basic of heat treatment l.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Basic of Heat Treatment PowerPoint Presentation
Download Presentation
Basic of Heat Treatment

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 59

Basic of Heat Treatment - PowerPoint PPT Presentation


  • 1574 Views
  • Uploaded on

1/59. Contents. Purpose of Heat Treatment Process Design of Heat Treatment (Parameter) 1.1 Temperature 2.2 Cooling Rate 2.3 Atmosphere 2.4 Time 3. Heat Treatment Process 3.1 Softening (Normalizing and Annealing ) 3.2 Total Hardening (Quenching-Tempering)

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Basic of Heat Treatment' - Ava


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
basic of heat treatment

1/59

Contents

  • Purpose of Heat Treatment Process
  • Design of Heat Treatment (Parameter)
  • 1.1 Temperature
  • 2.2 Cooling Rate
  • 2.3 Atmosphere
  • 2.4 Time
  • 3. Heat Treatment Process
  • 3.1 Softening (Normalizing and Annealing )
  • 3.2 Total Hardening (Quenching-Tempering)
  • 3.3 Surface Hardening (Carburizing-Carbonitriding)
  • 3.4 Surface Hardening (Soft Nitriding-Nitriding)
  • 3.5 Surface Hardening (Vacuum Carburizing)
  • 3.6 Surface Reforming Treatment (PVD)
  • 3.7 Induction
  • 4. Quality Assurance

Basic of Heat Treatment

automotive parts
Automotive Parts

ชิ้นส่วนที่เกี่ยวกับระบบปรับอากาศ

Car Cooler, Car heater, Car Air-conditioner,

Compressor, Air-conditioner sensing system etc.

ชิ้นส่วนที่เกี่ยวกับเครื่องยนต์

Engine Management System: EMS , Diesel System Electronic control, Starter, Alternator, Radiator etc.

ชิ้นส่วนที่เกี่ยวกับการขับเคลื่อน ความปลอดภัย

Antilock brake system (ABS),

TractionControl System,

Cruise Control System,

Air bag sensing System,

Vehicle Stability Control System (VSC) etc.

2/59

ชิ้นส่วนที่เกี่ยวกับตัวถัง

Combined instrument , Wiper motor,

Wireless Door Lock, Hone etc.

1 purpose of heat treatment process
1. Purpose of Heat treatment process

3/59

ปริมาณที่สึก

(Abrasion loss)

ปรับปรุงความต้านทานในการกัดกร่อน

(Improving wear resistance)

Heat Treatment

None HT

HT

Raw Material - Steel

HT

ปรับปรุงความแข็งแรงต่อความล้า

(Improving fatigue strength)

ความเครียด

(Stress)

None HT

ปรับปรุงคุณสมบัติทางกล

(Improving machinability property)

Change

Property

จำนวนรอบ(Repeat cycle)

ปรับปรุงคุณสมบัติในการขึ้นรูปเย็น

(Improving cold press property)

การปรับปรุงคุณสมบัติอื่นๆ (คุณสมบัติทางแม่เหล็ก เป็นต้น)

Improving other property (Magnetic Property etc)

2 design of heat treatment process parameter
2. Design of Heat Treatment Process (Parameter)

Temperature(C)

Temp x Time

Atmosphere

Cooling

Water

Oil

・Carburizing, Decarburizing

・Deoxidation, oxidation

In Furnace

Air

Normalizing

Annealing

Quenching

Time

4/59

► Customer Requirement/Specification (Hardness, Deformation, Appearance)

► Temperature: Fe-C Equilibrium phase diagram

► Cooling Rate: Continuous Cooling Transformation (CCT)

►Time : (Material Composition, Mass effect)

►Atmosphere : Depend on product requirements

2 2 fe c equilibrium phase diagram
2.2 Fe-C Equilibrium phase diagram

5/59

Use in Heat treatment process

Fe-CEquilibrium diagram

2 2 temperature
2.2 TEMPERATURE

γ

(Acm Transformation)

910

(A3 Transformation)

Temperature ( C )

γ+Fe3C

γ+α

727℃(A1 Transformation)

α

α+Fe3C

0.8 %

C (%)

B

A

C

6/59

(A) Martensite

(A) Matensite (Nitral 3% 15s)

Material: C 0.88%, Si 0.28%, Mn 0.36%, P 0.020%, S 0.013%

Condition: 850C x 30mins  Quenching by water  Tempering at 100 x 30mins

(B) Martensite (Black)+ Ferrite (White)

(B) Matensite + Ferrite (Nitral 3% 25s)

Material: C 0.32%, Si 0.22%, Mn 0.70%, P 0.017%, S 0.021%

Condition: 930C x 30mins  Cooling by air and keep at 740 x 10 mins

 Quenching by water

 Tempering at 140 x 30mins

(C) Matensite + Spheroidal cementite (Nitral 3% 14s)

