焼き入れ、焼き戻し、焼きならし、焼きなましの見分け方

テンパリングとは何ですか?

焼き戻しとは、焼き入れした金属材料または部品を特定の温度に加熱し、一定時間保持した後、一定の方法で冷却する熱処理プロセスです。焼き戻しは焼き入れの直後に実行される操作であり、通常はワークピースの熱処理の最後の部分です。焼き入れと焼き戻しを組み合わせた工程を最終処理といいます。焼き入れと焼き戻しの主な目的は次のとおりです。

1) 内部応力を軽減し、脆性を軽減します。焼き入れされた部品には大きな応力が発生し、脆くなります。時間内に焼き戻さないと、変形したり、ひび割れが発生したりする傾向があります。

2) ワークの機械的特性を調整します。焼入れ後のワークは硬度が高く、脆性が高くなります。さまざまなワークピースのさまざまな性能要件を満たすために、焼き戻し、硬度、強度、可塑性、靭性によって調整できます。

3) ワークの寸法を安定させます。金属組織は焼き戻しによって安定化し、将来の使用中に変形が起こらないようにすることができます。

4) 特定の合金鋼の切削性能を向上させます。
テンパリングの効果は次のとおりです。

① 組織の安定性を向上させ、使用中にワークの構造が変化しないようにし、幾何学的サイズと性能を安定させます。

② 内部応力を除去し、ワークの性能を向上させ、ワークの幾何学的寸法を安定させます。

③ 鋼材の機械的性質を用途に合わせて調整します。

テンパリングがなぜこのような効果があるのか​​というと、温度が上がると原子の活動が高まるからです。鋼中の鉄、炭素、およびその他の合金元素の原子は、粒子の再配列と結合を実現するためにより速く拡散し、鋼を不安定にする可能性があります。不均衡な組織は徐々に安定したバランスの取れた組織に変わりました。内部応力の解消は、温度上昇による金属強度の低下にも関係します。一般的な鋼は焼き戻すと硬度や強度が低下し、塑性が増加します。焼き戻し温度が高くなるほど、これらの機械的特性の変化は大きくなります。合金元素の含有量が高い一部の合金鋼は、特定の温度範囲で焼き戻すと金属化合物の微粒子が析出し、強度と硬度が増加します。この現象を二次硬化といいます。
焼き戻し要件: さまざまな目的を持つワークピースは、使用要件を満たすためにさまざまな温度で焼き戻しを行う必要があります。

① 工具、ベアリング、浸炭焼入れ部品、表面硬化部品などは通常250℃以下で焼き戻しされます。低温焼戻し後も硬さの変化は少なく、内部応力が軽減され靭性が若干向上します。

② バネを350～500℃の中温で焼き戻し、より高い弾性と必要な靭性を得る。

③ 中炭素構造用鋼で作られた部品は、適切な強度と靱性を得るために、通常 500～600℃の高温で焼き戻されます。

 

鋼を約 300°C で焼き戻すと、多くの場合、脆さが増加します。この現象は第一のタイプの焼戻し脆性と呼ばれます。通常、この温度範囲では焼き戻しを行わないでください。特定の中炭素合金構造用鋼も、高温で焼き戻した後に室温までゆっくりと冷却すると脆くなる傾向があります。この現象は第二のタイプの焼戻し脆性と呼ばれます。鋼にモリブデンを添加するか、焼き戻し中に油または水で冷却すると、2 番目のタイプの焼き戻し脆性を防ぐことができます。この種の脆さは、2 番目のタイプの焼き戻し脆性鋼を元の焼き戻し温度まで再加熱することで解消できます。

生産では、多くの場合、ワークピースの性能要件に基づいて決定されます。異なる加熱温度に応じて、焼き戻しは低温、中温、高温に分けられます。焼き入れとその後の高温焼き戻しを組み合わせた熱処理プロセスを焼き入れ焼き戻しと呼び、高い強度と良好な塑性靭性を備えています。

1. 低温焼戻し: 150 ～ 250 °C、M サイクル、内部応力と脆性を軽減し、プラスチックの靭性を向上させ、より高い硬度と耐摩耗性を備えています。測定工具、切削工具、転がり軸受などを作っていました。

2. 中間温度焼戻し：350〜500℃、Tサイクル、高弾性、一定の可塑性、硬度。ばねや鍛造金型などの製作に使用されます。CNC加工部品

3. 高温焼戻し: 500-650℃、S 時間、優れた総合的な機械的特性。ギアやクランクシャフトなどを作っていました。

正規化とは何ですか?

焼きならしとは、鋼の靭性を向上させる熱処理です。鋼部品を Ac3 温度より 30 ～ 50℃高い温度に加熱した後、保温し、空冷します。主な特徴は、冷却速度が焼鈍より速く、焼き入れより遅いことです。焼ならし中、わずかに早い冷却で鋼の結晶粒を微細化することができます。満足のいく強度が得られるだけでなく、靱性 (AKV 値) も大幅に改善され、部品の亀裂の傾向が軽減されます。 -一部の低合金熱延鋼板、低合金鍛造鋼、鋳物を焼ならし処理すると、材料の総合的な機械的特性が大幅に向上し、切削性能も向上します。アルミ部分

正規化には次の目的と用途があります。

① 過共析鋼の場合、鋳造、鍛造、溶接品の過熱粗粒組織やウィドマンシュテッテン組織、圧延材のバンド組織を除去するために焼きならしを行う。穀物を精製する。焼入れ前の予熱処理としても使用できます。

