การอบให้อ่อน (Annealing) เพื่อให้เหล็กกล้าง่ายต่อการนำไปตบแต่งไสกลึง กรรมวิธีมีดังต่อไปนี้ เผาเหล็กให้ร้อนขึ้นอย่างช้า ๆ จนถึงระดับอุณหภูมิประมาณ 50 องศาเซลเซียส เหนือระดับอุณหภูมิวิกฤตสิ้นสุด แล้วเผาแช่อยู่ช่วงระยะเวลาหนึ่งเพื่อให้ความร้อนแผ่กระจายตลอดชิ้นงานหลังจากนั้นปล่อยให้เย็นตัวลงอย่างช้า ๆ ภายในเตา จนถึงระดับอุณหภูมิห้อง

การทำ Annealing มีวัตถุประสงค์ที่สำคัญ 3 ประการ คือ

1. เพื่อลดความเครียดทีเกิดขึ้นภายในเนื้อโลหะ ที่ผ่านกรรมวิธีหล่อขึ้นรูปด้วยวิธี Hot และ Cold working มา

2. เพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติของโลหะให้สม่ำเสมอ

3. เพื่อลดแก๊สที่ปนอยู่ในเนื้อโลหะให้น้อยลง เพราะแก๊สที่ปนอยู่นี้จะทำให้โลหะมีความเหนียวต่ำ

การอบคลาย ทำโดยการเผาโลหะที่อุณหภูมิสูง แล้วปล่อยให้เย็นช้า ๆ ภายในเตาเพื่อให้โลหะเปลี่ยนโครงสร้างทีละน้อยจนถึงอุณหภูมิห้องอุณหภูมิที่ใช้ในการทำ Annealing สำหรับเหล็กกล้าทำที่อุณหภูมิ 800 - 850 องศาเซลเซียส

สำหรับเหล็กหล่อทำที่อุณหภูมิ 800 - 850 องศาเซลเซียส

สำหรับทองเหลืองที่อุณหภูมิ 800 – 850 องศาเซลเซียส

การที่เราต้องการให้เหล็กแข็งเฉพาะที่ผิวนั้น เนื่องจากต้องการให้ชิ้นงานมีความเหนียวตรงแกนกลาง และมีความแข็งแรงเหมาะกับการใช้งานตามบริเวณผิวของเหล็กนั้

การชุบเฉพาะผิว จะทำให้ผิวชิ้นงานที่ชุบแข็งทนการ เสียดสีได้ดี แต่แกนในชิ้นงานยังเหนียวอยู่สามารถรับแรงบิด แรงดึงและแรงกระแทกได้ดี เหมาะกับชิ้นงาน เช่น เพลา เฟือง บูช สลัก เป็นต้น

การชุบแข็ง (Hardening) เพื่อให้ได้ความแข็งเพียงอย่างเดียว โลหะจะถูกเผาที่อุณหภูมิสูง จนเปลี่ยนโครงสร้างเป็นแบบหนึ่ง และจะนำมาทำให้เย็นได้เร็วด้วยวิธีชุบในน้ำหรือในน้ำมัน ทำให้โลหะไม่สามารถจะเปลี่ยนโครงสร้างมาอยู่ในสภาพสมดุลได้ เป็นเหตุให้โครงสร้างภายหลังการชุบ เป็นโครงสร้างใหม่ที่เป็นแบบไม่สมดุล ซึ่งส่วนมากจะมีความแข็งสูง การชุบแข็งส่วนใหญ่ใช้กับเหล็กกล้าที่มีธาตุคาร์บอนเกินกว่า 0.3% และโลหะผสมระหว่างทองแดงกับอะลูมิเนียมบางชนิด

อุณหภูมิที่ใช้ชุบแข็งเหล็ก จะใช้อุณหภูมิประมาณ 800 – 850๐C ในตอนนี้เหล็กจะเปลี่ยนโครงสร้างเป็นออสเตไนท์ และเมื่อชุบน้ำเหล็กจะให้โครงสร้างสร้างเป็น มาร์เทนไซท์ ซึ่งมีความแข็งสูงแต่เปาะ