Material: C 1.16%, Si 0.24%, Mn 0.46%, P 0.013%, S 0.017%

Condition: 800C x 30mins  Quenching by water  Tempering at 180 x 60mins

(C) Martensite + Spheroidal cementite (White Spot)

2 3 continuous cooling transformation cct
2.3 Continuous Cooling Transformation (CCT)

7/59

(1) Martensite

Continuous Cooling Transformation (CCT) Diagram

(3) Maretnsite + Fine Pearrite

(1) Matensite (Nitral 3% 15s)

Material: C 0.88%, Si 0.28%, Mn 0.36%, P 0.020%, S 0.013%

Condition: 850C x 30mins  Quenching by water  Tempering at 100 x 30mins

(3) Matensite + Fine Pearrite (Nitral 3% 6s)

Material: C 0.46%, Si 0.24%, Mn 0.69%, P 0.020%, S 0.022%

Condition: 850C x 30mins  Quenching by water (66-68C)

(5) Pearrite (Nitral 3% 5s)

Material: C 0.88%, Si 0.28%, Mn 0.36%, P 0.02%, S 0.013%

Condition: 900C x 5Hrs Furnace Cooling (Full annealing)

(5) Pearrite

slide8
9. ผลกระทบของความเร็วในการทำความเย็นที่ไม่เหมาะสม

In Furnace

Air

ความยาวที่เปลี่ยนไป

Oil

Water

อุณหภูมิ ( C )

ความสัมพันธ์ระหว่างขนาดของชิ้นงานกับ

สิ่งที่ใช้ทำความเย็น

8/59

  • ช้าเกินไป
  • ได้โครงสร้างที่ไม่ใช่แบบ MARTENSITE เช่น RETAINED AUSTENITE, FERRITE, PEARITE ทำให้ความแข็งลดลง
  • เร็วเกินไป
  • ทำให้ชิ้นงานบิดงอ หรือ แตกหักหลังการQUENCHING
  • ทำให้ขนาดของชิ้นงานเปลี่ยนไป อาจนำไปประกอบไม่ได้
  • สิ่งที่ใช้ในการทำความเย็นในไทยโตเคนเทอร์โม
  • น้ำมันเย็น
  • น้ำมันร้อน
  • ก๊าซไนโตรเจน
  • อากาศ
  • เย็นในเตา 6. น้ำ
slide10
10. ผลของขนาด

Core (OK)

Surface (OK)

10/59

Core (NG)

อุณหภูมิ

สมการหาค่าคงตัว (K)

K = 1000 x C% + 500 x Mn% + 1000 x Ni% + 400 x Cr%

Surface (OK)

เวลา

วัสดุ

ความแข็งหลังการ QUENCHING

ขนาดสูงสุด

S15C

40 - 45

Ø 5.0 mm

S35C

52 - 56

Ø 10.0 mm

SCM415

40 - 45

Ø 40.0 mm

SCM435

52 - 56

Ø 50.0 mm

Ramark : Hardness = 60√C + HRC20

3 heat treatment process
3 Heat Treatment Process

11/59

Heat treatment process

Quenching Tempering

Precipitation Hardening

Total Hardening

Improving Mechanical

property

Carburizing (Carbonitriding)Quenching

Soft Nitriding

Nitriding

Sulfurizing (Nitriding)

Local hardening

[Induction・Laser・Electron beam]

Carbide Film coating,diffusion treatment

Wear Resistance

Fatigue Resistance

Strength

Surface Hardening

Heat

Treatment

Deposition (PVD,CVD)

ion implantation etc

Surface Reforming Treatment

Improving workability

and other property

Full anneal

Spheroidizing annealing

Stress relief annealing

Grain refinement annealing

Magnetic annealing

Normalizing

Machinability

Forgeability

Stress relief

Magnetic properties

Microstructure realignment

annealing and normalizing
Annealing and Normalizing

Annealing

The purpose of annealing is to refine the grain, induce softness, remove residual stresses due to heavy machining, improve the machinability.

Normalizing

Batch Type

The basic purpose of normalizing is to produce a harder and stronger steel than full annealing, to refine the grain, homogenize the structure and improve machinability.

