การอบอ่อนเหล็กแบบไอโซเทอร์มอล – กระบวนการ อุณหภูมิ โครงสร้างจุลภาค และการประยุกต์ใช้

การอบอ่อนเหล็กแบบไอโซเทอร์มอล เป็นกระบวนการอบชุบความร้อนที่หลังจากให้ความร้อนแก่วัสดุจนถึงอุณหภูมิออสเทนไนซ์แล้ว เหล็กจะถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิการเปลี่ยนเฟสที่เลือกไว้ และคงอุณหภูมิไว้เช่นนั้นจนกว่าจะได้โครงสร้างจุลภาคที่ต้องการ เมื่อการเปลี่ยนเฟสขั้นพื้นฐานเสร็จสมบูรณ์แล้ว วัสดุสามารถทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้องได้
ต่างจาก การอบอ่อนอย่างสมบูรณ์ในขณะที่การอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอลนั้น การเปลี่ยนรูปของออสเทนไนต์เกิดขึ้นในระหว่างการระบายความร้อนอย่างช้าๆ และต่อเนื่อง การอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอลใช้การคงอุณหภูมิของวัสดุไว้ที่ระดับที่กำหนดอย่างควบคุมได้ ซึ่งช่วยให้ควบคุมกระบวนการเปลี่ยนรูปได้ดีขึ้น โครงสร้างจุลภาคมีความสม่ำเสมอมากขึ้น และสำหรับเหล็กเกรดที่เหมาะสม จะช่วยลดระยะเวลาในการผลิตลงได้
กระบวนการนี้ใช้เป็นหลักสำหรับเหล็กอัลลอย เหล็กกล้าเครื่องมือ และเหล็กเกรดอื่นๆ ที่การอบอ่อนแบบดั้งเดิมด้วยการระบายความร้อนอย่างช้าๆ จะใช้เวลานานหรือทำให้ยากต่อการได้โครงสร้างที่ต้องการ

การอบอ่อนแบบอุณหภูมิคงที่คืออะไร?

สาระสำคัญของกระบวนการนี้คือการแยกการระบายความร้อนหลังการเกิดออสเทนไนต์ออกจากกระบวนการเปลี่ยนรูปออสเทนไนต์ที่แท้จริง เมื่อได้โครงสร้างออสเทนไนต์ที่เหมาะสมแล้ว เหล็กจะไม่ถูกทำให้เย็นลงอย่างช้าๆ จนถึงอุณหภูมิห้อง อุณหภูมิจะถูกลดลงไปจนถึงระดับที่การเปลี่ยนรูปออสเทนไนต์แบบควบคุมสามารถเกิดขึ้นได้ จากนั้นวัสดุจะถูกคงไว้ที่อุณหภูมินี้เป็นระยะเวลาที่กำหนด
ภาคเรียน "ไอโซเทอร์มอล" หมายความว่าส่วนหลักของการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นในขณะที่วัสดุนั้นถูกรักษาไว้ที่อุณหภูมิคงที่โดยประมาณ
ต้องเลือกอุณหภูมิและระยะเวลาในการอบให้เหมาะสมกับเหล็กแต่ละเกรด โดยปัจจัยต่างๆ เช่น องค์ประกอบทางเคมี อุณหภูมิวิกฤต จลนศาสตร์การเปลี่ยนแปลงออสเทนไนต์ คุณสมบัติที่ต้องการ และขนาดของชิ้นงาน จะเป็นตัวกำหนดค่าเหล่านี้

วัตถุประสงค์ของการอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอล

เป้าหมายหลักของการอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอลคือการได้โครงสร้างจุลภาคที่ควบคุมได้และอาจเป็นเนื้อเดียวกัน โดยใช้การเปลี่ยนแปลงของออสเทนไนต์ที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิที่เลือกอย่างเหมาะสม
กระบวนการนี้สามารถนำไปใช้เพื่อ:

