ขั้นตอนสำคัญในการบำบัดความร้อนของโลหะคือการดับ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการทำให้วัตถุโลหะเย็นลงอย่างรวดเร็วเพื่อให้ได้มาหรือเปลี่ยนคุณภาพ เช่น ความแข็ง ความแข็งแรง หรือความเหนียว

การระบายความร้อนอย่างรวดเร็วช่วยลดเวลาในการสัมผัสกับโลหะที่อุณหภูมิสูงและป้องกันข้อบกพร่อง ยิ่งกว่านั้น โลหะสามารถผ่านการเปลี่ยนแปลงได้ขึ้นอยู่กับวิธีการใช้และสื่อ

อากาศ น้ำมัน น้ำ และน้ำเกลือเป็นสารชุบแข็งทั่วไปสองสามชนิด

น้ำมันใช้กันอย่างแพร่หลายในการดับไฟ เนื่องจากน้ำมันจะถ่ายเทความร้อนอย่างรวดเร็วโดยไม่ทำให้โลหะบิดเบี้ยวอย่างมีนัยสำคัญ แม้ว่าโซดาไฟที่ละลายน้ำได้เร็วกว่า แรงที่พวกมันทำงานอาจทำให้วัสดุบางอย่างแตกหรือบิดเบี้ยวได้

ความแตกต่างระหว่างน้ำมันและน้ำเป็นประเด็นหลักที่ต้องพูดถึง ในบทความ

กระบวนการชุบแข็งคืออะไร?

การชุบแข็งเป็นกระบวนการทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วซึ่งส่งผลให้วัสดุแข็งตัว อัตราการดับขึ้นอยู่กับเกรดของวัสดุ การใช้งาน และส่วนประกอบของส่วนประกอบโลหะผสม นอกจากนี้ คุณสมบัติหลายอย่างของตัวกลางดับยังส่งผลต่อมันด้วย

ตามทฤษฎีแล้ว ก่อนดับไฟ วัสดุที่เป็นโลหะหรือแก้วจะผ่านความร้อนเกินอุณหภูมิมาตรฐาน หลังจากนั้นจึงนำเข้าเครื่องทำความเย็นอย่างรวดเร็วเพื่อระบายความร้อนออกทันที ช่วยในการปรับเปลี่ยนคุณสมบัติเหล่านั้นในโครงสร้างผลึกของวัสดุที่สูญเสียไปในระหว่างการให้ความร้อน

ในการทำให้โลหะหรือแก้วแข็งขึ้นและแข็งขึ้น เรามักจะทำให้เย็นลง อุณหภูมิดับของวัตถุควรสูงกว่าอุณหภูมิการตกผลึกใหม่เสมอ แต่ต่ำกว่าอุณหภูมิหลอมเหลว

ขั้นตอนของกระบวนการชุบแข็ง

คนสองคนทำงานรอบบ่อหลอมเหล็ก

โดยทั่วไปแล้วการดับไฟจะมีสามขั้นตอนที่เกิดขึ้นเมื่อชิ้นส่วนที่ร้อนเข้ามาใกล้การดับของเหลว ขั้นตอนเหล่านี้กำหนดการเปลี่ยนแปลงในลักษณะของการทำให้เย็นลงและวัสดุ สามขั้นตอนคือ:

• ขั้นตอนการไอ
• ขั้นตอนการต้มนิวคลีเอต
• ขั้นตอนการพาความร้อน<3

ตอนนี้ เรามาทบทวนกันในเชิงลึก

ขั้นไอ

ขั้นการกลายเป็นไอเกิดขึ้นเมื่ออากาศร้อน พื้นผิวของส่วนประกอบทำการสัมผัสครั้งแรกกับของเหลวที่ทำให้เย็นลง ส่งผลให้มีการสร้างเกราะกำบังไอรอบองค์ประกอบ การนำความร้อนเกิดขึ้นในระดับหนึ่งระหว่างเฟสของไอระเหย

อย่างไรก็ตาม วิธีการขนส่งความร้อนหลักของขั้นตอนนี้คือการแผ่รังสีผ่านชั้นปกคลุมไอระเหย ผ้าห่มที่เกิดขึ้นค่อนข้างคงที่

วิธีเดียวที่จะทำให้การกำจัดเร็วขึ้นคือการกวนหรือเติมสารเติมแต่งต่างๆ ยิ่งไปกว่านั้น ควรทำให้ขั้นตอนนี้สั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

เหตุผลก็คือว่ามันมีส่วนสำคัญกับส่วนที่อ่อนนุ่มซึ่งพัฒนาขึ้นระหว่างการดับ ดังนั้น ส่วนประกอบขนาดเล็กที่ไม่ต้องการอาจพัฒนาถ้าปล่อยให้ดำเนินต่อไป