Company’s Equipment

- Batch Type Furnace: 5 Sets

- Continuous Type Furnace: 2 Sets

Continuous Type

12/59

13 normalizing
13. Normalizing

อุณหภูมิที่เหมาะสม

(เหนือเส้น A3)

A

เวลาในการอบชุบ

ที่เหมาะสม

(ขนาดของงาน)

B

13/59

วัตถุประสงค์

เนื่องจากชิ้นงานที่ผ่านการขึ้นรูปร้อน เช่น การรีด (Hot rolling) การตีขึ้นรูป (Hot Forging) เหล็กจะถูกเผาในอุณหภูมิที่ค่อนข้างสูง ทำให้โครงสร้างมี Grain ใหญ่ ไม่สวย และมีขนาดไม่เท่ากัน จุดประสงค์ของขบวนการนี้ คือ จะเพิ่มความร้อนในชิ้นงานอีกครั้ง เพื่อทำโครงสร้างให้มีขนาดมาตรฐานที่เท่าๆกัน ทำให้ขึ้นรูปได้ง่าย

วิธีการ

ขบวนการ Normalizing คือการเพิ่มความร้อนโดยใช้อุณหภูมิที่เหนือกว่าเส้น A3โดยมีวัตถุประสงค์ที่จะปรับปรุงโครงสร้าง(Normalizing =ทำให้กลับสู่สภาพปกติทำให้เป็นมาตรฐาน) แล้วทำการปล่อยทิ้งไว้ให้เย็นในอากาศ

เย็นตัวในอากาศ

อนึ่งจะใช้ขบวนการ Normalizing กับเหล็กที่มีธาตุคาร์บอนต่ำ

14 annealing
14. Annealing

14/59

การAnnealingมี3วิธีด้วยกัน คือ

1. การอบอ่อนอย่างสมบูรณ์

(Full Annealing)

2. การอบอ่อนเพื่อความอ่อนตัวสูง

(Spheroidizing)

3. การอบอ่อนเพื่อขจัดความเครียดเหลือค้าง

(Stress relief)

full annealing
Full Annealing

อุณหภูมิที่เหมาะสม

(เหนือเส้น A3)

A

เวลาในการอบชุบ

ที่เหมาะสม

(ขนาดของงาน)

B

15/59

วัตถุประสงค์

การอบอ่อนอย่างสมบูรณ์ (Full Annealing) เป็นขบวนการที่ทำเพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติของเหล็กคาร์บอนปานกลางให้มีความอ่อนตัวสูง เพื่อช่วยให้กลึงหรือไสได้ง่ายขึ้น

วิธีการ

ขบวนการนี้ทำได้โดยการเพิ่มความร้อนให้กับชิ้นงาน(สูงกว่าเส้นA3)จนเปลี่ยนโครงสร้างเป็นโครงสร้างแบบ Austenite หลังจากนั้นปล่อยให้ชิ้นงานเย็นตัวลงอย่างช้าๆโครงสร้างหลังการอบชุบจะเป็นโครงสร้างแบบ FERRITE+PEARLITE

เย็นตัวในช้าๆ

FERRITE+PEARLITE

stress relief
Stress Relief

อุณหภูมิที่เหมาะสม

(ต่ำกว่าเส้นA1)

A

เวลาในการอบชุบ

ที่เหมาะสม

(ขนาดของงาน)

B

16/59

วัตถุประสงค์

การอบอ่อนเพื่อขจัดความเครียดเหลือค้าง (Stress relief)ขบวนการนี้ทำเพื่อขจัดความเครียด(Stress)ภายในชิ้นงาน ในกรณีของชิ้นงานขึ้นรูปเย็น(ดัดให้โค้งงอ,กด เป็นต้น)บริเวณที่ดัดหรือกดดังกล่าวจะเกิดความแข็งและความเครียดสูงกว่าบริเวณอื่นๆในกรณีที่ไม่ทำการคลายเครียดให้กับชิ้นงานอาจเกิดการงอหรือแตกร้าวในบริเวณดังกล่าวได้เพื่อป้องกันเหตุการณ์เหล่านี้จึงต้องทำการ Stress relief

วิธีการ

เย็นตัวช้าๆ

*การอบชุบด้วยขบวนการนี้ไม่เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง

เนื่องจากการเพิ่มอุณหภูมิความร้อนที่ต่ำกว่าเส้นA1

spheroidizing
Spheroidizing

17/59

วัตถุประสงค์

การอบอ่อนเพื่อความอ่อนตัวสูง (Spheroidizing) จะเปลี่ยนคุณสมบัติของเหล็กคาร์บอนสูงให้มีความแข็งตัวลดน้อยลงการอบชุบด้วยกระบวนการนี้จะทำให้ธาตุคาร์บอนเปลี่ยนเป็นทรงกลมซึ่งจะเรียกการเปลี่ยนแปลงนี้ว่า Spheroidizingวัตถุประสงค์ของกระบวนการนี้ก็เพื่อแปรรูปเหล็กที่มีธาตุคาร์บอนสูงให้มีสภาพที่อ่อนตัวลงและเป็นการป้องกันการเปลี่ยนรูปในขณะทำการQuenching and Tampering (QT),การแตกหักหลังจากทำการQT,และ ขบวนการSpheroidizing เป็นขบวนการที่สามารถปรับเปลี่ยนความแข็งของชิ้นงานให้ได้ต่ำที่สุด เป็นการเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตของชิ้นงานขึ้นรูปเย็น(ขึ้นเกลียวน็อต,การขึ้นรูปแบบงอ) นอกจากนั้นขบวนการนี้ยังถูกนำไปใช้กับเหล็กคาร์บอนปานกลางอีกด้วย

