1. 焼入れ
1.焼き入れとは何ですか?
焼き入れは鋼に使用される熱処理プロセスです。このプロセスでは、鋼は臨界温度 Ac3 (過共析鋼の場合) または Ac1 (過共析鋼の場合) を超える温度に加熱されます。次に、鋼を完全または部分的にオーステナイト化するためにこの温度に一定期間保持され、臨界冷却速度よりも高い冷却速度で急速に Ms 未満に冷却され (または Ms 付近で等温に保たれ)、鋼をマルテンサイトに変態させます (またはベイナイト）。焼入は、アルミニウム合金、銅合金、チタン合金、強化ガラスなどの材料の固溶体処理や急冷にも使用されます。
2. 焼入れの目的:
1) 金属製品や部品の機械的特性を向上させます。たとえば、工具やベアリングなどの硬度と耐摩耗性が向上し、ばねの弾性限界が増加し、シャフト部品などの全体的な機械的特性が向上します。
2) ステンレス鋼の耐食性の向上や磁性鋼の永久磁性の増加など、特定の種類の鋼の材質または化学的特性を向上させるには、焼入れ媒体を慎重に選択し、焼入れ中に正しい焼入れ方法を使用することが重要です。焼入れと冷却のプロセス。一般的に使用される焼入れ方法には、一液焼入れ、二液焼入れ、段階焼入れ、等温焼入れ、局所焼入れなどがあります。それぞれの方法には、特有の用途と利点があります。
3. 焼入れ後、鋼製ワークピースは次の特性を示します。
・マルテンサイト、ベイナイト、残留オーステナイト等の不安定組織が存在する。
- 内部ストレスが高い。
- 機械的特性が要件を満たしていません。したがって、鋼製ワークピースは通常、焼き入れ後に焼き戻しを受けます。
2.焼き戻し
1.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や部品を一定の温度に加熱し、その温度を一定時間保持した後、一定の方法で冷却する熱処理工程です。焼き戻しは焼き入れの直後に実行され、通常はワークピースの熱処理の最終ステップです。焼き入れと焼き戻しを組み合わせたプロセスを最終処理と呼びます。
2. 焼き入れと焼き戻しの主な目的は次のとおりです。
- 焼き戻しは、焼き入れ部品の内部応力と脆性を軽減するために不可欠です。適時に焼き戻しを行わないと、焼き入れによる高い応力と脆性により、これらの部品が変形したり亀裂が入ったりする可能性があります。
- 焼き戻しは、さまざまな性能要件を満たすために、硬度、強度、可塑性、靭性などのワークピースの機械的特性を調整するためにも使用できます。
- さらに、焼き戻しは金属組織を安定させるため、その後の使用中に変形が起こらないようにすることで、ワークピースのサイズを安定させるのに役立ちます。
- 焼き戻しにより、特定の合金鋼の切削性能も向上します。
3. テンパリングの役割は次のとおりです。
使用中にワークピースが安定した状態を保ち、構造変化が起こらないようにするには、構造の安定性を向上させることが重要です。これには内部応力の除去が含まれ、これにより幾何学的寸法が安定し、ワークピースの性能が向上します。さらに、焼き戻しは、鋼の機械的特性を調整して特定の使用要件を満たすのに役立ちます。
温度が上昇すると原子の活動が強化され、鋼中の鉄、炭素、その他の合金元素の原子がより速く拡散するため、焼き戻しにはこれらの効果があります。これにより原子の再配置が可能になり、不安定でアンバランスな構造が安定したバランスのとれた構造に変換されます。
鋼を焼き戻すと、硬度と強度が低下しますが、可塑性は増加します。機械的特性におけるこれらの変化の程度は焼き戻し温度に依存し、温度が高いほど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では、特定の温度範囲で焼き戻しを行うと、微細な金属化合物が析出する場合があります。これにより強度と硬度が向上し、二次硬化として知られる現象です。
焼き戻し要件: 異なる機械加工部品特定の使用要件を満たすには、さまざまな温度で焼き戻しが必要です。さまざまな種類のワークピースに対する推奨焼き戻し温度は次のとおりです。
1. 切削工具、ベアリング、浸炭焼入れ部品、表面焼入れ部品は通常、250℃以下の低温で焼き戻しされます。このプロセスにより、硬度の変化が最小限に抑えられ、内部応力が軽減され、靭性がわずかに向上します。
2. スプリングは350〜500℃の中温で焼き戻され、より高い弾性と必要な靭性が得られます。
3. 中炭素構造用鋼で作られた部品は通常、強度と靱性の最適な組み合わせを達成するために 500 ～ 600°C の高温で焼き戻されます。
