อะไรคือความเชื่อมโยงและความแตกต่างระหว่างการทำให้ท่อเหล็กเป็นปกติและการอบอ่อน

การทำให้เป็นมาตรฐานคืออะไร?
การอบชุบแบบนอร์มาไลซ์ (Normalizing) เป็นกระบวนการอบชุบความร้อนที่ช่วยเพิ่มความเหนียวของเหล็ก หลังจากให้ความร้อนแก่ชิ้นส่วนเหล็กจนถึงอุณหภูมิ Ac3 ประมาณ 30-50 องศาเซลเซียส ให้คงอุณหภูมิไว้สักระยะหนึ่ง แล้วจึงปล่อยให้เย็นตัวลงในอากาศก่อนนำออกจากเตา คุณสมบัติหลักคือ ความเร็วในการเย็นตัวจะเร็วกว่าการอบอ่อน (Annealing) แต่ช้ากว่าการชุบแข็ง (Quenching) ในระหว่างการอบชุบแบบนอร์มาไลซ์ ผลึกของเหล็กจะถูกปรับให้ละเอียดขึ้นด้วยการเย็นตัวที่เร็วกว่าเล็กน้อย ซึ่งไม่เพียงแต่จะให้ความแข็งแรงที่น่าพอใจเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มความเหนียว (ค่า AKV) อย่างมีนัยสำคัญ และลดแนวโน้มการแตกร้าวของชิ้นส่วนได้อีกด้วย หลังจากอบชุบแบบนอร์มาไลซ์แล้ว คุณสมบัติทางกลโดยรวมของแผ่นเหล็กรีดร้อนผสมโลหะต่ำ เหล็กดัดผสมโลหะต่ำ และเหล็กหล่อบางชนิดสามารถปรับปรุงได้อย่างมาก และประสิทธิภาพในการตัดก็ดีขึ้นด้วย

การทำให้เป็นมาตรฐานมีวัตถุประสงค์และการใช้งานดังต่อไปนี้:
① สำหรับเหล็กกล้าไฮเปอร์ยูเทคทอยด์ การทำให้เป็นปกติ (normalizing) ใช้เพื่อกำจัดโครงสร้างเกรนหยาบที่เกิดจากความร้อนสูงเกินไปและโครงสร้างแบบ Widmanstatten ในชิ้นงานหล่อ ชิ้นงานตีขึ้นรูป และชิ้นงานเชื่อม รวมถึงโครงสร้างแบบแถบในวัสดุรีด ปรับขนาดเกรนให้ละเอียดขึ้น และสามารถใช้เป็นการอบชุบก่อนการชุบแข็งได้
② สำหรับเหล็กกล้าไฮเปอร์ยูเทคทอยด์ การทำให้เป็นปกติสามารถกำจัดซีเมนไทต์รองที่เป็นโครงข่ายและปรับปรุงเพิร์ลไลต์ ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทางกลเท่านั้น แต่ยังช่วยอำนวยความสะดวกในการอบอ่อนเพื่อทำให้เป็นทรงกลมในขั้นตอนต่อไปอีกด้วย
③ สำหรับแผ่นเหล็กบางขึ้นรูปดึงลึกที่มีคาร์บอนต่ำ การปรับสภาพให้เป็นปกติสามารถกำจัดซีเมนไทต์อิสระที่ขอบเกรนเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการขึ้นรูปดึงลึกได้
④ สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำและเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำผสมโลหะต่ำ การอบชุบแบบนอร์มาไลซ์จะช่วยให้ได้โครงสร้างเพิร์ลไลต์แบบเกล็ดละเอียดมากขึ้น เพิ่มความแข็งเป็น HB140-190 ป้องกันปรากฏการณ์ “มีดติด” ระหว่างการตัด และปรับปรุงความสามารถในการขึ้นรูป สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง ในกรณีที่สามารถใช้ทั้งการอบชุบแบบนอร์มาไลซ์และการอบอ่อนได้ การอบชุบแบบนอร์มาไลซ์จะประหยัดและสะดวกกว่า
⑤ สำหรับเหล็กโครงสร้างคาร์บอนปานกลางทั่วไป ในกรณีที่ไม่ต้องการคุณสมบัติทางกลสูง สามารถใช้กระบวนการนอร์มาไลซิ่งแทนการชุบแข็งและการอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูงได้ ซึ่งไม่เพียงแต่ใช้งานง่าย แต่ยังทำให้โครงสร้างและขนาดของเหล็กมีความเสถียรอีกด้วย
⑥ การอบชุบด้วยความร้อนสูง (150-200℃ สูงกว่า Ac3) สามารถลดการแยกตัวของส่วนประกอบในชิ้นงานหล่อและชิ้นงานตีขึ้นรูปได้ เนื่องจากอัตราการแพร่กระจายสูงที่อุณหภูมิสูง เกรนหยาบที่เกิดขึ้นหลังจากการอบชุบด้วยความร้อนสูงสามารถทำให้ละเอียดขึ้นได้ด้วยการอบชุบครั้งที่สองที่อุณหภูมิต่ำกว่า
⑦ สำหรับเหล็กกล้าผสมคาร์บอนต่ำและปานกลางบางชนิดที่ใช้ในกังหันไอน้ำและหม้อไอน้ำ มักใช้กระบวนการนอร์มาไลเซชันเพื่อให้ได้โครงสร้างเบนไนต์ จากนั้นจึงอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูง ซึ่งจะทำให้มีความต้านทานการคืบที่ดีเมื่อใช้งานที่อุณหภูมิ 400-550℃
⑧ นอกจากชิ้นส่วนเหล็กและผลิตภัณฑ์เหล็กแล้ว การอบชุบแบบนอร์มาไลซ์ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการอบชุบเหล็กหล่อเหนียวเพื่อให้ได้โครงสร้างเพิร์ลไลต์และเพิ่มความแข็งแรงของเหล็กหล่อเหนียว เนื่องจากลักษณะเฉพาะของการอบชุบแบบนอร์มาไลซ์คือการระบายความร้อนด้วยอากาศ อุณหภูมิแวดล้อม วิธีการวางซ้อน การไหลของอากาศ และขนาดชิ้นงานจึงมีผลต่อโครงสร้างและประสิทธิภาพหลังการอบชุบแบบนอร์มาไลซ์ โครงสร้างที่ได้จากการอบชุบแบบนอร์มาไลซ์ยังสามารถใช้เป็นวิธีการจำแนกประเภทเหล็กอัลลอยได้ โดยปกติแล้ว เหล็กอัลลอยจะถูกแบ่งออกเป็นเหล็กเพิร์ลไลต์ เหล็กเบนไนต์ เหล็กมาร์เทนไซต์ และเหล็กออสเทนไนต์ ตามโครงสร้างที่ได้จากการระบายความร้อนด้วยอากาศหลังจากให้ความร้อนแก่ชิ้นงานที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 มม. ที่อุณหภูมิ 900℃

