วัตถุประสงค์ของการอบชุบด้วยความร้อนคือเพื่อเพิ่มคุณสมบัติเชิงกลของท่อเหล็กและท่อเหล็กแม่นยำ ขจัดความเครียดตกค้าง และปรับปรุงความสามารถในการกลึงโลหะเหล็ก กระบวนการอบชุบด้วยความร้อนสามารถแบ่งออกได้อย่างกว้างๆ เป็นสองประเภท ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์เฉพาะ ได้แก่ การอบชุบด้วยความร้อนเบื้องต้นและการอบชุบด้วยความร้อนขั้นสุดท้าย
การอบชุบด้วยความร้อนแบบเตรียมการ
เป้าหมายของการอบชุบด้วยความร้อนแบบเตรียมการคือการปรับปรุงความสามารถในการทำงาน ขจัดความเครียดภายใน และเตรียมโครงสร้างโลหะที่เหมาะสมสำหรับการอบชุบด้วยความร้อนขั้นสุดท้าย กระบวนการที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ การอบอ่อน การทำให้เป็นปกติ การบ่ม การดับและการอบชุบ
(1) การอบและการทำให้เป็นปกติ
การอบอ่อนและการทำให้เป็นมาตรฐานใช้กับชิ้นงานที่ขึ้นรูปด้วยความร้อน เหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าผสมที่มีปริมาณคาร์บอนมากกว่า 0.5% มักผ่านการอบอ่อนเพื่อลดความแข็งและอำนวยความสะดวกในการตัด ในทางกลับกัน เหล็กกล้าที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำกว่า 0.5% จะได้รับการทำให้เป็นมาตรฐานเพื่อหลีกเลี่ยงความอ่อนตัวมากเกินไปซึ่งอาจทำให้เครื่องมือติดระหว่างการตัด การอบอ่อนและการทำให้เป็นมาตรฐานยังช่วยปรับปรุงโครงสร้างเกรน ปรับโครงสร้างจุลภาคให้เป็นเนื้อเดียวกัน และเตรียมวัสดุสำหรับการอบชุบด้วยความร้อนในภายหลัง โดยทั่วไปแล้ว กระบวนการเหล่านี้จะดำเนินการหลังจากการผลิตชิ้นงานเปล่าและก่อนการกลึงหยาบ
(2) การรักษาความชรา
การอบชุบเพื่อเสื่อมสภาพนั้นใช้เป็นหลักเพื่อขจัดความเครียดภายในที่เกิดขึ้นระหว่างการผลิตและการตัดเฉือนแบบเปล่า สำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการความแม่นยำโดยทั่วไป การอบชุบเพียงครั้งเดียวก่อนการตกแต่งก็เพียงพอที่จะหลีกเลี่ยงการขนส่งที่มากเกินไป อย่างไรก็ตาม สำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการความแม่นยำสูงกว่า (เช่น กล่องของเครื่องเจาะแบบพิกัด) อาจจำเป็นต้องอบชุบสองครั้งหรือมากกว่านั้น โดยทั่วไป ชิ้นส่วนที่เรียบง่ายไม่จำเป็นต้องอบชุบเพื่อเสื่อมสภาพ
นอกเหนือจากการหล่อ ชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำซึ่งมีความแข็งแรงต่ำ (เช่น สกรูลีดที่มีความแม่นยำ) มักต้องผ่านการอบชุบหลายครั้งระหว่างการกลึงหยาบและการกลึงกึ่งสำเร็จรูปเพื่อขจัดความเค้นภายในและรักษาความแม่นยำในการประมวลผลให้คงที่ ชิ้นส่วนแนวแกนบางชิ้นยังต้องผ่านการอบชุบหลังจากการยืดตรงด้วย
(3) การชุบแข็งและการอบอ่อน
การดับและการอบชุบเกี่ยวข้องกับการดับตามด้วยอบชุบที่อุณหภูมิสูง กระบวนการนี้ทำให้ได้โครงสร้างซอร์ไบต์ที่ผ่านการอบชุบที่สม่ำเสมอและละเอียด ซึ่งช่วยเตรียมวัสดุให้พร้อมสำหรับการเสียรูปน้อยลงในระหว่างการดับผิวและการไนไตรด์ในขั้นตอนต่อไป ดังนั้น การดับและการอบชุบจึงสามารถทำหน้าที่เป็นการอบชุบเพื่อเตรียมการด้วยความร้อนได้ด้วย