วิธีการ

การนำเหล็กไปเผาที่อุณหภูมิประมาณเส้น A1และรักษา

อุณหภูมินั้นไว้สักระยะหลังจากนั้นปล่อยให้เย็นตัวลงอย่างช้าๆ

อุณหภูมิที่เหมาะสม (ที่เส้นA1)

A

A1

เวลาในการอบชุบ

ที่เหมาะสม

(ขนาดของงาน)

B

เย็นตัวช้าๆ

SPHEROIDIZING

temperature annealing and normalizing
Temperature (Annealing and Normalizing)

γ

(Acm Transformation)

Normalizing

910

(A3 Transformation)

Temperature ( C )

Full Annealing

γ+α

α

727℃(A1 Transformation)

Spheriodizing

α+Fe3C

Stress Relief

0.8 %

C (%)

18/59

normalizing and annealing process
Normalizing and Annealing Process

19/59

Purpose: Improving machining ability

Process

Purpose

Material

Cooling Media

Microstructure

Normalizing

Softening,

Microstructure

realignment

Low Carbon

Air

Pearrite+Ferrite

Full Annealing

Softening

Middle Carbon

In Furnace

Pearrite+Ferrite

Spheroidizing

Softening

High Carbon

In furnace

 Air

Spheroiding

Stress Relief

Stress Relief

All

Air

Pearrite+Ferrite,

Spheroiding

slide20
3. วิธีการทำให้เกิดความแข็ง

Fe

Fe

Fe

Fe

Fe

Fe

Fe

Fe

Mo

Cr

20/59

(1) Phase Transformation by Quenching

(2) Solution Hardening

Quenching

Martensite

(3) Diffusion Bonding

(4) Work Hardening

Compound Layer (Fe3N)

Bend ----> Broke

hardening and tempering
Hardening and Tempering

HARDENING

The basic purpose of hardening is to produce a fully martensitic structure by controlling cooling rate, how fast a steel must be cooled in order to form only martensite.

TemperING

Batch Type

The purpose of tempering is to relieve residual stresses and to improve the ductility and toughness of the steel.

Company’s Equipment

- Batch Type Quenching Furnace: 20 Sets

- Continuous Type Quenching Tempering Furnace: 7 Sets

Continuous Type

21/59

total hardening quenching tempering
Total Hardening (Quenching-Tempering)

Hardness (HRC)

No

Temper

Tempering Temperature (C x 1 hr)

SK5, SKS43, SKS44’s Tempering Hardness (Water Cooling Keep 20 Mins)

22/59

►Quenching

Temperature (Material)

A

Time (Size)

C

Cooling rate

(Deformation-Hardness)

B

Quenching

Martensite

►Tempering

tempering
Tempering

Hardness (HRC)

No

Temper

Tempering Temperature (C x 1 hr)

SK5, SKS43, SKS44’s Tempering Hardness (Water Cooling Keep 20 Mins)

23/59

ข้อควรระวังมีช่วงอุณหภูมิที่ทำการอบคืนที่ทำให้ค่าความทนทานในการกระแทกลดลงคือ

250 – 400ċ (Low-temperature Temper Brittleness), 500 – 600ċ (High-temperature Temper Brittleness)

Low-temperature

Temper Brittleness

High-temperature

Temper Brittleness

tempering24
Tempering

24/59

Martensite

Troostite

Sorbite

carburizing carbonitriding soft nitriding
Carburizing – Carbonitriding - Soft Nitriding

This kind of heat treatment change the chemical composition by the addition of carbon, nitriding by the addition of nitrogen and cyaniding by the addition of both carbon and nitrogen.

The purpose of this process is to produce a hard layer on the surface (a hard wear-resistant surface) and relative soft, though inside.

Batch Type

Sub-zero

Continuous Type

25/59

Company’s Equipment

- Batch Type Quenching Furnace: 20 Sets

- Continuous Type Quenching Tempering Furnace: 1 Sets

surface hardening carburizing carbonitriding
Surface Hardening (Carburizing-Carbonitriding)

26/59

( Carbon % and Hardness from Surface )

Gas Carburizing Furnace

Converted gas (Mixed gas: CO,H2,N2)

0.8

Carbon at surface is high

Carbon(%)

0.6

Carburizing Gas

Control atmosphere

by C3H8 and Air

0.4

Carbon at core is low

(Material’s carbon compound)

0.2

0

Surface is hard

Carburizing Room

800

Hardness(H v)

600

Core is soft

400

Control CP at Eutectoid Point (0.8%)

200

Oil Tank

0

0.5

1.0

0

Depth from surface (mm.)

