14.5 ประเภทการอบคืนตัว

      วิธีการอบคืนตัวมีหลายวิธีการมีทั้งแบบธรรมดา และแบบพิเศษ ในแบบพิเศษมีวิธีการที่ทำให้เกิดความแตกต่างขึ้นในโครงสร้างจนได้โครงสร้างพิเศษของเหล็กกล้า วิธีการเหล่านี้จะช่วยลดการเปลี่ยนแปลงของรอยร้าว, การบิดตัว, ผลที่เกิดจากความอ่อน และปรับปรุงความทนทานให้ดียิ่งขึ้น

      วิธีการอบคืนตัวแบบพิเศษมีอยู่สามวิธีในการที่จะให้ได้โครงสร้างพิเศษ วิธีการทั้งสามเหล่านี้ออกแบบมาเพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของเหล็ก ในด้านการแตกร้าว และการบิดตัวให้ลดเหลือน้อยลง มีดังนี้

แบบธรรมดา

• การชุบแข็ง และอบคืนตัวทั่วไป

แบบพิเศษ

• มาร์เทมเปอร์ริ่ง หรืออบคืนตัวมาเทนไซต์ (Martempering)

• ออสเทมเปอร์ริ่ง หรืออบคืนตัวออสเตนไนต์ (Austempering)

• การชุบแข็ง และการอบคืนตัวความร้อนคงที่ (Isothermal quenching & tempering)

วิธีการแบบพิเศษต่าง ๆเหล่านี้ ที่จะถูกล่าวถึงรายละเอียดต่อไปในบทนี้ จะมีความสัมพันธ์กับหัวข้อวิธีการแบบธรรมดาอยู่ด้วย

14.5.1 การชุบแข็ง และการอบคืนตัวทั่วไป

      แผนภาพการเปลี่ยนแปลงแบบอุณหภูมิคงที่ หรือแผนภาพไอทีของการอบคืนตัว และการชุบแข็งทั่วไป แสดงในรูปด้านล่าง

แผนภาพไอทีของการอบคืนตัว และการชุบแข็งทั่วไป วิธีการนี้จะได้ผลที่เกิดเป็นโครงสร้างมาเทนไซต์

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

แผนภาพประเภทนี้ได้อธิบายถึงรายละเอียดไว้แล้วในบทที่ 13 ส่วนในภาพที่แสดงด้านบนได้แสดงการเปลี่ยนแปลงจากการชุบแข็งเหล็กกล้าไปถึงการอบคืนตัว จนทำให้เกิดโครงสร้างที่มีแตกต่างจากของเดิม

      ข้อสังเกตในกราฟอุณหภูมิ - เวลา แสดงให้เห็นว่าแนวเส้นเวลาของเหล็กกล้า (เส้นลากจุด A ถึง B) ถูกลากโดยไม่ผ่านจมูกของเส้นโค้งตัวซี ซึ่งเป็นการชุบแข็งเหล็กกล้า แนวเส้นเวลาจะลากข้ามเข้ามาที่อาณาบริเวณการเปลี่ยนแปลงมาเทนไซต์เลย ทำให้เหล็กกล้ากลายเป็น มาเทนไซต์ 100%

      ที่จุด B ในแผนภาพ การชุบแข็งได้ประสบความสำเร็จแล้ว จากนั้นก็เริ่มต้นเข้าสู่กระบวนการการอบคืนตัว วัสดุถูกทำความร้อนซ้ำที่อุณหภูมิอบคืนตัวระหว่าง 260°C - 540°C (500°F ถึง 1000°F)

      ที่จุด C เหล็กกล้าถูกทำให้ร้อนจนไปถึงอุณหภูมิอบคืนตัว แล้วคงความร้อนเหล็กกล้าที่เรียกว่า การชุบตัว ที่อุณหภูมิอบคืนตัวเป็นเวลาหลายชั่วโมง (จุด D) จากนั้นก็ทำการชุบแข็งจนไปถึงอุณหภูมิห้อง (จุด E)