ระยะเดือดของนิวคลีเอต

เป็นระยะที่สองหลังจากระยะไอ จะเริ่มขึ้นเมื่อของไหลใกล้กับพื้นผิววัสดุเริ่มเดือด และชั้นไอระเหยเริ่มยุบตัว เป็นขั้นตอนที่เร็วที่สุดในการทำให้ส่วนประกอบที่กำหนดเย็นลง

เนื่องจากการส่งผ่านความร้อนจากพื้นผิวที่ร้อนและการดูดซับที่ตามมาในของเหลวที่ละลายน้ำได้ อัตราการสกัดด้วยความร้อนสูงจึงเป็นไปได้ ช่วยให้ของเหลวที่เย็นลงแทนที่ที่พื้นผิว

น้ำยาดับอุณหภูมิหลายตัวได้รวมสารเติมแต่งเพื่อเพิ่มอัตราการเย็นตัวสูงสุดของของเหลว การเดือดจะสิ้นสุดลงเมื่ออุณหภูมิพื้นผิวของส่วนประกอบลดลงต่ำกว่าจุดเดือดของของเหลว

สำหรับส่วนประกอบเหล่านั้นที่มีแนวโน้มที่จะบิดเบี้ยว สารตัวกลาง เช่น น้ำมันและเกลือที่มีอุณหภูมิสูงจะให้ผลลัพธ์ที่ดี มิฉะนั้น วัสดุอาจเปราะและเสียหายอย่างรวดเร็วในระหว่างการใช้งานที่ต้องการ

ขั้นตอนการพาความร้อน

การพาความร้อนเป็นขั้นตอนสุดท้ายของกระบวนการ เกิดขึ้นเมื่อวัสดุมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเดือดของสารดับจันทร์ ขั้นตอนการพาความร้อนเกี่ยวข้องกับการถ่ายเทความร้อนผ่านของเหลวเทกอง และจุดเริ่มต้นของมันคือการนำความร้อน

เป็นขั้นตอนที่ช้าที่สุดเนื่องจากการถ่ายเทความร้อนใช้เวลานานในการเข้าถึงโมเลกุลทั้งหมดภายในมวล การควบคุมการถ่ายเทความร้อนผ่านการพาความร้อนเกี่ยวข้องกับตัวแปรหลายอย่าง รวมถึงความร้อนเฉพาะของดับแชนท์และการนำความร้อนของมัน

ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างดับแชนท์และวัสดุอาจส่งผลต่อกระบวนการพาความร้อน โดยปกติแล้ว การบิดเบี้ยวส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นที่จุดนี้

ขั้นตอนการดับสามขั้นตอนข้างต้นเกิดขึ้นตามลำดับที่ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่ง อย่างไรก็ตาม ขึ้นอยู่กับรูปทรงเรขาคณิตและการกวนของชิ้นส่วน พื้นที่ต่างๆ จะเริ่มขั้นตอนต่างๆ ในเวลาต่างๆ กัน

สามขั้นตอนของกระบวนการชุบแข็ง

สื่อชุบแข็ง

การดับเกิดขึ้นได้จากสื่อใดๆ และต่อไปนี้คือรายการของสื่อต่างๆ 4 ประเภท แต่ละชนิดมีข้อดีและข้อเสีย ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติ องค์ประกอบที่สัมผัส เวลา กฎการถ่ายเทความร้อน และความสัมพันธ์

1. อากาศ: การใช้อุณหภูมิแวดล้อมปกติเพื่อ ทำให้วัสดุที่ร้อนเย็นลง
2. น้ำเกลือ: สารละลายของเกลือและน้ำเป็นตัวกลางในการทำความเย็นที่เร็วที่สุดเมื่อดับไฟ
3. น้ำมัน: เชื่อถือได้และรวดเร็วกว่า ดับไฟแทนอากาศ
4. น้ำ: ดับของเหลวได้เร็วกว่าอากาศหรือน้ำมัน

แม้ว่าเอกสารจะมีข้อมูลมากมายเกี่ยวกับสื่อข้างต้น เรามาสำรวจกัน สารสำคัญ 2 ชนิด ได้แก่ น้ำมันและน้ำ

การดับด้วยน้ำ

น้ำมีคุณสมบัติในการทำให้วัสดุเย็นลงเร็วกว่าน้ำมันและอากาศ ดังนั้น การดับด้วยน้ำจึงเป็นกระบวนการที่รวดเร็ว

