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2000年以来の誘導加熱

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熱処理時の注意事項

  金型部品を製造する場合、通常、必要な硬度と強度を実現するために熱処理プロセスが使用されます。 金属熱処理工程は、金属材料を固体状態で加熱・保温・冷却することにより、材料の表面や内部構造を変化させ、必要な性能を得る工程です。

  ただし、実際の運用では、技術的な重要な問題ではなく、言及する価値のない細部に起因することが多く、書籍に記載されている典型的な理論の特定のアプリケーションのエラーによっても失敗が発生します。 教訓を学び、警告する必要があります。 今日は、次のように、熱処理プロセスでいくつかの地雷原を整理しました。

  より高い硬度とより大きな寸法を必要とする硬化部品は、炭素鋼では作ることができません

  焼入れ後の部品表面の達成可能な硬さは、鋼の焼入れ性、断面サイズ、および焼入れ剤によって異なります。 他の条件が一定の場合、部品のサイズが大きくなるにつれて、焼入れ後の表面硬度は低下します。 したがって、焼入れ部品の材料を設計および選択する際には、焼入れ硬度とサイズの影響を考慮する必要があります。

  炭素鋼の場合、焼入れ性が低いため、焼入れ硬さとサイズ効果がより顕著になります。 設計された部品の断面サイズが、選択した鋼の臨界焼入れ直径よりも大きい場合、所定の硬度要件に到達できません。 したがって、この種の被削材には、焼入性に優れた合金鋼を使用する必要があります。

  マニュアルに記載されている材料の機械的特性データを単純に機械設計に適用することはできません。

  各種マニュアルに記載されている機械的特性の数は、一般的に、硬化可能な小型の試験片をテストして得られたデータに基づいています。 したがって、これらのデータを使用する場合、機械的特性に対するサイズ効果の影響に注意を払う必要があります。

  部品の直径 (厚さ) が材料の臨界硬化直径に近い場合、マニュアルのデータを設計および材料選択の基準として使用できます。 部品のサイズが材料の臨界直径よりも大きい場合、断面サイズが大きくなるにつれて鋼の機械的特性が低下します (この現象はサイズ効果と呼ばれます)。特に焼入れ性の低い鋼の場合、サイズ効果は特に明らかです。

  複雑な形状の硬化部品は、変形の大きい鋼から選択できません

  複雑な形状のワークの場合、焼入れ時の熱応力や構造応力の影響により、ワーク内部に大きな内部応力が発生し、ワークが変形したり、割れたりしてスクラップになることもあります。

  焼入れ中に生じる副作用をなくすには、焼入れの冷却速度を下げる必要があります。 より低い冷却速度で焼入れできるようにするには、焼入性が良く、変形の少ない鋼種を選択する必要があります。

熱処理時の注意事項(2)

  焼入油タンクは水の浸入を厳禁すること

  油は、一部の小断面合金鋼に一般的に使用される焼入れ剤です。 しかし、通常の焼入油に不用意に水が混入して水に溶けない場合、油は水と乳化してエマルジョンを形成します。 この媒体の冷却能力は、プアオイルに匹敵します。 油が乳化していない液体の場合、水と油の層が存在し、油タンクの底に水が溜まり、焼入れ時にワークに焼入れ変形や割れが発生する場合があります。 水層が厚いと急冷時に水分が急激に蒸発し、爆発する恐れがあります。

  やむを得ず水油二重中焼入れを行う場合もあり、定期的に分別管理を行ってください。

  焼入れ治具の設計・製作は原則なくして製作できません

  生産効率を向上させる正しい方法で、急冷されたワークピースを適切に加熱し、急冷剤に浸漬できるようにするために、生産時にいくつかの治具を設計および製造することが必要になることがよくあります。 焼入れ治具設計の品質は製品の品​​質と大きな関係があるため、焼入れ治具の品質は意のままに設計および製造することはできず、次の要件を満たす必要があります。

1) 赤熱時にワークピースから与えられる負荷に耐えられず、加熱および冷却中のフィクスチャの変形により、ワークピースの自由な伸びが妨げられる固定具およびハンガー;

