ขั้นตอนการอบอ่อนสำหรับท่อเหล็กตะเข็บตรง

การอบอ่อนท่อเหล็กตะเข็บตรง คือการให้ความร้อนแก่ท่อเหล็กจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด แล้วคงอุณหภูมินั้นไว้ จากนั้นจึงค่อยๆ ลดอุณหภูมิลงจนถึงอุณหภูมิห้อง การอบอ่อนประกอบด้วย การอบอ่อนแบบปกติ การอบอ่อนแบบทรงกลม และการอบอ่อนเพื่อลดความเค้น

1. การให้ความร้อนแก่ท่อเหล็กจนถึงอุณหภูมิที่กำหนดไว้ คงอุณหภูมิไว้ระยะหนึ่ง แล้วค่อยๆ ลดอุณหภูมิลงโดยใช้เตาอบ เรียกว่า การอบอ่อน จุดประสงค์คือเพื่อลดความแข็งของเหล็กและขจัดโครงสร้างที่ไม่สม่ำเสมอและความเครียดภายในของเหล็ก

2. นำท่อเหล็กไปให้ความร้อนถึง 750°C คงอุณหภูมิไว้สักพัก แล้วค่อยๆ ลดอุณหภูมิลงเหลือ 500°C จากนั้นจึงปล่อยให้เย็นตัวลงในอากาศ กระบวนการนี้เรียกว่าการอบอ่อนแบบทรงกลม (spheroidizing annealing) จุดประสงค์คือเพื่อลดความแข็งและประสิทธิภาพในการตัดของเหล็ก โดยส่วนใหญ่ใช้กับเหล็กกล้าคาร์บอนสูง

3. การอบอ่อนท่อเหล็กเพื่อลดความเค้น หรือที่เรียกว่าการอบอ่อนที่อุณหภูมิต่ำ เป็นการนำเหล็กไปให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 500-600 องศาเซลเซียส คงอุณหภูมิไว้ระยะหนึ่ง แล้วค่อยๆ ลดอุณหภูมิลงต่ำกว่า 300 องศาเซลเซียสโดยใช้เตาอบ จากนั้นจึงปล่อยให้เย็นลงที่อุณหภูมิห้อง โครงสร้างของเหล็กจะไม่เปลี่ยนแปลงในระหว่างกระบวนการอบอ่อน และความเค้นภายในของโลหะจะถูกกำจัดออกไปเป็นหลัก

4. การอบชุบแบบนอร์มาไลซ์ (Normalizing) คือกระบวนการอบชุบความร้อนของท่อเหล็ก โดยให้ความร้อนสูงกว่าอุณหภูมิวิกฤต 30-50 องศาเซลเซียส แล้วคงอุณหภูมิไว้เป็นระยะเวลาที่เหมาะสม จากนั้นจึงปล่อยให้เย็นตัวลงในอากาศนิ่ง จุดประสงค์หลักของการอบชุบแบบนอร์มาไลซ์คือการปรับปรุงโครงสร้างและสมรรถนะของเหล็ก เพื่อให้ได้โครงสร้างที่ใกล้เคียงกับสภาวะสมดุล ความแตกต่างหลักระหว่างการอบชุบแบบนอร์มาไลซ์และการอบอ่อนคือ อัตราการเย็นตัวของการอบชุบแบบนอร์มาไลซ์จะเร็วกว่าเล็กน้อย ดังนั้นวงจรการผลิตของการอบชุบแบบนอร์มาไลซ์จึงสั้นกว่า ดังนั้น เมื่อการอบอ่อนและการอบชุบแบบนอร์มาไลซ์สามารถตอบสนองความต้องการด้านสมรรถนะของชิ้นส่วนได้ ควรใช้การอบชุบแบบนอร์มาไลซ์ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

