงานที่มีความบาง ที่ต้องการเพิ่มความเหนียว