อภิธานศัพท์

อภิธานศัพท์งานอบชุบโลหะและชุบผิว

คำจำกัดความเข้าใจง่ายของศัพท์โลหะวิทยา การชุบแข็ง และการชุบผิว ที่ใช้ทั่วบริการและคลังความรู้ของเรา

แหล่งอ้างอิงเร็วสำหรับวิศวกรและฝ่ายจัดซื้อที่ทำงานกับชิ้นงานเล็กชุบแข็งและชุบผิว — สกรู น็อต โบลต์ และแหวนรอง ศัพท์จัดกลุ่มตามหัวข้อ คลิกลิงก์เพื่ออ่านรายละเอียดในหน้าที่เกี่ยวข้อง

โครงสร้างจุลภาคและเฟส

ขนาดเกรน (Grain size): ขนาดเฉลี่ยของผลึก (เกรน) ในโลหะ โดยทั่วไปเกรนที่ละเอียดกว่าจะช่วยเพิ่มทั้งความแข็งแรงและความเหนียวอ่านเพิ่มเติม
โครงสร้างจุลภาค (Microstructure): การจัดเรียงของเฟสและเกรนในโลหะที่มองเห็นภายใต้กล้องจุลทรรศน์ เป็นตัวกำหนดความแข็ง ความแข็งแรง และความเหนียวอ่านเพิ่มเติม
ซีเมนไทต์ (Cementite): เหล็กคาร์ไบด์ (Fe3C) สารประกอบที่แข็งและเปราะ เมื่อกระจายอยู่ในเนื้อเหล็กจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความต้านทานการสึกหรออ่านเพิ่มเติม
เบไนต์ (Bainite): โครงสร้างละเอียดของเฟอร์ไรต์กับคาร์ไบด์ เกิดที่อัตราการเย็นตัวระหว่างเพิร์ลไลต์กับมาร์เทนไซต์ ให้สมดุลที่ดีระหว่างความแข็งแรงและความเหนียวอ่านเพิ่มเติม
เพิร์ลไลต์ (Pearlite): โครงสร้างแบบชั้นสลับของเฟอร์ไรต์กับซีเมนไทต์ เกิดเมื่อออสเทไนต์เย็นตัวในอัตราปานกลาง ให้ความแข็งแรงระดับกลางพร้อมความเหนียวที่พอเหมาะอ่านเพิ่มเติม
เฟอร์ไรต์ (Ferrite): เฟสของเหล็กแบบ BCC ที่นิ่มและเหนียว ละลายคาร์บอนได้น้อยมาก เป็นเฟสหลักในเหล็กคาร์บอนต่ำสภาพอบอ่อนอ่านเพิ่มเติม
มาร์เทนไซต์ (Martensite): โครงสร้างที่แข็งมากแต่เปราะ เกิดเมื่อออสเทไนต์เย็นตัวเร็วพอจนคาร์บอนถูกกักในโครงผลึกที่บิดเบี้ยว เป็นตัวให้ความแข็งแรงแก่เหล็กชุบแข็ง และมักอบคืนตัวภายหลังเพื่อลดความเปราะอ่านเพิ่มเติม
ออสเทไนต์ตกค้าง (Retained austenite): ออสเทไนต์ที่ไม่เปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์ระหว่างชุบดับและคงค้างในเหล็กชุบแข็ง หากมีมากเกินไปจะทำให้ความแข็งลดลงและขนาดเปลี่ยนแปลงภายหลัง แก้ได้ด้วยการอบชุบเย็นจัดอ่านเพิ่มเติม
ออสเทไนต์ (Austenite): เฟสของเหล็กแบบ FCC ที่เสถียรที่อุณหภูมิสูงและละลายคาร์บอนได้มาก ต้องให้เหล็กร้อนเข้าสู่ช่วงออสเทไนต์ก่อนชุบดับจึงจะชุบแข็งได้อ่านเพิ่มเติม