Carburizing (Material SCM415,SCM420,SCr415,SCr420)

Carbonitriding (Material SPCC, S10C, S15C, S20C)

carburizing temperature time and case depth
Carburizing Temperature, Time and case-depth

27/59

Case-depth (mm.)

D = K√T

D : Case-depth

K : Temperature dependent constant value

T : Time

Carburizing Time (Hrs.)

Remark :

F.E.Harris Formula

Relationship between Case-depth and Time

carburizing carbonitriding quenching tempering
Carburizing (Carbonitriding) Quenching-Tempering

28/59

Characteristic

①เป็นวิธีการอบชุบโดยเพิ่มปริมาณคาร์บอนที่ผิว (0.8%)เพื่อเพิ่มความแข็งผิวของเหล็กคาร์บอนต่ำ และ เหล็กผสมคาร์บอนต่ำ

②ในกรณีของขบวนการก๊าซคาร์โบไนไทรดิงค์ การซึมของไนโตรเจน

ก็จะเป็นลักษณะเดียวกันกับคาร์บอน

③เพิ่มความแข็ง เพิ่มคุณสมบัติในการต้านทานการสึกกร่อน เพิ่มความแข็งแรงต่อการล้า

910 C

Condition

Temperature ( C )

C

D

850 C

P

Quenching

Tempering

200 C

(CP1.1%)

(CP0.8%)

Time (Hrs.)

Gas carburizing … Low Carbon Alloy-steel (SCr415、SCr420、SCM415、SCM420)

Gas carbonitring …Low Carbon C-steel (SPCC, S10C, S15C, S20C )

Material

point of carburizing quenching
Point of Carburizing-Quenching

29/59

1. เซ็ทค่าความหนาแน่นของคาร์บอนที่ 0.70 – 0.85 %

2. ความหนาของชั้นความแข็งที่ต้องต่ำกว่า 30%ของขนาดชิ้นงาน

3. ความแข็งของส่วนที่เป็นเกลียวโดยทั่วไปจะไม่ให้แข็งเกิน HRC35 (ทำการป้องกันการเกิดCarburizing ที่ส่วนเกลียว)

4. วัสดุที่มีปริมาณคาร์บอนเกิน 0.23%ไม่สามารถที่จะเข้ากระบวนการนี้ได้

5. เหล็กผสมไม่สามารถเข้ากระบวนการ GNC ได้

SPCC, S10C, S15C, S20C … GNC

SCr415, 420, SCM415, 420 … GC

6. ควรระวังการเกิด การแตกร้าว การลดลงของความแข็ง การเกิดการชุบแข็งอีกครั้ง จากเงื่อนไขในการขัด

7. ถ้าขัดมากเกินกว่าปริมาณที่กำหนดไว้อาจทำให้ค่าความแข็งต่ำลง

8. ข้อกำหนดของชิ้นงานด้านขนาดที่มีความละเอียดระดับ mm ต้องทำการ Sub-zero หลังการ Quenching

surface hardening soft nitriding nitriding
Surface Hardening ( Soft Nitriding – Nitriding)

30/59

Characteristic

1. Make Hard compound layer at surface by change material composition

(Put N and/or C)

2. Improving wear resistance

3. Use low temperature (Decrease deformation)

Condition

Soft nitriding

570 C

Temperature ( C )

Converted gas (Mixed gas: CO,H2,N2)

+ NH3

Oil Cooling

Material

* Soft Nitriding (Material: All)

* Nitriding (Material: High Al, Cr, Ti for example SCM, SACM)

combination between heat treatment process and material
Combination between Heat treatment Process and material

31/59

Process

Atmosphere control

Hardness (Hv)

Mateiral

Gas carburizing

Rx 100%

NH3 0%

HRC 57 – 65

SCr415,420

SCM415,420 etc

Gas Carbonitriding-QT

Rx 95%

NH3 5%

HRC 57 – 65

SPCC, S10C, S15C, S20C etc

Soft Nitriding

Rx 50%

NH3 50%

4 – 20 mm

All - Steel

Nitriding

Rx 0%

NH3 100%

Up to time

0.2-0.3 mm

(50-100Hrs)

High Al, Cr, Ti for example SCM, SACM etc

what is the vacuum carburizing hardening
What is the Vacuum Carburizing hardening?

