วิธีทดสอบความแข็งของชิ้นงานที่ผ่านการอบชุบความร้อน

การอบชุบผิวแบ่งออกเป็นสองประเภท คือ การอบชุบผิวด้วยการชุบแข็งและการอบคืนตัว และการอบชุบทางเคมี วิธีการทดสอบความแข็งมีดังนี้:

1. การอบชุบเย็นและอบคืนตัวแบบผิวเผิน

การอบชุบแข็งและอบคืนตัวแบบผิวเผินมักทำโดยการให้ความร้อนด้วยการเหนี่ยวนำหรือการให้ความร้อนด้วยเปลวไฟ พารามิเตอร์ทางเทคนิคหลัก ได้แก่ ความแข็งผิวเผิน ความแข็งเฉพาะจุด และความลึกของชั้นแข็งที่มีประสิทธิภาพ เครื่องทดสอบความแข็งวิคเกอร์หรือเครื่องทดสอบความแข็งร็อคเวลล์สามารถใช้ในการทดสอบความแข็งได้ การเลือกใช้เครื่องทดสอบขึ้นอยู่กับความลึกของชั้นแข็งที่มีประสิทธิภาพและความแข็งผิวเผินของชิ้นงาน โดยมีเครื่องทดสอบความแข็งสามประเภทที่เกี่ยวข้องในที่นี้

(1) เครื่องทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์เป็นเครื่องมือสำคัญในการทดสอบความแข็งผิวของชิ้นงานที่ผ่านการอบชุบความร้อน สามารถใช้แรงทดสอบ 0.5-100 กก. เพื่อทดสอบชั้นผิวที่แข็งตัวบางเพียง 0.05 มม. มีความแม่นยำสูงและสามารถแยกแยะความแตกต่างเล็กน้อยของความแข็งผิวได้ นอกจากนี้ เครื่องทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์ยังสามารถตรวจจับความลึกของชั้นผิวที่แข็งตัวได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องติดตั้งเครื่องทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์สำหรับหน่วยงานที่ดำเนินการอบชุบความร้อนผิวหรือใช้ชิ้นงานอบชุบความร้อนผิวจำนวนมาก

(2) เครื่องทดสอบความแข็งร็อคเวลล์แบบผิวเผินยังเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการทดสอบความแข็งของชิ้นงานที่ผ่านการชุบแข็งผิวเผิน มีมาตราส่วนให้เลือกสามแบบสำหรับเครื่องทดสอบความแข็งร็อคเวลล์แบบผิวเผิน สามารถทดสอบชิ้นงานที่ผ่านการชุบแข็งผิวเผินได้หลากหลายชนิดที่มีความลึกของชั้นชุบแข็งที่มีประสิทธิภาพเกิน 0.1 มม. แม้ว่าความแม่นยำของเครื่องทดสอบความแข็งร็อคเวลล์แบบผิวเผินจะไม่สูงเท่ากับเครื่องทดสอบความแข็งวิคเกอร์ส แต่ก็สามารถตอบสนองความต้องการในฐานะวิธีการตรวจสอบเพื่อการจัดการคุณภาพและการตรวจสอบคุณสมบัติของโรงงานอบชุบความร้อนได้ นอกจากนี้ยังมีคุณลักษณะที่ใช้งานง่าย สะดวก ราคาถูก วัดได้รวดเร็ว และอ่านค่าความแข็งได้โดยตรง เครื่องทดสอบความแข็งร็อคเวลล์แบบผิวเผินสามารถใช้ตรวจสอบชิ้นงานที่ผ่านการอบชุบความร้อนผิวเผินเป็นชุดๆ ได้อย่างรวดเร็วและไม่ทำลายชิ้นงาน ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อโรงงานแปรรูปโลหะและการผลิตเครื่องจักร เมื่อชั้นชุบแข็งผิวเผินมีความหนา เครื่องทดสอบความแข็งร็อคเวลล์ก็สามารถใช้งานได้เช่นกัน เมื่อความหนาของชั้นความแข็งจากการอบชุบความร้อนอยู่ที่ 0.4-0.8 มม. สามารถใช้มาตราส่วน HRA ได้ เมื่อความลึกของชั้นความแข็งเกิน 0.8 มม. สามารถใช้มาตราส่วน HRC ได้ ค่าความแข็งมาตรฐานทั้งสามแบบ ได้แก่ Vickers, Rockwell และ Superficial Rockwell สามารถแปลงระหว่างกันได้ง่าย และสามารถแปลงเป็นค่ามาตรฐาน ค่าในแบบร่าง หรือค่าความแข็งที่ผู้ใช้ต้องการได้ โดยมีตารางการแปลงที่เกี่ยวข้องอยู่ในมาตรฐานสากล ISO, มาตรฐานอเมริกัน ASTM และมาตรฐานจีน GB/T

