การชุบแข็ง

การชุบแข็ง

การชุบเคลือบผิว และการชุบแข็ง เป็นเทคโนโลยีที่มีมานาน มีวัตถุประสงค์ เพื่อปรับปรุงผิวชิ้นงานให้มีความแข็ง เพื่อทนต่อการสึกหรอ การเสียดสี ความร้อน รวมถึงป้องกันการกัดกร่อน การชุบเคลือบ เป็นการเอาวัสดุมาเคลือบ ติดกับผิวชิ้นงาน ได้แก่ การพ่นเคลือบด้วยเปลวความร้อน การชุบเคลือบผิวด้วยไฟฟ้า การเคลือบผิว ด้วยไอกายภาพ และไอเคมี การทาสี การเคลือบสารแม่เหล็กลงบนแผ่นดิสก์ อุตสาหกรรมเกือบทุกประเภทมักผ่านการชุบเคลือบทั้งสิ้น ได้แก่ อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ อุตสาหกรรมยานยนต์ อุตสาหกรรมเคมีและปิโตรเลียม ตลอดจน ชิ้นส่วนทางการแพทย์

ส่วนการชุบแข็งเหล็กกล้า เป็นการทำให้เหล็กกล้า มีความแข็งเพิ่มขึ้น โดยการให้ความร้อน เพื่อทำให้เหล็กกล้า เปลี่ยนโครงสร้างผลึก จากนั้นจึงทำให้เย็นตัวลง โดยอัตราการเย็นตัว ต้องเร็วพอ ที่จะทำให้เหล็กกล้า เปลี่ยนโครงสร้างผลึกเป็น มาร์เทนไซด์ซึ่งมีความแข็งสูง การชุบแข็งเหล็กกล้าแบ่งเป็น 2 วิธี คือ การชุบแข็งทั้งชิ้นงาน และการชุบผิวแข็ง การชุบแข็งทั้งชิ้นงาน สามารถทำได้โดยการชุบโดยตรง ในสารชุบ ซึ่งได้แก่ น้ำ น้ำเกลือ น้ำมัน ก๊าซไนโตรเจน หรืออากาศ ขึ้นอยู่กับชนิดของเหล็กกล้านั้นๆ การเลือกสารชุบ พิจารณาจากความร้อนในการเย็นตัว ของเหล็กกล้า ขณะชุบลงในสารชุบ ต้องสูงกว่าอัตราเย็นตัววิกฤต ของเหล็กชนิดนั้นๆ เพื่อให้ได้โครงสร้างมาร์เทนไซด์ นอกจากนี้ควรคำนึงถึง การเสียรูป การแตกร้าวซึ่งอาจเกิดขึ้นกับชิ้นงานในขณะชุบด้วย ปัจจัยดังกล่าว ทำให้ได้ความลึกของผิวแข็ง สำหรับการชุบผิวแข็งเป็นการชุบแข็งชิ้นงาน เพื่อให้ชิ้นงานมีความแข็งเฉพาะผิว โดยบริเวณแกนกลาง ยังคงความเหนียวอยู่ ชิ้นงานที่ผ่านการชุบ จะทนต่อการเสียดสี และสามารถรับแรงกดอัด ที่ผิวเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ผิวที่ผ่านการชุบแข็งยังสามารถป้องกันการแตกร้าวจากความล้าได้ดี การชุบผิวแข็งมีหลายวิธี ได้แก่ การชุบผิวแข็งด้วยเปลวไฟ การชุบผิวแข็งด้วยกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ การชุบผิวแข็งแบบคาร์บูไรซิ่ง การชุบผิวแข็งแบบคาร์โบไนไตรด์ดิ่ง การชุบผิวแข็งแบบไนไตรดิ่ง ภายหลังการชุบแข็ง ต้องทำการตลอดสอบคุณภาพ ชิ้นงานชุบแข็ง ได้แก่ การเกิดออกซิเดชั่นที่ผิว การเสียรูป การบิดตัว การขยายตัว การหดตัวของชิ้นงาน การแตกร้าว นอกจากนี้ ยังต้องตรวจสอบโครงสร้างจุลภาค และวัดค่าความแข็งที่เกิดขึ้นด้วย


การชุบแข็งเหล็กกล้าแบ่งเป็น 2 วิธี คือ การชุบแข็งทั้งชิ้นงาน และการชุบผิวแข็ง การชุบแข็งทั้งชิ้นงาน สามารถทำได้โดยการชุบโดยตรง ในสารชุบ ซึ่งได้แก่ น้ำ น้ำเกลือ น้ำมัน ก๊าซไนโตรเจน หรืออากาศ ขึ้นอยู่กับชนิดของเหล็กกล้านั้นๆ การเลือกสารชุบ พิจารณาจากความร้อนในการเย็นตัว ของเหล็กกล้า ขณะชุบลงในสารชุบ ต้องสูงกว่าอัตราเย็นตัววิกฤต ของเหล็กชนิดนั้นๆ เพื่อให้ได้โครงสร้างมาร์เทนไซด์ นอกจากนี้ควรคำนึงถึง การเสียรูป การแตกร้าวซึ่งอาจเกิดขึ้นกับชิ้นงานในขณะชุบด้วย ปัจจัยดังกล่าว ทำให้ได้ความลึกของผิวแข็ง สำหรับการชุบผิวแข็งเป็นการชุบแข็งชิ้นงาน เพื่อให้ชิ้นงานมีความแข็งเฉพาะผิว โดยบริเวณแกนกลาง ยังคงความเหนียวอยู่ ชิ้นงานที่ผ่านการชุบ จะทนต่อการเสียดสี และสามารถรับแรงกดอัด ที่ผิวเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ผิวที่ผ่านการชุบแข็งยังสามารถป้องกันการแตกร้าวจากความล้าได้ดี การชุบผิวแข็งมีหลายวิธี ได้แก่ การชุบผิวแข็งด้วยเปลวไฟ การชุบผิวแข็งด้วยกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ การชุบผิวแข็งแบบคาร์บูไรซิ่ง การชุบผิวแข็งแบบคาร์โบไนไตรด์ดิ่ง การชุบผิวแข็งแบบไนไตรดิ่ง ภายหลังการชุบแข็ง ต้องทำการตลอดสอบคุณภาพ ชิ้นงานชุบแข็ง ได้แก่ การเกิดออกซิเดชั่นที่ผิว การเสียรูป การบิดตัว การขยายตัว การหดตัวของชิ้นงาน การแตกร้าว นอกจากนี้ ยังต้องตรวจสอบโครงสร้างจุลภาค และวัดค่าความแข็งที่เกิดขึ้นด้วย