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2000年以来の誘導加熱

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金属の熱処理に関する110の質問 (パート3)

41.鋼の冶金学的品質は焼入れ割れにどのように影響しますか?

鋼部品は、鍛造、鋳造、冷間引抜鋼、熱間圧延鋼などで処理できます。あらゆる種類のブランクまたは材料には、製造プロセスで冶金学的欠陥があるか、原材料の冶金学的欠陥が次の工程に残る可能性があります。処理する。 最後に、これらの欠陥は、焼入れ中に焼割れに拡大したり、割れの発生につながる可能性があります。 たとえば、熱間加工プロセスでの不適切な処理技術により、鋳鋼の内部または表面に気孔、気孔、砂穴、偏析、亀裂などの欠陥が形成される場合があります。 引け巣、偏析、白点、介在物、クラックなど 鍛造素材に発生する可能性があります。 これらの欠陥は、鋼の焼割れに大きな影響を与えます。 一般的に言えば、元の欠陥が深刻であるほど、クラックが急冷される傾向が大きくなります。

42.鋼の割れ傾向に対する炭素含有量と合金元素の影響は何ですか?

鋼の炭素含有量と合金元素は、鋼の割れ傾向に重要な影響を与えます。 一般に、マルテンサイトの炭素含有量が増加すると、マルテンサイトの脆性が増加し、鋼の脆性破壊強度が低下し、焼入れ割れ傾向が増加します。 炭素含有量の増加に伴い、熱応力の影響が弱まり、組織応力の影響が強化されます。 ワークが水中で急冷されると、表面の圧縮応力が小さくなり、中間の引張応力が表面に近くなります。 油が急冷されると、表面引張応力が増加します。 これらはすべて、焼入れ割れの傾向を高めます。 焼入れに対する合金元素の影響は複雑であり、鋼の熱伝導率は合金元素の増加とともに減少し、相転移の不均一性が増加します。 同時に、合金含有量の増加に伴い、オーステナイトが強化され、塑性変形による応力の緩和が困難になるため、熱処理の内部応力が増加し、焼入れの傾向が増加します。 ただし、合金元素の含有量が増えると、鋼の焼入れ性が向上します。 穏やかな焼入れ媒体で焼入れすることができ、焼入れ傾向を減らすことができます。 さらに、バナジウム、ニオブ、チタンなどの一部の合金元素には、オーステナイト粒を微細化し、鋼の過熱の傾向を減らし、したがって焼入れの傾向を減らす機能があります。

43. クラッキング特性に対する元の組織の影響は何ですか?

焼き入れ前の割れは、鋼本来の微細構造が大きく影響します。 フレークパーライトの加熱温度が高すぎると、オーステナイト粒が成長しやすくなり、過熱しやすくなる。 そのため、元組織がフレークパーライトである鋼部品は、焼入れ加熱温度と保持時間を厳密に管理する必要があります。 鋼部品の過熱による焼割れの原因となります。 球状パーライトの元の組織を持つ鋼は、加熱を急冷すると、球状の炭化物が安定しているため、オーステナイト変態プロセスに入り、炭化物の溶解、しばしば少数の残留炭化物、残留炭化物はラメラと比較してオーステナイト粒の成長を妨げましたパーライトの場合、焼入れにより微細なマルテンサイトが得られるため、均一な球状パーライト鋼の元の組織は、焼入れ前の亀裂を低減するのに理想的な組織状態です。

44. 焼入れ割れを繰り返す現象はなぜ起こるのですか?

製造においては、焼入れ割れを繰り返す現象がしばしば発生しますが、これは、中間焼きならしを行わない直接二次焼入れや、二次焼入れ前の中間焼鈍に起因するものです。 組織内にオーステナイト粒の成長を妨げる炭化物がないため、オーステナイト粒が大きく成長しやすく、過熱の原因となります。 したがって、2次焼入れ​​の1回の中間焼鈍で内部応力を完全に除去することもできる。

45.部品のサイズと構造はクラック特性にどのように影響しますか?