• ลดความแข็งของเหล็กก่อนนำไปแปรรูปเพิ่มเติม
• การปรับปรุงความสามารถในการขึ้นรูปของเหล็กกล้าเกรดที่เหมาะสม
• เพื่อให้ได้โครงสร้างจุลภาคที่สม่ำเสมอยิ่งขึ้นตลอดทั้งหน้าตัดของชิ้นส่วน
• การเตรียมวัสดุสำหรับการอบชุบความร้อนขั้นต่อไป
• การควบคุมผลิตภัณฑ์จากการเปลี่ยนแปลงออสเทนไนต์
• ช่วยลดระยะเวลาในการประมวลผลเมื่อเทียบกับการระบายความร้อนที่ช้ามากซึ่งใช้ในกระบวนการอบอ่อนแบบดั้งเดิม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเหล็กอัลลอยบางชนิด

กระบวนการอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอล

โดยทั่วไป กระบวนการอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอลสามารถแบ่งออกเป็นสี่ขั้นตอนพื้นฐาน ได้แก่ การออสเทนไนซ์ การลดอุณหภูมิลงจนถึงอุณหภูมิการเปลี่ยนเฟส การคงอุณหภูมิไว้ และการลดอุณหภูมิขั้นสุดท้าย

1. การให้ความร้อนและการเกิดออสเทนไนซ์

เหล็กจะถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่เหมาะสมกับเกรดและระดับการเกิดออสเทนไนต์ที่ต้องการ ในระหว่างการให้ความร้อน จะเกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของออสเทนไนต์
อุณหภูมิออสเทนไนซ์ไม่สามารถกำหนดเป็นค่าเดียวที่ใช้ได้กับเหล็กทุกชนิดได้ มันขึ้นอยู่กับปริมาณคาร์บอน ธาตุผสม โครงสร้างเริ่มต้น และอุณหภูมิวิกฤตของวัสดุ

2. ลดอุณหภูมิลงจนถึงอุณหภูมิคงที่

หลังจากกระบวนการออสเทนไนเซชันเสร็จสมบูรณ์แล้ว เหล็กจะถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่เหมาะสม ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่การเปลี่ยนแปลงพื้นฐานของออสเทนไนต์เกิดขึ้น
ขั้นตอนนี้ต้องดำเนินการในลักษณะที่จำกัดการเริ่มต้นของการเปลี่ยนแปลงที่ไม่พึงประสงค์ในระหว่างการเปลี่ยนไปสู่อุณหภูมิคงที่ อัตราการระบายความร้อนที่ต้องการขึ้นอยู่กับลักษณะการเปลี่ยนแปลงของเหล็กเกรดนั้นๆ

3. ความต้านทานแบบไอโซเทอร์มอล

หลังจากถึงอุณหภูมิที่ต้องการแล้ว วัสดุจะถูกคงไว้ที่อุณหภูมินั้นเป็นระยะเวลาที่เพียงพอเพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงออสเทนไนต์ตามที่ต้องการ
ขั้นตอนนี้นับเป็นส่วนที่ทำให้กระบวนการนี้แตกต่างจากการอบอ่อนแบบเต็มรูปแบบแบบดั้งเดิม แทนที่จะทำการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างด้วยการลดอุณหภูมิอย่างต่อเนื่องและช้ามาก จะใช้ช่วงอุณหภูมิที่การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างสามารถดำเนินไปได้อย่างเป็นระบบ

4. การระบายความร้อนขั้นสุดท้าย

เมื่อการเปลี่ยนแปลงที่ต้องการเสร็จสมบูรณ์แล้ว วัสดุจะถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง เนื่องจากกระบวนการเปลี่ยนแปลงออสเทนไนต์ขั้นต้นได้เสร็จสมบูรณ์แล้วในระหว่างการคงอุณหภูมิไว้ วิธีการทำให้เย็นลงต่อไปจึงมีความสำคัญแตกต่างจากการทำให้เย็นลงโดยตรงจากช่วงออสเทนไนต์
วิธีการระบายความร้อนขั้นสุดท้ายที่เหมาะสมควรพิจารณาจากเทคโนโลยีที่เหมาะสมกับเกรดและขนาดของชิ้นส่วนนั้นๆ

อุณหภูมิการอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอล

ในการอบอ่อนแบบอุณหภูมิคงที่ จำเป็นต้องแยกความแตกต่างระหว่าง อุณหภูมิออสเทนไนเซชัน od อุณหภูมิคงที่นี่คือพารามิเตอร์กระบวนการสองตัวที่แตกต่างกัน
อุณหภูมิการอบออสเทนไนซ์ต้องทำให้ได้โครงสร้างออสเทนไนซ์ตามที่ต้องการ จากนั้นจึงลดอุณหภูมิของวัสดุลงจนถึงอุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างตามที่ต้องการ
ดังนั้น ค่าเดียว เช่น 600–700°C จึงไม่ควรนำมาใช้เป็น "อุณหภูมิการอบอ่อนแบบคงที่" ทั่วไป ช่วงอุณหภูมินี้อาจพบได้ในเทคโนโลยีเฉพาะบางอย่าง แต่ช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมนั้นขึ้นอยู่กับเกรดของเหล็กและกระบวนการเปลี่ยนแปลงของเหล็กนั้นๆ

ความสำคัญของแผนภาพ CTPi ในการอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอล

การเลือกพารามิเตอร์การอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอลมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับจลนศาสตร์ของการเปลี่ยนแปลงออสเทนไนต์ ซึ่งมีประโยชน์อย่างยิ่ง CTPi – กราฟเวลา-อุณหภูมิ-การเปลี่ยนแปลงสำหรับการเปลี่ยนแปลงแบบไอโซเทอร์มอลซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิ ระยะเวลาการคงสภาพ และกระบวนการเปลี่ยนแปลงของออสเทนไนต์ที่เย็นตัวยิ่งยวด
จากแผนภูมิ คุณสามารถระบุสิ่งต่างๆ ได้หลายอย่าง เช่น:

• อุณหภูมิที่การเปลี่ยนแปลงเฉพาะอย่างเริ่มเกิดขึ้น
• ระยะเวลาที่ใช้ในการเริ่มต้นการเปลี่ยนแปลง
• ระยะเวลาที่ต้องใช้ในการดำเนินการให้เสร็จสิ้น
• ช่วงอุณหภูมิที่เกิดผลิตภัณฑ์การเปลี่ยนแปลงออสเทนไนต์เฉพาะชนิด

แผนภาพ CTPi นั้นมีความเฉพาะเจาะจงสำหรับเหล็กเกรดและสภาพวัสดุที่เฉพาะเจาะจง ดังนั้น พารามิเตอร์การอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอลจึงไม่ควรนำไปใช้โดยตรงจากเหล็กเกรดหนึ่งไปยังอีกเกรดหนึ่ง

ออสเทนไนต์จะเปลี่ยนแปลงอย่างไรในระหว่างการอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอล?

ออสเทนไนต์ที่เกิดขึ้นระหว่างการให้ความร้อนจะกลายเป็นโครงสร้างที่เย็นตัวยิ่งยวดเมื่อเย็นตัวลงต่ำกว่าช่วงอุณหภูมิที่มันมีเสถียรภาพ หากเหล็กถูกรักษาไว้ที่อุณหภูมิที่เหมาะสม การเปลี่ยนแปลงจะเริ่มต้นขึ้น นำไปสู่การก่อตัวของส่วนประกอบโครงสร้างจุลภาคใหม่
ชนิดของโครงสร้างที่ได้จะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิการคงสภาพคงที่และลักษณะการเปลี่ยนแปลงของเหล็กเกรดนั้นๆ ในช่วงการเปลี่ยนแปลงแบบเพอร์ไลต์ อาจเกิดโครงสร้างแบบเฟอร์ริติก-เพอร์ไลต์ขึ้นได้ โดยมีลักษณะทางสัณฐานวิทยาขึ้นอยู่กับอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลง
โดยทั่วไปแล้ว ยิ่งอุณหภูมิการเปลี่ยนเฟสในช่วงเพอร์ไลต์ต่ำลงเท่าใด โครงสร้างเพอร์ไลต์ที่ได้ก็จะยิ่งละเอียดมากขึ้นเท่านั้น การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคนี้ส่งผลต่อความแข็ง ความแข็งแรง และความสามารถในการขึ้นรูปของวัสดุในที่สุด