      ผลที่ได้จากการอบ ทำให้โครงสร้างนี้เรียกกว่า โครงสร้างมาเทนไซต์จากการอบคืนตัว (Tempered martensite) มันจะคล้ายคลึงกับมาเทนไซต์มาก เพียงแต่มันถูกนำย้อนกลับมาอบให้ร้อนใหม่อีกครั้ง (Drawn back) เพิ่มอุณหภูมิอีกขึ้นเล็กน้อย โดยผ่านกระบวนการอบคืนตัว แน่นอนข้อด้อยจากการทำแบบนี้ก็มีก็คือ ทำให้ความสามารถด้านความอ่อน, ความเหนียว, ความเค้น, การบิดตัว และแตกร้าวได้ผลเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อย

        ข้อสังเกต เส้นโค้งตัวซี ของบริเวณการเปลี่ยนแปลงในแผนภาพด้านบน ตอนแรกจะมีเพียงกระบวนการชุบแข็งเท่านั้น หลังจากเหล็กถูกชุบแข็งแล้ว มันถึงจะเกิดการเปลี่ยนแปลงไปเป็นโครงสร้างทางโลหะวิทยาอื่น ๆ ก็โดยการอบคืนตัว

14.5.2 มาร์เทมเปอร์ริ่ง

แผนภาพไอทีทำการอบคืนตัวแบบมาร์เทมเปอร์ริ่ง เหล็กกล้าคงอุณหภูมิในเวลาอันสั้นก่อนมันไปสู่บริเวณมาเทนไซต์ ผลที่ได้เป็นโครงสร้างมาร์เทนไซต์จากการอบคืนตัว

      มาเทมเปอร์ริ่งมีความคล้ายคลึงกับการอบคืนตัวทั่วไป แต่กระบวนการนี้จะทำให้เหล็กกล้ามีความ ละมุนอ่อนโยน (Gentle) กว่า

      จากแผนภาพด้านบนเมื่อเหล็กกล้าทำการชุบแข็ง อันดับแรกมันจะถูกทำให้เย็นอย่างรวดเร็ว (จุด A ถึง B) มันไม่ลากผ่านจมูกของเส้นโค้งรูปซี อย่างไรก็ตาม มันจะเข้าใกล้ (จุด C) ที่อุณหภูมิที่ประมาณ 240°C (460°F) ถึง 260°C (500°F) ในช่วงเวลาสั้น ๆ จากเหตุการณ์นี้จะส่งผลให้ความรุนแรงเกิดขึ้นน้อยในการชุบ ท้ายสุดเหล็กกล้าก็จะข้ามผ่านไปยังบริเวณมาเทนไซต์ (จุด G)

                หลังจากการชุบแข็ง โครงสร้างเหล็กจะเป็นมาเทนไซต์ 100% แต่มันจะมีค่าความเค้นที่เกิดขึ้นในเนื้อโลหะน้อยกว่าแบบประเภทการชุบแข็ง และการอบคืนตัวทั่วไป ซึ่งแบบชุบแข็ง และอบคืนตัวทั่วไป เหล็กกล้าจะถูกอบคืนตัวโดยทันที

      แต่แบบมาเทมเปอร์ริ่งจะถูกให้ความร้อนซ้ำอีกหนในระหว่างช่วงกลางกระบวนการ ซึ่งทำให้มันมีเวลาในการปรับสภาพมากขึ้นก่อนที่จะทำให้เย็นไปสู่อุณหภูมิห้อง

                ผลที่ได้จากวิธีการมาร์เทมเปอร์ริ่ง ก็เป็นโครงสร้างมาเทนไซต์จากการอบคืนตัว ซึ่งก็จะเหมือนกันกับโครงสร้างจากการชุบแข็ง และอบคืนตัวทั่วไป แต่จะมีข้อดีอยู่ก็คือ มันจะทนทานต่อการแตกร้าว และการบิดตัวได้ดีกว่า

      ข้อเสียของมาเทมเปอร์ริ่งมันก็มี คือจะต้องทำอุณหภูมิให้ขึ้นสูงอีกครั้ง (อาจขึ้นไปถึง 260°C (500°F)) เพื่อทำความร้อนซ้ำ ซึ่งอาจเป็นการเสียเวลา และบางครั้งไม่สะดวก แต่เมื่อต้องการเน้นเรื่องลดการบิดตัว และการแตกร้าวในเหล็กเป็นสิ่งสำคัญเป็นอันดับแรก ก็สมควรแล้วที่จะทำ

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“ไม่มีสิ่งใดช่วยให้ได้เปรียบคนอื่นมากเท่ากับ

 การควบคุมอารมณ์ให้สงบนิ่งอยู่ตลอดเวลาในทุกสถานการณ์”