2000年以来の誘導加熱

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高周波焼入れ焼戻しとは?

焼入れ後の焼き戻しは、鋼の剛性と靭性を高め、内部応力を除去し、寸法安定性と均一性を改善するために一般的に使用されますが、鋼の焼入れの硬度にはほとんど影響しません。

高温の鋼が冷やされると、その微細構造は硬くて脆いマルテンサイトに変化します。急冷マルテンサイトは脆すぎて直接使用できず、内部応力が高くなります。 焼入れ後、内部応力を低減または緩和し、焼き戻しマルテンサイト組織を得ることができます。 焼き戻し温度は、常に相転移温度 (A1) 未満です。

高周波焼入れ部品の伝統的な焼き戻し方法は、オーブン、ガス炉、または赤外線炉で行われます。 これらの機器は通常、ワークショップの別の場所に設置され、部品の輸送と積み重ねの過程で大量の人手、材料資源、および時間の浪費をもたらします。 さらに、炉内での焼き戻しは、完了までに 2 ~ 3 時間かかることがよくあります。 短時間の高周波焼戻しは、これらの欠点を克服できます。

高周波焼戻しの基本的な方法

短時間の高周波焼戻し、加熱時間、および温度が XNUMX つの重要なパラメータです。 高温での高周波焼戻しは、低温での従来の焼戻しと同じ効果を得ることができます。 高温での短時間の誘導焼戻しと低温での長時間の従来の焼戻しとの間には、Hollomon-Jaffe 式や Grance-Baughman 焼戻しなど、いくつかの時間-温度関係があります。

高周波焼戻し温度範囲は通常120〜600℃ですが、炭素鋼の高周波焼戻し温度が100℃未満の場合、組織は変化しません。 炭素鋼の低温焼き戻し (120 ~ 300℃) は、主に内部応力を低減するために使用されますが、硬度の低下は通常 1 ~ 2HRC を超えません。 炭素鋼を 600℃以上で焼き戻すと、微細構造が著しく変化し、15HRC を超える大きな区間の硬度が低下し、最大硬度が 36 ~ 44HRC に低下します。 合金鋼の場合、600℃以上の焼戻しでは硬度が大幅に低下しない場合があります。

焼き戻しは常に硬度と内部応力の両方、および靭性などの両面で人が対立し、内部応力の除去が焼き戻しの重要な目標であるため、高周波焼入れの際に内部応力がどのように発生するかを最初に理解する必要があります。このときの残留応力の形成メカニズムと、浸炭、窒化の応力などの他の熱処理プロセスとはメカニズムが異なります。 誘導加熱における応力には、異なる温度値と温度勾配による熱応力と、オーステナイト、ベイナイト、マルテンサイトなどの組織の変態による相転移応力の XNUMX 種類があります。 全応力は、これら XNUMX つの応力の重ね合わせです。 全応力における各応力の役割は、加熱プロセスが進行するにつれて変化します。

焼き戻し誘導コイル

高周波焼戻しは、自己焼戻しができない部品に使用できます。 一般に、同じ誘導コイル (インダクター) を焼入れと焼き戻しの両方に使用することはできません。理由は次のとおりです。

1) 高周波焼入れでは、複雑なワークの形状を必要な硬度分布パターンに到達させるために、電磁界を再分布させて局所領域を作り、より多くのエネルギーを得る必要があります。 焼き戻しセンサーは通常、硬化ゾーンよりもはるかに広い領域、またはワークピース全体を加熱するように設計されています。 この目的のために、弱く結合されたマルチターンコイルを使用することができます。

2) 焼入れに使用されるエネルギー密度は、焼き戻しに使用されるエネルギー密度よりもはるかに高い。 焼き戻し中は、表面を非常にゆっくりとした速度で加熱して、「穏やかな」表面から硬化層の深さまで温度勾配を形成する必要があります。 エネルギー密度が高すぎると、ワーク表面温度が焼戻し最適温度を超え、ワーク表面硬度が低くなりすぎます。

3)焼入れコイルとは異なり、焼戻しコイルは磁気導体を必要としません。

4) 焼き戻し温度は常にキュリー点よりも低いため、焼き戻し時にはより低い周波数を使用する必要があります。この時点でワークピースは磁気状態にあり、表皮効果は非常に明白です。 同じ加熱周波数が適用される場合、焼戻し中の加熱層の深さ(浸透深さ)は、誘導焼入れ中のそれよりもはるかに小さくなります(焼入れの磁気段階でも)。 これは、鋼の透磁率が焼入れよりも焼戻しの方が 10 倍高いためです。 透磁率が高いと浸透深さが減少し、透磁率は周波数、磁場強度、温度、鋼の組成、粒子サイズなどの要因に関連しています。

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