กระบวนการอบชุบ

การชุบแข็งตลอดหน้าตัด (Through hardening): การชุบแข็งชิ้นงานให้สม่ำเสมอตั้งแต่ผิวถึงแกนกลาง ใช้เมื่อหน้าตัดทั้งหมดต้องรับแรง เหมาะกับเหล็กผสมคาร์บอนปานกลางถึงสูงอ่านเพิ่มเติม
การชุบแข็งผิว (Case hardening): การชุบแข็งเฉพาะชั้นผิวของชิ้นงานโดยคงแกนกลางให้เหนียว มักทำโดยเติมคาร์บอนหรือไนโตรเจนเข้าที่ผิวก่อนชุบดับอ่านเพิ่มเติม
การชุบดับ (Quenching): การทำให้เหล็กเย็นตัวอย่างรวดเร็วจากช่วงออสเทไนต์ในน้ำมัน น้ำ พอลิเมอร์ หรือก๊าซ เพื่อให้เกิดมาร์เทนไซต์ที่แข็งอ่านเพิ่มเติม
การอบคืนตัว (Tempering): การให้ความร้อนเหล็กชุบดับซ้ำที่อุณหภูมิปานกลางเพื่อลดความเปราะและความเค้นภายใน โดยยอมเสียความแข็งเล็กน้อยแลกกับความเหนียวที่เพิ่มขึ้นมากอ่านเพิ่มเติม
การอบชุบคาร์โบไนไตรดิง (Carbonitriding): กระบวนการชุบแข็งผิวคล้ายคาร์บูไรซิง แต่เติมไนโตรเจนพร้อมกับคาร์บอน ทำให้ใช้อุณหภูมิต่ำลงและเพิ่มความสามารถในการชุบแข็งของผิวอ่านเพิ่มเติม
การอบชุบเติมคาร์บอน (Carburizing): กระบวนการชุบแข็งผิวที่แพร่คาร์บอนเข้าสู่ผิวเหล็กคาร์บอนต่ำที่อุณหภูมิสูง (ราว 850-950 องศาเซลเซียส) แล้วชุบดับให้เกิดผิวแข็งบนแกนที่เหนียวอ่านเพิ่มเติม
การอบชุบไนไตรดิง (Nitriding): กระบวนการชุบแข็งผิวที่อุณหภูมิต่ำกว่า โดยแพร่ไนโตรเจนเข้าสู่ผิวเพื่อสร้างไนไตรด์ที่แข็ง ให้ความต้านทานการสึกหรอและความล้าที่ดี บิดเบี้ยวน้อยและไม่ต้องชุบดับอ่านเพิ่มเติม
การอบชุบเย็นจัด (Sub-zero treatment): การทำให้เหล็กชุบแข็งเย็นต่ำกว่า 0 องศาเซลเซียสมาก (แช่เย็นลึก) เพื่อเปลี่ยนออสเทไนต์ตกค้างเป็นมาร์เทนไซต์ ช่วยให้ขนาดคงตัวและความแข็งเพิ่มขึ้นอ่านเพิ่มเติม
การอบปกติ (Normalizing): การให้ความร้อนเหล็กเหนือช่วงการเปลี่ยนเฟส แล้วปล่อยเย็นในอากาศนิ่ง เพื่อทำให้เกรนละเอียดและได้สมบัติสม่ำเสมออ่านเพิ่มเติม
การอบอ่อนแบบสเฟียรอยด์ (Spheroidize annealing): การอบอ่อนที่อุณหภูมิต่ำเป็นเวลานานเพื่อให้คาร์ไบด์กลายเป็นทรงกลม ทำให้เหล็กคาร์บอนสูงนิ่มที่สุดและกลึงกัดง่ายที่สุดอ่านเพิ่มเติม
การอบอ่อน (Annealing): วัฏจักรให้ความร้อนแล้วปล่อยเย็นช้าๆ เพื่อทำให้เหล็กนิ่มลง คลายความเค้น และกลึงกัดง่ายขึ้น โดยได้โครงสร้างหยาบที่เสถียรอ่านเพิ่มเติม
ความลึกผิวแข็งประสิทธิผล (Effective case depth): ความลึกจากผิวถึงจุดที่ความแข็งลดลงถึงค่าที่กำหนด (โดยทั่วไป 550 HV) ใช้ในการระบุและตรวจสอบชั้นผิวแข็งอ่านเพิ่มเติม
ความสามารถในการชุบแข็ง (Hardenability): ความลึกที่เหล็กสามารถชุบแข็งได้ด้วยการชุบดับ เป็นสมบัติของโลหะผสมและไม่เหมือนกับค่าความแข็งสูงสุด เหล็กผสมสูงจะชุบแข็งได้ลึกกว่าอ่านเพิ่มเติม
เตาสายพานตะแกรง (Mesh-belt furnace): เตาแบบสายพานต่อเนื่องที่ชิ้นงานเล็กเคลื่อนผ่านบนสายพานโลหะถัก เหมาะกับการอบชุบตัวยึด (fastener) ปริมาณมากอย่างสม่ำเสมออ่านเพิ่มเติม