パーツの断面サイズが小さすぎて、大きすぎると割れにくくなります。 断面サイズの小さい工作物を焼入れすると、心臓部が硬化しやすく、心臓部と表面でのマルテンサイトの形成がほぼ同時に起こるため、組織応力が小さく、容易ではありません。消される。 断面サイズが大きすぎる部品、特に焼入れ性の低い鋼の製造では、焼入れは心臓が硬化できないだけでなく、表面もマルテンサイトを得ることができず、内部応力は主に熱応力であり、焼割れが現れにくいです。 したがって、鋼部品の種類ごとに、特定の焼入れ媒体の下で、臨界亀裂直径があります。つまり、部品の臨界直径では、より大きな亀裂傾向があります。 割れの危険性の大きさは、鋼の化学成分、加熱温度、および使用する方法によって異なります。 部品の鋭角、角角、およびその他の幾何学的形状要因により、ワークピースの局所的な冷却速度が急激に変化し、焼入れの残留応力が増加し、焼入れの亀裂傾向が増加します。 部品の断面の不均一性の増加、焼入れ傾向も増加し、焼入れマルテンサイト変態の薄い部分が最初に発生し、次に、マルテンサイト変態の厚い部分が体積膨張するため、薄い引張応力がかかる部分では、肉厚の薄い接合部に応力が集中し、焼割れが発生することが多い。

46. プロセス要因は焼入れクラックにどのように影響しますか?

プロセス要因 (主に焼入れ加熱温度、保持時間、冷却モードなど) は、焼入れ割れ傾向に大きな影響を与えます。 熱処理には、加熱、保持、および冷却のプロセスがあります。 熱処理(焼き入れ)時にクラックが発生するだけでなく、加熱が不十分な場合、加熱時にクラックが発生する可能性があります。

47.加熱が不適切な場合、どのような亀裂が生じる可能性がありますか?

過度の加熱速度、表面の炭化または脱炭によって引き起こされる亀裂、過熱または過燃焼によって引き起こされる亀裂、水素含有雰囲気での加熱によって引き起こされる水素誘起亀裂。

48. 過度の加熱速度でクラックが発生するのはなぜですか?

鋳造プロセスにおける一部の材料の異なる結晶化プロセスにより、不均一な組成、不均一な構造、および鋳放し材料の非金属介在物が形成されます。 鋳造高マンガン鋼の硬くて脆い炭化物相、鋳造高合金鋼の組成偏析と気孔率、およびその他の欠陥など、大きなワークピースが急速に加熱されると、より大きな応力が形成され、ひび割れが発生する可能性があります。

49. 表面浸炭や脱炭でクラックが発生するのはなぜですか?

不適切な操作または制御不能により、炭化水素をガス源として保護雰囲気炉 (または制御雰囲気炉) で合金鋼部品を加熱すると、加熱されたワークピースの表面炭素含有量が増加するため、炉内の炭素ポテンシャルが増加します。ワークピースの元の炭素含有量を超えています。 その後の熱処理中、オペレーターは元のプロセス仕様に従って鋼を急冷し、その結果、急冷亀裂が発生します。

高マンガン鋼の鋳物を熱処理する場合、表層が脱炭して脱磁するとワーク表面にクラックが発生します。 低合金工具鋼や高速度鋼を熱処理で加熱すると、表面が脱炭すると割れが発生することもあります。

50. 過熱や過燃焼によって亀裂が生じるのはなぜですか?

高速度鋼、ステンレス鋼のワークピースは、焼入れ温度が高いため、加熱温度が制御不能になると、過熱または過燃焼が発生しやすくなり、熱処理割れが発生します。

51.パーライトにはどんな種類があるの? それらの形態学的および機能的特徴は何ですか?

パーライトの形態は、フレークパーライトと粒状パーライトの XNUMX 種類に分けられます。

セメンタイトとフェライトが交互に並んだラメラパーライト

(1) セメンタイトのオーステナイト粒界析出核生成で最初にラメラパーライトが形成され、希薄な炭素オーステナイトの両側に現れるようにシート状に成長し、界面のオーステナイトにフェライトを促し、ラメラセメンタイトの核生成を促進するフェライト、および近くの炭素が豊富なオーステナイトは、オーステナイトの界面、フェライト核生成とともにセメンタイトを促進しました。 このような繰り返しの交互作用により、最終的にパーライトが形成され、上記の方法でパーライトが水平方向に発達すると同時に、オーステナイト セメンタイト フロント拡散中のフレーク フェライト フロントが、縦成長とともにブロードベントを促進し、その結果、パーライトが形成されます。パーライト畑。 単一のオーステナイト粒子内で、いくつかのパーライト ドメインが形成される場合があります。

