ชุบแข็งเหล็ก คืออะไร สาระน่ารู้ที่จะทำให้คุณเข้าใจมากขึ้น

ชุบ แข็ง เหล็ก
April 24, 2022 0 Comments

การชุบแข็งเหล็กมีวัตถุประสงค์เพื่อให้เหล็กมีความแข็งแรงทนทานสามารถต้านทานการสึกหรอได้ดีโดยใช้วิธีการเผาเหล็กให้ร้อนจนถึงระดับอุณหภูมิเหนืออุณหภูมิวิกฤต ประมาณ 50 องศาเซลเซียส หลังจากนั้นจะเผาแช่ไว้ในระดับอุณหภูมินี้จนกระทั่งความร้อนเกิดการแพร่กระจายไปทั่วทั้งชิ้นงานและโครงสร้างภายในเปลี่ยนแปลงไปเป็นออสเตไนท์ จึงนำชิ้นงานออกจากเตาเผาไปทำการจุ่มชุบลงในสารชุบทำให้อัตราการเย็นตัวนั้นเป็นไปอย่างรวดเร็ว เพื่อให้เหล็กมีโครงสร้างภายในเปลี่ยนแปลงแบบมาร์เทนไซต์

การชุบแข็งเหล็กเป็นหนึ่งในกระบวนการอบชุบ (Heat treatment) การอบชุบเหล็กด้วยความร้อนคือกระบวนการให้ความร้อนและลดความร้อนแก่เหล็กเพื่อเปลี่ยนแปลงรวมถึงปรับปรุงคุณสมบัติของเหล็กให้เหมาะสมกับสภาพที่ต้องการนำไปใช้งาน

การชุบแข็งเหล็กเพื่อให้ได้ความแข็งอย่างเดียวโลหะจะถูกเผาในอุณหภูมิสูงจนเกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเป็นแบบหนึ่ง และจะนำมาทำให้เย็นอย่างรวดเร็วด้วยวิธีการชุบในน้ำหรือในน้ำมัน ซึ่งจะทำให้โลหะไม่สามารถเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและอยู่ในสภาพสมดุลได้เป็นเหตุทำให้โครงสร้างภายหลังจากการชุบเรียกว่าโครงสร้างใหม่ที่ไม่สมดุลซึ่งส่วนมากแล้วจะมีความแข็งสูงหลังจากชุบแข็งส่วนใหญ่ใช้กับเหล็กกล้าที่มีธาตุคาร์บอนเกินกว่า 0.3 เปอร์เซ็นต์และผสมกับทองแดงกับอลูมิเนียมบางชนิดด้วย

อุณหภูมิที่ใช้ชุบแข็งเหล็กจะใช้อุณหภูมิประมาณ 800 ถึง 850 องศาเซลเซียส ในตอนนี้เองเหล็กจะเกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเป็นออสเตไนท์ และเมื่อชุบน้ำแล้วเหล็กจะให้โครงสร้างเป็นมาร์เทนไซท์ ทำให้เหล็กมีความแข็งสูงแต่เปราะสำหรับการผสมทองแดงและอลูมิเนียมในการชุบแข็งเหล็กโดยมีอะลูมิเนียม 10% ชุบแข็งที่อุณหภูมิ 900 องศาจะได้โครงสร้างที่คล้ายกันกับมาร์เทนไซท์ และเป็นโครงสร้างที่มีความแข็งสูง

กระบวนการชุบแข็งเหล็ก ปัจจุบันนิยมกระบวนการชุบแข็งเหล็กไอโซไนต์ (ISONITE) เป็นกระบวนการชุบไนไตรดิ้งด้วยอ่างเกลือหรือการชุบผิวแข็งในอ่างเกลือ ซึ่งไนโตรเจนและคาร์บอนจะซึมลึกเข้าไปในเนื้อของเหล็กทำให้เกิดเป็นชั้นสารประกอบไนไตรและชั้นซึมลึกโดยชั้นสารประกอบไนไตรจะช่วยทำให้เหล็กแข็งแรงทนทานทนต่อแรงเสียดทาน ส่วนชั้นซึมลึกช่วยเพิ่มการทนทานต่อความล้าได้ดีขึ้นและยังคงรักษาความเหนียวของวัสดุเหล็กไว้ด้วย

กระบวนการชุบแข็งเหล็กไอโซไนต์ สามารถชุบชิ้นงานที่มาจากวัสดุได้หลากหลาย เช่น เหล็กซินเตอร์ เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำเหล็กอัลลอยส่วนผสมต่ำ เหล็กกล้าไร้สนิมหรือสแตนเลส เหล็กอัลลอยสูง เหล็กหล่อ เป็นต้น ปัจจุบันมีผู้ให้บริการชุบแข็งเหล็กด้วยกระบวนการไอโซไนต์ เลือกบริษัทที่เชื่อถือได้มีความเป็นมืออาชีพและมีประสบการณ์ บางบริษัทยังมีกระบวนการปรับปรุงคุณภาพเพื่อเพิ่มความทนทานและการกัดกร่อนหรือการสึกหรอของเหล็กด้วยกระบวนการชุบในอ่างเกลือหลังจากทำไอโซไนต์ด้วย