ความแข็งและการทดสอบ

HB (ความแข็งบริเนล): มาตราความแข็งที่ใช้หัวกดลูกบอลแข็งบนพื้นที่กว้างกว่า เหมาะกับโลหะที่นิ่มกว่าและวัสดุที่มีโครงสร้างหยาบอ่านเพิ่มเติม
HRC (ความแข็งรอกเวลล์ซี): มาตราความแข็งที่วัดจากความลึกที่หัวกดเพชรทรงกรวยจมลงภายใต้แรงกด ใช้กันแพร่หลายกับเหล็กชุบแข็ง โดยทั่วไปอยู่ในช่วง 20-65 HRCอ่านเพิ่มเติม
HV (ความแข็งวิกเกอร์ส): มาตราความแข็งที่ใช้หัวกดเพชรทรงพีระมิด ใช้ได้กว้างตั้งแต่วัสดุนิ่มถึงแข็ง และใช้วัดความลึกผิวแข็งและชั้นเคลือบบางอ่านเพิ่มเติม

การชุบและเคลือบผิว

การเคลือบโครเมต (Chromate conversion): การปรับสภาพทางเคมีหลังชุบที่สร้างฟิล์มบางป้องกันบนผิวซิงค์ ช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนและให้สี (ขาว น้ำเงิน หรือเหลือง/รุ้ง)อ่านเพิ่มเติม
การเคลือบฟอสเฟต (ซิงค์/แมงกานีส): การเคลือบเปลี่ยนผิวด้วยซิงค์หรือแมงกานีสฟอสเฟตที่สร้างชั้นผลึก ช่วยป้องกันการกัดกร่อน ต้านการสึกหรอ และเพิ่มการยึดเกาะของสี/น้ำมันอ่านเพิ่มเติม
การชุบซิงค์ด้วยไฟฟ้า (Zinc plating): การเคลือบชั้นซิงค์ลงบนชิ้นงานเหล็กด้วยไฟฟ้าเพื่อป้องกันการกัดกร่อนแบบสังเวย มักตามด้วยการเคลือบโครเมตอ่านเพิ่มเติม
การชุบแบบแขวนราว (Rack plating): วิธีการชุบที่ยึดชิ้นงานไว้บนราวจับ ใช้กับชิ้นงานที่ใหญ่ บอบบาง หรือต้องจัดตำแหน่งแม่นยำ เพื่อควบคุมความสม่ำเสมอของชั้นเคลือบอ่านเพิ่มเติม
การชุบแบบถังหมุน (Barrel plating): วิธีการชุบที่ชิ้นงานเล็กจำนวนมากคลุกเคล้ากันในถังเจาะรูที่หมุน มีประสิทธิภาพและต้นทุนต่ำสำหรับตัวยึดอ่านเพิ่มเติม
ความหนาชั้นเคลือบ (Coating thickness): ความหนาของชั้นชุบหรือเคลือบ มักวัดเป็นไมโครเมตร เป็นข้อกำหนดสำคัญที่มีผลต่ออายุการต้านการกัดกร่อนและความพอดีของเกลียวอ่านเพิ่มเติม
แบล็คออกไซด์ / รมดำ (Black oxide): กระบวนการเปลี่ยนผิวที่สร้างฟิล์มแมกนีไทต์สีดำบางบนเหล็ก ให้ผิวสีเข้มและความต้านทานการกัดกร่อนเล็กน้อย โดยขนาดแทบไม่เปลี่ยนอ่านเพิ่มเติม
พาสสิเวชัน (Passivation): การปรับสภาพผิวให้เกิดฟิล์มออกไซด์บางที่ปกป้องผิว สำหรับสเตนเลสจะฟื้นความต้านทานการกัดกร่อน ส่วนในการชุบซิงค์คำนี้หมายถึงขั้นตอนการเคลือบโครเมตอ่านเพิ่มเติม
Cr3+ (โครเมียมไตรวาเลนต์): เคมีโครเมียมชนิด Cr(III) ที่ใช้เคลือบพาสสิเวชันซิงค์ยุคใหม่ ซึ่งเป็นไปตาม RoHS/REACH แทนที่ชนิดเฮกซะวาเลนต์ที่เป็นพิษอ่านเพิ่มเติม
Cr6+ (โครเมียมเฮกซะวาเลนต์): เคมีพาสสิเวชันแบบ Cr(VI) รุ่นเก่า ปัจจุบันถูกจำกัดภายใต้ RoHS/REACH เพราะเป็นพิษและก่อมะเร็ง จึงถูกแทนที่ด้วย Cr3+อ่านเพิ่มเติม

