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2000年以来の誘導加熱

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鋼の焼戻し脆性とは? 解決策は何ですか?

  強化脆性 ある焼き戻し範囲での焼入れ鋼の脆化、または焼き戻し温度から温度範囲を通してゆっくりと冷却することを指します。 焼戻し脆性は、第一種焼戻し脆性と第二種焼戻し脆性に分けることができる。

  XNUMX次焼戻し脆性不可逆焼戻し脆性とも呼ばれ、主に焼戻し温度が250〜400℃のときに発生し、再加熱脆性が消失した後、この間隔で焼戻しを繰り返すと、脆性が発生しなくなります。

  XNUMX 番目の焼戻し脆性、可逆焼戻し脆性とも呼ばれ、400 ~ 650 の温度で発生し、再加熱脆性が消失すると、急速に冷却する必要があります。再び発生します。 焼戻し脆性の発生は、鋼に含まれるマンガン、クロム、シリコン、ニッケルなどの合金元素が焼戻し脆性を生じやすく、モリブデンやタングステンが焼戻し脆性を弱める傾向にあることが関係しています。

  ばね一級焼戻し脆性合金鋼の焼き戻し回数250~400回の焼入れ後の焼もどり脆性は粒界破壊特性であり、再加熱法では解消できないため、不可逆焼もどし脆性とも呼ばれ、主に発生します。合金構造用鋼で。 最初のタイプの焼戻し脆性は、200 から 350 の間で焼戻しする場合、低焼戻し脆性とも呼ばれます。最初のタイプの焼戻し脆性では、その後、より高温の焼戻しに加熱すると、脆性が解消され、衝撃靭性が再び増加します。 .この時、200~350℃の温度範囲で焼戻しを行っても、このような脆さは発生しません。 このように、第一種焼戻し脆性は不可逆性であることから、不可逆焼戻し脆性と呼ぶこともできる。 最初のタイプの焼戻し脆性は、ほとんどすべての鋼に存在します。 たとえば、異なる炭素含有量の Cr-Mn 鋼は、焼戻し後の 350 での衝撃靭性が低くなります。 第 50 の種類の焼戻し脆性は、室温での衝撃靭性を低下させるだけでなく、延性脆性遷移温度を 50% FATTe にすることでもあります [試験温度が低下した鋼材の衝撃靭性は、対応する温度が鋼材は、弾性状態遷移温度から延性脆性遷移温度と呼ばれ、0.28% FATT () で、金属の機械的特性に示すように、[金属の機械的特性] が上昇し、破壊靭性 KIe が低下します。 Fe-0.64C-4.82Mn-225Mo 鋼などは 117.4 焼戻し後の KIE が 300Mn/m であり、73.5 焼戻し後には第 XNUMX 種の焼戻し脆性の出現により KIe が XNUMXMn/m に低下します。焼戻し脆性の最初のタイプは粒界破壊ですが、いくつかは粒内へき開破壊です。

  高温焼き戻し温度は500〜600°Cで、適切な時間保持してから冷却します。主に、炭素鋼、低および中合金鋼鋳物を製造するための焼入れまたは焼きならし後の鋳鋼の組織を調整するために使用されます高強度と良好な靭性。 焼戻し脆性は、合金鋼鋳物の焼戻し工程を作成する際に注意しなければならない問題です。 次の 250 つの温度範囲で発生します。 400~400°Cでの脆性: 鋳鋼の焼入れマルテンサイト構造は、この温度範囲で焼戻し脆性を生成します.焼戻し温度が脆性ゾーンよりわずかに高い場合、焼戻し脆性を排除できます. そして、上記の温度範囲で焼戻しした後、焼戻し脆性がなくなるため、しばしば第500種の焼戻し脆性と呼ばれます。 650~600°C (または 650°C) での脆性: これは、ほとんどの低合金鋳鋼で発生します。つまり、鋳鋼の高温焼き戻し脆性です。 この温度範囲内で脆化した鋼鋳物をXNUMX℃(またはXNUMX℃)以上に加熱し、水中または油中で急冷することにより、脆化を解消することができます。 ただし、脆性が解消された鋳物は、焼戻し脆性が発生する温度まで加熱すると、再び脆性が現れます。 これは、タイプ II 焼戻し脆性と呼ばれることがよくあります。

