ชุบแข็งผิว: Carburizing, Nitriding และ Carbonitriding

ชิ้นส่วนหลายชนิดต้องการสองคุณสมบัติที่ขัดกัน คือ "ผิวแข็งทนการสึกหรอ" และ "แกนเหนียวไม่หักง่าย" การชุบแข็งผิว (Case Hardening) ตอบโจทย์นี้โดยทำให้เฉพาะผิวนอกแข็ง ในขณะที่เนื้อในยังเหนียว

วิธีนี้เหมาะกับเหล็กคาร์บอนต่ำที่ปกติชุบแข็งทั้งชิ้นไม่ได้ เพราะเราจะ "เติมธาตุ" เข้าไปที่ผิวก่อน แล้วจึงชุบแข็ง

Carburizing คือการให้ชิ้นงานอยู่ในบรรยากาศที่มีคาร์บอนสูงที่อุณหภูมิราว 850–940°C คาร์บอนจะแพร่เข้าผิว ทำให้ผิวมีคาร์บอนสูงพอจะชุบแข็งได้ จากนั้นจุ่มเย็นเพื่อสร้างผิวมาร์เทนไซต์ที่แข็งมาก (เป็นกระบวนการหลักที่ V.S. Heat Treatment ให้บริการ)

ได้ความลึกผิวแข็ง (case depth) ตั้งแต่ 0.2–2 มม. ผิวแข็งระดับ 58–62 HRC แต่แกนยังเหนียว เหมาะกับสกรูเกรดพิเศษ หมุด สลัก และน็อตที่ต้องผิวแข็งแกนเหนียว

Nitriding เติมไนโตรเจนเข้าผิวที่อุณหภูมิต่ำกว่า (~500–550°C) โดยไม่ต้องจุ่มเย็น จึงบิดงอน้อยมาก เหมาะงานที่ต้องการความเที่ยงตรงสูง

ผิวที่ได้แข็งมาก (ระดับเทียบเท่า 900–1100 HV) ทนสึกและทนล้าดี อีกทั้งช่วยเพิ่มการกันสนิมเล็กน้อย แต่ความลึกผิวมักบางกว่า Carburizing

Carbonitriding เป็นลูกผสม เติมทั้งคาร์บอนและไนโตรเจนที่ผิวที่อุณหภูมิราว 800–870°C ไนโตรเจนช่วยให้ชุบแข็งง่ายขึ้นและเพิ่มความทนสึก เหมาะกับงานชิ้นเล็กจำนวนมาก เช่น สกรูเกลียวปล่อย สกรูตัวหนอน ที่ต้องการผิวแข็งราคาประหยัด

• Carburizing — ผิวลึก แข็งมาก, อุณหภูมิสูง, บิดงอปานกลาง, ต้องจุ่มเย็น
• Nitriding — ผิวบางแต่แข็งมาก, อุณหภูมิต่ำ, บิดงอน้อยสุด, ไม่จุ่มเย็น
• Carbonitriding — สมดุลต้นทุน/คุณภาพ, เหมาะงานชิ้นเล็กจำนวนมาก