ความลับของ H13: ขั้นตอนการอบชุบที่ 'ห้ามพลาด' เพื่อยืดอายุแม่พิมพ์ Die Casting 🔥
เหล็กกล้า H13 (AISI H13 / SKD61) เป็นวัสดุมาตรฐานสำหรับแม่พิมพ์งานหล่อความดัน (Die Casting) เนื่องจากมีคุณสมบัติที่ทนทานต่ออุณหภูมิสูงและทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว (Thermal Shock) อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติเหล่านี้จะเกิดขึ้นได้อย่างเต็มที่ก็ต่อเมื่อผ่านกระบวนการ อบชุบความร้อน (Heat Treatment) ที่ถูกต้องและแม่นยำเท่านั้น เนื้อหานี้จะเน้นเทคนิคสำคัญที่ "ห้ามพลาด" เพื่อเพิ่ม ความแข็งสีแดง (Red Hardness) และความทนทานต่อความล้าจากความร้อน (Thermal Fatigue)
1. เป้าหมายหลักของการอบชุบ H13: Red Hardness และ Thermal Shock Resistance
ความแข็งสีแดง (Red Hardness)
คือความสามารถของเหล็กกล้าในการ รักษาความแข็ง (Hardness) ไว้ได้แม้ในขณะที่ชิ้นงานทำงานที่อุณหภูมิสูง (500°C - 600°C) ในกระบวนการ Die Casting การมี Red Hardness สูงจะช่วยให้แม่พิมพ์ไม่ยุบตัวหรืออ่อนตัวลงเมื่อสัมผัสกับโลหะเหลวร้อน ซึ่งช่วยป้องกันการสึกหรอ (Wear) และการเปลี่ยนรูปถาวร
ความทนทานต่อ Thermal Shock (Thermal Shock Resistance)
คือความสามารถของแม่พิมพ์ในการทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วและซ้ำๆ (จากอุณหภูมิสูงเมื่อสัมผัสโลหะเหลว ไปสู่อุณหภูมิต่ำเมื่อฉีดสารหล่อเย็น) การอบชุบที่เหมาะสมจะช่วยเพิ่มความเหนียว (Toughness) และลดโอกาสการเกิดรอยร้าวที่ผิว (Heat Checking/Thermal Fatigue)
2. ขั้นตอนการอบชุบความร้อน H13 ที่ "ห้ามพลาด"
กระบวนการอบชุบ H13 ประกอบด้วย 4 ขั้นตอนหลัก ซึ่งแต่ละขั้นตอนต้องควบคุมอย่างเข้มงวด:
2.1 การเตรียมการก่อนการชุบแข็ง (Pre-Heating)
เทคนิคสำคัญ: ต้องทำการอุ่นแม่พิมพ์ให้ถึงอุณหภูมิที่กำหนด (ประมาณ $650^\circ\text{C}$ ถึง $850^\circ\text{C}$) โดยรักษาอุณหภูมิให้นานพอที่จะให้ความร้อนกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งชิ้นงาน
เหตุผลที่ห้ามพลาด: ช่วย ลดความแตกต่างของอุณหภูมิ ระหว่างผิวกับแกนกลาง (Thermal Gradient) ก่อนเข้าสู่ขั้นตอนชุบแข็งจริง ซึ่งช่วยลดความเครียดทางความร้อน (Thermal Stress) และป้องกันการแตกร้าวระหว่างการชุบ
2.2 การชุบแข็ง (Austenitizing / Hardening)
เทคนิคสำคัญ: นำชิ้นงานเข้าเตาเผาที่อุณหภูมิสูง (ปกติประมาณ $1000^\circ\text{C}$ ถึง $1030^\circ\text{C}$) และ "แช่" (Soaking) ที่อุณหภูมินี้นานพอสมควร
เหตุผลที่ห้ามพลาด: อุณหภูมิและการแช่ที่เหมาะสมจะช่วยให้ธาตุผสมสำคัญ (เช่น Vanadium, Molybdenum) ละลายเข้าสู่โครงสร้างออสเทนไนต์อย่างสมบูรณ์ เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการเกิดสารประกอบคาร์ไบด์รอง (Secondary Carbides) ในขั้นตอนการอบคืนตัว ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการเพิ่ม Red Hardness
