เหล็กกล้าไร้สนิมแต่ละประเภทมีวิธีการอบชุบความร้อนที่แตกต่างกัน

1. การอบชุบความร้อนของเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก: เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกโดยทั่วไปมีโครงสร้างเฟอร์ไรต์เดี่ยวที่เสถียร เมื่อได้รับความร้อนหรือความเย็น จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงเฟส ดังนั้น คุณสมบัติทางกลจึงไม่สามารถปรับเปลี่ยนได้ด้วยการอบชุบความร้อน จุดประสงค์หลักคือเพื่อลดความเปราะและเพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อนตามร่องเกรน
① ความเปราะของเฟส σ: เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกนั้นเกิดเฟส σ ได้ง่ายมาก ซึ่งเป็นสารประกอบโลหะที่มีโครเมียมสูง เฟสนี้แข็งและเปราะ และเกิดขึ้นได้ง่ายเป็นพิเศษระหว่างเกรน ทำให้เหล็กเปราะและเพิ่มความไวต่อการกัดกร่อนตามช่องว่างระหว่างเกรน การเกิดเฟส σ เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบทางเคมี นอกจากนี้ โครเมียม ซิลิคอน แมงกานีส โมลิบเดนัม ฯลฯ ล้วนส่งเสริมการเกิดเฟส σ และยังเกี่ยวข้องกับกระบวนการผลิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งการให้ความร้อนและการคงอุณหภูมิไว้ในช่วง 540~815℃ ซึ่งส่งเสริมการเกิดเฟส σ มากยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม การเกิดเฟส σ นั้นสามารถย้อนกลับได้ การให้ความร้อนซ้ำที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิการเกิดเฟส σ จะทำให้เฟส σ ละลายกลับไปในสารละลายของแข็ง
② ความเปราะที่ 475℃: เมื่อเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกถูกให้ความร้อนเป็นเวลานานในช่วง 400-500℃ จะแสดงลักษณะความแข็งแรงที่เพิ่มขึ้นและความเหนียวที่ลดลง นั่นคือ ความเปราะที่เพิ่มขึ้น ซึ่งเห็นได้ชัดที่สุดที่ 475℃ จึงเรียกว่า ความเปราะที่ 475℃ เนื่องจากที่อุณหภูมินี้ อะตอมของ Cr ในเฟอร์ไรต์จะจัดเรียงตัวใหม่เพื่อสร้างบริเวณที่มี Cr มากขนาดเล็ก ซึ่งสอดคล้องกับเฟสหลัก ทำให้เกิดการบิดเบี้ยวของโครงสร้างผลึก เกิดความเครียดภายใน เพิ่มความแข็งของเหล็กและเพิ่มความเปราะ ในขณะเดียวกันกับการเกิดบริเวณที่มี Cr มาก ก็จะต้องมีบริเวณที่มี Cr น้อย ซึ่งส่งผลเสียต่อความต้านทานการกัดกร่อน เมื่อเหล็กถูกให้ความร้อนอีกครั้งที่อุณหภูมิสูงกว่า 700℃ การบิดเบี้ยวและความเครียดภายในจะถูกกำจัดออกไป และความเปราะที่ 475℃ ก็จะหายไป
③ความเปราะที่อุณหภูมิสูง: เมื่อให้ความร้อนสูงกว่า 925℃ แล้วทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว โครเมียม คาร์บอน ไนโตรเจน ฯลฯ จะก่อตัวเป็นสารประกอบที่ตกตะกอนในเนื้อโลหะและขอบเกรน ทำให้ความเปราะเพิ่มขึ้นและเกิดการกัดกร่อนตามขอบเกรน สารประกอบนี้สามารถกำจัดได้โดยการให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 750~850℃ แล้วทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว
กระบวนการอบชุบด้วยความร้อน:
① การอบอ่อน: เพื่อกำจัดเฟส σ ความเปราะที่อุณหภูมิ 475℃ และความเปราะที่อุณหภูมิสูง สามารถใช้การอบอ่อนได้ โดยให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 780~830℃ รักษาอุณหภูมิให้คงที่ แล้วจึงปล่อยให้เย็นลงในอากาศหรือในเตาอบ สำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกบริสุทธิ์พิเศษ (มี C≤0.01% ควบคุม Si, Mn, S, P อย่างเข้มงวด) สามารถเพิ่มอุณหภูมิการอบอ่อนได้