  •  器具のサイズと重量が大きすぎるか重すぎて使用できない。
  • 構造内のワークピースの冷却に影響を与える器具は使用しないでください。
  • 治具の材料として高炭素鋼を使用するべきではなく、低炭素鋼が最適です。高炭素鋼は溶接が難しく、割れやすく、焼入れに影響を与えるからです。 高炭素鋼は酸化・脱炭しやすく、フラッシングを繰り返すと硬化を繰り返すことで割れ、寿命が短くなります。

  表面の中周波および高周波高周波焼入れワークピースは、予備熱処理を受ける必要があります

  ワークは中周波誘導加熱装置や高周波誘導加熱装置により焼入れされており、通常の焼入れ品よりも表面硬度が高く、強度が高く、疲労強度が高いです。 これらの優れた性能は、主に高周波および中周波加熱が蓄熱のない急速加熱の一種であるという事実によるものです。 この加熱条件により、オーステナイト組成が不均一になり、オーステナイト粒やサブ組織が微細化し、焼入れ後の硬化層ではマルテンサイトの針状組織が非常に小さく、炭化物が高度に分散しています。

  これらの優れた組織と優れたパフォーマンスは、小さな元の組織の下でのみ得られるものです。 元の組織に大きな遊離フェライト片がある場合、焼入れ後の硬化層の厚さが不均一になり、硬化層の硬度の均一性に影響を与え、硬化層の性能が低下したり、ソフトスポットが現れたりします焼入れ後。 したがって、高周波および中周波で焼入れされた部品は、焼入れ前に焼きならしまたは焼入れ焼戻しを行って、微細で均一な組織を得る必要があります。

熱処理時の注意事項(1)

  ガス浸炭ワーク間の距離が小さすぎないこと

  ガス浸炭では、炉内雰囲気をファンで集中的に循環させ、炉内雰囲気を均一にします。 浸炭タンク内の炉ガスの良好な循環の目的を達成するために、ワークピース間の距離は小さすぎてはなりません。 特に一部の小さなセメンタイトでは、炉を設置するときにワーク同士が接触できないだけでなく、間隔を狭めすぎると炉の雰囲気が循環しにくくなります。 炉内の雰囲気が不均一で、さらには炉内に死角が生じ、浸炭不良となります。 通常の状況では、ワークピース間のギャップは 5 ~ 10 mm にする必要があります。

  高炭素および高合金鋼の焼入れ修理部品は、直接焼入れしないでください。

  高炭素高合金鋼はMs点が低く、焼入れ比容積が大きい。 そのため、焼入れ部は内部応力が大きくなります。 直接再焼入れすると、変形や割れが発生しやすくなります。 そのため、再焼入れ前に焼鈍処理を行い、内部応力を除去する必要があります。

  高温焼入れの高合金金型は長時間焼戻しではなく、複数回焼戻し

  3回以上の焼戻しが必要な2Cr8WXNUMX鋼の熱間鍛造金型など、高温で焼入れされる高合金金型は、複数回の焼戻しが必要です。 これは、これらの高温で焼入れされた高合金ワークピースが、焼入れ後の組織内により多くのオーステナイトを保持しているためです。 多重焼戻しの目的は、焼戻しおよび冷却中に残留オーステナイトからマルテンサイトへの変態を完了させて、残留オーステナイトが次に焼戻しマルテンサイトに変態するようにすることです。

  長時間の焼戻しを行うと、上記の組織変態を達成することは困難です。 焼き戻しが不十分な場合、二次硬化はわずかであり、ワークピースの寸法安定性が低下し、もろくなり、耐用年数が短くなります。

  ネットワーク炭化物を含む高炭素鋼は、球状化焼鈍には適していません

  硬度を下げてより良い加工性能を得るために、高炭素鋼は焼入れ中に過熱、変形、割れを起こしにくいです。 一般的には球状化焼鈍が採用されます。 しかし、球状化アニーリングの前に、鋼に重大なネットワーク炭化物があってはなりません。 ネットワークカーバイドが存在すると、球状化が進行しなくなります。

  網状炭化物組織が激しい高炭素鋼の場合、球状化焼鈍前に焼ならし処理を行い、網目状炭化物を除去した後、球状化焼鈍を行う必要があります。

  終わり

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