วิธีการอบอ่อน 5 ประเภทในท่อเหล็ก

1. อบอ่อนอย่างสมบูรณ์
กระบวนการ: ให้ความร้อนแก่เหล็กกล้าจนถึงอุณหภูมิ 20-30 องศาเซลเซียส สูงกว่า Ac3 จากนั้นค่อยๆ ลดอุณหภูมิลง (โดยใช้เตาอบ) หลังจากคงอุณหภูมิไว้ระยะหนึ่งเพื่อให้ได้กระบวนการอบชุบความร้อน (ออสเทนไนเซชันสมบูรณ์) ที่ใกล้เคียงกับโครงสร้างสมดุล
การอบอ่อนอย่างสมบูรณ์ส่วนใหญ่ใช้กับเหล็กกล้าไฮเปอร์ยูเทคทอยด์ (wc=0.3~0.6%) ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะเป็นเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางและเหล็กกล้าผสมคาร์บอนต่ำและปานกลางที่ใช้ในการหล่อ การตีขึ้นรูป และชิ้นส่วนรีดร้อน และบางครั้งก็ใช้กับชิ้นส่วนเชื่อมด้วย ความแข็งของเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำจะต่ำหลังจากอบอ่อนอย่างสมบูรณ์ ซึ่งไม่เอื้อต่อการตัด เมื่อเหล็กกล้าไฮเปอร์ยูเทคทอยด์ถูกให้ความร้อนจนถึงสถานะออสเทนไนต์ที่สูงกว่า Accm และค่อยๆ เย็นตัวลงและอบอ่อน Fe3CⅡ จะตกตะกอนตามขอบเกรนในรูปทรงเครือข่าย ซึ่งจะเพิ่มความแข็งแรง ความแข็ง และความยืดหยุ่นของเหล็ก และความเหนียวจะลดลงอย่างมาก ทำให้เกิดอันตรายแฝงในการอบชุบความร้อนขั้นสุดท้าย
วัตถุประสงค์: ปรับปรุงโครงสร้างเกรนให้ละเอียดสม่ำเสมอ ขจัดความเครียดภายใน ลดความแข็ง และเพิ่มความสามารถในการขึ้นรูปเหล็ก โครงสร้างของเหล็กไฮเปอร์ยูเทคทอยด์หลังการอบอ่อนอย่างสมบูรณ์คือ F+P

2. การอบอ่อนแบบอุณหภูมิคงที่
การอบอ่อนใช้เวลานาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเหล็กอัลลอยที่ค่อนข้างเสถียรในสภาวะออสเทนไนเซชันที่เย็นตัวต่ำกว่าจุดเดือด หากเหล็กออสเทนไนเซชันถูกทำให้เย็นตัวลงอย่างรวดเร็วจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำกว่าอุณหภูมิ Ar1 เล็กน้อย เฟส A จะเปลี่ยนเป็นเฟส P จากนั้นจึงปล่อยให้เย็นตัวลงในอากาศจนถึงอุณหภูมิห้อง ซึ่งจะช่วยลดเวลาในการอบอ่อนลงได้อย่างมาก วิธีการอบอ่อนนี้เรียกว่าการอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอล
กระบวนการ: ให้ความร้อนแก่เหล็กจนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่า Ac3 (หรือ Ac1) หลังจากคงอุณหภูมิไว้เป็นระยะเวลาที่เหมาะสมแล้ว จะทำการลดอุณหภูมิอย่างรวดเร็วลงจนถึงอุณหภูมิที่กำหนดในบริเวณเพอร์ไลต์ และคงอุณหภูมิไว้เพื่อเปลี่ยนออสเทนไนต์ให้เป็นเพอร์ไลต์ จากนั้นจึงปล่อยให้เย็นตัวลงในอากาศจนถึงอุณหภูมิห้อง ซึ่งเป็นกระบวนการอบชุบความร้อน
วัตถุประสงค์: เช่นเดียวกับการอบอ่อนแบบสมบูรณ์ แต่การเปลี่ยนแปลงนี้ควบคุมได้ง่ายกว่า
เหมาะสำหรับเหล็กที่มีความเสถียรค่อนข้างสูง เช่น เหล็กกล้าคาร์บอนสูง เหล็กกล้าเครื่องมือผสม และเหล็กกล้าผสมสูง การอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอลยังช่วยให้ได้โครงสร้างและคุณสมบัติที่สม่ำเสมอ แต่ไม่เหมาะสำหรับชิ้นส่วนเหล็กขนาดใหญ่และการผลิตจำนวนมาก เนื่องจากกระบวนการอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอลนั้นยากที่จะทำให้ภายในชิ้นงานหรือชิ้นงานทั้งหมดมีอุณหภูมิคงที่

