รายละเอียดการเสียรูปของท่อเหล็กที่ผ่านการอบด้วยความร้อน

ประการแรก ความเครียดในการดับมีการเปลี่ยนแปลงมิติและการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง
ความเครียดจากการชุบแข็ง (การบิดเบี้ยว) มีสองประเภท ได้แก่ การเปลี่ยนแปลงมิติและการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง (การเสียรูป) การเปลี่ยนแปลงมิติที่เรียกว่าการเปลี่ยนแปลงมิติ คือการเปลี่ยนแปลงมิติที่เกิดจากการขยายหรือการหดตัวที่เกิดจากการเปลี่ยนเฟสระหว่างการชุบแข็ง ซึ่งส่วนใหญ่หมายถึงการเสียรูปที่คล้ายกัน เช่น การยืดตัว การหด การหนา และการบาง การเสียรูปส่วนใหญ่เกิดจากการหย่อนตัวที่เกิดจากน้ำหนักตายของชิ้นส่วน และการเสียรูปที่เกิดจากความเค้น เช่น การเสียรูปที่ไม่เหมือนกัน เช่น การโก่ง การดัด และการบิด แน่นอนว่าหากขนาดเปลี่ยนแปลง รูปร่างก็จะเปลี่ยนแปลงไปด้วย ดังนั้นจึงมักเกิดความสับสนว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงมิติหรือการเสียรูป และการเปลี่ยนแปลงมิติและการเสียรูปมักจะซ้อนทับกัน เหมาะสมที่สุดที่จะอธิบายในเชิงเปรียบเทียบโดยใช้ความเครียดจากการชุบแข็ง นิยามของความเครียดจากการชุบแข็งในโลหะวิทยาคือสภาวะที่ผลรวมของความเค้นที่เกิดจากชิ้นส่วนหลังจากการอบชุบด้วยความร้อนมีแนวโน้มเป็นศูนย์
การปรากฏของความเครียดดับมี 3 ขั้นตอน:
① การให้ความร้อน (โดยพิจารณาจากการกำจัดความเครียดภายใน)
② ฉนวน (การหย่อนตัวเนื่องจากน้ำหนักของตัวเอง เช่น การหย่อนตัวและการดัด)
③ การระบายความร้อน (ขึ้นอยู่กับการระบายความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอและการเปลี่ยนเฟส) ทั้งสามขั้นตอนนี้ทับซ้อนกันและนำไปสู่ความเครียดจากการดับของชิ้นส่วนในที่สุด

ประการที่สอง 6 คำถามเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงมิติ
1. สาเหตุของการเปลี่ยนแปลงมิติคืออะไร: โดยทั่วไปการเปลี่ยนแปลงมิติเกิดจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง เช่น การขยายตัวและการหดตัวที่เกิดจากการเปลี่ยนเฟส การขยายตัวเกิดขึ้นเมื่อการชุบแข็งก่อให้เกิดมาร์เทนไซต์ ในขณะที่การหดตัวเกิดขึ้นเมื่อออสเทไนต์ตกค้างเกิดขึ้น และปริมาณการหดตัวจะแปรผันตามปริมาณออสเทไนต์ตกค้าง เมื่ออบคืนตัว โดยทั่วไปจะเกิดการหดตัว และเหล็กกล้าผสมที่ผ่านการอบคืนตัวและชุบแข็งหลายครั้งจะเกิดการขยายตัว นอกจากนี้ เมื่อทำการอบคืนตัวด้วยความเย็น มาร์เทนไซต์ของออสเทไนต์ตกค้างจะขยายตัว ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงมิติ ปริมาตรจำเพาะของโครงสร้างเหล่านี้จะเพิ่มขึ้นตามปริมาณคาร์บอนที่เพิ่มขึ้น ยิ่งมีปริมาณคาร์บอนมาก การเปลี่ยนแปลงมิติก็จะยิ่งมากขึ้น
