การหลอมและการทำให้เหล็กเป็นมาตรฐาน

การหลอมและการทำให้เป็นมาตรฐานเป็นทั้งวิธีการรักษาความร้อน โดยให้เหล็กได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่เหมาะสม และคงไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง จากนั้นจึงทำให้เย็นลงในอัตราที่ช้า ความแตกต่างที่สำคัญคือการหลอมมักจะทำได้โดยการทำความเย็นของเตาเผา ในขณะที่การทำให้เป็นมาตรฐานทำได้โดยการระบายความร้อนด้วยอากาศ

1.1 การหลอม

การหลอมเป็นกระบวนการบำบัดความร้อนโดยให้ความร้อนเหล็กจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด และคงไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง จากนั้นจึงทำให้เย็นลงอย่างช้าๆ

(1) วัตถุประสงค์ของการหลอม

ลดความแข็งและปรับปรุงความสามารถในการแปรรูปของชิ้นงาน

ขจัดความเค้นตกค้างเพื่อป้องกันการเสียรูปและการแตกร้าวของชิ้นงาน

ปรับแต่งโครงสร้างเกรนและปรับปรุงองค์กรเพื่อเพิ่มคุณสมบัติทางกลของเหล็กและเตรียมโครงสร้างสำหรับการบำบัดความร้อนขั้นสุดท้าย

(2) ประเภทและการใช้งานของการหลอม

ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีของเหล็กและวัตถุประสงค์ของการหลอม มันสามารถแบ่งได้เป็นการหลอมแบบเต็ม การหลอมด้วยความร้อนคงที่ การหลอมแบบทรงกลม การหลอมแบบเป็นเนื้อเดียวกัน การหลอมแบบตกผลึกซ้ำ และการหลอมแบบบรรเทาความเครียด

การหลอมแบบเต็ม
การอบอ่อนแบบเต็มเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนเหล็กจนถึงอุณหภูมิออสเทนไนซ์โดยสมบูรณ์ (Ac3 + 30 องศา ~50 องศา ) ค้างไว้ครู่หนึ่ง จากนั้นเตาเผาจะเย็นลงจนเหลืออุณหภูมิต่ำกว่า 550 องศา ก่อนที่จะระบายความร้อนด้วยอากาศ เพื่อให้ได้โครงสร้างที่เกือบจะสมดุล .
การหลอมแบบเต็มส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการอบชุบด้วยความร้อนของการหล่อ การตีขึ้นรูป ส่วนรีดร้อน และโครงสร้างการเชื่อมของเหล็กกล้าไฮโปยูเทคตอยด์ ไม่เหมาะสำหรับเหล็กกล้าไฮเปอร์ยูเทคตอยด์เนื่องจากการให้ความร้อนแก่เหล็กกล้าไฮเปอร์ยูเทคตอยด์ให้สูงกว่าอุณหภูมิ Accm เพื่อให้ออสเทนไนซ์สมบูรณ์อาจนำไปสู่การตกตะกอนของซีเมนต์ไทต์ทุติยภูมิที่มีลักษณะเป็นเครือข่ายตามแนวขอบเขตเกรนออสเทนไนต์ในระหว่างกระบวนการเย็นตัวช้า ส่งผลให้ความแข็งแรงและความเหนียวของเหล็กลดลง

การหลอมแบบไอโซเทอร์มอล
การอบอ่อนด้วยความร้อนใต้พิภพเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนแก่เหล็กให้สูงกว่า Ac3 (หรือ Ac1) โดยคงไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง จากนั้นจึงทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำกว่า Ar1 เพื่อการบำบัดด้วยความร้อนเพื่อเปลี่ยนออสเทนไนต์ให้เป็นโครงสร้างประเภทเพิร์ลไลต์ ตามด้วยการทำความเย็นอย่างช้าๆ
วัตถุประสงค์ของการอบอ่อนด้วยความร้อนจะเหมือนกับการอบอ่อนแบบเต็ม แต่สามารถควบคุมโครงสร้างและคุณสมบัติที่ต้องการได้โดยการปรับอุณหภูมิอุณหภูมิคงที่ การอบอ่อนด้วยความร้อนโดยทั่วไปจะใช้สำหรับการอบอ่อนของโลหะผสมเหล็กที่มีออสเทนไนต์เสถียร เมื่อเปรียบเทียบกับการอบอ่อนแบบเต็ม การอบอ่อนด้วยอุณหภูมิคงที่จะช่วยลดเวลาการอบอ่อนได้อย่างมากและให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่า

การหลอมแบบ Spheroidizing
การอบอ่อนแบบทรงกลมเป็นกระบวนการบำบัดความร้อนโดยให้เหล็กยูเทคตอยด์หรือไฮเปอร์ยูเทคตอยด์ถูกให้ความร้อนเหนือ Ac1 20 องศา ~30 องศา โดยคงไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง จากนั้นจึงทำให้เตาเผาเย็นลงเหลืออุณหภูมิต่ำกว่า 550 องศา ก่อนที่จะระบายความร้อนด้วยอากาศเพื่อสร้างเม็ดคาร์ไบด์
กระบวนการนี้ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับคาร์บอนและโลหะผสมยูเทคตอยด์หรือไฮเปอร์ยูเทคตอยด์ เหล็กเหล่านี้มักจะมีลาเมลลาร์เพิร์ลไลต์หยาบและซีเมนไทต์ทุติยภูมิหลังจากการรีดร้อนหรือการตีขึ้นรูป ซึ่งจะช่วยลดความสามารถในการขึ้นรูปและอาจทำให้เกิดการเสียรูปและการแตกร้าวระหว่างการชุบแข็ง การอบอ่อนแบบทรงกลมสามารถเปลี่ยนซีเมนต์ลาเมลลาร์และซีเมนต์ทุติยภูมิที่มีลักษณะคล้ายเครือข่ายในเพิร์ลไลต์ให้เป็นคาร์ไบด์ทรงกลมได้ โครงสร้างนี้ซึ่งมีการกระจายทรงกลมคาร์ไบด์อย่างสม่ำเสมอบนเมทริกซ์เฟอร์ไรต์ เรียกว่าเพิร์ลไลต์ทรงกลม
สำหรับเหล็กที่มีซีเมนต์รองที่มีโครงข่ายรุนแรง กระบวนการทำให้เป็นมาตรฐานอาจดำเนินการก่อนเพื่อแยกโครงข่ายก่อนที่จะทำการหลอมแบบทรงกลม