33/59

The Vacuum Carburizing hardening is that :

Method of Carburizing hardening which executes under decompression condition by the gas of hydrocarbon

system. And, compared with the past "Gas carburizing hardening"

 ・Improvement of productivity and energy saving ⇒ decrease of cost

 ・Decrease of surface abnormal layer ⇒ High strength

Gas carburizing

Vacuum carburizing

Rxgas+enriching gas

Hydrocarbon system gas(C3H8,C4H10,C2H4,C2H2)

Always(about15Nm3/h)

Total 60Nm3

Only about 30 minute/ch at

carburizing

(~about5Nm3/h)

Total2Nm3

Pressure:101kPa(Atmospheric pressure)

Composition:CO+CO2+N2+H2+H2O

Pressure :1~10kPa(Decompression)

Composition:C2H2+C2H4+CH4+H2 others

Vacuum pump

<carburizing mechanism>(equilibrium

carburizing )

< carburizing mechanism (example)>

(supersaturation carburizing )

C2H2

1/2C2H4

H2

CO

CO

CO2

Fe3C

Fe3C

C

work

work

C

C

C

experiment result
Experiment result

34/59

930℃Gas carburizing

K value of depth of effective hardening layermm

carburizing time h

930℃Vacuum carburizing

1040℃ Vacuum carburizing

Temperature ℃

930℃

Depth of effective effect layermm

Density of surface carbon %

1040℃

Depth of effective hardening layer mm

Explanation

Coefficient of carburizing mm

(Diffusion) /(carburizing) time ratio

Carburizing time h

minute hole nozzle
Minute hole nozzle

35/59

Diesel engine

Fuel injection nozzle

SCM415

Hole diameter6mm

Nozzle diameter0.2mm

Vacuum carburizing has been delivered.

Section hardness distribution curve

Outer part

Inner part

Seat

Minute hole carburizing is excellent.

induction
Induction

Induction

Induction hardening is shallow-hardening methods and do not change the composition of the steel but hardening the surface. Induction hardening is applied mainly to medium-carbon steels.

The part to be induction-hardened is be made the secondary of high-frequency induction apparatus.

Progressive surface hardening by the induction heating may be applied successfully to relatively long pieces of uniform cross section such as chain-saw blades and long lead screws.

Company’s Equipment

- Induction: 4 Sets

36/59

induction37
Induction

Induction

Induction hardening is shallow-hardening methods and do not change the composition of the steel but hardening the surface. Induction hardening is applied mainly to medium-carbon steels.

The part to be induction-hardened is be made the secondary of high-frequency induction apparatus.

Progressive surface hardening by the induction heating may be applied successfully to relatively long pieces of uniform cross section such as chain-saw blades and long lead screws.

Company’s Equipment

- Induction: 4 Sets

37/59

quenching tempering by induction
Quenching-Tempering by Induction

38/59

Characteristic

  • Process Time is short (Protecting Decarburize and Carburizing)
  • Quenching/tempering some area (Local Hardening) and easy to install in production-line
  • Surface is hard / Core is softor otherwise

- Induction hardening is applied mainly to medium-carbon steels.

- The part to be induction-hardened is be made the secondary of high-frequency induction apparatus and quenching quickly by water.

Method

Microstructure at core

(Did not quenching)

Microstructure after

Quenching

physical vapor deposition pvd
Physical Vapor Deposition (PVD)

39/59

Arc Power Supply

+

-

Target

Cathode

Pumping

Anode

ทำให้เป็นสูญญากาศ

+

Heater

Arc Power Supply

-

Rotation Table

Process Gas

ใช้ N2เป็นก๊าซบรรยากาศ

-

Bias Electrode

Remark : PVD by ARC method

+

slide40
PVD

40/59

ชนิด

ความแข็ง (Hv)

อุณหภูมิอบชุบ

คุณลักษณะ

สี

TiN

2000

500C

ทนทานต่อแรงเสียดสี

สวยงาม

ทอง

TiCN

2500

500C

ทนทานต่อแรงเสียดสี

เทาเงิน

CrN

1600

350C

ลื่น(ลดการเสียดสี)

ทนทานต่อการกัดกร่อน

เงิน

TiAlN

3000

500C

ทนทานต่อความร้อน

ม่วง

slide41
การวัดคุณภาพ

41/59

OK

NG

รอยกดด้วยRockwel

การวัดความหนาของชั้น COATING

Sketch Test

การวัดการเกาะยึดของชั้นที่ทำการCOATING

4 how to assure quality
4. How to assure quality

42/59

การตรวจสอบความแข็ง

1. Brinell Hardness Tester (HB)

2. Rockwell Hardness Tester (HRA,HRB,HRC)

3. Vickers Hardness Tester (Hv)

4. Knoop Hardness Tester (HK)

การตรวจสอบ

แบบทำลาย

5. Shore Hardness Tester (HS)

การตรวจสอบโครงสร้าง

1. Microscope

2. Scanning Electron Microscope: SEM

การตรวจสอบคุณสมบัติ

ทางกลของวัสดุ

1. Tensile test

2. Bending Test

3. Torsion Test

4. Impact Test

5. Fatigue Test

1. Liquid Penetrant Test

การตรวจสอบ

แบบไม่ทำลาย

2. Magnetic Test

3. Ultrasonic Test

hardness tester
Hardness Tester คืออะไร ?