2. การเปลี่ยนแปลงของวัสดุและมิติ: การเปลี่ยนแปลงมิติ (ความเครียดจากการชุบแข็ง) ที่เกิดจากการชุบแข็งจะแตกต่างกันไปตามวัสดุของเหล็ก P, Mo, Cr, C และ Mn มีอิทธิพลอย่างมากต่อการเปลี่ยนแปลงมิติ ในขณะที่ Si และ Ni มีอิทธิพลเพียงเล็กน้อยต่อการเปลี่ยนแปลงมิติ เหล็กกล้าเครื่องมือวัดและเหล็กกล้าเครื่องมือตัด SKS3 และ SKS31 (เหล็กกล้าเครื่องมือ W-Cr-Mn) เป็นเหล็กกล้าที่มีการเสียรูปจากการชุบแข็งเล็กน้อย และถึงขั้นเรียกว่าเหล็กกล้าที่ไม่เกิดความเครียดจากการชุบแข็ง ประการที่สอง เส้นพลาสติกของเหล็กมีอิทธิพลอย่างมากต่อการเปลี่ยนแปลงมิติของการชุบแข็ง ตามทิศทางของเส้นพลาสติก นั่นคือ ในทิศทางตามยาว การเปลี่ยนแปลงมิติจะมีขนาดใหญ่ ในทิศทางตั้งฉากกับทิศทางตามยาว นั่นคือ ในทิศทางตามขวาง การเปลี่ยนแปลงมิติจะมีขนาดเล็ก ดังนั้น เมื่อพิจารณาวัสดุ จำเป็นต้องใส่ใจกับความสม่ำเสมอของทิศทางเส้นพลาสติก นอกจากนี้ การแยกตัวเชิงเส้นของคาร์ไบด์ยังส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงมิติอีกด้วย
3. การดับและการเปลี่ยนแปลงมิติ
(1) การเปลี่ยนแปลงมิติที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเท่านั้น: เมื่อชิ้นส่วนเหล็กถูกชุบแข็ง จะเกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างต่างๆ การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเหล่านี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงมิติ เมื่อโครงสร้างออสเทไนต์ถูกเปลี่ยนรูปเป็นโครงสร้างมาร์เทนไซต์ (การชุบแข็งอย่างสมบูรณ์) การเปลี่ยนแปลงมิติ (การขยายตัว) ของชิ้นส่วนจะมากที่สุด เมื่อโครงสร้างออสเทไนต์ถูกเปลี่ยนรูปเป็นโครงสร้างเบไนต์ การเปลี่ยนแปลงมิติจะอยู่ที่ประมาณ 1/3 ของการเปลี่ยนแปลงข้างต้น และเมื่อโครงสร้างเพิร์ลไลต์ (การอบอ่อน) การเปลี่ยนแปลงมิติจะอยู่ที่ประมาณ 1/4 ของการเปลี่ยนแปลงข้างต้น นอกจากนี้ การขยายตัวที่เกิดจากมาร์เทนไซต์จะเพิ่มขึ้นตามปริมาณคาร์บอนที่เพิ่มขึ้นในเหล็ก
(2) อิทธิพลของออสเทไนต์ที่คงอยู่: เนื่องจากผลของการดับ แม้ว่าจะมีออสเทไนต์เหลืออยู่เพียงเล็กน้อย การเปลี่ยนแปลงมิติที่เกิดจากการขยายตัวก็จะลดลงตามไปด้วย ดังนั้น การมีออสเทไนต์ที่คงอยู่เพียงเล็กน้อยจึงทำให้การเปลี่ยนแปลงมิติลดลง อย่างไรก็ตาม การมีออสเทไนต์ที่คงอยู่จะลดความแข็งในการดับและจะทำให้เกิดการเสียรูปเมื่อถูกวางไว้ที่อุณหภูมิห้อง
(3) อิทธิพลของคาร์ไบด์ที่ยังไม่ละลาย: ระหว่างการให้ความร้อนแบบดับ ยิ่งคาร์ไบด์ละลายในออสเทไนต์น้อยลง กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ ยิ่งมีคาร์ไบด์ตกค้างมากเท่าใด การเปลี่ยนแปลงมิติก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น การเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาและชนิดของคาร์ไบด์ตกค้างเองไม่ได้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงปริมาตร ดังนั้นจึงไม่มีความเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงมิติ
(4) ผลของการบำบัดด้วยความเย็น: เมื่อดำเนินการบำบัดด้วยความเย็น ปริมาณออสเทไนต์ที่คงอยู่จะลดลง และปริมาณมาร์เทนไซต์จะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงมิติที่ขยายตัว