鋼を約 300°C で焼き戻すと、鋼はさらに脆くなる可能性があり、これは最初のタイプの焼き戻し脆性として知られる現象です。通常、この温度範囲では焼き戻しを行わないでください。一部の中炭素合金構造用鋼も、高温焼き戻し後に室温までゆっくりと冷却すると脆くなりやすく、これは 2 番目のタイプの焼き戻し脆性として知られています。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。 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と、この脆性を解消できます。
生産において、焼き戻し温度の選択は、ワークピースの性能要件によって異なります。焼戻しは加熱温度の違いにより低温焼戻し、中温焼戻し、高温焼戻しに分類されます。焼き入れ後に高温で焼き戻す熱処理工程を焼き戻しといい、高い強度、優れた塑性、靭性が得られます。
・低温焼戻し：150～250℃、M焼戻し。このプロセスにより、内部応力と脆性が軽減され、可塑性と靭性が向上し、硬度と耐摩耗性が向上します。通常、測定工具、切削工具、転がり軸受などの製造に使用されます。
・中温焼戻し：350～500℃、T焼戻し。この焼き戻しプロセスにより、より高い弾性、一定の可塑性、および硬度が得られます。ばねや鍛造金型などの製造によく使用されます。
・高温焼戻し：500～650℃、S焼戻し。このプロセスにより、優れた包括的な機械的特性が得られ、ギアやクランクシャフトなどの製造によく使用されます。
3. 正規化
1. 正規化とは何ですか?
のCNCプロセス焼きならしは、鋼の靭性を高めるために使用される熱処理です。鋼部品は、Ac3 温度より 30 ～ 50℃高い温度に加熱され、その温度に一定時間保持され、その後、炉の外で空冷されます。正規化には、焼きなましよりも速い冷却が必要ですが、焼き入れよりは遅い冷却が必要です。このプロセスにより、鋼の結晶粒が微細化され、強度、靱性 (AKV 値で示される) が向上し、部品の亀裂傾向が軽減されます。正規化により、低合金熱間圧延鋼板、低合金鋼鍛造品、鋳造品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。
2. 正規化には次の目的と用途があります。
1. 過共析鋼: 焼ならしは、鋳造品、鍛造品、溶接品の過熱された粗粒組織やウィドマンシュテッテン組織、および圧延材料の帯状組織を除去するために使用されます。結晶粒を微細化し、焼入れ前の予熱処理として使用できます。
2. 過共析鋼: 正規化によりネットワーク二次セメンタイトが除去され、パーライトが微細化され、機械的特性が向上し、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：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: 焼ならしにより、より微細なフレーク状パーライト組織が得られ、硬度が HB140 ～ 190 に増加し、切断中の「ナイフの固着」現象が回避され、被削性が向上します。中炭素鋼に焼きならしと焼きなましの両方を使用できる状況では、焼きならしの方が経済的で便利です。
5. 普通中炭素構造用鋼：高い機械的特性が必要ない場合、焼入れおよび高温焼戻しの代わりに焼きならしを使用できるため、プロセスが簡単になり、安定した鋼組織とサイズが確保されます。
6. 高温焼ならし（Ac3 を超える 150 ～ 200 °C）：高温での高い拡散速度により、鋳造品および鍛造品の成分偏析が減少します。粗い粒子は、その後の低温での 2 回目の正規化によって微細化できます。
7. 蒸気タービンおよびボイラーに使用される低および中炭素合金鋼: ベイナイト組織を得るために焼きならしが使用され、その後、400 ～ 550 °C で良好な耐クリープ性を得るために高温焼戻しが行われます。
8. 焼きならしは、鋼部品や鋼材に加えて、ダクタイル鉄の熱処理にも広く使用されており、パーライトマトリックスを得てダクタイル鉄の強度を向上させます。焼きならしの特性は空冷であるため、周囲温度、積層方法、風量、ワークサイズなどが焼きならし後の構造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の試料を900℃に加熱後、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。
4. アニーリング
1. アニーリングとは何ですか?