สำหรับโลหะผสมทองแดงกับอะลูมิเนียม โดยมีอะลูมิเนียม 10% ชุบแข็งที่อุณหภูมิ 900 องศาเซลเซียส จะได้โครงสร้างที่มีลักษณะคล้าย Martensite ของเหล็กเหมือนกัน และเป็นโครงสร้างที่มีความแข็งสูง

การอบให้เกรนสม่ำเสมอ ทำให้เนื้อเหล็กมีความแข็ง สม่ำเสมอทั่วทั้งชิ้นงาน และมีเนื้อเหล็ก (grain) เหล็กละเอียดขึ้นง่ายต่อการกลึงงานขึ้นรูป มีความแข็งแรง ดีกว่า การอบอ่อนทำให้ง่ายต่อ การชุบแข็ง ชุบแข็งแบบ อินดั๊กชั่นได้ดี ขึ้นอบไปที่อุณหภูมิที่กำหนดอบแช่ไว้ ประมาณ 30-60 นาที ต่อความหนา 25 มม. เย็นตัวใน อากาศนอกเตา

Stress Relieve
การอบให้คลายความเครียด

โลหะทุกชนิดภายหลังการทำ cold work แล้มักจะมีความเครียดเกิดขึ้นภายในโครงสร้างของโลหะ ทำให้เพิ่มทั้งความแข็งและทนต่อแรงดึง แต่ความเหนียวจะกลับลดลงมาก ทำให้เปราะและแตกง่ายเมื่อนำไปใช้งาน หรือ ถ้าจำเป็นต้องทำ Cold work ในขั้นต่อ ๆ ไป จะทำได้ยากเพราะในโลหะมีความแข็งเพิ่มขึ้น ต้องใช้พลังงานมากขึ้น จึงจะทำการแปรรูปในขั้นต่อไปได้ เพื่อลดหรือทำลายความเครียดนี้ให้น้อยลงหรือหมดไป จะนำโลหะมาเผาที่อุณหภูมิสูงปานกลางประมาณ 200 – 400 องศาเซลเซียส ความเครียดในโลหะจะลดน้อยหรือหมดไปขึ้นอยู่กับเวลาและอุณหภูมิที่ใช้ การลดความเคียดนี้บางทีก็เรียกว่า Process Annealing กล่าวคือ เป็นการอบให้อ่อนระหว่างการทำ cold work จากขั้นหนึ่งไปอีกขั้นหนึ่ง

การอบคืนตัว (Tempering) เนื่องจากเหล็กภายหลังการชุบแข็งแล้วจะมีความแข็งมาก และมีความเปราะ เพื่อให้มีความเหนียวเพิ่มขึ้น ความแข็งแรงเพิ่มขึ้นจึงนำเหล็กที่ชุบแข็งแล้วนำมาอบคืนตัว โดยการเผาเหล็กให้ร้อนจนถึงระดับอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิวิกฤติ ซึ่งจะเป็นระดับอุณหภูมิที่เท่าใดขึ้นอยู่กับชนิดของเหล็ก แล้วเผาแช่ไว้ที่ระดับอุณหภูมินั้นชั่วระยะเวลาหนึ่ง ต่อจากนั้นปล่อยให้เย็นตัวลงเพื่อปับให้ได้คุณสมบัติตามต้องการเหมาะกับที่จะนำไปใช้งานในแต่ละสภาพ

การชุบโดยใช้เตาสุญญากาศ แบ่งเป็น การชุบน้ำมัน (Oil quenching) และ
การชุบแก็ส (Gas quenching)

เตาสุญญาศและออลนิทไนไตรดิ้ง
วิธีการออลนิท ไนไตรดิ้ง คือการชุบแข็งที่ผิวชิ้นงาน โดยใช้ความร้อนความดันต่ำในเตาสุญญากาศ

ข้อดีของระบบออลนิท ไนไตรดิ้ง
- สามารถเลือกชั้น (Layers) ได้
- สารที่เคลือบจะอัดรวมตัวกันแน่นเป็นชั้นๆ
- สามารถชุบชิ้นงานทีเป็นท่อ หลุม หรือเป็น cavity ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
- สามารถชุบชิ้นงานที่ซับซ้อนได้
- ชิ้นงานสะอาด
- ไม่เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม

อุณหภูมิสูงสุด = 750 ํC
อุณหภูมิโดยรวมเฉลี่ย +- 5 ํC