(2) ラメラ間隔 パーライトのラメラ間隔とは、パーライトの隣接する XNUMX つのセメント間の平均距離を指し、そのサイズは主に転移温度 (過冷却) に依存します。 転移温度が低いほど、ラメラ空間が小さくなり、パーライト構造が細かくなり、セメンタイトの拡散度が大きくなります.B球状パーライト、球状パーライトの形成は、セメンタイトとフェライトの交互析出のプロセスでもあります、セメンタイトの析出は、オーステナイト粒子の可溶性炭化物火の炭素に富むOuDeFei自然核生成内ではなく、ほぼ一貫した成長により、最終的に粒状(球状セメンタイト球状パーライト、より低いと考えられるフェライトマトリックスに均一に分布) C パーライトの機械的性質とフレーク パーライトの強度と硬度は、ラメラ空間の減少とともに増加します. 粒状パーライトは、強度と硬度が低くなり、可塑性と靭性が向上します.

52. 加熱中に鋼の微細なオーステナイト粒径を得るためにどのような手段を講じることができますか?

A:加熱温度と保持時間:温度が高く、保持時間が長いほど、オーステナイト粒の成長は速く、大きくなります。 オーステナイト結晶粒の成長速度は、温度の上昇とともに指数関数的に増加します。 高温では、粒子の成長に対する保持時間の影響は低温で大きくなります。

B: 加熱速度: 加熱速度と過熱度が高いほど、核生成速度と成長速度の比率が増加するため、オーステナイト生成の実際の温度は高くなります。 したがって、小さい初期粒子を得ることができる。 これはまた、急速加熱が微細なオーステナイト粒を生成できることを示しています。

C: 鋼の化学組成: 鋼の炭素含有量の増加に伴い、オーステナイト粒が成長し、粗大化する傾向がありますが、未溶解の炭化物を形成するのに十分ではありません。 したがって、共析炭素鋼は、過共析炭素鋼よりも過熱に対して敏感です。

D:鋼の元の組織:一般に、元の組織または非平衡組織が微細であるほど、炭化物の分解度が大きくなり、オーステナイトの初期結晶粒は小さくなりますが、鋼の結晶粒成長傾向は増加します。過熱感度が上がります。 したがって、非常に微細な元の組織を持つ鋼には、高すぎる加熱温度と長すぎる保持時間は適していません。

53. 第 XNUMX 級と第 XNUMX 級の焼戻し脆性はどのように発生しますか? 気性の脆さをどのように取り除きますか?

クラス I 焼戻し脆性 (焼戻しマルテンサイト脆性): 炭素鋼は 200 ~ 400°C の温度範囲で焼戻しされ、衝撃靭性は室温で低下し、脆性、すなわちクラス I 焼戻し脆性または焼戻しマルテンサイト脆性になります。 合金鋼の脆性は、250~450度程度のやや高温域で発生します。

部品の焼き戻し後に最初のタイプの焼き戻し脆性が発生した場合は、それを除去するために再加熱して急冷する必要があります。

450 番目のタイプの焼戻し脆性 (マルテンサイト高温焼戻し脆性または可逆焼戻し脆性): 一部の合金鋼の衝撃靭性は、650 ~ XNUMX 度の温度範囲内で焼戻し後に徐冷すると低下します。 得られた脆性鋼は、所定の焼戻し温度(脆化温度域よりやや高い温度)まで再加熱した後、室温まで急冷すると脆性が消失します。 このため、可逆焼戻し脆性とも呼ばれます。

54.鋼の焼入れ性は? 硬化性に影響を与える要因は何ですか?