3. การอบอ่อนไม่สมบูรณ์
กระบวนการ: เหล็กจะถูกให้ความร้อนจนถึงระดับ Ac1~Ac3 (เหล็กไฮเปอร์ยูเทคทอยด์) หรือ Ac1~Accm (เหล็กไฮเปอร์ยูเทคทอยด์) จากนั้นจึงค่อยๆ ลดอุณหภูมิลงเพื่อให้ได้กระบวนการอบชุบความร้อนที่ใกล้เคียงกับโครงสร้างสมดุล
โดยส่วนใหญ่ใช้กับเหล็กกล้าไฮเปอร์ยูเทคทอยด์เพื่อให้ได้โครงสร้างเพิร์ลไลต์ทรงกลมเพื่อขจัดความเครียดภายใน ลดความแข็ง และปรับปรุงความสามารถในการขึ้นรูป การอบอ่อนแบบทำให้เป็นทรงกลมเป็นการอบอ่อนที่ไม่สมบูรณ์ชนิดหนึ่ง

4. การอบอ่อนแบบทรงกลม
กระบวนการอบชุบความร้อนเพื่อปรับสภาพคาร์ไบด์ทรงกลมในเหล็ก เพื่อให้ได้เพิร์ลไลต์แบบเม็ด
กระบวนการ: ให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิสูงกว่า Ac1 ประมาณ 20-30℃ และระยะเวลาคงอุณหภูมิไม่ควรนานเกินไป โดยทั่วไปประมาณ 2-4 ชั่วโมง วิธีการระบายความร้อนมักใช้การระบายความร้อนด้วยเตาเผา หรือการคงอุณหภูมิไว้นานประมาณ 20℃ ต่ำกว่า Ar1
โดยส่วนใหญ่ใช้สำหรับเหล็กยูเทคทอยด์และเหล็กไฮเปอร์ยูเทคทอยด์ เช่น เหล็กกล้าเครื่องมือคาร์บอน เหล็กกล้าเครื่องมืออัลลอย เหล็กกล้าแบริ่ง เป็นต้น หลังจากการรีดและการตีขึ้นรูป โครงสร้างที่เย็นตัวลงในอากาศของเหล็กไฮเปอร์ยูเทคทอยด์จะเป็นเพิร์ลไลต์แบบแผ่นและซีเมนต์ไทต์แบบโครงข่าย โครงสร้างนี้แข็งและเปราะ ไม่เพียงแต่ตัดยากเท่านั้น แต่ยังเสียรูปและแตกง่ายในกระบวนการชุบแข็งในภายหลัง การอบอ่อนแบบทรงกลมจะทำให้ได้เพิร์ลไลต์ทรงกลม ในเพิร์ลไลต์ทรงกลม ซีเมนต์ไทต์เป็นอนุภาคละเอียดทรงกลมที่กระจายอยู่บนเมทริกซ์เฟอร์ไรต์ เมื่อเปรียบเทียบกับเพิร์ลไลต์แบบแผ่น เพิร์ลไลต์ทรงกลมไม่เพียงแต่มีความแข็งต่ำกว่าและตัดได้สะดวกเท่านั้น แต่ยังเมื่อชุบแข็งและให้ความร้อน เม็ดออสเทนไนต์จะไม่หยาบง่าย และมีแนวโน้มการเสียรูปและแตกน้อยในระหว่างการเย็นตัว หากเหล็กกล้าไฮเปอร์ยูเทคทอยด์มีซีเมนต์ไทต์แบบเครือข่าย จะต้องกำจัดออกด้วยกระบวนการปรับสภาพปกติก่อนการอบอ่อนแบบทรงกลม เพื่อให้แน่ใจว่าการอบอ่อนแบบทรงกลมเป็นไปตามปกติ
วัตถุประสงค์: ลดความแข็ง ปรับโครงสร้างให้สม่ำเสมอ ปรับปรุงความสามารถในการขึ้นรูป และเตรียมโครงสร้างสำหรับการชุบแข็ง มีวิธีการอบอ่อนแบบปรับโครงสร้างให้เป็นทรงกลมหลายวิธี โดยหลักๆ ได้แก่:
ก) กระบวนการอบอ่อนแบบทำให้เป็นทรงกลมครั้งเดียว: ให้ความร้อนแก่เหล็กจนถึงอุณหภูมิ 20-30 องศาเซลเซียส สูงกว่า Ac1 คงอุณหภูมิไว้เป็นระยะเวลาที่เหมาะสม แล้วค่อยๆ ลดอุณหภูมิลงพร้อมกับเตาอบ โครงสร้างเดิมก่อนการอบอ่อนจะต้องเป็นเพิร์ลไลต์แบบเกล็ดละเอียด และไม่อนุญาตให้มีโครงข่ายซีเมนต์ไทต์
b) กระบวนการอบอ่อนแบบทรงกลมด้วยอุณหภูมิคงที่: หลังจากให้ความร้อนและคงอุณหภูมิเหล็กไว้แล้ว จะทำการลดอุณหภูมิลงให้ต่ำกว่าอุณหภูมิ Ar1 เล็กน้อยภายในเตาอบเพื่อคงอุณหภูมิไว้ (โดยทั่วไปต่ำกว่า Ar1 ประมาณ 10-30℃) หลังจากเสร็จสิ้นกระบวนการคงอุณหภูมิแล้ว จะค่อยๆ ลดอุณหภูมิเตาอบลงจนถึงประมาณ 500°C แล้วจึงปล่อยให้เย็นตัวลงในอากาศ กระบวนการนี้มีข้อดีคือ รอบการทำงานสั้น การขึ้นรูปทรงกลมสม่ำเสมอ และควบคุมคุณภาพได้ง่าย
ค) กระบวนการอบอ่อนทรงกลมแบบสลับไปมา