(3) เมื่อความหนาของชั้นชุบแข็งที่ผ่านการอบชุบความร้อนเกิน 0.2 มม. สามารถใช้เครื่องทดสอบความแข็ง Leeb ได้ แต่ต้องเลือกเซ็นเซอร์แบบ C เมื่อทำการวัด ควรให้ความสนใจกับผิวสำเร็จและความหนาโดยรวมของชิ้นงาน วิธีการวัดนี้ไม่แม่นยำเท่ากับเครื่องทดสอบความแข็ง Vickers และ Rockwell แต่เหมาะสำหรับการวัดในสถานที่จริงในโรงงาน

2. การอบชุความร้อนทางเคมี

การอบชุบทางเคมีเป็นการแทรกซึมอะตอมของธาตุเคมีหนึ่งชนิดหรือหลายชนิดเข้าไปในพื้นผิวของชิ้นงาน ทำให้องค์ประกอบทางเคมี โครงสร้าง และคุณสมบัติของพื้นผิวชิ้นงานเปลี่ยนแปลงไป หลังจากชุบแข็งและอบคืนตัวที่อุณหภูมิต่ำ พื้นผิวของชิ้นงานจะมีค่าความแข็งและความต้านทานการสึกหรอสูง รวมถึงความแข็งแรงต่อความล้าจากการสัมผัส ในขณะที่แกนกลางของชิ้นงานจะมีค่าความแข็งแรงและความเหนียวสูง พารามิเตอร์ทางเทคนิคหลักของชิ้นงานที่ผ่านการอบชุบทางเคมีคือ ความลึกของชั้นแข็งและค่าความแข็งของพื้นผิว ความลึกของชั้นแข็งที่มีประสิทธิภาพอยู่ที่ระยะที่ความแข็งลดลงเหลือ 50HRC การทดสอบความแข็งของพื้นผิวชิ้นงานที่ผ่านการอบชุบทางเคมีจะคล้ายกับการทดสอบความแข็งของพื้นผิวชิ้นงานที่ผ่านการชุบแข็ง สามารถใช้เครื่องทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์ เครื่องทดสอบความแข็งแบบร็อคเวลล์ หรือเครื่องทดสอบความแข็งแบบร็อคเวลล์ได้ เครื่องทดสอบความแข็งใช้ตรวจวัดเฉพาะความหนาของการไนไตรดิ้งเท่านั้น หากหนาเกินไปจะไม่สามารถใช้เครื่องทดสอบความแข็งแบบร็อคเวลล์ได้ โดยทั่วไปความหนาจะไม่เกิน 0.7 มม.

3. การอบด้วยความร้อนเฉพาะที่

หากชิ้นส่วนที่ต้องการการอบชุบความร้อนเฉพาะจุดต้องการความแข็งเฉพาะที่สูง สามารถทำการอบชุบความร้อนเฉพาะจุดด้วยการเหนี่ยวนำความร้อน เป็นต้น โดยปกติแล้วชิ้นส่วนดังกล่าวจะต้องทำเครื่องหมายตำแหน่งของการอบชุบความร้อนเฉพาะจุดและค่าความแข็งเฉพาะจุดบนแบบ และควรทำการทดสอบความแข็งในบริเวณที่กำหนด เครื่องมือทดสอบความแข็งที่สามารถใช้ได้คือเครื่องทดสอบความแข็งแบบ Rockwell เพื่อทดสอบค่าความแข็ง HRC หากชั้นการอบชุบความร้อนที่แข็งตัวนั้นตื้น สามารถใช้เครื่องทดสอบความแข็งแบบ Rockwell แบบผิวเผินเพื่อทดสอบค่าความแข็ง HRN ได้