การชุบแข็งแบบสุญญากาศ การชุบแข็งแบบเงาสำหรับโลหะผสมสแตนเลส การอบชุบความร้อน การชุบแข็งสำหรับโลหะผสมสแตนเลส

การชุบแข็ง หรือที่เรียกว่าการทำให้แข็ง คือกระบวนการให้ความร้อนแล้วทำให้เย็นตัวลงอย่างรวดเร็วของเหล็ก (หรือโลหะผสมอื่นๆ) ซึ่งทำให้ความแข็งเพิ่มขึ้นอย่างมาก ไม่ว่าจะเป็นที่ผิวหน้าหรือทั่วทั้งชิ้น ในกรณีของการชุบแข็งในสุญญากาศ กระบวนการนี้จะทำในเตาอบสุญญากาศซึ่งสามารถทำอุณหภูมิได้สูงถึง 1,300°C วิธีการชุบแข็งจะแตกต่างกันไปตามวัสดุที่ทำการชุบ แต่การชุบแข็งด้วยก๊าซไนโตรเจนเป็นวิธีที่พบได้บ่อยที่สุด

การชุบแข็งด้วยแก๊สสุญญากาศ:

ในกระบวนการชุบแข็งด้วยก๊าซสุญญากาศ วัสดุจะถูกให้ความร้อนโดยปราศจากออกซิเจนด้วยการพาความร้อนในตัวกลางของก๊าซเฉื่อย (N₂) และ/หรือการแผ่รังสีความร้อนในสภาวะความดันต่ำ เหล็กจะแข็งตัวด้วยกระแสไนโตรเจน โดยสามารถกำหนดอัตราการเย็นตัวได้โดยการเลือกความดันส่วนเกิน ขึ้นอยู่กับรูปทรงของชิ้นงาน ยังสามารถเลือกทิศทางและเวลาในการเป่าไนโตรเจนได้อีกด้วย การปรับเวลาและการควบคุมอุณหภูมิของเหล็กให้เหมาะสมจะดำเนินการในระหว่างกระบวนการโดยใช้เทอร์โมคัปเปิลนำร่องซึ่งสามารถวางไว้บนชิ้นงานในห้องให้ความร้อนได้ เหล็กที่ผ่านการอบชุบในเตาอบสุญญากาศจะได้รับคุณสมบัติความแข็งแรงและความแข็งตามที่กำหนดตลอดทั้งหน้าตัดโดยไม่มีการลดคาร์บอนที่ผิว เกรนออสเทนิติกละเอียดและเป็นไปตามมาตรฐานสากล

โดยทั่วไปแล้ว โลหะผสมเหล็กที่น่าสนใจทางเทคนิคเกือบทั้งหมด เช่น เหล็กสปริง เหล็กขึ้นรูปเย็น เหล็กชุบแข็งและอบคืนตัว เหล็กแบริ่งกันเสียดทาน เหล็กขึ้นรูปด้วยความร้อน และเหล็กเครื่องมือ ตลอดจนเหล็กกล้าไร้สนิมผสมสูงจำนวนมาก และโลหะผสมเหล็กหล่อ สามารถเพิ่มความแข็งได้ด้วยวิธีนี้

การชุบแข็งด้วยน้ำมันสุญญากาศ

การชุบแข็งด้วยน้ำมันสุญญากาศ คือการทำให้วัสดุที่ร้อนเย็นลงโดยใช้น้ำมันสุญญากาศ เนื่องจากการเคลื่อนย้ายชิ้นงานเกิดขึ้นภายใต้สภาวะสุญญากาศหรือการป้องกันด้วยก๊าซเฉื่อยหลังจากที่เราไล่ก๊าซออกจากเตาแล้ว พื้นผิวของชิ้นงานจึงได้รับการปกป้องอยู่เสมอจนกว่าจะจุ่มลงในน้ำมันจนมิด การปกป้องพื้นผิวจะคล้ายคลึงกันมากไม่ว่าจะเป็นการชุบแข็งในน้ำมันหรือในก๊าซ

ข้อได้เปรียบที่สำคัญเมื่อเทียบกับวิธีการชุบแข็งด้วยน้ำมันในบรรยากาศแบบดั้งเดิม คือ การควบคุมพารามิเตอร์การระบายความร้อนได้อย่างแม่นยำ ด้วยเตาอบสุญญากาศ ทำให้สามารถปรับเปลี่ยนพารามิเตอร์การชุบแข็งมาตรฐาน เช่น อุณหภูมิและการกวน และยังสามารถปรับความดันเหนือถังชุบแข็งได้อีกด้วย

การปรับเปลี่ยนความดันเหนือถังจะทำให้เกิดความแตกต่างของความดันภายในอ่างน้ำมัน ซึ่งจะเปลี่ยนแปลงเส้นโค้งประสิทธิภาพการระบายความร้อนของน้ำมันที่กำหนดไว้ที่ความดันบรรยากาศ ที่จริงแล้ว บริเวณที่เกิดการเดือดคือช่วงที่ความเร็วในการระบายความร้อนสูงที่สุด การเปลี่ยนแปลงความดันน้ำมันจะเปลี่ยนแปลงการระเหยของน้ำมันเนื่องจากความร้อนจากภาระ

การลดความดันจะกระตุ้นปรากฏการณ์การระเหย ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของขั้นตอนการเดือด สิ่งนี้จะเพิ่มประสิทธิภาพการระบายความร้อนของของเหลวหล่อเย็นและปรับปรุงความสามารถในการชุบแข็งเมื่อเทียบกับสภาวะบรรยากาศ อย่างไรก็ตาม การเกิดไอน้ำจำนวนมากอาจทำให้เกิดปรากฏการณ์ชั้นเปลือกหุ้มและก่อให้เกิดการเสียรูปได้

การเพิ่มความดันในน้ำมันจะยับยั้งการก่อตัวของไอน้ำและชะลอการระเหย ปลอกหุ้มจะยึดติดกับชิ้นส่วนและเย็นตัวลงอย่างสม่ำเสมอมากขึ้นแต่ไม่รุนแรงเท่า ดังนั้นการชุบแข็งด้วยน้ำมันในสุญญากาศจึงมีความสม่ำเสมอมากกว่าและทำให้เกิดการบิดเบี้ยวลดลง

การชุบแข็งด้วยน้ำในสุญญากาศ

กระบวนการต่างๆ เช่น การชุบแข็งด้วยน้ำมันในสุญญากาศ เป็นวิธีที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการอบชุบแข็งอะลูมิเนียม ไทเทเนียม หรือวัสดุอื่นๆ ที่ต้องการระบายความร้อนอย่างรวดเร็วเพียงพอ