② 過共析鋼の場合、焼ならしにより網状二次セメンタイトが除去されパーライトが微細化され、機械的性質が向上し、その後の球状化焼鈍が容易になります。

③ 低炭素深絞り薄鋼板の場合、焼きならしにより粒界の遊離セメンタイトが除去され、深絞り加工性が向上します。

④ 低炭素鋼および低炭素低合金鋼の場合、焼ならしによりより多くのフレークパーライト組織が得られ、硬度が HB140 ～ 190 に増加し、切削中の「ナイフの固着」現象が回避され、被削性が向上します。中炭素鋼の場合、焼きならしと焼きなましが可能な場合は、焼きならしの方が経済的で便利です。5軸加工品

⑤ 機械的性質が高くない一般の中炭素構造用鋼の場合、焼入れ・高温焼戻しの代わりに焼きならしを行うことができ、作業が容易で、鋼の組織や寸法も安定します。

⑥ 高温焼ならし（Ac3以上150～200℃）を行うと、高温での拡散速度が速いため、鋳物や鍛造品の成分偏析を軽減できます。高温での正規化の後、2 回目の低温での正規化により粗大粒子を微細化できます。

⑦ 蒸気タービンやボイラーに使用される一部の低・中炭素合金鋼では、ベイナイト組織を得るために焼きならしがよく行われます。高温焼戻し後、400～550℃での使用においても良好な耐クリープ性を発揮します。

⑧ 焼きならしは、鋼部品や鋼のほかに、ダクタイル鉄の熱処理にも広く使用されており、パーライト母相を得てダクタイル鉄の強度を向上させます。

ノーマライズ加工の特性は空冷であるため、周囲温度、積層方法、風量、ワークサイズがノーマライズ後の組織や性能に影響を与えます。規格化構造は合金鋼の分類方法としても利用できます。一般に合金鋼は、直径25mmのサンプルを900℃に加熱して空冷して得られる組織により、パーライト鋼、ベイナイト鋼、マルテンサイト鋼、オーステナイト鋼に分類されます。

アニーリングとは何ですか?

アニーリングは、金属を特定の温度までゆっくりと加熱し、十分な時間保持した後、適切な速度で冷却する金属の熱処理プロセスです。焼鈍熱処理は、不完全焼鈍、歪取り焼鈍に分けられます。アニールされた材料の機械的特性は、引張試験または硬度試験によって試験できます。多くの鋼は焼きなましされた熱処理状態で供給されます。ロックウェル硬さ試験機は、鋼の硬さをテストして、HRB 硬さをテストできます。薄い鋼板、鋼帯、薄肉鋼管の場合、表面ロックウェル硬さ試験機を使用して HRT 硬さを試験できます。 。

アニーリングの目的は次のとおりです。

① 鋼の鋳造、鍛造、圧延、溶接などによる構造欠陥や残留応力を改善または解消し、ワークの変形や割れを防止します。

② ワークを柔らかくして切削します。

③ 結晶粒を微細化し組織を改善し、ワークの機械的性質を向上させます。

④ 最終熱処理（焼き入れ、焼き戻し）の体制を整えます。

一般的に使用されるアニーリングプロセスは次のとおりです。

① 完全に焼鈍したもの。中低炭素鋼の鋳造、鍛造、溶接後の機械的性質の悪い粗大な過熱組織を微細化するために使用されます。ワークをフェライトがすべてオーステナイトに変態する温度以上の30～50℃に加熱し、しばらく保持した後、炉でゆっくり冷却します。冷却プロセス中に、オーステナイトは再び変態し、鋼の組織がより微細になります。

②球状化焼鈍。鍛造後の工具鋼や軸受鋼の高硬度を緩和するために使用されます。ワークピースは、鋼がオーステナイトを形成する温度より 20 ～ 40°C 高い温度に加熱され、温度を保持した後ゆっくりと冷却されます。冷却過程でパーライト中の層状セメンタイトが球状になり、硬度が低下します。

③等温焼鈍。切断用にニッケルとクロムの含有量が高い一部の合金構造用鋼の硬度を低下させます。一般に、オーステナイトの最も不安定な温度まで比較的急速に冷却されます。適切な時間保持すると、オーステナイトはトルースタイトまたはソルバイトに変態し、硬度を下げることができます。

④再結晶焼鈍。金属線や金属板の冷間引き抜きや圧延時の硬化現象（硬度の上昇と塑性の低下）を解消します。加熱温度は通常、鋼がオーステナイトの形成を開始する温度より 50 ～ 150 ℃ 低くなります。この方法によってのみ、加工硬化の影響を排除し、金属を柔らかくすることができます。

⑤黒鉛化焼鈍。セメンタイトを多く含む鋳鉄を塑性の良い可鍛鋳鉄にするために使用されます。プロセス操作は、鋳物を約950℃に加熱し、一定時間保温した後、適切に冷却してセメンタイトを分解し、綿状黒鉛を形成します。

⑥ 拡散焼鈍。合金鋳物の化学組成を均一化し、その性能を向上させるために使用されます。この方法は、鋳物を溶解せずに可能な限り高い温度まで長時間加熱し、合金中のさまざまな元素が均一に分布する傾向があるため拡散した後、ゆっくりと冷却することです。

⑦歪取り焼鈍。鋼鋳物や溶接部品の内部応力を除去します。鉄鋼製品の場合、加熱後にオーステナイトが生成し始める温度は100～200℃で、その温度を保持した後空冷することで内部応力を解消できます。