การหลอมให้เป็นเนื้อเดียวกัน
หรือที่เรียกว่าการหลอมแบบแพร่กระจาย การหลอมแบบโฮโมจีไนซ์จะทำให้โลหะร้อน การหล่อ หรือการตีที่อุณหภูมิ 100 องศา 15 ชั่วโมง จากนั้นจึงค่อยๆ เย็นลงเพื่อให้ได้โครงสร้างที่สม่ำเสมอ แม้ว่าวิธีนี้จะสิ้นเปลืองพลังงานมากกว่าและมีค่าใช้จ่ายสูง แต่ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับแท่งเหล็กกล้าโลหะผสมคุณภาพสูง การหล่อ หรือการตีขึ้นรูป เพื่อให้ส่วนประกอบในเหล็กกระจายตัวเพียงพอสำหรับการทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน หลังจากการอบอ่อนให้เป็นเนื้อเดียวกัน ขนาดของเกรนอาจหยาบ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการอบอ่อนแบบเต็มหรือการทำให้เป็นมาตรฐานเพื่อปรับแต่งเกรน

การหลอมบรรเทาความเครียด
หรือที่เรียกว่าการหลอมที่อุณหภูมิต่ำ กระบวนการนี้จะทำให้ชิ้นงานร้อนที่อุณหภูมิ 100 องศา ~200 องศา ต่ำกว่า Ac1 (โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 500 องศาถึง 600 องศา ) คงไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง จากนั้นจึงเย็นลงอย่างช้าๆ ในเตาเผา เนื่องจากอุณหภูมิการให้ความร้อนต่ำกว่าจุด A1 จึงไม่มีการเปลี่ยนแปลงเฟสเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการหลอมบรรเทาความเครียด
การอบอ่อนแบบบรรเทาความเครียดใช้เพื่อขจัดความเค้นตกค้างในการหล่อ การตีขึ้นรูป ชิ้นส่วนที่เชื่อม ชิ้นส่วนที่ประทับด้วยความเย็น และส่วนประกอบที่กลึงขึ้นรูปเป็นหลัก เพื่อรักษาขนาดชิ้นงานให้คงที่ ลดการเสียรูป และป้องกันการแตกร้าวเนื่องจากความเครียดในระหว่างการตัดเฉือนหรือการใช้งานในภายหลัง

1.2 การทำให้เป็นมาตรฐาน

การทำให้เป็นมาตรฐานเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนเหล็กที่อุณหภูมิ 30 องศา ~50 องศาเหนือ Ac3 (หรือ Accm) เพื่อการออสเทนไนซ์โดยสมบูรณ์ ตามด้วยการระบายความร้อนด้วยอากาศเพื่อให้ได้โครงสร้างเพิร์ลไลต์ที่ละเอียดยิ่งขึ้น เมื่อปริมาณคาร์บอนต่ำกว่า 0.6% โครงสร้างปกติคือเฟอร์ไรต์ + ซอร์ไบต์ เมื่อปริมาณคาร์บอนเกิน 0.6% จะเป็นซอร์ไบต์
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการทำให้เป็นมาตรฐานและการหลอมคือ อัตราการเย็นตัวในการทำให้เป็นมาตรฐานจะเร็วขึ้น ส่งผลให้มีโครงสร้างที่ละเอียดยิ่งขึ้น ความแข็งแรงที่สูงขึ้น และความแข็ง กระบวนการนี้ง่ายและวงจรการผลิตก็สั้นลง การทำให้เป็นมาตรฐานจะใช้เป็นหลักในกรณีต่อไปนี้:

การปรับปรุงความสามารถในการแปรรูปของเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำและเหล็กกล้าโลหะผสมคาร์บอนต่ำ
โครงสร้างหลังจากการทำให้เป็นมาตรฐานคือเพิร์ลไลต์ละเอียด ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งและลด "ความเหนียว" ในระหว่างการตัดเฉือน จึงลดความหยาบผิวของชิ้นงานลง

กำจัดเครือข่าย Cementite
การทำให้เป็นมาตรฐานสามารถกำจัดซีเมนต์ไซต์ที่มีฤทธิ์รุนแรงในเหล็กไฮเปอร์ยูเทคตอยด์หรือชั้นผิวของชิ้นส่วนคาร์บูไรซ์ได้

การอบร้อนเบื้องต้นสำหรับชิ้นส่วนเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง
การทำให้เป็นมาตรฐานสามารถกำจัดโครงสร้างเกรนหยาบและความเค้นตกค้าง เพื่อเตรียมโครงสร้างสำหรับการบำบัดความร้อนขั้นสุดท้าย

การอบชุบด้วยความร้อนขั้นสุดท้ายสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างธรรมดา
สำหรับชิ้นส่วนขนาดใหญ่หรือซับซ้อนบางส่วนซึ่งการชุบแข็งอาจทำให้เกิดการแตกร้าว อาจใช้การทำให้เป็นมาตรฐานแทนการชุบแข็งและการอบคืนตัวเป็นการบำบัดความร้อนขั้นสุดท้าย