② การอบคลายความเครียด: หลังจากการเชื่อมและการขึ้นรูปเย็น ชิ้นส่วนอาจเกิดความเครียด หากการอบอ่อนไม่เหมาะสมกับสถานการณ์เฉพาะ สามารถใช้การให้ความร้อน การรักษาอุณหภูมิให้คงที่ และการระบายความร้อนด้วยอากาศในช่วงอุณหภูมิ 230~370℃ เพื่อขจัดความเครียดภายในบางส่วนและเพิ่มความยืดหยุ่นได้

2. การอบชุบความร้อนของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติก: ผลของธาตุผสม เช่น Cr และ Ni ในเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติก ทำให้จุดหลอมเหลว (Ms) ลดลงต่ำกว่าอุณหภูมิห้อง (-30 ถึง -70℃) เพื่อให้โครงสร้างออสเทนิติกมีความเสถียร จึงไม่มีการเปลี่ยนแปลงเฟสเกิดขึ้นเหนืออุณหภูมิห้องในระหว่างการให้ความร้อนและการทำให้เย็นลง ดังนั้น จุดประสงค์หลักของการอบชุบความร้อนของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติกจึงไม่ใช่เพื่อเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกล แต่เพื่อปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อน

ก. การอบชุบสารละลายของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติก
การทำงาน:
① การตกตะกอนและการละลายของคาร์ไบด์โลหะผสมในเหล็ก: คาร์บอน (C) ในเหล็กเป็นหนึ่งในธาตุผสม นอกจากจะมีบทบาทในการเสริมความแข็งแรงแล้ว ยังไม่เอื้อต่อการต้านทานการกัดกร่อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อคาร์บอนก่อตัวเป็นคาร์ไบด์กับโครเมียม (Cr) ผลกระทบจะยิ่งแย่ลง และควรพยายามลดปริมาณของคาร์บอนลง ด้วยเหตุนี้ ตามลักษณะของคาร์บอนในออสเทนไนต์ที่เปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิ กล่าวคือ ความสามารถในการละลายจะสูงที่อุณหภูมิสูงและต่ำที่อุณหภูมิต่ำ จากข้อมูลพบว่า ความสามารถในการละลายของคาร์บอนในออสเทนไนต์อยู่ที่ 0.34% ที่ 1200℃, 0.18% ที่ 1000℃ และ 0.02% ที่ 600℃ และน้อยกว่านั้นที่อุณหภูมิห้อง ดังนั้น จึงต้องให้ความร้อนแก่เหล็กจนถึงอุณหภูมิสูงเพื่อละลายสารประกอบ C-Cr ให้หมด แล้วจึงทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วเพื่อไม่ให้เกิดการตกตะกอน ซึ่งจะช่วยให้เหล็กมีความทนทานต่อการกัดกร่อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งความทนทานต่อการกัดกร่อนตามร่องเกรน
②เฟส σ: หากเหล็กกล้าออสเทนไนต์ถูกให้ความร้อนเป็นเวลานานในช่วงอุณหภูมิ 500-900℃ หรือมีการเติมธาตุต่างๆ เช่น Ti, Nb และ Mo ลงในเหล็กกล้า จะทำให้เกิดการตกตะกอนของเฟส σ มากขึ้น ส่งผลให้เหล็กกล้าเปราะมากขึ้นและลดความต้านทานการกัดกร่อน วิธีการกำจัดเฟส σ คือการละลายเฟสนั้นที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิการตกตะกอนที่เป็นไปได้ แล้วทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วเพื่อป้องกันการตกตะกอนซ้ำ
กระบวนการ:
ในมาตรฐาน GB1200 ช่วงอุณหภูมิความร้อนที่แนะนำค่อนข้างกว้าง คือ 1000~1150℃ โดยปกติจะอยู่ที่ 1020-1080℃ ทั้งนี้ ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบเฉพาะของเกรดวัสดุ ไม่ว่าจะเป็นการหล่อหรือการตีขึ้นรูป ฯลฯ ควรปรับอุณหภูมิความร้อนให้เหมาะสมภายในช่วงที่อนุญาต หากอุณหภูมิความร้อนต่ำเกินไป คาร์ไบด์ C-Cr จะละลายไม่หมด หากอุณหภูมิสูงเกินไป ก็จะเกิดปัญหาการเจริญเติบโตของเกรนและลดความต้านทานการกัดกร่อนเช่นกัน
วิธีการระบายความร้อน: ควรระบายความร้อนด้วยความเร็วที่สูงขึ้นเพื่อป้องกันไม่ให้คาร์ไบด์ตกตะกอนซ้ำ ในมาตรฐานของประเทศนี้และบางประเทศ ระบุว่า “การระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว” หลังจากการอบชุบด้วยสารละลาย จากการรวบรวมเอกสารต่างๆ และประสบการณ์จริง ระดับของ “ความเร็ว” สามารถกำหนดได้ดังนี้:
ปริมาณคาร์บอน ≥ 0.08%; ปริมาณโครเมียม > 22% ปริมาณนิกเกลค่อนข้างสูง; ปริมาณคาร์บอน < 0.08% แต่ขนาดใช้งาน > 3 มม. ควรใช้ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ
ปริมาณคาร์บอน < 0.08%, ขนาด < 3 มม., สามารถระบายความร้อนด้วยอากาศได้
ขนาดที่มีประสิทธิภาพ ≤ 0.5 มม. สามารถระบายความร้อนด้วยอากาศได้

B. การอบชุบความร้อนเพื่อรักษาเสถียรภาพของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติก
การอบชุบความร้อนเพื่อเพิ่มความเสถียรนั้นจำกัดเฉพาะเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติกที่มีธาตุเพิ่มความเสถียรอย่าง Ti หรือ Nb เช่น 1Cr18Ni9Ti, 0Cr18Ni11Nb เป็นต้น
การทำงาน:
ดังที่กล่าวมาข้างต้น Cr จะรวมตัวกับ C เพื่อสร้างสารประกอบประเภท Cr23C6 และตกตะกอนที่ขอบเกรน ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนไนต์ลดลง Cr เป็นธาตุที่สร้างคาร์ไบด์ได้ดี ตราบใดที่มีโอกาส มันจะรวมตัวกับ C และตกตะกอน ดังนั้นจึงมีการเติมธาตุ Ti และ Nb ซึ่งมีแรงดึงดูดมากกว่า Cr และ C ลงในเหล็ก และสร้างสภาวะเพื่อให้ C รวมตัวกับ Ti และ Nb ได้ดีกว่า ลดโอกาสที่ C จะรวมตัวกับ Cr ทำให้ Cr คงอยู่ในออสเทนไนต์ได้อย่างเสถียร จึงช่วยให้เหล็กมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีขึ้น การอบชุบความร้อนเพื่อทำให้เสถียรมีบทบาทในการรวม Ti และ Nb กับ C และทำให้ Cr ในออสเทนไนต์มีความเสถียร
กระบวนการ:
อุณหภูมิความร้อน: อุณหภูมินี้ควรสูงกว่าอุณหภูมิการละลายของ Cr23C6 (400-825℃) ต่ำกว่าหรือสูงกว่าเล็กน้อยเมื่อเทียบกับอุณหภูมิการละลายเริ่มต้นของ TiC หรือ NbC (เช่น ช่วงอุณหภูมิการละลายของ TiC คือ 750-1120℃) และโดยทั่วไปจะเลือกอุณหภูมิความร้อนเพื่อทำให้เสถียรที่ 850-930℃ ซึ่งจะทำให้ Cr23C6 ละลายหมด ทำให้ Ti หรือ Nb รวมตัวกับ C ในขณะที่ Cr จะยังคงอยู่ในออสเทนไนต์
วิธีการระบายความร้อน: โดยทั่วไปจะใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศ แต่ก็สามารถใช้การระบายความร้อนด้วยน้ำหรือการระบายความร้อนด้วยเตาอบได้เช่นกัน ซึ่งควรพิจารณาตามเงื่อนไขเฉพาะของชิ้นส่วนนั้นๆ อัตราการระบายความร้อนไม่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพการรักษาเสถียรภาพ จากผลการวิจัยเชิงทดลองของเรา พบว่าเมื่อระบายความร้อนจากอุณหภูมิคงที่ 900℃ ลงเหลือ 200℃ อัตราการระบายความร้อนคือ 0.9℃/นาที และ 15.6℃/นาที ตามลำดับ เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว โครงสร้างทางโลหะวิทยา ความแข็ง และความต้านทานการกัดกร่อนระหว่างเกรนนั้นโดยพื้นฐานแล้วเหมือนกัน

ค. การบำบัดลดความเครียดของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติก
วัตถุประสงค์: ชิ้นส่วนที่ทำจากเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติกย่อมมีแรงเค้นอยู่เสมอ เช่น แรงเค้นจากการแปรรูปและแรงเค้นจากการเชื่อมระหว่างการขึ้นรูปเย็น แรงเค้นเหล่านี้จะส่งผลเสียหลายประการ เช่น ผลกระทบต่อความเสถียรของขนาด และจะเกิดการแตกร้าวจากการกัดกร่อนเนื่องจากแรงเค้นเมื่อชิ้นส่วนที่มีแรงเค้นถูกนำไปใช้งานในสารละลายที่มีคลอรีน กรดซัลฟิวริก โซเดียมไฮดรอกไซด์ และสารละลายอื่นๆ ซึ่งเป็นความเสียหายที่เกิดขึ้นอย่างฉับพลันเฉพาะจุดโดยไม่มีสัญญาณเตือนล่วงหน้าและเป็นอันตรายอย่างมาก ดังนั้น ชิ้นส่วนเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติกที่ใช้ภายใต้สภาวะการทำงานบางอย่างควรลดแรงเค้นให้เหลือน้อยที่สุด ซึ่งสามารถทำได้โดยวิธีการลดแรงเค้น
กระบวนการ: เมื่อเงื่อนไขเอื้ออำนวย การอบชุบด้วยสารละลายและการอบชุบเพื่อเพิ่มความเสถียรสามารถช่วยลดความเครียดได้ดีกว่า (การระบายความร้อนด้วยน้ำในสารละลายของแข็งก็ทำให้เกิดความเครียดบางส่วนเช่นกัน) แต่บางครั้งวิธีการนี้ก็ไม่สามารถทำได้ เช่น ท่อในวงจร ชิ้นงานที่สมบูรณ์โดยไม่มีขอบ และชิ้นส่วนที่มีรูปทรงซับซ้อนเป็นพิเศษซึ่งง่ายต่อการเสียรูป ในกรณีเช่นนี้ สามารถใช้วิธีการลดความเครียดโดยการให้ความร้อนที่อุณหภูมิต่ำกว่า 450°C เพื่อลดความเครียดบางส่วนได้ หากชิ้นงานถูกนำไปใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนและมีความเครียดสูง และจำเป็นต้องกำจัดความเครียดออกไปอย่างสมบูรณ์ ควรพิจารณาเมื่อเลือกวัสดุ เช่น เหล็กที่มีส่วนประกอบที่ช่วยให้คงตัว หรือเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติกคาร์บอนต่ำมาก

D. การอบชุบความร้อนของเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก
คุณสมบัติเด่นที่สุดของเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติก และเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ คือ คุณสมบัติทางกลสามารถปรับเปลี่ยนได้ในวงกว้างผ่านวิธีการอบชุบความร้อน เพื่อให้ตรงกับความต้องการของสภาวะการใช้งานที่แตกต่างกัน วิธีการอบชุบความร้อนที่แตกต่างกันยังมีผลต่อความต้านทานการกัดกร่อนที่แตกต่างกันด้วย
① สถานะโครงสร้างของเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกหลังการชุบแข็ง
ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมี
0Cr13, 1Cr13, 1Cr17Ni2 เป็นมาร์เทนไซต์ผสมกับเฟอร์ไรต์ในปริมาณเล็กน้อย
2Cr13, 3Cr13, 2Cr17Ni2 โดยพื้นฐานแล้วเป็นโครงสร้างแบบมาร์เทนซิติก
4Cr13 และ 9Cr18 เป็นคาร์ไบด์ของโลหะผสมบนเมทริกซ์มาร์เทนไซต์
0Cr13Ni4Mo และ 0Cr13Ni6Mo คือออสเทนไนต์ที่หลงเหลืออยู่บนเมทริกซ์มาร์เทนไซต์
② ความต้านทานการกัดกร่อนและการอบชุบความร้อนของเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก
การอบชุบความร้อนของเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนไซต์ไม่เพียงแต่จะเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกลเท่านั้น แต่ยังมีผลต่อความต้านทานการกัดกร่อนที่แตกต่างกันด้วย ยกตัวอย่างเช่น การอบคืนตัวหลังการชุบแข็ง: หลังจากชุบแข็งจนได้มาร์เทนไซต์แล้ว การอบคืนตัวที่อุณหภูมิต่ำจะมีความต้านทานการกัดกร่อนสูงกว่า การอบคืนตัวที่อุณหภูมิปานกลาง 400-550℃ จะมีความต้านทานการกัดกร่อนต่ำกว่า และการอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูง 600-750℃ จะช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนได้
③ กระบวนการอบชุบความร้อนและหน้าที่ของเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก
การอบอ่อน: สามารถใช้วิธีการอบอ่อนที่แตกต่างกันได้ตามวัตถุประสงค์และฟังก์ชันที่ต้องการ: หากต้องการลดความแข็ง ลดความยุ่งยากในการแปรรูป และขจัดความเครียด สามารถใช้การอบอ่อนที่อุณหภูมิต่ำ (บางครั้งเรียกว่าการอบอ่อนไม่สมบูรณ์) ได้ อุณหภูมิความร้อนสามารถเลือกได้ตั้งแต่ 740~780℃ และความแข็งสามารถรับประกันได้ที่ 180~230HB โดยการระบายความร้อนด้วยอากาศหรือเตาอบ
เพื่อปรับปรุงโครงสร้างการตีขึ้นรูปหรือการหล่อ ลดความแข็ง และรับประกันประสิทธิภาพต่ำสำหรับการใช้งานโดยตรง สามารถใช้การอบอ่อนอย่างสมบูรณ์ โดยทั่วไปจะให้ความร้อนถึง 870~900℃ แล้วปล่อยให้เย็นลงในเตาอบหลังจากหุ้มฉนวน หรือทำให้เย็นลงต่ำกว่า 600℃ ในอัตรา ≤40℃/ชั่วโมง ความแข็งสามารถถึง 150~180 HB ได้

การอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอลสามารถใช้แทนการอบอ่อนแบบเต็มรูปแบบเพื่อให้ได้ผลลัพธ์เช่นเดียวกับการอบอ่อนแบบเต็มรูปแบบ อุณหภูมิในการให้ความร้อนอยู่ที่ 870-900℃ จากนั้นลดอุณหภูมิในเตาลงเหลือ 700-740℃ หลังจากให้ความร้อนและคงอุณหภูมิไว้ (อ้างอิงจากกราฟการเปลี่ยนแปลง) และคงอุณหภูมิไว้เป็นเวลานาน (อ้างอิงจากกราฟการเปลี่ยนแปลง) จากนั้นลดอุณหภูมิในเตาลงต่ำกว่า 550℃ แล้วนำออกจากเตา ความแข็งสามารถสูงถึง 150-180 HB การอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอลนี้ยังเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงโครงสร้างที่ไม่ดีหลังจากการตีขึ้นรูปและปรับปรุงคุณสมบัติทางกลหลังจากการชุบแข็งและการอบคืนตัว โดยเฉพาะอย่างยิ่งความเหนียวทนต่อแรงกระแทก
การชุบแข็ง: วัตถุประสงค์หลักของการชุบแข็งเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนไซต์คือการเพิ่มความแข็งแรง โดยให้ความร้อนแก่เหล็กจนถึงอุณหภูมิสูงกว่าจุดวิกฤต คงอุณหภูมิไว้ให้ร้อนเพื่อให้คาร์ไบด์ละลายเข้าไปในออสเทนไซต์อย่างสมบูรณ์ จากนั้นจึงทำให้เย็นลงด้วยอัตราการเย็นตัวที่เหมาะสมเพื่อให้ได้โครงสร้างมาร์เทนไซต์ที่ผ่านการชุบแข็ง
การเลือกอุณหภูมิความร้อน: หลักการพื้นฐานคือต้องแน่ใจว่าเกิดการก่อตัวของออสเทนไนต์ และทำให้คาร์ไบด์ของโลหะผสมละลายเข้ากับออสเทนไนต์อย่างสมบูรณ์และเป็นเนื้อเดียวกัน นอกจากนี้ยังต้องไม่ทำให้เกรนของออสเทนไนต์หยาบ หรือมีเฟอร์ไรต์หรือออสเทนไนต์ตกค้างอยู่ในโครงสร้างหลังจากการชุบแข็ง ดังนั้นอุณหภูมิความร้อนในการชุบแข็งจึงไม่ควรต่ำหรือสูงเกินไป อุณหภูมิความร้อนในการชุบแข็งของเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนไซต์จะแตกต่างกันเล็กน้อยในวัสดุแต่ละชนิด และช่วงที่แนะนำนั้นกว้าง ตามประสบการณ์ของเรา โดยทั่วไปแล้วการให้ความร้อนในช่วง 980~1020℃ ก็เพียงพอแล้ว แน่นอนว่าสำหรับเหล็กเกรดพิเศษ การควบคุมชิ้นส่วนพิเศษ หรือข้อกำหนดพิเศษ อุณหภูมิความร้อนควรลดลงหรือเพิ่มขึ้นอย่างเหมาะสม แต่หลักการให้ความร้อนไม่ควรถูกละเมิด