โครงสร้างจุลภาคหลังการอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอล

ไม่มีลักษณะโครงสร้างจุลภาคแบบเดียวที่ใช้ได้กับกระบวนการอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอลทุกแบบ ผลลัพธ์ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของเหล็ก อุณหภูมิการออสเทนไนซ์ อัตราการเย็นตัวจนถึงอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลง และระยะเวลาและอุณหภูมิในการคงสภาพ
หากกระบวนการเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงเป็นเพิร์ลไลต์ เป้าหมายอาจเป็นการสร้างโครงสร้างเฟอร์ริติก-เพิร์ลไลต์ที่สม่ำเสมอ คุณสมบัติของโครงสร้างดังกล่าวขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย รวมถึงระดับการแตกตัวของเพิร์ลไลต์และสัดส่วนของส่วนประกอบโครงสร้างแต่ละชนิด

อิทธิพลของพารามิเตอร์ต่อผลของการอบอ่อนที่อุณหภูมิคงที่

การอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอลและการอบอ่อนแบบสมบูรณ์

ทั้งสองกระบวนการอาจเริ่มต้นด้วยการเกิดออสเทนไนเซชัน แต่แตกต่างกันในวิธีการดำเนินการเปลี่ยนแปลงออสเทนไนต์ การอบอ่อนอย่างสมบูรณ์ วัสดุจะถูกทำให้เย็นลงอย่างช้าๆ โดยปกติจะใช้เตาเผา และการเปลี่ยนแปลงจะเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลงอย่างต่อเนื่อง
ในกระบวนการอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอล วัสดุออสเทนไนซ์จะถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด และคงอุณหภูมินั้นไว้เพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง

การอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอลและการทำให้เป็นปกติ

ในระหว่าง เหล็กกล้าปกติ หลังจากผ่านกระบวนการออสเทนไนเซชันแล้ว วัสดุจะถูกทำให้เย็นลงในอากาศ คุณลักษณะเฉพาะของการอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอล ซึ่งเป็นการหยุดกระบวนการที่อุณหภูมิเฉพาะเพื่อควบคุมการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างนั้น จะถูกละเว้นไป
การทำให้เป็นมาตรฐาน (Normalizing) ส่วนใหญ่ใช้เพื่อทำให้โครงสร้างเป็นมาตรฐานและมีความละเอียดมากขึ้น รวมถึงเพื่อให้ได้คุณสมบัติทางกลที่เฉพาะเจาะจง ในขณะที่การอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอล (Isothermal annealing) ช่วยให้สามารถควบคุมสภาวะการเปลี่ยนแปลงของออสเทนไนต์ได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น

การอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอลและการอบอ่อนแบบสเฟียรอยด์

การอบอ่อนเพื่อให้ได้รูปทรงทรงกลมนั้นมีจุดประสงค์หลักเพื่อทำให้ซีเมนต์ไทต์หรือคาร์ไบด์ชนิดอื่น ๆ มีรูปทรงใกล้เคียงทรงกลมที่เหมาะสม โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีความสำคัญสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนสูง เหล็กกล้าสำหรับตลับลูกปืน และเหล็กกล้าเครื่องมือ
ในทางกลับกัน การอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอลใช้ประโยชน์จากการเปลี่ยนแปลงของออสเทนไนต์ที่เกิดขึ้นระหว่างการคงอุณหภูมิไว้ที่กำหนด ดังนั้นเป้าหมายและกลไกของกระบวนการทั้งสองจึงแตกต่างกัน แม้ว่าทั้งสองจะสามารถใช้เตรียมเหล็กสำหรับการแปรรูปต่อไปได้ก็ตาม

การอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอลและการชุบแข็งแบบไอโซเทอร์มอล

การอบอ่อนแบบอุณหภูมิคงที่ไม่ควรสับสนกับการชุบแข็งแบบอุณหภูมิคงที่ ในทั้งสองกระบวนการ วัสดุจะถูกรักษาไว้ที่อุณหภูมิที่กำหนด แต่จุดประสงค์ของการบำบัด ช่วงอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลง และโครงสร้างจุลภาคสุดท้ายที่ต้องการนั้นแตกต่างกัน
การอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอลมีจุดประสงค์หลักประการหนึ่งคือเพื่อให้ได้โครงสร้างที่เหมาะสมสำหรับการแปรรูปในขั้นตอนต่อไป และมักจะช่วยลดความแข็งลง ในทางกลับกัน การชุบแข็งแบบไอโซเทอร์มอลใช้รอบการให้ความร้อนที่เลือกอย่างระมัดระวังเพื่อให้ได้โครงสร้างและคุณสมบัติเฉพาะของการชุบแข็งประเภทนี้

การอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอลของเหล็กกล้าผสม

การอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอลมีความสำคัญอย่างยิ่งในกรณีของเหล็กกล้าผสม เนื่องจากธาตุต่างๆ เช่น โครเมียม โมลิบเดนัม นิกเกล หรือแมงกานีส สามารถเปลี่ยนแปลงจลนศาสตร์ของการเปลี่ยนแปลงออสเทนไนต์ที่เย็นตัวลงอย่างมากได้
ระยะเวลาที่เพิ่มขึ้นในการเริ่มต้นและทำให้การเปลี่ยนแปลงเสร็จสมบูรณ์ระหว่างการระบายความร้อนอย่างต่อเนื่อง อาจทำให้การอบอ่อนแบบเต็มรูปแบบแบบดั้งเดิมใช้เวลานาน กระบวนการไอโซเทอร์มอลที่ออกแบบมาอย่างเหมาะสมสามารถช่วยให้การเปลี่ยนแปลงเป็นไปอย่างควบคุมได้มากขึ้น

การอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอลของเหล็กกล้าเครื่องมือ

เมื่อพูดถึงเหล็กกล้าสำหรับเครื่องมือ สภาพของวัสดุก่อนการกลึงและการชุบแข็งในภายหลังนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง การอบอ่อนที่เหมาะสมสามารถลดความแข็งและช่วยให้การตัดมีความแม่นยำยิ่งขึ้น
อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ได้หมายความว่าการอบอ่อนแบบอุณหภูมิคงที่จะเป็นวิธีที่ดีที่สุดสำหรับเหล็กกล้าเครื่องมือทุกชนิดเสมอไป สำหรับเหล็กกล้าเครื่องมือที่มีคาร์บอนสูงหลายชนิด การอบอ่อนแบบอุณหภูมิคงที่นั้นมีความสำคัญเป็นพิเศษ การอบอ่อนแบบทรงกลมเนื่องจากคุณสมบัติของวัสดุก่อนการชุบแข็งนั้นถูกกำหนดโดยรูปแบบและการกระจายตัวของคาร์ไบด์ด้วยเช่นกัน

ผลกระทบของการอบอ่อนแบบอุณหภูมิคงที่ต่อความสามารถในการขึ้นรูป

การอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอลที่ดำเนินการอย่างถูกวิธี สามารถปรับปรุงความสามารถในการขึ้นรูปของวัสดุได้ โดยทำให้ได้โครงสร้างจุลภาคที่สม่ำเสมอยิ่งขึ้นและความแข็งที่เหมาะสม
อย่างไรก็ตาม ไม่ควรคิดว่าการลดความแข็งลงเพียงอย่างเดียวจะทำให้ได้ความสามารถในการขึ้นรูปที่ดีที่สุดเสมอไป เหล็กที่อ่อนและยืดหยุ่นเกินไปอาจส่งผลให้เกิดการแตกหักของเศษโลหะ การสะสมของเศษโลหะที่ขอบ และคุณภาพพื้นผิวที่ลดลง ดังนั้นจึงควรเลือกโครงสร้างจุลภาคที่เหมาะสมสำหรับเกรดเหล็กและวิธีการแปรรูปที่ตามมา

อิทธิพลของขนาดองค์ประกอบต่อกระบวนการไอโซเทอร์มอล

ขนาดของชิ้นส่วนมีความสำคัญอย่างยิ่งในช่วงการเปลี่ยนผ่านจากอุณหภูมิออสเทนไนซ์ไปสู่อุณหภูมิคงที่ พื้นผิวของชิ้นส่วนจะเย็นตัวเร็วกว่าแกนกลาง ดังนั้นการทำให้ได้อุณหภูมิที่สม่ำเสมอทั่วทั้งปริมาตรของชิ้นส่วนขนาดใหญ่จึงต้องใช้กระบวนการที่ออกแบบอย่างระมัดระวัง
หากในระหว่างการทำความเย็น ส่วนหนึ่งของหน้าตัดเริ่มเปลี่ยนรูปก่อนที่จะถึงอุณหภูมิคงที่ที่กำหนดไว้ โครงสร้างจุลภาคสุดท้ายอาจไม่สม่ำเสมอ ดังนั้น การประยุกต์ใช้กระบวนการจึงต้องคำนึงถึงไม่เพียงแต่เกรดของเหล็กเท่านั้น แต่ยังรวมถึงมวลและรูปทรงของชิ้นส่วนด้วย