43/59

Hardness หรือ ความแข็ง เป็นปริมาณทางฟิสิกส์ที่แสดงถึงความสามารถในการคงรูปของวัสดุต่างๆ เมื่อมีแรงภายนอกหรือโหลดมากระทำกับวัตถุนั้นๆ ความแข็งเป็นปริมาณสัมพัทธ์ที่มีความแตกต่างจากปริมาณทางฟิสิกส์อื่นๆ เช่น ระยะทาง เวลา ปริมาตร หรือกระแสไฟฟ้า ตรงที่ไม่มีจำนวนหรือมาตรฐานที่แน่นอน แต่จะขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะทางกายภาพอย่างอื่น เช่น tensile strength, yield strength, ขีดจำกัดความยืดหยุ่น ความต้านทานการเกิดรอย เป็นต้น

ความแข็งของวัสดุจึงกลายเป็นปัจจัยสำคัญในการควบคุมคุณภาพของผลิตภัณฑ์ การคำนวณน้ำหนัก ความดัน หรืออุณหภูมิ เพื่อที่จะดูว่าวัสดุนั้นมีความสามารถในการยืดหยุ่นได้หรือไม่เป็นสิ่งที่ยุ่งยาก การวัดค่าความแข็งเป็นหนึ่งในวิธีการดังกล่าวที่ดูเหมือนจะเป็นวิธีที่ง่ายและดีที่สุดHardness Tester จึงเป็นเครื่องมือที่ใช้ในการวัดและทดสอบค่าความแข็งนั่นเอง

slide44
เราใช้เครื่องมือในการวัดความแข็งวัดอะไรได้บ้างเราใช้เครื่องมือในการวัดความแข็งวัดอะไรได้บ้าง

44/59

1. ความแข็งผิว (SURFACE HARDNESS)

2. ความแข็งภายใน (CORE HARDNESS)

3. ความลึกผิวแข็ง (CASE-DEPTH)

3.1 EFFECTIVE CASE-DEPTH

(513, 550)

3.2 TOTAL CASE-DEPTH

slide45
เทคนิคการทดสอบความแข็งเทคนิคการทดสอบความแข็ง

45/59

เดิมเทคนิคในการทดสอบความแข็งมีด้วยกัน 3 วิธี คือ Brinell Hardness, Rockwell Hardness และ Vickers Hardness ซึ่งการทดสอบจะวัดความลึกของหัวกดที่จมลงไปในเนื้อวัสดุ ภายใต้แรงกดและระยะเวลาที่กำหนด ในปัจจุบันวิธีการวัดความแข็ง ได้แก่ Rockwell Hardness, Brinell Hardneess, Vickers Hardness, Knoop Hardness และ Shore

Rockwell Hardness Tester

เป็นวิธีการวัดความแข็งโดยการวัดและเปรียบเทียบความลึกของรอยกดบนพื้นผิววัสดุเมื่อมีแรงกดขนาดต่างๆ มากระทำ ซึ่งจะแบ่งออกเป็น 2 ช่วง คือ แรงกดนำ (preload) ขนาด 10 กิโลกรัม สำหรับการทดสอบแบบปกติ และขนาด 3 กิโลกรัม เพื่อทำการทดสอบพื้นผิว และใส่เพิ่มเข้าไปให้ได้ แรงกดเต็ม (full load) เป็น 60, 100 หรือ 150 สำหรับการทดสอบแบบปกติ และ 15, 30 หรือ 45 เพื่อการทดสอบพื้นผิว แล้วทำการคำนวณค่าความแข็ง Rockwell หัวกดที่ใช้อาจเป็นลูกเหล็กกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดต่างๆ หรือรูปกรวยที่มีมุม 120 องศา และมีเพชรทรงกลมขนาดรัศมี 0.2 มิลลิเมตรอยู่ที่ปลาย การทดสอบแบบนี้เป็นการทดสอบที่ง่าย รวดเร็ว เหมาะสำหรับชิ้นงานที่มีความแข็งสม่ำเสมอตลอดชิ้นงาน

hardness tester46
Hardness Tester

46/59

BrinellHardness Tester

ใช้ลูกเหล็กทรงกลมกดลงไปในชิ้นงานโดยใช้แรง 3000 Kg.f แล้ววัดขนาดของรอยกด นำค่าที่ได้นั้นไปแปลงเป็นค่าความแข็ง เหมาะสำหรับชิ้นงานที่มีความแข็งสม่ำเสมอตลอดชิ้นงาน