5. สำหรับการชุบแข็ง ให้ให้ความร้อนแก่ท่อเหล็กจนถึงอุณหภูมิที่กำหนดเหนือจุดวิกฤต (อุณหภูมิการชุบแข็งของเหล็กเบอร์ 45 คือ 840-860℃ และอุณหภูมิการชุบแข็งของเหล็กกล้าเครื่องมือคาร์บอนคือ 760～780℃) จากนั้นจึงแช่ไว้ในน้ำด้วยความเร็วที่เหมาะสม (กระบวนการอบชุบความร้อนโดยการทำให้เย็นลงในน้ำมันเพื่อให้ได้โครงสร้างมาร์เทนไซต์หรือเบนไนต์เรียกว่าการชุบแข็ง ความแตกต่างหลักในกระบวนการชุบแข็ง การอบอ่อน และการทำให้เป็นปกติคือ อัตราการเย็นตัวเร็ว และจุดประสงค์คือเพื่อให้ได้โครงสร้างมาร์เทนไซต์ โครงสร้างมาร์เทนไซต์เป็นโครงสร้างที่ไม่สมดุลที่ได้หลังจากการชุบแข็งเหล็ก ความแข็งสูง แต่ความยืดหยุ่นและความเหนียวต่ำ ความแข็งของมาร์เทนไซต์จะเพิ่มขึ้นตามปริมาณคาร์บอนในเหล็กที่เพิ่มขึ้น)

6. หลังจากที่ท่อเหล็กอบชุบแข็งแล้ว จะถูกนำไปให้ความร้อนที่อุณหภูมิระดับหนึ่งที่ต่ำกว่าอุณหภูมิวิกฤต คงอุณหภูมิไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง แล้วจึงปล่อยให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง กระบวนการอบชุบนี้เรียกว่าการอบคืนตัว โดยทั่วไปแล้ว ชิ้นส่วนเหล็กชุบแข็งไม่สามารถใช้งานได้โดยตรง ต้องผ่านการอบคืนตัวก่อนจึงจะสามารถใช้งานได้ เนื่องจากเหล็กชุบแข็งมีความแข็งและความเปราะสูง จึงมักเกิดการแตกหักแบบเปราะเมื่อใช้งานโดยตรง การอบคืนตัวสามารถขจัดหรือลดความเครียดภายใน ลดความเปราะ และเพิ่มความเหนียว ในขณะเดียวกัน คุณสมบัติทางกลของเหล็กชุบแข็งสามารถปรับได้เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพของเหล็กตามต้องการ การอบคืนตัวสามารถแบ่งออกเป็น การอบคืนตัวที่อุณหภูมิต่ำ การอบคืนตัวที่อุณหภูมิปานกลาง และการอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูง ตามอุณหภูมิการอบคืนตัวที่แตกต่างกัน
1) การอบคืนตัวที่อุณหภูมิต่ำ 150～250 องศาเซลเซียส เพื่อลดความเครียดภายใน ความเปราะ และรักษาความแข็งและความต้านทานการสึกหรอในระดับสูงหลังจากการชุบแข็ง
2) การอบชุบด้วยความร้อนปานกลาง 350～500 องศาเซลเซียส เพื่อเพิ่มความยืดหยุ่นและความแข็งแรง
3) การอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูง 500～650 องศาเซลเซียส; การอบคืนตัวชิ้นส่วนเหล็กชุบแข็งที่อุณหภูมิสูงกว่า 500 องศาเซลเซียส เรียกว่าการอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูง หลังจากชุบแข็งที่อุณหภูมิสูงแล้ว ชิ้นส่วนเหล็กชุบแข็งจะมีคุณสมบัติทางกลที่ครอบคลุม (ทั้งความแข็งแรง ความแข็ง ความยืดหยุ่น และความเหนียว) ดังนั้น โดยทั่วไปแล้ว เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางและเหล็กกล้าผสมคาร์บอนปานกลางมักจะใช้การอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูงหลังจากชุบแข็ง ซึ่งมีการใช้งานมากมายในชิ้นส่วนเพลา การชุบแข็ง + การอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูง เรียกว่าการชุบแข็งและอบคืนตัว