アニーリングは金属の熱処理プロセスです。これには、金属を特定の温度までゆっくりと加熱し、その温度を一定時間維持し、その後適切な速度で冷却することが含まれます。焼鈍は、完全焼鈍、不完全焼鈍、歪取り焼鈍に分類されます。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を通じて評価できます。多くの鋼は焼きなましされた状態で供給されます。鋼の硬さは、HRB 硬さを測定するロックウェル硬さ試験機を使用して評価できます。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 硬さを測定できます。
2. アニーリングの目的は次のとおりです。
- 鋳造、鍛造、圧延、溶接の各工程において鋼に起因するさまざまな構造欠陥や残留応力を改善または除去し、鋼材の変形や割れを防止します。ダイカスト部品.
・ワークを柔らかくして切断します。
- 粒子を微細化し、組織を改善して、ワークピースの機械的特性を向上させます。
- 最終熱処理 (焼き入れと焼き戻し) のための構造を準備します。
3. 一般的なアニーリングプロセスは次のとおりです。
① 完全焼鈍を行う。
中低炭素鋼の鋳造、鍛造、溶接後の機械的性質を向上させるには、粗大な過熱組織を微細化する必要があります。このプロセスでは、すべてのフェライトがオーステナイトに変態する温度よりも 30 ～ 50℃高い温度にワークピースを加熱し、この温度を一定時間維持し、その後ワークピースを炉内で徐々に冷却します。ワークピースが冷えると、オーステナイトが再び変態し、その結果、鋼構造がより微細になります。
②球状化焼鈍。
工具鋼や軸受鋼などの高硬度を鍛造後に下げるには、オーステナイトが生成し始める温度より20～40℃高い温度に加熱し、保温した後、ゆっくり冷却する必要があります。ワークピースが冷えると、パーライト内の層状セメンタイトが球状に変化し、鋼の硬度が低下します。
③等温焼鈍。
このプロセスは、切断加工用にニッケルとクロムの含有量が高い特定の合金構造用鋼の高硬度を下げるために使用されます。通常、鋼はオーステナイトの最も不安定な温度まで急速に冷却され、その後、特定の時間温かい温度に保持されます。これにより、オーステナイトがトルースタイトまたはソルバイトに変態し、硬度が低下します。
④再結晶焼鈍。
このプロセスは、冷間引抜きや冷間圧延中に発生する金属線や薄板の硬化を軽減するために使用されます。金属は、通常、鋼がオーステナイトを形成し始める温度よりも 50 ～ 150℃ 低い温度まで加熱されます。これにより、加工硬化の影響が排除され、金属が柔らかくなります。
⑤黒鉛化焼鈍。
セメンタイト含有量の高い鋳鉄を塑性の良い鍛造可能な鋳鉄に変えるには、鋳物を約950℃に加熱し、その温度を一定時間保持した後、適切に冷却してセメンタイトを分解し、綿状黒鉛を生成します。
⑥ 拡散焼鈍。
このプロセスは、合金鋳物の化学組成を均一にし、その性能を向上させるために使用されます。この方法では、鋳物を溶融させずに可能な限り最高の温度に加熱し、その温度を長期間維持し、その後ゆっくりと冷却します。これにより、合金内のさまざまな元素が拡散し、均一に分布するようになります。
⑦歪取り焼鈍。
このプロセスは、鋼鋳物や溶接部品の内部応力を軽減するために使用されます。 100～200℃以下の温度で加熱するとオーステナイトが生成し始める鉄鋼製品は、内部応力を取り除くために一旦保温した後、空冷する必要があります。
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投稿日時: 2024 年 8 月 14 日