S45C ชุบแข็งได้เท่าไหร่? เทียบ SCM440/SCM435 และค่า HRC

ความแข็งสูงสุดที่ชุบได้ขึ้นกับ “ปริมาณคาร์บอน” เป็นหลัก ส่วนธาตุผสมอย่างโครเมียม (Cr) โมลิบดีนัม (Mo) แมงกานีส (Mn) ช่วยเรื่อง hardenability คือทำให้เนื้อในแข็งได้ทั่วถึง ไม่ใช่แค่ผิว

เหล็กคาร์บอนต่ำกว่าราว 0.25%C ชุบแข็งทะลุไม่ได้ ต้องใช้วิธีชุบแข็งผิว (carburizing) แทน ส่วนเหล็กคาร์บอนปานกลางขึ้นไปจึงทำ Quench–Temper ได้

ค่า HRC สุดท้ายยังขึ้นกับอุณหภูมิอบคืนตัว (Temper) ด้วย ยิ่ง Temper สูง ความแข็งยิ่งลดแต่เหนียวขึ้น

เวลาถามว่า “เกรดนี้ชุบแข็งได้กี่ HRC” คำตอบมีสองตัวเลขเสมอ และคนละความหมาย

• ค่าที่ชุบได้สูงสุด (as-quenched / ผิวหลังชุบ) — ค่าที่เนื้อเหล็กทำได้จริงหลังจุ่มเย็น ก่อนอบคืนตัว เป็นเพดานของเกรดนั้น
• ค่าที่ระบุใช้งานจริง (after temper) — ค่าที่แบบสั่งงานมักเขียน หลังผ่านการอบคืนตัวเพื่อแลกความแข็งกับความเหนียว

ตัวอย่างที่ทำให้เข้าใจผิดบ่อยที่สุดคือ SCM440 เพดานอยู่ราว 50–58 HRC แต่โบลต์ SCM440 ที่ใช้งานจริงส่วนใหญ่ระบุแค่ 28–48 HRC เพราะถ้าปล่อยไว้แข็งสุดมันจะเปราะและหักคาเกลียว

ตารางข้างล่างจึงแยกสองค่านี้ให้ ไม่ใช่ตัวเลขเดียว

กลุ่มเหล็กคาร์บอน

• S20C (AISI 1020 / DIN C22, C 0.18–0.23%) — คาร์บอนต่ำเกินกว่าจะชุบแข็งทะลุ ต้องใช้ชุบแข็งผิวแบบ carburizing ได้ผิว 55–62 HRC แกนยังเหนียว เหมาะสกรูเกลียวปล่อยและพิน
• S45C (AISI 1045 / DIN C45, C 0.42–0.48%) — Quench–Temper เพดาน 50–58 HRC ระบุใช้งานจริง 40–55 HRC เกรดมาตรฐานของสลัก พิน และโบลต์ทั่วไป

กลุ่มเหล็กผสม Cr-Mo — เมื่อชิ้นหนาขึ้นและต้องแข็งทั่วถึง

• SCM435 (AISI 4135 / DIN 34CrMo4, C 0.33–0.38%) — เพดาน 48–55 HRC ระบุใช้งานจริง 33–44 HRC เกรดหลักของโบลต์แรงดึงสูงชั้นคุณภาพ 10.9
• SCM440 (AISI 4140 / DIN 42CrMo4, C 0.38–0.43%) — เพดาน 50–58 HRC ระบุใช้งานจริง 28–48 HRC hardenability สูงกว่า S45C ชัดเจน ใช้กับโบลต์หัวหกเหลี่ยมชิ้นหนา
• SCr440 (AISI 5140 / DIN 41Cr4, C 0.38–0.43%) — เพดาน 50–57 HRC ระบุใช้งานจริง 28–45 HRC ทางเลือกแทน SCM440 เมื่อไม่ต้องการโมลิบดีนัม

กลุ่มเหล็กโบรอน — เหล็กที่โรงงานสกรูใช้จริง

• SWCH10B21 (AISI 10B21, C 0.18–0.23% + โบรอน) — เพดาน 40–48 HRC ระบุใช้งานจริง 28–40 HRC เหล็กลวดหัวเย็นสำหรับสกรูและโบลต์ชั้นคุณภาพ 8.8
• SWCH10B33 (AISI 10B33, C 0.30–0.36% + โบรอน) — เพดาน 45–52 HRC ระบุใช้งานจริง 32–42 HRC ใช้เมื่อ 10B21 ให้ความแข็งแรงไม่พอ

กลุ่มเหล็กสปริงและเหล็กเครื่องมือ

• SUP9 (AISI 5155 / DIN 55Cr3, C 0.52–0.60%) — เพดาน 50–58 HRC ระบุใช้งานจริง 40–50 HRC เน้นความล้าและการคืนตัว ทำ austempering ได้
• SK85 / SK5 (AISI 1084–1086 / DIN C85, C 0.80–0.90%) — เพดาน 58–64 HRC ระบุใช้งานจริง 45–60 HRC เหมาะแหวนสปริงและสปริงแผ่น
• SKS3 (ใกล้เคียง AISI O1 / DIN 100MnCrW4, C 0.90–1.00%) — เพดาน 58–63 HRC ระบุใช้งานจริง 56–62 HRC เหล็กเครื่องมือชุบแข็งในน้ำมัน บิดตัวน้อย