ข้อดีของการอบอ่อนแบบอุณหภูมิคงที่

• ความเป็นไปได้ในการควบคุมสภาวะการเปลี่ยนแปลงออสเทนไนต์ได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น
• ความเป็นไปได้ในการได้โครงสร้างจุลภาคที่เป็นเนื้อเดียวกัน
• ในเหล็กกล้าที่เหมาะสม กระบวนการนี้สามารถลดระยะเวลาลงได้เมื่อเทียบกับการระบายความร้อนแบบช้ามาก
• ความเป็นไปได้ที่จะได้รับคุณสมบัติที่เอื้อต่อการแปรรูปเพิ่มเติม
• เหมาะสำหรับการกลึงโลหะผสมและเหล็กกล้าเครื่องมือบางชนิด
• ความสามารถในการปรับโครงสร้างจุลภาคให้เข้ากับขั้นตอนการผลิตในลำดับถัดไป

ข้อเสียและข้อจำกัดของการอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอล

• ความจำเป็นในการเลือกอุณหภูมิและระยะเวลาการคงอุณหภูมิอย่างแม่นยำสำหรับเหล็กแต่ละประเภท
• ข้อกำหนดด้านการควบคุมอุณหภูมิที่เข้มงวดกว่ากระบวนการอบอ่อนแบบธรรมดา
• ข้อจำกัดที่เกี่ยวข้องกับหน้าตัดขนาดใหญ่ขององค์ประกอบและความแตกต่างในอัตราการเย็นตัวของพื้นผิวและแกนกลาง
• ความเสี่ยงในการเริ่มต้นการเปลี่ยนแปลงที่ไม่พึงประสงค์ในระหว่างการทำความเย็นจนถึงอุณหภูมิคงที่
• ความจำเป็นในการทราบจลศาสตร์ของการเปลี่ยนแปลงของเหล็กชนิดเฉพาะ
• กระบวนการนี้ไม่ได้เหมาะสมที่สุดสำหรับเหล็กทุกประเภท

การอบอ่อนแบบอุณหภูมิคงที่ – ข้อมูลที่สำคัญที่สุด

การอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอล การอบชุบออสเทนไนซ์เป็นกระบวนการอบชุบความร้อนที่ใช้ประโยชน์จากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของออสเทนไนซ์ที่เย็นตัวลงอย่างรวดเร็วโดยควบคุมอุณหภูมิของเหล็กให้อยู่ในระดับที่กำหนด หลังจากอบชุบออสเทนไนซ์แล้ว วัสดุจะถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง คงอุณหภูมินั้นไว้เป็นระยะเวลาที่ต้องการ แล้วจึงทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง
เมื่อเปรียบเทียบกับการอบอ่อนแบบเต็มรูปแบบ กระบวนการนี้ช่วยให้สามารถควบคุมสภาวะการเปลี่ยนแปลงของออสเทนไนต์ได้โดยตรงมากขึ้น และในเหล็กกล้าที่เหมาะสม สามารถลดระยะเวลาในการประมวลผลได้ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับเหล็กกล้าผสมบางชนิด ที่การระบายความร้อนอย่างช้าๆ ในระหว่างการอบอ่อนแบบเต็มรูปแบบแบบดั้งเดิมจะใช้เวลานาน
อุณหภูมิการออสเทนไนซ์ อุณหภูมิการคงสภาพแบบไอโซเทอร์มอล และเวลาการเปลี่ยนแปลงเฟส ต้องได้รับการเลือกให้เหมาะสมกับเหล็กแต่ละเกรด เครื่องมือพื้นฐานสำหรับการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงเฟสเหล่านี้คือ แผนภาพ CTPi ซึ่งแสดงความสัมพันธ์ระหว่างเวลา อุณหภูมิ และกระบวนการเปลี่ยนแปลงเฟสออสเทนไนต์แบบเย็นตัวยิ่งยวด