  1. 第 200 種の焼戻し脆性 (低温焼戻し脆性または不可逆焼戻し脆性とも呼ばれます) 温度範囲: 350 ~ XNUMXoC

原因:

  1.有害な不純物元素S、P、As、Sn、Sb、Cu、H、Oは、第XNUMXのタイプの焼戻し脆性を引き起こします

  2. Mn、Si、Cr、Ni、V は第 XNUMX のタイプの焼戻し脆性を促進します。ニッケルと Si の共存は、焼戻し脆性温度のクロム シリコンの促進にも役割を果たします。

  3. オーステナイト粒が大きいほど残留オーステナイトが多く、第一種焼戻し脆性が深刻

  4.オーステナイト粒界における不純物元素と薄い炭化物シェルの形成は、粒界強度を低下させます

  対策:

  1.この温度範囲で焼戻ししないでください

  2.代わりに等温焼入れを使用

  3.鋼中不純物元素の低減

  4.オーステナイト粒の微細化

  2. 第二種焼戻し脆性(高温焼戻し脆性、可逆焼戻し脆性) 温度範囲:450~650℃

原因:

  1.不純物元素P、Sn、Sb、As、B、Sは脆性の原因となります

  ニッケルクロム鋼では、アンチモンが最大の影響力を持ち、スズが XNUMX 番目です。

  クロムマンガン鋼では、リンが最も重要な役割を果たし、次にアンチモンとスズが続きます

リンは軟鋼に対してスズよりも効果的です

中炭素鋼に対するスズの影響は、リンの影響よりも大きい

  2.焼戻し脆性元素のXNUMX番目のタイプを促進するNi、Cr、Mn、Si、Cであり、これらの元素と不純物元素は同時に脆性を引き起こします

  鋼にXNUMXつの元素がある場合、マンガンの脆性が最も高く、次にクロムとニッケルが続きます

  同時にXNUMXつの元素が存在すると、脆化が大きくなります

  3. Mo、W、V、Ti、および希土類元素は焼き戻し脆性に耐えることができます

  4. 焼戻し後の冷却速度が遅すぎると脆くなる

  5. オーステナイト粒が大きい

  6. 脆性のメカニズムは粒界析出と粒界偏析説

対策:

  1. 鋼中不純物元素の低減

  2. オーステナイト粒を微細化するためにNb、バナジウム、チタンを添加

  3.モリブデンとタングステンの元素のXNUMX番目のタイプの焼き戻し脆性を追加する

  4. 450~650℃での焼戻しは避け、焼戻し後は急冷してください。

  5. サブ温度焼入れおよび鋳造廃熱焼入れを使用して、XNUMX 番目のタイプの焼き戻し脆性を低減およびカールする (END)

  焼き戻し脆性とは、焼入れ後の鋼の焼き戻しプロセスを指します。 焼き戻し温度の上昇に伴い、鋼マトリックスの硬度と強度が低下し、可塑性と靭性が向上し、改善されます。 しかし、ある温度域で焼戻しを行うと、焼戻し温度の上昇に伴って靭性が低下し、谷間が生じる現象を焼戻し脆性といいます。 一般に、脆化は焼戻し温度が低いか、焼戻し時間が不十分であることが原因です。 適切な焼戻し温度と十分な焼戻しを選択することで、防止および改善できます。 構造用鋼の脆性を図1に示します。通常のニッケル鋼やクロム鋼では、焼き戻し脆性が非常に顕著です。 焼き戻しの過程で鋼は 200 種類の脆性があります: 脆性は通常焼き戻し温度範囲 400 ~ 450 の範囲内にあり、長くなるほど明らかになり、焼き戻し後の冷却速度とは関係なく、炭素鋼によく見られます。および合金鋼、焼戻し、急速冷間または再加熱焼戻しでも焼戻し脆性は避けられず、不可逆焼戻し脆性および低温焼戻し脆性またはマルテンサイト焼戻し脆性などとしても知られる、第一種の焼戻し脆性として知られています。合金構造用鋼、550 ~ 600 の焼戻しまたは 450 以上の焼戻しの温度範囲での直接加熱および 550 ~ 600 の範囲での徐冷の場合、保温時間とは関係なく、冷却速度に関連して、除去する方法この種の脆性は再び XNUMX 以上に加熱され、急冷をなくすことができ、焼戻し脆性の発生を防ぐことができます。 可逆焼戻し脆性、高温焼戻し脆性または焼戻し脆性などとしても知られる、焼戻し脆性の第XNUMXのカテゴリーの。