วิธีการระบายความร้อน: เนื่องจากลักษณะองค์ประกอบของเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนไซต์ ออสเทนไซต์ค่อนข้างเสถียร เส้นโค้ง C เลื่อนไปทางขวา และอัตราการระบายความร้อนวิกฤตค่อนข้างต่ำ ดังนั้นจึงสามารถใช้การระบายความร้อนด้วยน้ำมันและการระบายความร้อนด้วยอากาศเพื่อให้ได้ผลของการชุบแข็งมาร์เทนไซต์ อย่างไรก็ตาม สำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการความลึกในการชุบแข็งสูง คุณสมบัติทางกล โดยเฉพาะอย่างยิ่งความเหนียวทนแรงกระแทกสูง ควรใช้การระบายความร้อนด้วยน้ำมัน
การอบคืนตัว: หลังจากชุบแข็งแล้ว เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกจะมีโครงสร้างมาร์เทนซิติกที่มีความแข็งสูง ความเปราะสูง และความเค้นภายในสูง จึงจำเป็นต้องอบคืนตัว โดยทั่วไปแล้ว เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกจะใช้ที่อุณหภูมิการอบคืนตัวสองระดับ:
การอบคืนตัวที่อุณหภูมิระหว่าง 180~320℃ จะได้โครงสร้างมาร์เทนไซต์ที่ผ่านการอบคืนตัว ซึ่งคงความแข็งและความแข็งแรงสูง แต่มีความยืดหยุ่นและความเหนียวต่ำ และทนต่อการกัดกร่อนได้ดี ตัวอย่างเช่น การอบคืนตัวที่อุณหภูมิต่ำสามารถใช้กับเครื่องมือ ตลับลูกปืน ชิ้นส่วนที่ทนต่อการสึกหรอ เป็นต้น
การอบชุบด้วยความร้อนที่อุณหภูมิระหว่าง 600-750 องศาเซลเซียส เพื่อให้ได้โครงสร้างมาร์เทนไซต์อบชุบ ซึ่งมีคุณสมบัติทางกลที่ดีโดยรวม เช่น ความแข็งแรง ความแข็ง ความยืดหยุ่น และความเหนียว สามารถอบชุบด้วยความร้อนที่อุณหภูมิต่ำหรือสูงกว่าขีดจำกัดได้ตามความต้องการที่แตกต่างกันในด้านความแข็งแรง ความยืดหยุ่น และความเหนียว โครงสร้างนี้ยังมีคุณสมบัติทนต่อการกัดกร่อนได้ดีอีกด้วย
โดยทั่วไปแล้ว การอบคืนตัวที่อุณหภูมิระหว่าง 400-600 องศาเซลเซียส ไม่นิยมใช้ เนื่องจากอุณหภูมิในช่วงนี้จะทำให้เกิดการตกตะกอนของคาร์ไบด์ที่กระจายตัวอย่างมากจากมาร์เทนไซต์ ส่งผลให้เหล็กเปราะ และลดความต้านทานการกัดกร่อน อย่างไรก็ตาม สปริงบางชนิด เช่น สปริงเหล็ก 3Cr13 และ 4Cr13 สามารถอบคืนตัวที่อุณหภูมินี้ได้ และค่าความแข็ง HRC สามารถสูงถึง 40-45 โดยยังคงมีความยืดหยุ่นที่ดี
โดยทั่วไปแล้ว วิธีการระบายความร้อนหลังการอบคืนตัวสามารถใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศได้ แต่สำหรับเหล็กเกรดที่มีแนวโน้มเปราะหลังการอบคืนตัว เช่น 1Cr17Ni2, 2Cr13, 0Cr13Ni4Mo เป็นต้น ควรใช้การระบายความร้อนด้วยน้ำมันหลังการอบคืนตัวจะดีที่สุด นอกจากนี้ ควรสังเกตว่าควรทำการอบคืนตัวให้ทันเวลาหลังจากชุบแข็ง ไม่เกิน 24 ชั่วโมงในฤดูร้อน และไม่เกิน 8 ชั่วโมงในฤดูหนาว หากไม่สามารถทำการอบคืนตัวได้ทันเวลาตามอุณหภูมิของกระบวนการ ควรใช้มาตรการป้องกันการเกิดรอยแตกร้าวจากความเค้นด้วย

E. การอบชุบความร้อนของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์เฟอร์ไรต์-ออสเทนไนต์
เหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์เป็นสมาชิกใหม่ของตระกูลเหล็กกล้าไร้สนิมและได้รับการพัฒนาขึ้นในภายหลัง แต่คุณลักษณะของมันได้รับการยอมรับและมีคุณค่าอย่างกว้างขวาง คุณลักษณะด้านองค์ประกอบ (โครเมียมสูง นิกเกล โมลิบเดนัม และไนโตรเจนต่ำ) และคุณลักษณะด้านโครงสร้างของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ทำให้มีความแข็งแรงและความยืดหยุ่นสูงกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติกและเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก มีความต้านทานการกัดกร่อนเทียบเท่ากับเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติก และมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบเป็นรูพรุน การกัดกร่อนตามรอยแตก และความเสียหายจากการกัดกร่อนจากความเค้นสูงกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมชนิดใดๆ ในตัวกลางคลอรีนและน้ำทะเล
การทำงาน:
① กำจัดออสเทนไนต์รอง: ภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูง (เช่น การหล่อหรือการตีขึ้นรูป) ปริมาณเฟอร์ไรต์จะเพิ่มขึ้น เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 1300℃ จะสามารถเกิดเฟอร์ไรต์เฟสเดียวได้ เฟอร์ไรต์อุณหภูมิสูงนี้ไม่เสถียร เมื่อนำไปอบชุบที่อุณหภูมิต่ำลงในภายหลัง ออสเทนไนต์จะตกตะกอน ออสเทนไนต์นี้เรียกว่าออสเทนไนต์รอง ปริมาณ Cr และ N ในออสเทนไนต์นี้มีน้อยกว่าออสเทนไนต์ปกติ ดังนั้นจึงอาจเป็นแหล่งกัดกร่อนได้ จึงควรกำจัดออกด้วยการอบชุบความร้อน
② กำจัดคาร์ไบด์ชนิด Cr23C6: เหล็กกล้าสองเฟสจะเกิดการตกตะกอนของ Cr23C6 ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 950℃ ซึ่งจะเพิ่มความเปราะและลดความต้านทานการกัดกร่อน จึงควรกำจัดออกไป
③ กำจัดไนไตรด์ Cr2N และ CrN: เนื่องจากเหล็กมีธาตุไนโตรเจนอยู่ จึงสามารถเกิดไนไตรด์กับโครเมียมได้ ซึ่งส่งผลต่อคุณสมบัติทางกลและความต้านทานการกัดกร่อน จึงควรกำจัดออก
④ กำจัดเฟสระหว่างโลหะ: คุณสมบัติทางองค์ประกอบของเหล็กดูเพล็กซ์จะส่งเสริมการก่อตัวของเฟสระหว่างโลหะบางชนิด เช่น เฟส σ และเฟส γ ซึ่งลดความต้านทานการกัดกร่อนและเพิ่มความเปราะ จึงควรกำจัดออก
กระบวนการผลิต: คล้ายกับเหล็กกล้าออสเทนไนต์ โดยใช้วิธีการอบชุบด้วยความร้อนที่อุณหภูมิ 980~1100℃ แล้วจึงทำให้เย็นตัวอย่างรวดเร็ว โดยทั่วไปจะใช้การระบายความร้อนด้วยน้ำ

F. การอบชุบความร้อนของเหล็กกล้าไร้สนิมที่แข็งตัวด้วยการตกตะกอน
เหล็กกล้าไร้สนิมที่เสริมความแข็งแรงด้วยการตกตะกอนนั้นพัฒนามาค่อนข้างช้า เป็นเหล็กกล้าไร้สนิมประเภทหนึ่งที่ได้รับการทดสอบ สรุป และพัฒนาในทางปฏิบัติของมนุษย์ ในบรรดาเหล็กกล้าไร้สนิมที่ปรากฏก่อนหน้านี้ เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกและเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติกมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี แต่คุณสมบัติทางกลไม่สามารถปรับเปลี่ยนได้ด้วยวิธีการอบชุบความร้อน ซึ่งจำกัดบทบาทของพวกมัน ส่วนเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกสามารถใช้วิธีการอบชุบความร้อนเพื่อปรับคุณสมบัติทางกลได้ในขอบเขตที่กว้างกว่า แต่ความต้านทานการกัดกร่อนนั้นต่ำ
คุณสมบัติ:

เหล็กกล้าชนิดนี้มีปริมาณคาร์บอน (C) ต่ำกว่า (โดยทั่วไป ≤0.09%) มีปริมาณโครเมียม (Cr) สูงกว่า (โดยทั่วไป ≥14%) และมีโมลิบเดนัม (Mo) ทองแดง (Cu) และธาตุอื่นๆ ทำให้มีความต้านทานการกัดกร่อนสูงกว่า เทียบได้กับเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติก ด้วยกระบวนการละลายและการอบชุบความร้อน สามารถสร้างโครงสร้างที่มีเฟสเสริมความแข็งแรงจากการตกตะกอนบนเมทริกซ์มาร์เทนซิติก ทำให้มีความแข็งแรงสูงขึ้น และความแข็งแรง ความยืดหยุ่น และความเหนียวสามารถปรับได้ภายในช่วงที่กำหนดโดยการปรับอุณหภูมิการอบชุบความร้อน นอกจากนี้ วิธีการอบชุบความร้อนแบบละลายก่อนแล้วเสริมความแข็งแรงด้วยการตกตะกอน สามารถแปรรูปเป็นรูปทรงพื้นฐานที่มีความแข็งต่ำหลังจากการละลาย แล้วเสริมความแข็งแรงด้วยการอบชุบความร้อน ซึ่งช่วยลดต้นทุนการผลิตและดีกว่าเหล็กกล้ามาร์เทนซิติก

การจำแนกประเภท:
①เหล็กกล้าไร้สนิมชุบแข็งด้วยการตกตะกอนแบบมาร์เทนไซต์และการอบชุบความร้อน: คุณลักษณะของเหล็กกล้าไร้สนิมชุบแข็งด้วยการตกตะกอนแบบมาร์เทนไซต์คือ อุณหภูมิเริ่มต้น Ms ของการเปลี่ยนรูปจากออสเทนไนต์เป็นมาร์เทนไซต์สูงกว่าอุณหภูมิห้อง หลังจากให้ความร้อนแบบออสเทนไนซ์และทำให้เย็นตัวลงในอัตราที่เร็วขึ้น จะได้เมทริกซ์มาร์เทนไซต์รูปแผ่น หลังจากอบชุบแล้ว อนุภาคละเอียดของ Cu จะตกตะกอนจากเมทริกซ์มาร์เทนไซต์รูปแผ่นเพื่อเพิ่มความแข็งแรง
② การอบชุบความร้อนของเหล็กกล้าไร้สนิมกึ่งออสเทนไนต์: จุดหลอมเหลว (Ms) ของเหล็กกล้าชนิดนี้โดยทั่วไปจะต่ำกว่าอุณหภูมิห้องเล็กน้อย ดังนั้นหลังจากการอบชุบด้วยสารละลายของแข็งและการทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง จะได้โครงสร้างออสเทนไนต์ที่มีความแข็งแรงต่ำมาก เพื่อเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งของเมทริกซ์ จำเป็นต้องให้ความร้อนอีกครั้งที่อุณหภูมิ 750-950℃ และคงอุณหภูมิไว้ ในขั้นตอนนี้ คาร์ไบด์จะตกตะกอนในออสเทนไนต์ ความเสถียรของออสเทนไนต์จะลดลง และจุดหลอมเหลว (Ms) จะเพิ่มขึ้นสูงกว่าอุณหภูมิห้อง เมื่อทำให้เย็นลงอีกครั้ง จะได้โครงสร้างมาร์เทนไซต์ บางครั้งอาจเพิ่มการอบชุบเย็น (การอบชุบที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์) แล้วทำการบ่มเหล็กเพื่อให้ได้เหล็กกล้าที่แข็งแรงขึ้นโดยมีสารตกตะกอนบนเมทริกซ์มาร์เทนไซต์

จะเห็นได้ว่าหลังจากที่เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกที่เพิ่มความแข็งแรงด้วยการตกตะกอนได้รับการปรับปรุงคุณสมบัติอย่างเหมาะสมแล้ว คุณสมบัติทางกลจะสามารถเทียบเท่ากับเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกได้อย่างเต็มที่ ในขณะที่ความต้านทานการกัดกร่อนเทียบเท่ากับเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนไนต์ ควรชี้ให้เห็นว่าถึงแม้เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกและเหล็กกล้าไร้สนิมที่เพิ่มความแข็งแรงด้วยการตกตะกอนจะสามารถเพิ่มความแข็งแรงได้ด้วยวิธีการอบชุบความร้อน แต่กลไกการเพิ่มความแข็งแรงนั้นแตกต่างกัน เนื่องจากคุณลักษณะเฉพาะของเหล็กกล้าไร้สนิมที่เพิ่มความแข็งแรงด้วยการตกตะกอน จึงทำให้เหล็กกล้าชนิดนี้ได้รับความนิยมและใช้งานอย่างแพร่หลาย