A:鋼が焼入れ時にマルテンサイトになる能力、つまり鋼が焼入れられる深さを焼入れ性と呼びます。 鋼の焼入れ性は、臨界冷却速度に依存します。 C カーブが右になるほど臨界冷却速度が小さくなり、焼入れ性が高くなります。

B: 1. 炭素含有量の影響: オーステナイトの炭素含有量が増加すると、安定性が増し、C 曲線が右に移動します。

2. 合金元素の影響: 合金元素 (Co を除く) は、鋼の焼入れ性を向上させることができます。

3. オーステナイト化温度と保持時間の影響: オーステナイト化温度が高いほど、保持時間が長いほど、炭化物の溶解がより完全になり、オーステナイト粒子が大きくなり、境界領域の合計が小さくなり、核生成が小さくなるため、遅延します。 Cカーブの右シフトによるパーライト変態。 つまり、昇温速度が速いほど、保持時間が短いほど、オーステナイト粒が小さくなり、組成が不均一になり、未溶解の第 XNUMX 相が多いほど、等温変態速度が速くなり、C カーブは左に移動します。 .

55. オーステナイト粒の成長は、熱処理中に制御する必要があります。 オーステナイト粒成長に影響を与える要因とオーステナイト粒成長を制御するための対策を分析する必要があります。

加熱温度と保持時間:加熱温度が高いほど保持時間が長くなり、オーステナイト粒が大きいほど加熱温度が重要になります。

加熱速度:加熱速度が速いほど、過熱度が高くなり、結晶粒を微細化するための核生成速度と成長速度の比率が高くなり、オーステナイトの実際の結晶粒度が高くなります。 鋼の化学組成:

1. 炭素鋼 – 共析鋼は過共析鋼よりも過熱しやすい。

2. 合金鋼 — Ti、V、Vr、Nb、W、Mo、Cr などの炭素および窒素化合物が鋼に添加されて元素を形成し、オーステナイト粒界の移動を強く妨げ、結晶粒を形成します。洗練された。 Al脱酸鋼は細粒、Si脱酸鋼は粗粒となる。

元の構造 - 元の構造または非平衡構造が細かいほど、鋼の結晶粒度の傾向が大きくなり、結晶粒の粗大化が容易になります。

56.通常、鋳鉄は何種類に分けられますか?

これらの鋳鉄中の炭素の形態と鋳鉄特性への影響をそれぞれ示します。

ねずみ鋳鉄: 高い圧縮強度、優れた耐摩耗性、および振動抑制、低いノッチ感度。

ダクタイル鋳鉄:ねずみ鋳鉄と中炭素鋼の両方の引張強度、曲げ疲労強度、良好な形状と靭性。

可鍛鋳鉄のグラファイトは凝集性があり、母材への切削効果が少ないため、強度、可塑性、靭性はねずみ鋳鉄よりも高く、特にパーライト可鍛鉄は鋳鋼に匹敵しますが、鍛造はできません。

バーミキュラー鋳鉄:バーミキュラー鋳鉄の引張強度、可塑性、疲労強度はねずみ鋳鉄よりも優れており、ダクタイル鋳鉄はフェライトマトリックスに近いです。 さらに、その熱伝導率、鋳造、機械加工性はダクタイル鋳鉄よりも優れており、ねずみ鋳鉄も同様です。