構造用鋼の焼戻し脆性の模式図

  図1 構造用鋼の焼戻し脆性の模式図

  (1) 焼入れ後の第 XNUMX 種焼戻し脆性鋼部品のシャルピー衝撃エネルギーは、焼戻し温度の変化曲線で第 XNUMX 種焼戻し脆性領域に谷があります。 鋼の機械的特性指数は、第 XNUMX 種の焼戻し脆性に対して異なる感度を持ち、荷重モードに関連しています。強度のある可塑性と靭性が向上すると、第 XNUMX 種の焼戻し脆性の出現により、部品の脆性割れのリスクが高まるため、熱処理の欠陥です。 このような改善策は、一般にマルテンサイトからの炭化物の分解によるものと考えられている熱処理プロセス仕様による再焼入れであり、これにより粒界の破壊強度が低下し、焼戻し脆性ゾーンが回避されます。 材料中のシリコン含有量を適切に増やすことで、低温焼戻しの脆性を減らすことができます。これは、材料の選択で真剣に考慮する必要があります。

  (2) 第二種の焼もどり脆性は、主にクロム、ニッケル、マンガン、ケイ素などの合金元素を含む合金組織鋼において、アンチモン、リン、スズ、ヒ素などの不純物元素が表面に富むことにより発生します。粒界を強化するので、焼き戻し脆性によって引き起こされる粒界の脆性を強化します。 この種の鋼の特徴は次のとおりです。

  急冷した鋼を脆性温度範囲(500~650)でゆっくりと焼き戻しまたは通過させると、焼き戻し脆性が現れます。 滞留時間や保持時間が長いほど脆さが目立ちます。

  その結果、室温での部品の衝撃値が大幅に減少しました。

  焼戻しの脆さは、焼戻し後の冷却速度に関係し、急冷することで脆さを抑制または弱めることができます。

  この種の焼戻し脆性は可逆的であり、鋼を高温で焼戻し、その後急速に冷却すると脆性が解消され、また脆性温度範囲で鋼を焼戻すと再び脆性が現れます。

  このような焼戻し脆性は、結晶粒界に沿った鋼の脆性破壊をもたらします。

  焼もどし脆化の抑制・防止策の第二種は以下の通りです。

  製鋼工程において、溶鋼中のP、Sb、Sn、Asなどの有害不純物の含有量を低減し、粒界への偏析を防ぐことができます。

  鋼への 0.2% ~ 0.5%Mo または 0.4% ~ 1.0%W の添加、モリブデンは、P などの不純物元素の粒界への偏析および拡散を遅くするために使用されるか、モリブデンまたはタングステンを含む鋼の選択、両方とも拡散を防止することにより、粒界での不純物元素の濃縮を減らします。

  急速冷却の終了後に高温焼戻し、または焼戻し後の脆性温度滞留時間と急速冷却で部品を可能な限り短縮します。

  不完全焼入れや二相焼入れにより微細な結晶粒が得られ、焼戻し脆性を低減・解消することができます。 一方、粒界への偏析を避けるために不純物をフェライトに集中させることができます。

  オーステナイト粒が微細化した。

  鋼の焼き戻し脆性は、高温変形熱処理により除去することができます。

  部品が長時間窒化される場合は、焼き戻し脆性感度の低いモリブデン鋼を選択する必要があります。部品のガス窒化は、500 ~ 550 の範囲で長時間 (40 ~ 70h) と厚い浸透で行われます。層、通常 0.3 ~ 0.6mm の範囲。 耐摩耗性に優れた窒素の使用、精密部品の熱処理プロセスの高い疲労強度の要件ですが、部品の表面の脆性を低減するために、浸透層の要件を満たした後、窒素処理(540〜 560 x 2 ~ 3 h、アンモニア分解率は 80% 以上)、プロセスは非常に重要なリンクです。そうしないと、部品の早期故障が発生し、スペア部品の通常の使用に直接影響します。

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