การอบอ่อนคืออะไร?
การอบอ่อนเป็นกระบวนการอบชุบโลหะด้วยความร้อน โดยโลหะจะถูกให้ความร้อนอย่างช้าๆ จนถึงอุณหภูมิที่กำหนด คงไว้เป็นระยะเวลาที่เพียงพอ แล้วจึงทำให้เย็นลงในอัตราที่เหมาะสม การอบอ่อนแบ่งออกเป็น การอบอ่อนสมบูรณ์ การอบอ่อนไม่สมบูรณ์ และการอบอ่อนเพื่อลดความเค้น คุณสมบัติทางกลของวัสดุที่ผ่านการอบอ่อนสามารถทดสอบได้โดยการทดสอบแรงดึงหรือการทดสอบความแข็ง เหล็กหลายชนิดมีจำหน่ายในสภาพที่ผ่านการอบอ่อนแล้ว การทดสอบความแข็งของเหล็กสามารถทำได้โดยใช้เครื่องทดสอบความแข็งร็อคเวลล์เพื่อทดสอบความแข็ง HRB สำหรับแผ่นเหล็กบาง แถบเหล็ก และท่อเหล็กผนังบาง สามารถใช้เครื่องทดสอบความแข็งร็อคเวลล์แบบพื้นผิวเพื่อทดสอบความแข็ง HRT ได้

วัตถุประสงค์ของการอบอ่อนคือ:
① ปรับปรุงหรือขจัดข้อบกพร่องทางโครงสร้างและความเค้นตกค้างต่างๆ ที่เกิดจากเหล็กในกระบวนการหล่อ การตีขึ้นรูป การรีด และการเชื่อม เพื่อป้องกันการเสียรูปและการแตกร้าวของชิ้นงาน
② ทำให้ชิ้นงานอ่อนตัวลงก่อนทำการตัด
③ ปรับปรุงขนาดเกรนและโครงสร้างเพื่อเพิ่มคุณสมบัติเชิงกลของชิ้นงาน
④ เตรียมโครงสร้างสำหรับการอบชุบความร้อนขั้นสุดท้าย (การชุบแข็ง การอบคืนตัว)