例を示し、金型の寿命を改善するために使用できる効果的な熱処理技術を簡単に説明してください。 例を XNUMX つ以上挙げてください。

GCr15 鋼精密軸受の既知の処理ルートは次のとおりです。

打ち抜き~鍛造~超微細加工~機械加工~焼き入れ~冷間加工~安定化加工。 熱処理プロセスには次のものが含まれます。

超微細熱処理プロセスは、1050℃×20~30分の高温加熱、250~350℃×2時間の塩浴等温、690~720℃×3時間の炉冷~500℃の空冷です。

焼入れ: 835 ~ 850℃×45 ~ 60min 保護雰囲気で加熱、150 ~ 170℃ 油中 5 ~ 10min 冷却後、30 ~ 60℃ 油中冷却。

冷間処理:洗浄後、-40~-70℃×1~1.5時間で冷間処理

安定化熱処理:粗研削後140~180℃×4~12時間、精研削後、120~160℃×6~24時間。

57.自動車用ギアの材質は45CrMnTiなのに対し、なぜ機械ギアの材質は通常20鋼なのか、など。

(1) 工作機械のギアは強い衝撃を与えずにスムーズに動作し、負荷は大きくなく、速度は中速で、ギアのコア強度と靭性の要件は高くなく、一般に 40 または 45 の鋼鉄製造を選択します。 自動車やトラクターのギアの作動状態は、悪い機械のギアよりもストレスが多く、過負荷や打撃が頻繁に発生し、発進、ブレーキ、スピード、耐摩耗性、曲げ疲労強度、接触疲労強度、コア強度、靭性などのパフォーマンス要件が比較的高く、高周波誘導加熱による低合金の中炭素鋼または炭素の表面焼入れは、性能を保証するものではありません。

(2)工作機械の歯車加工工程:打ち抜き、鍛造、焼きならし、焼き戻し、半仕上げ、高周波誘導加熱による表面焼き入れ+低温焼き戻し、精研削、完成品。 焼きならしにより、組織を均質化し、鍛造応力を除去し、硬度を調整して被削性を向上させることができます。 焼き入れ焼き戻し処理により、ギアの総合的な機械的特性が向上し、歯のコアの強度と靭性が向上し、ギアがより大きな曲げ応力と衝撃荷重に耐えられるようになり、焼き入れ変形が減少します。 高周波誘導加熱表面焼入れは、歯車の表面硬度と耐摩耗性を向上させ、歯面接触疲労を改善します。低温焼戻しは、表面硬度を低下させることなく焼入れ応力を排除します。 研削割れを防ぎ、ギアの耐衝撃性を向上させます。

自動車歯車加工技術ルート:打ち抜き~鍛造~焼きならし~機械加工~浸炭焼入れ+低温焼戻し~ショットピーニング~研削~完成品。 焼きならし処理により、組織を均一にし、硬度を調整して被削性を向上させることができます。 浸炭は、歯の表面炭素の質量分率を改善することです(0.8-1.05%); 焼き入れは歯の表面の硬さを改善し、一定の深さの硬化層(2.8-1.3mm)を得ることができ、歯の表面の耐摩耗性と接触疲労強度を改善します。 低温焼戻しの機能は、焼入れ応力を除去し、研削割れを防ぎ、耐衝撃性を向上させることです。 ショットピーニング処理により、歯面の硬度が約1~3HRC向上し、表面の残留圧縮応力が増加し、接触疲労強度が向上します。

58. 焼戻し脆性の種類と解決策

焼き戻し脆性: 特定の焼き戻し温度範囲で、焼き戻し温度の上昇に伴い、焼入れ鋼の衝撃靭性と脆さが明らかに減少および増加する現象。 第XNUMX部と第XNUMX部のXNUMXつのカテゴリーがあります。

タイプ I: 250~400 の焼き戻し中の焼入れ鋼の不可逆的な焼き戻し脆化; タイプ 2:450~650 リバーシブル。

方法:最初のタイプの生産を排除することはできません。SIを追加して、脆性転移温度を300以上に上昇させてから、250で焼戻しすることができます。 XNUMX 番目のタイプ: 脆性温度短時間焼き戻しでは、急速冷却は発生せず、ゆっくり冷却します。 脆性温度での短時間焼戻しを再加熱すると、急速な冷却が不要になります。

59. 冷間ダイス鋼の微細薄化熱処理の目的?Cr12MoV鋼の周期的超微細処理?

目的: 微細化熱処理には、鋼マトリックスの微細化と炭化物の微細化が含まれます。 微細構造の微細化は、鋼の強度と靭性を向上させることができ、炭化物の微細化は、鋼の強度、靭性、および耐摩耗性を向上させることができます。

プロセス: 1150 加熱焼入れ +650 焼戻し +1000 加熱油焼入れ +650 焼戻し +1030 加熱油焼入れ 170 等温 30 分空冷 +170 焼戻し。

焼入れ鋼に共通するマルテンサイトの種類は何種類ですか? 構造? パフォーマンス機能? 成形条件?

スラットとフラップ。 スラットの下部構造は転位であり、強度と硬度が高く、可塑性と靭性に優れています。 200℃以上の低炭素鋼の成形条件。 200℃以下の炭素含有量が中高のラメラは、硬度が高く脆い双晶です。

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