hardness tester47
Hardness Tester

47/59

Vickers Hardness Tester

เทคนิคนี้เป็นการพัฒนามาจากการทดสอบแบบ Brinell เพื่อลดปัญหาของความถูกต้องในการวัด หัวกดที่ใช้ในวิธีการนี้ คือ เพชร ซึ่งมีรูปร่างเป็นปิระมิดฐานสี่เหลี่ยมจัตุรัส และมีมุมระหว่างผิวหน้าด้านตรงข้ามกันเท่ากับ 136 องศา แรงกดที่ใช้อยู่ระหว่าง 1 กรัม - 100 กิโลกรัม ใช้ระยะเวลากดประมาณ 10-15 วินาที รอยที่เกิดขึ้นมีขนาดเล็กในระดับไมครอนจึงต้องอาศัยกล้องจุลทรรศน์ในการช่วยคำนวณความแข็งค่าความแข็งที่ได้จะแสดงออกมาดังเช่น 800 HV/10 ซึ่งหมายถึง มีค่าความแข็ง Vickers 800 และใช้แรงกด 10 กิโลกรัม ค่าความแข็งที่ได้จากวิธีการนี้จะให้ผลที่ชัดเจนและเป็นรูปแบบมากกว่าวิธีการอื่นๆ และสามารถใช้ทดสอบวัสดุได้อย่างหลากหลายทั้งที่มีองค์ประกอบสม่ำเสมอและไม่สม่ำเสมอ

hardness tester48
Hardness Tester

48/59

Knoop Hardness Tester

วิธีการนี้จะคล้ายคลึงกับวิธี Vickers แต่หัวกดที่ใช้เป็นเพชรรูปร่างปิระมิดที่มีมุมเป็น 130 องศา และ 172 องศา 30 ลิปดา เนื่องจากหัวกดมีลักษณะเรียวยาวจึงสร้างรอยกดที่มีความยาวของเส้นทแยงมุมมากกว่าวิธีการอื่นๆ ถึง 7 เท่า ทำให้สามารถเห็นภาพรอยกดได้อย่างชัดเจนแม้ใช้แรงกดต่ำ เทคนิคนี้จึงเหมาะสำหรับการทดสอบฟิล์มบาง หรือวัสดุที่เปราะแตกง่าย รวมถึงการทดสอบสมบัติที่ขึ้นอยู่กับทิศทาง (anisotropy) ได้

Shore Hardness Tester

เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการคำนวณความแข็งของวัสดุในเทอมของความยืดหยุ่น โดยหัวกดที่มีปลายเป็นเพชรจะถูกปล่อยออกจากตำแหน่งความสูงที่กำหนดลงบนส่วนที่ต้องการทดสอบ ค่าความแข็งจะขึ้นอยู่กับความสูงของหัวกดที่กระดอนกลับ วัสดุที่มีความแข็งมาก หัวกดก็จะกระดอนสูง

slide49
อ้างอิงเกี่ยวกับเครื่องมือวัดความแข็งอ้างอิงเกี่ยวกับเครื่องมือวัดความแข็ง

49/59

slide50
อ้างอิงเกี่ยวกับเครื่องมือวัดความแข็งอ้างอิงเกี่ยวกับเครื่องมือวัดความแข็ง

50/59

slide51
อ้างอิงเกี่ยวกับเครื่องมือวัดความแข็งอ้างอิงเกี่ยวกับเครื่องมือวัดความแข็ง

51/59

slide52
การเลือกเครื่องมือวัดความแข็งการเลือกเครื่องมือวัดความแข็ง

52/59

* Material-B : SCM415-420, SNCM420 etc (Alloy Steel)

* Material-A : SS SPC S10-S15C (Low Carbon Steel)

ความหนาของชิ้นงานต่ำสุด(mm)

HRC

HR

เครื่องวัดที่เหมาะสมกับขนาดของชิ้นงาน

Convert

quality inspection measurement
Quality Inspection Measurement

Hardness tester :

  • Brinell, Vickers, Micro Vicker, Rockwell, Shore
  • Total 22 machines

Metallographic Microscope :

2 machines

Coating-layer thickness tester :

2 machines

Magnetic-particle test equipment :

2 machines

53/59

production control by bar code system
Production Control by Bar Code System

BAR code system

Bar code system is applying in the production system on the purpose of monitoring production situation and preventing the human-error.

55/59

internal network
Internal Network

56/59

► Customer Data

► Part Data

► Incoming Data

► Production Data

► Bar Code Data

► Inspection Data

► Delivery Data

► Vender Data

► Purchasing Data

external network between ttt and customer
External Network between TTT and Customer

《TTT PC→PD》

Incoming→After HEATTERATMENT

Data Base of

Process progress

《TTT QA》

Inspection by Inspector

TTT

《TTT QA》

Check by Engineer

《TTT QA》

Confirm by Japanese Staff

Data Base of

Inspection Result

《Customer QA》

Confirm by Inspector

Customer

《Customer QA》

Final Confirm by Administrator

OK

《TTT PC》

Delivery by PC

TTT

Pending

57/59

question and answer
Question and Answer

59/59

THANK YOU

Thai Tohken Thermo Co.,LtdAmatanakorn Industrial Estate700/314 M.6 Bangna-Trad KM.57,Tambon Don Hua Roh, Amphur MuangChonburi 20000Tel : 038-21-4417 ~ 20 Fax : 038-21-4421