• ขั้นตอนการดับด้วยน้ำเกลือมีปฏิกิริยาที่รุนแรงขึ้นอย่างมากเมื่อทำให้เย็นลงกว่าวิธีการอื่นๆ การซูสน้ำเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด
• ก่อนกระบวนการนี้ น้ำจะต้องอยู่ที่อุณหภูมิห้องหรืออุณหภูมิที่ต้องการ หลังจากนั้น เมื่อใส่วัสดุที่ร้อนลงในน้ำหล่อเย็น มันจะเปลี่ยนเฟสตามระยะ
• ผลลัพธ์จะเร็วขึ้นในการดับด้วยน้ำ ข้อดีอีกประการหนึ่งคือมันเป็นวิธีการทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว ดังนั้นจึงมีราคาแพงที่สุดในแง่ของเงินและเวลา อย่างไรก็ตาม แน่นอนว่าผลลัพธ์ที่รวดเร็วย่อมมาพร้อมกับข้อเสียที่สำคัญเช่นกัน
• ข้อเสียของผลิตภัณฑ์ปลายแข็ง เปราะ และแตกง่ายมาพร้อมกับความเร็วที่รวดเร็วหรือทันทีทันใด วัสดุที่ชุบแข็งอาจถูกระบุว่ามีคุณภาพเสียงหรือคุณภาพไม่ดี
• การชุบแข็งด้วยน้ำเป็นตัวเลือกที่ได้ผลในกรณีเหล็กชุบแข็ง เหตุผลก็คือเหล็กมีวิธีระบายความร้อนที่ไม่เหมือนใครซึ่งสามารถทำได้ด้วยน้ำ เหล็กคาร์บอนร้อนเกินอุณหภูมิการตกผลึกใหม่
• โดยการทำให้เหล็กเย็นลงทันที การดับด้วยน้ำจะป้องกันไม่ให้เหล็กละลายในขั้นตอนนี้ ซึ่งมิฉะนั้นจะละลายหากไม่หยุด ดังนั้น การชุบแข็งด้วยน้ำจึงเหมาะสมกับเหล็กกล้ามากกว่าสื่ออื่นๆ

การชุบแข็งด้วยน้ำมัน

หนึ่งในเทคนิคการชุบแข็งที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในภาคการชุบแข็งโลหะคือการชุบแข็งด้วยน้ำมัน วิธีที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการชุบแข็งโลหะผสมทำให้ได้ความแข็งและกำลังที่จำเป็นโดยไม่ทำให้แข็งและเปราะในระหว่างกระบวนการ

การใช้การชุบแข็งด้วยน้ำมันมีข้อดีหลายอย่าง แต่ข้อดีหลักคือมันอุ่นขึ้นช้ากว่าตัวกลางชุบแข็งแบบอื่นและเย็นลง เป็นระยะเวลานานขึ้น ทำให้วัสดุที่ได้รับความร้อนมีความเสถียรและเวลาในการแข็งตัวมากขึ้น

นอกจากนี้ยังรับประกันได้ว่าวัสดุที่ดับแล้วจะไม่เปราะจนเกินไปและจะยึดเกาะได้ดี ดังนั้นจึงเป็นที่นิยมมากกว่าวิธีที่ใช้น้ำ อากาศ หรือน้ำเกลือ เนื่องจากลดความเป็นไปได้ที่เนื้อโลหะที่ดับแล้วบิดเบี้ยวหรือแตกร้าว

การดับเป็นกระบวนการทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว

ความแตกต่างระหว่างการชุบแข็งด้วยน้ำและน้ำมัน

น้ำและน้ำมันเป็นสื่อสองประเภทที่แตกต่างกัน ทั้งสองมีความแตกต่างในบางลักษณะและประพฤติต่างกันในการดับ ตารางด้านล่างสรุปภาพรวมของความแตกต่างระหว่างสื่อทั้งสอง

การชุบแข็งด้วยน้ำ vs. การชุบแข็งด้วยน้ำมัน

บทสรุป

• ขั้นตอนการทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วที่เรียกว่าการดับทำให้วัสดุแข็งตัว เกรด การใช้งาน และองค์ประกอบของโลหะผสมของเหล็กล้วนมีผลต่ออัตราการชุบแข็ง
• อัตราที่สารเย็นตัวลงยังขึ้นอยู่กับลักษณะของสารชุบแข็งด้วย บทความนี้เน้นสื่อน้ำมันและน้ำ ทั้งสองมีเอกลักษณ์ตามการใช้งานที่แตกต่างกัน
• น้ำมันเป็นสิ่งที่ดีสำหรับการดับเพราะส่งผ่านความร้อนอย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องเปลี่ยนโลหะ แม้ว่าโซดาไฟที่มีน้ำเป็นองค์ประกอบจะเร็วกว่า แต่พลังที่พวกมันทำงานก็มีโอกาสทำให้วัสดุบางอย่างแตกหักหรือบิดเบี้ยวได้