4. การอบชุบและการเปลี่ยนแปลงมิติ
(1) การสลายตัวของมาร์เทนไซต์: การสลายตัวของมาร์เทนไซต์ที่เกิดจากการอบคืนตัวเป็นสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงมิติของการหดตัว ปริมาณการเปลี่ยนแปลงมิติจะแตกต่างกันไปตามปริมาณคาร์บอนของมาร์เทนไซต์ ยิ่งปริมาณคาร์บอนของมาร์เทนไซต์สูงเท่าใด การเปลี่ยนแปลงมิติก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม หากใช้สถานะก่อนการชุบแข็งเป็นเกณฑ์มาตรฐาน การเปลี่ยนแปลงมิติโดยรวมหลังจากการชุบแข็งและการอบคืนตัวจะยังคงเป็นการขยายตัวในที่สุด
(2) ผลของคาร์ไบด์ที่ไม่ละลาย: หากมีคาร์ไบด์ที่ไม่ละลาย ปริมาณคาร์บอนในออสเทไนต์จะลดลง และคาร์ไบด์เองจะไม่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงมิติ ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงมิติในขั้นตอนแรกของการอบชุบ (การอบชุบต่ำกว่า 200) เรียกว่าการหดตัว
(3) ผลของออสเทไนต์ที่คงอยู่: หากมีออสเทไนต์ที่คงอยู่ การเปลี่ยนแปลงมิติที่เกิดจากการอบคืนตัวจะมีขนาดเล็ก เมื่ออุณหภูมิการอบคืนตัวสูงกว่า 200°C ออสเทไนต์ที่คงอยู่จะเปลี่ยนเป็นเบไนต์ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงมิติการขยายตัว ดังนั้น ในระยะเริ่มต้นของการอบคืนตัว (ต่ำกว่า 200°C) ออสเทไนต์ที่คงอยู่จะทำให้ขนาดหดตัวลง ที่อุณหภูมิสูงกว่านี้ อุณหภูมิการอบคืนตัวจะเพิ่มขึ้น และการสลายตัวของออสเทไนต์ที่คงอยู่จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขนาดที่เกิดจากการขยายตัว
5. การเปลี่ยนแปลงขนาดของเหล็กอัลลอยด์
คาร์ไบด์ในเหล็กกล้าผสมมักจะละลายธาตุพิเศษ แต่ปริมาตรจำเพาะของคาร์ไบด์แทบจะไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้น วิธีการแปรรูปเหล็กกล้าผสมจึงเหมือนกับวิธีการข้างต้น เพียงแต่ปริมาณออสเทไนต์ที่ตกค้างจะแตกต่างกันไปตามชนิดและปริมาณของธาตุผสม และปริมาณของคาร์ไบด์ก็แตกต่างกันด้วย ดังนั้นจึงต้องพิจารณาการเปลี่ยนแปลงขนาด
6. วิธีลดการเปลี่ยนแปลงขนาด
การเปลี่ยนแปลงขนาดเกิดจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างหลังจากการชุบแข็งหรือการอบคืนตัว ดังนั้นจึงไม่สามารถขจัดการเปลี่ยนแปลงขนาดได้ การเปลี่ยนแปลงขนาดสามารถลดได้ด้วยวิธีการอบชุบด้วยความร้อนเท่านั้น:
(1) การขยายตัวเกิดจากมาร์เทนไซต์: การหดตัวเกิดจากออสเทไนต์ที่ตกค้าง ดังนั้นควรลดปริมาณมาร์เทนไซต์และปริมาณคาร์บอนที่ละลายอยู่ในมาร์เทนไซต์ และเพิ่มปริมาณออสเทไนต์ที่ตกค้าง อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าการเพิ่มขึ้นของออสเทไนต์ที่ตกค้างจะทำให้เกิดการเสียรูปจากการเสื่อมสภาพ
(2) เพิ่มปริมาณคาร์ไบด์ที่ไม่ละลายน้ำ (คาร์ไบด์ที่เหลือ) (3) ใช้โครงสร้างอื่นนอกเหนือจากมาร์เทนไซต์เพื่อชุบแข็งเหล็ก โดยเบไนต์เป็นวัสดุที่ดีที่สุด เหล็กที่ผสมเบไนต์ 50% และมาร์เทนไซต์ 50% มีความแข็งและมีการเปลี่ยนแปลงมิติเล็กน้อย จึงควบคุมขนาดได้ง่าย
(4) ควรดำเนินการอบชุบ