2.3 การทำให้เย็นตัว (Quenching)
เทคนิคสำคัญ: ควรใช้ การชุบในอากาศ (Air Quenching) หรือ การชุบในไนโตรเจนแรงดันสูง (Pressure Quenching)
เหตุผลที่ห้ามพลาด: ต้องควบคุมอัตราการเย็นตัวให้เร็วเพียงพอเพื่อสร้างโครงสร้างมาร์เทนไซต์ (Martensite) ที่มีความแข็งสูง แต่ ห้ามเย็นตัวเร็วเกินไป (เช่น ชุบน้ำมัน) เพราะจะทำให้ความเค้นตกค้าง (Residual Stress) สูงเกินไปจนเกิดการแตกร้าวได้ง่าย
2.4 การอบคืนตัวหลายครั้ง (Multiple Tempering)
เทคนิคสำคัญ: ต้องทำการอบคืนตัวอย่างน้อย สองครั้ง (Double Tempering) และในบางกรณีอาจต้องสามครั้ง (Triple Tempering) โดยอุณหภูมิที่ใช้ควรอยู่ในช่วงที่เกิดการแข็งตัวทุติยภูมิ (Secondary Hardening Range) เช่น $540^\circ\text{C}$ - $620^\circ\text{C}$
เหตุผลที่ห้ามพลาด: การอบคืนตัวครั้งแรกจะเปลี่ยนโครงสร้างมาร์เทนไซต์และคลายความเค้นบางส่วน ส่วนการอบคืนตัว ครั้งที่สอง (และครั้งที่สาม) มีความสำคัญอย่างยิ่งในการทำให้เกิด Secondary Hardening (การตกตะกอนของคาร์ไบด์รอง) ซึ่งเป็นการเพิ่ม Red Hardness อย่างแท้จริง และเปลี่ยนออสเทนไนต์คงค้าง (Retained Austenite) ให้กลายเป็นมาร์เทนไซต์ ทำให้โครงสร้างมีเสถียรภาพสูงสุดและทนทานต่อ Thermal Shock ได้ดีเยี่ยม
| ชื่อเหล็กกล้า | H13, SKD61, เหล็กกล้างานร้อน | H13 Tool Steel, SKD61, Hot Work Steel |
| หัวข้อหลัก/เทคนิค | การอบชุบความร้อน, Die Casting, Heat Treatment, เทคนิคการชุบแข็ง, อบคืนตัวหลายครั้ง | Heat Treatment, Die Casting Mold, Hardening, Multiple Tempering |
| คุณสมบัติสำคัญ | Red Hardness, ความแข็งสีแดง, Thermal Shock, ทนทานความร้อน, Thermal Fatigue | Red Hardness, Thermal Shock Resistance, Heat Resistance, Hot Toughness |
| ขั้นตอนการอบชุบ | การชุบแข็ง, อบคืนตัว, การอุ่นก่อนชุบ, Quenching, Pre-heating | Austenitizing, Quenching, Tempering |
| การประยุกต์ใช้ | แม่พิมพ์หล่อความดัน, ยืดอายุแม่พิมพ์ | Die Casting Dies, Mold Life Extension |
ภาษาไทย:
H13
อบชุบความร้อน
Die Casting
Red Hardness
Thermal Shock
อบคืนตัวหลายครั้ง
SKD61
ภาษาอังกฤษ:
H13 Tool Steel
Heat Treatment
Die Casting
Red Hardness
Thermal Shock
Multiple Tempering
ในภาพนี้: การอุ่นก่อนชุบแข็ง (Pre-Heating) และการชุบแข็ง (Austenitizing)
ภาพนี้จะแสดงเตาอบชุบความร้อน โดยมีชิ้นส่วนแม่พิมพ์ H13 อยู่ภายในเตาที่กำลังร้อนแดง สื่อถึงขั้นตอนการอุ่นแม่พิมพ์อย่างสม่ำเสมอและการแช่ที่อุณหภูมิสูงเพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการชุบแข็ง