สมบัติ มาตรฐาน และข้อบกพร่อง

การทดสอบละอองเกลือ (ASTM B117 / ISO 9227): การทดสอบการกัดกร่อนแบบเร่งที่นำชิ้นงานไปสัมผัสหมอกเกลือในตู้ทดสอบ เวลาที่เกิดสนิมขาวหรือสนิมแดงบ่งชี้ความทนทานของชั้นเคลือบอ่านเพิ่มเติม
การบิดเบี้ยว (Distortion): การเปลี่ยนขนาดหรือการโก่งงอของชิ้นงานระหว่างการอบชุบ อันเกิดจากความเค้นทางความร้อนและการเปลี่ยนเฟส ควบคุมได้ด้วยการจับยึด การออกแบบชิ้นงาน และการเลือกกระบวนการอ่านเพิ่มเติม
การเปราะจากไฮโดรเจน (Hydrogen embrittlement): การสูญเสียความเหนียวที่เกิดจากไฮโดรเจนที่ถูกดูดซับระหว่างการกัดกรดหรือการชุบ ซึ่งอาจทำให้ตัวยึดความแข็งแรงสูงแตกร้าวขณะรับแรงอ่านเพิ่มเติม
การสูญเสียคาร์บอนผิว (Decarburization): การสูญเสียคาร์บอนจากผิวเหล็กระหว่างกระบวนการที่อุณหภูมิสูง ซึ่งทำให้ความแข็งและความแข็งแรงที่ผิวลดลงหากไม่ควบคุมอ่านเพิ่มเติม
การอบไล่ไฮโดรเจน (De-embrittlement baking): การอบชิ้นงานความแข็งแรงสูงที่ชุบแล้ว (โดยทั่วไปราว 200 องศาเซลเซียส นานหลายชั่วโมง) ไม่นานหลังชุบ เพื่อไล่ไฮโดรเจนที่ถูกดูดซับและป้องกันการเปราะอ่านเพิ่มเติม
ความต้านแรงคราก (Yield strength): ความเค้นที่วัสดุเริ่มเสียรูปถาวร ต่ำกว่าค่านี้ชิ้นงานจะดีดกลับสู่รูปทรงเดิมอ่านเพิ่มเติม
ความต้านแรงดึง (Tensile strength): ความเค้นสูงสุดที่วัสดุทนได้ก่อนแตกหัก โดยทั่วไประบุเป็นเมกะปาสคาล (MPa)อ่านเพิ่มเติม
ชั้นคุณสมบัติ (Property class, ISO 898-1): ระดับความแข็งแรงของตัวยึดเหล็ก เช่น 8.8, 10.9 หรือ 12.9 กำหนดตาม ISO 898-1 ซึ่งเข้ารหัสค่าความต้านแรงดึงและความต้านแรงครากอ่านเพิ่มเติม
รอยแตกจากการชุบดับ (Quench crack): รอยแตกที่เกิดระหว่างการชุบดับจากความเค้นทางความร้อนและการเปลี่ยนเฟส มักสัมพันธ์กับมุมแหลม คาร์บอนสูง หรือการชุบดับที่รุนแรงเกินไปอ่านเพิ่มเติม
แรงพิสูจน์ (Proof load): แรงดึงสูงสุดที่ตัวยึดต้องทนได้โดยไม่ยืดถาวร กำหนดตามชั้นคุณสมบัติของตัวยึดนั้นอ่านเพิ่มเติม
สนิมขาว (White rust): ผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนของซิงค์สีขาวคล้ายผง ที่ปรากฏก่อนเมื่อชั้นซิงค์เริ่มกัดกร่อน ก่อนที่เหล็กฐานจะถูกกัดกร่อนอ่านเพิ่มเติม
สนิมแดง (Red rust): การกัดกร่อนของเหล็กฐานเป็นเหล็กออกไซด์สีแดง ที่ปรากฏเมื่อชั้นเคลือบป้องกันถูกใช้ไปหมด ใช้เป็นจุดวัดความล้มเหลวในการทดสอบละอองเกลืออ่านเพิ่มเติม