วิธีการให้ความร้อนและการบำบัดทางเคมีด้วยความร้อนของเหล็ก

การทำให้อ่อนตัวเป็นเพียงกลุ่มกระบวนการที่ใช้ในการปรับเปลี่ยนโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติของเหล็ก ขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ที่ต้องการ อาจใช้กระบวนการอื่นๆ เช่น การทำให้เป็นปกติ การคลายความเครียด การชุบแข็ง การอบคืนตัว และกระบวนการทางเคมีเชิงความร้อน เช่น การคาร์บูไรซิ่งและการไนไตรดิ้ง

วิธีการอบชุบความร้อนของเหล็กกล้า

• เหล็กกล้าปกติ – การปรับปรุงโครงสร้างผลึกและการรวมโครงสร้างจุลภาคให้เป็นหนึ่งเดียว
• การอบคลายความเครียด – ลดความเค้นตกค้าง
• การอ่อนตัวของเหล็ก - ลดความแข็งและเพิ่มความสามารถในการแปรรูปต่อไป
• การอบอ่อนอย่างสมบูรณ์ – การทำให้เป็นออสเทนไนต์และการระบายความร้อนอย่างช้าๆ
• การอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอล – การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นขณะคงอุณหภูมิที่เลือกไว้อย่างเหมาะสม
• การอบอ่อนลูกบอล – การทำให้เป็นทรงกลม - การเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างทางสัณฐานวิทยาของซีเมนไทต์หรือคาร์ไบด์ชนิดอื่น
• การอบอ่อนเพื่อการตกผลึกใหม่ - ขจัดผลกระทบจากการบดอัดและฟื้นฟูสภาพความยืดหยุ่น
• การอบอ่อนแบบโฮโมจีไนซ์ - ลดการแยกตัวและทำให้องค์ประกอบของวัสดุมีความเป็นเนื้อเดียวกันมากขึ้น
• การชุบแข็งและการอบชุบด้วยความร้อน - การปรับแต่งโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติโดยการชุบแข็งและการอบคืนตัว
• เหล็กกล้าชุบแข็ง - การปรับเปลี่ยนคุณสมบัติของเหล็กอย่างเป็นระบบหลังการชุบแข็ง
• การชุบแข็งด้วยการเหนี่ยวนำ - การให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำที่พื้นผิวและการระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว
• การชุบแข็งด้วยเปลวไฟ - การชุบแข็งผิวหน้าหลังจากการให้ความร้อนเฉพาะจุดด้วยเปลวไฟ
• ความอิ่มตัวเกิน - การสร้างสารละลายของแข็งอิ่มตัวยิ่งยวดโดยใช้กระบวนการความร้อนที่เหมาะสม
• ความชรา - การแยกเฟสอย่างเป็นระบบ ส่งผลให้วัสดุมีความแข็งแรงมากขึ้น

วิธีการบำบัดเหล็กด้วยความร้อนทางเคมี

• การไนไตรดิ้งเหล็ก - การเพิ่มปริมาณไนโตรเจนในชั้นผิวโดยกระบวนการแพร่
• เหล็กกล้าคาร์บอน - การเพิ่มปริมาณคาร์บอนบนพื้นผิวโดยกระบวนการแพร่กระจาย
• คาร์บอนไนไตรดิ้ง – การเพิ่มปริมาณคาร์บอนและไนโตรเจนในชั้นผิวพร้อมกัน
• ไนโตรคาร์บอนไนเซชัน / ไนโตรคาร์บอนไนเซชัน – การสะสมของชั้นดังกล่าวโดยส่วนใหญ่ประกอบด้วยไนโตรเจนและคาร์บอน
• การเจาะ - การอิ่มตัวของการแพร่กระจายของโบรอนบนพื้นผิว
• การชุบโครเมียมแบบแพร่กระจาย - การเพิ่มปริมาณโครเมียมในชั้นโดยกระบวนการแพร่
• การเคลือบอะลูมิเนียมแบบแพร่กระจาย - การเพิ่มความเข้มข้นของอะลูมิเนียมในชั้นโดยกระบวนการแพร่