กลุ่มเหล็กลูกปืนและสเตนเลส

• SUJ2 (AISI 52100 / DIN 100Cr6, C 0.95–1.10%) — เพดาน 60–64 HRC ระบุใช้งานจริง 58–64 HRC เกรดที่แข็งที่สุดในตารางนี้ ใช้กับลูกปืนและชิ้นทนสึกขนาดเล็ก
• SUS420J2 (AISI 420 / DIN X30Cr13, C 0.26–0.40%) — เพดาน 48–55 HRC ระบุใช้งานจริง 45–52 HRC สเตนเลสมาร์เทนซิติกที่ชุบแข็งได้จริง
• SUS304 (AISI 304 / DIN X5CrNi18-10, C ≤0.08%) — ชุบแข็งด้วยความร้อนไม่ได้ อ่านเหตุผลในหัวข้อถัดไป

คำถามนี้ถูกถามบ่อยที่สุดคำถามหนึ่ง และคำตอบสั้น ๆ คือ ขึ้นกับว่าเป็นสเตนเลสตระกูลไหน

• SUS304 / SUS316 (ออสเทนนิติก) — ชุบแข็งด้วยความร้อนไม่ได้เลย ไม่ว่าจะเผาร้อนแล้วจุ่มเย็นกี่ครั้ง เพราะโครงสร้างเป็นออสเทนไนต์ที่เสถียรอยู่แล้ว ไม่เปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์ วิธีเดียวที่ทำให้แข็งขึ้นคือ work hardening จากการรีดหรือขึ้นรูปเย็น
• SUS420J2 / SUS410 (มาร์เทนซิติก) — คาร์บอนสูงพอและเปลี่ยนเฟสได้ จึง Quench–Temper ได้จริง ถึง 45–52 HRC

ถ้าแบบสั่งงานเขียนว่า “SUS304 ชุบแข็ง 45 HRC” แปลว่าแบบผิด ไม่ใช่โรงชุบทำไม่ได้ กรณีแบบนี้เราจะแจ้งกลับก่อนรับงาน เพราะรับไปก็ทำให้ไม่ได้

เหล็กคาร์บอนต่ำกว่า 0.25% เช่น S20C หรือ SS400 ก็ชุบแข็งทะลุไม่ได้เช่นกัน แต่ต่างกันตรงที่ยังทำ carburizing เพื่อสร้างผิวแข็งได้

ไล่ตามลำดับนี้ได้เลย ส่วนใหญ่จบใน 3 ข้อแรก

• ชิ้นบาง ต้นทุนต่ำ ความแข็งปานกลางก็พอ — S45C จบ ไม่ต้องจ่ายค่าเหล็กผสม
• ชิ้นหนาขึ้น หรือความแข็งต้องสม่ำเสมอตลอดหน้าตัด — ขยับไปกลุ่ม Cr-Mo (SCM435/SCM440) เพราะ hardenability สูงกว่า ไม่ใช่เพราะเพดาน HRC สูงกว่า ตรงนี้คนเข้าใจผิดบ่อย เพดานของ SCM440 กับ S45C แทบเท่ากัน
• ต้องขึ้นรูปเย็นเป็นสกรู/โบลต์จำนวนมาก — เหล็กโบรอน SWCH10B21 หรือ 10B33 เพราะรีดหัวเย็นได้ดีแล้วค่อยชุบแข็งทีหลัง
• ผิวต้องทนสึกแต่แกนต้องเหนียวรับแรงกระแทก — เหล็กคาร์บอนต่ำ (S20C) แล้วทำ carburizing แทนการชุบแข็งทะลุ
• ต้องกันสนิมด้วยและต้องแข็งด้วย — SUS420J2 ไม่ใช่ SUS304

ไม่แน่ใจเกรด? ส่งสเปกหรือชิ้นตัวอย่างมา เราตรวจส่วนผสม/ความแข็งและแนะนำกระบวนการให้ได้ HRC ตามต้องการ

ยิ่งระบุครบ ยิ่งไม่ต้องแก้งานรอบสอง สี่บรรทัดนี้พอ

• เกรดเหล็ก ตามใบรับรองวัสดุ ถ้าไม่มีให้ส่งตัวอย่างมาให้แล็บวิเคราะห์ก่อน
• ช่วง HRC ที่ต้องการ เป็นช่วง ไม่ใช่ตัวเลขเดียว เช่น 32–39 HRC — และควรเป็นค่าหลังอบคืนตัว ไม่ใช่ค่าเพดาน
• จุดที่ให้วัด ผิว หรือกึ่งกลางหน้าตัด สองจุดนี้ให้ค่าต่างกันในชิ้นที่ชุบแข็งผิว
• มีชุบผิวต่อหรือไม่ ถ้าชุบซิงค์ต่อและงานแข็งเกิน 39 HRC ต้องเผื่อขั้นตอนอบไล่ไฮโดรเจนตาม ISO 4042 ด้วย

กำลังผลิตของเราอยู่ที่กว่า 2,000 ตัน/เดือน รับได้ทั้งล็อตผลิตจริงและล็อตตัวอย่าง