เนื่องจากคุณสมบัติเชิงกลที่ครอบคลุมอย่างยอดเยี่ยม การชุบแข็งและการอบคืนตัวจึงสามารถใช้เป็นการอบชุบความร้อนขั้นสุดท้ายสำหรับชิ้นส่วนที่มีข้อกำหนดความแข็งและความทนทานต่อการสึกหรอในระดับปานกลาง
การอบชุบด้วยความร้อนขั้นสุดท้าย
วัตถุประสงค์ของการอบชุบด้วยความร้อนขั้นสุดท้ายคือเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกล เช่น ความแข็ง ความทนทานต่อการสึกหรอ และความแข็งแกร่ง
(1) การดับ
การชุบแข็งสามารถทำได้ทั้งการชุบแข็งผิวหรือการชุบแข็งแบบผ่านกระบวนการ การชุบแข็งผิวเป็นที่นิยมใช้กันอย่างกว้างขวางเนื่องจากเกิดการเสียรูป ออกซิเดชัน และการแยกคาร์บอนออกให้น้อยที่สุด การชุบแข็งผิวมีความแข็งแรงภายนอกสูง ทนทานต่อการสึกหรอได้ดี และคงความเหนียวภายในและทนต่อแรงกระแทกได้ดี เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของชิ้นส่วนที่ชุบแข็งผิว มักจะทำการอบชุบเพื่อเตรียมการ เช่น การชุบแข็งและการอบชุบหรือการทำให้เป็นมาตรฐานไว้ก่อน กระบวนการทั่วไปมีดังนี้: การตัด → การตีขึ้นรูป → การทำให้เป็นมาตรฐาน (หรือการอบชุบ) → การกลึงหยาบ → การชุบแข็งและการอบชุบ → การกลึงกึ่งสำเร็จรูป → การชุบแข็งผิว → การกลึงแบบตกแต่ง
(2) การชุบแข็งและการชุบแข็ง
การชุบแข็งและการชุบแข็งเหมาะสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำและโลหะผสมต่ำ กระบวนการนี้จะเพิ่มปริมาณคาร์บอนบนพื้นผิวของชิ้นส่วน ส่งผลให้พื้นผิวมีความแข็งสูงหลังจากการชุบแข็ง ในขณะที่แกนกลางยังคงความแข็งแรงปานกลาง ความเหนียวสูง และความเป็นพลาสติก การชุบแข็งสามารถทำได้ทั้งแบบเต็มหรือบางส่วน โดยแบบหลังต้องใช้มาตรการป้องกันการชุบแข็ง (เช่น การชุบทองแดงหรือการเคลือบป้องกันการชุบแข็ง) สำหรับพื้นที่ที่ไม่มีการชุบแข็ง เนื่องจากการเสียรูปอย่างมีนัยสำคัญและความลึกของการชุบแข็งโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 0.5 ถึง 2 มม. กระบวนการชุบแข็งจึงมักกำหนดเวลาไว้ระหว่างการกลึงกึ่งสำเร็จรูปและการกลึงละเอียด
กระบวนการทั่วไปมีดังนี้: การตัด → การตีขึ้นรูป → การทำให้เป็นมาตรฐาน → การกลึงหยาบและกึ่งสำเร็จรูป → การชุบแข็งด้วยคาร์บอนและการชุบแข็ง → การกลึงเพื่อการตกแต่ง
เมื่อส่วนที่ไม่ได้ผ่านกระบวนการคาร์บูไรซ์ของชิ้นส่วนที่ผ่านการคาร์บูไรซ์บางส่วนถูกขยายใหญ่ขึ้นเพื่อให้สามารถกำจัดชั้นคาร์บูไรซ์ส่วนเกินได้ ขั้นตอนการกำจัดนี้ควรเกิดขึ้นหลังจากการคาร์บูไรซ์แต่ก่อนการดับ
(3) ไนไตรดิ้ง
การไนไตรดิ้งเกี่ยวข้องกับการแทรกอะตอมไนโตรเจนลงบนพื้นผิวโลหะเพื่อสร้างชั้นของสารประกอบไนโตรเจน ชั้นไนไตรดิ้งจะช่วยเพิ่มความแข็งของพื้นผิวของชิ้นส่วน ความทนทานต่อการสึกหรอ ความแข็งแรงต่อความล้า และความทนทานต่อการกัดกร่อน เนื่องจากไนไตรดิ้งทำงานที่อุณหภูมิต่ำโดยมีการเสียรูปน้อยที่สุดและผลิตชั้นบางๆ (โดยทั่วไปไม่เกิน 0.6-0.7 มม.) จึงควรวางแผนกระบวนการไนไตรดิ้งให้ช้าที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อลดการเสียรูประหว่างการไนไตรดิ้ง โดยทั่วไปแล้วจะมีการอบชุบด้วยอุณหภูมิสูงเพื่อคลายความเค้นหลังจากการตัด