กระบวนการอบอ่อนทั่วไป ได้แก่:
① การอบอ่อนแบบสมบูรณ์ กระบวนการนี้ใช้เพื่อปรับปรุงโครงสร้างหยาบที่เกิดจากความร้อนสูงเกินไปซึ่งมีคุณสมบัติทางกลไม่ดีของเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางและต่ำหลังจากการหล่อ การตีขึ้นรูป และการเชื่อม โดยให้ความร้อนแก่ชิ้นงานจนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่าอุณหภูมิที่เฟอร์ไรต์ทั้งหมดเปลี่ยนเป็นออสเทนไนต์ 30-50 องศาเซลเซียส คงอุณหภูมิไว้สักระยะหนึ่ง แล้วค่อยๆ ลดอุณหภูมิลงพร้อมกับเตา ในระหว่างกระบวนการลดอุณหภูมิ ออสเทนไนต์จะเปลี่ยนรูปอีกครั้ง ซึ่งจะทำให้โครงสร้างเหล็กละเอียดขึ้น
② การอบอ่อนแบบทรงกลม (Spheroidizing annealing) ใช้เพื่อลดความแข็งสูงของเหล็กกล้าเครื่องมือและเหล็กกล้าแบริ่งหลังการตีขึ้นรูป โดยให้ความร้อนแก่ชิ้นงานจนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่าอุณหภูมิที่เหล็กเริ่มก่อตัวเป็นออสเทนไนต์ 20-40 องศาเซลเซียส รักษาอุณหภูมิให้คงที่ แล้วค่อยๆ ลดอุณหภูมิลง ในระหว่างกระบวนการลดอุณหภูมิ ซีเมนต์ไทต์แบบแผ่นในเพิร์ลไลต์จะกลายเป็นทรงกลม ทำให้ความแข็งลดลง
③ การอบอ่อนแบบไอโซเทอร์มอล ใช้เพื่อลดความแข็งสูงของเหล็กโครงสร้างอัลลอยบางชนิดที่มีปริมาณนิกเกลและโครเมียมสูงสำหรับใช้ในการตัด โดยทั่วไป จะทำการลดอุณหภูมิลงอย่างรวดเร็วจนถึงอุณหภูมิที่ไม่เสถียรที่สุดของออสเทนไนต์ และคงอุณหภูมิไว้ให้อุ่นในระยะเวลาที่เหมาะสม ออสเทนไนต์จะเปลี่ยนเป็นทรอสไทต์หรือทรอสไทต์ และความแข็งจะลดลง
④ การอบอ่อนเพื่อการตกผลึกใหม่ ใช้เพื่อขจัดปรากฏการณ์การแข็งตัว (ความแข็งเพิ่มขึ้นและความยืดหยุ่นลดลง) ของลวดโลหะและแผ่นโลหะบางระหว่างการดึงเย็นและการรีดเย็น โดยทั่วไปอุณหภูมิในการให้ความร้อนจะต่ำกว่าอุณหภูมิที่เหล็กเริ่มก่อตัวเป็นออสเทนไนต์ 50-150 องศาเซลเซียส วิธีนี้เท่านั้นที่จะสามารถขจัดผลกระทบจากการแข็งตัวและทำให้โลหะอ่อนตัวลงได้
⑤ การอบอ่อนแบบกราไฟต์ (Graphitization annealing) กระบวนการนี้ใช้ในการเปลี่ยนเหล็กหล่อที่มีซีเมนต์ไทต์ปริมาณมากให้เป็นเหล็กหล่อขึ้นรูปที่มีความยืดหยุ่นดี ขั้นตอนการทำงานคือการให้ความร้อนแก่ชิ้นงานหล่อจนถึงประมาณ 950 องศาเซลเซียส คงอุณหภูมิไว้ระยะหนึ่ง แล้วจึงทำให้เย็นลงอย่างเหมาะสมเพื่อสลายซีเมนต์ไทต์ให้กลายเป็นกราไฟต์แบบฟล็อกคิวเลนต์
⑥ การอบอ่อนแบบแพร่กระจาย (Diffusion annealing) วิธีนี้ใช้เพื่อทำให้องค์ประกอบทางเคมีของโลหะผสมที่หล่อขึ้นมีความสม่ำเสมอและปรับปรุงประสิทธิภาพ วิธีการคือการให้ความร้อนแก่ชิ้นงานหล่อจนถึงอุณหภูมิสูงสุดเท่าที่จะเป็นไปได้โดยไม่ให้หลอมเหลว คงอุณหภูมิไว้ให้ร้อนเป็นเวลานาน แล้วค่อยๆ ลดอุณหภูมิลงอย่างช้าๆ เพื่อให้ธาตุต่างๆ ในโลหะผสมแพร่กระจายและกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ
⑦ การอบคลายความเค้น ใช้เพื่อขจัดความเค้นภายในของเหล็กหล่อและชิ้นส่วนเชื่อม สำหรับผลิตภัณฑ์เหล็ก การให้ความร้อนที่อุณหภูมิต่ำกว่า 100-200 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่ออสเทนไนต์เริ่มก่อตัว จากนั้นจึงปล่อยให้เย็นลงในอากาศหลังจากคงอุณหภูมิไว้ให้อุ่น จะช่วยขจัดความเค้นภายในได้