5. การอบอ่อนแบบแพร่กระจาย (การอบอ่อนเพื่อทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน)
กระบวนการ: กระบวนการอบชุบความร้อนที่ใช้กับแท่งเหล็ก เหล็กหล่อ หรือเหล็กแท่งขึ้นรูป โดยให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวเล็กน้อยเป็นเวลานาน แล้วค่อยๆ ลดอุณหภูมิลงเพื่อขจัดความไม่สม่ำเสมอขององค์ประกอบทางเคมี
วัตถุประสงค์: ขจัดปัญหาการแยกตัวของเดนไดรต์และการแยกตัวตามบริเวณระหว่างการแข็งตัวของแท่งโลหะ และทำให้องค์ประกอบและโครงสร้างมีความสม่ำเสมอ
การอบอ่อนแบบแพร่กระจาย (Diffusion Annealing) มีอุณหภูมิสูงมาก โดยปกติจะสูงกว่า Ac3 หรือ Accm ประมาณ 100-200 องศาเซลเซียส อุณหภูมิที่แน่นอนขึ้นอยู่กับระดับการแยกตัวของธาตุและชนิดของเหล็ก ระยะเวลาในการอบอ่อนโดยทั่วไปคือ 10-15 ชั่วโมง หลังจากอบอ่อนแบบแพร่กระจายแล้ว จำเป็นต้องทำการอบอ่อนแบบสมบูรณ์และอบให้เป็นปกติ (Normizing) เพื่อปรับโครงสร้างให้ละเอียดขึ้น วิธีนี้ใช้ในเหล็กอัลลอยคุณภาพสูงบางชนิด และเหล็กหล่ออัลลอย รวมถึงแท่งเหล็กที่มีการแยกตัวของธาตุอย่างรุนแรง