摩耗と押込みに耐える能力は、特定のタイプの金属の2つの非常に重要な特質です。 硬さは、これらの特性の測定は、どの金属を選択するかを決定する際に重要な考慮事項です。 金属基板の硬度が適切であることを保証するため、表面硬化と呼ばれる方法で表面硬度を変化させる。

ケース硬化とは、他の金属合金の上面に薄い層を加えることによって金属表面を補強する金属表面の耐久性及び外観を改善する技術である。 合金の薄層は通常、元の金属よりも耐久性が高く、耐久性があります。

ケース硬化とは何か

また、表面硬化とも呼ばれる。 比較的柔らかい部分の内部を保ちながら金属部品の表面を硬化させる熱処理工程である。

低炭素含有量の鉄または鋼では、通常、ケース硬化手順は、表面に追加の炭素または窒素を添加することを含む。 固体金属は、結晶構造に密に充填される分子及び原子を含む。 炭素が低炭素鋼または合金鋼の表面の炭素質材料から結晶構造に拡散すると、外層の強度や硬度が急激に増加する。 シェルの機械的性質を決定するために炭素拡散のシェル深さを細かく制御できた。

なぜ大丈夫か

金属材料全体を硬化させる代わりに、材料を表面硬化させる理由が多い。 一つの理由は効率です。 金属の全体の断面と比較して、より少ないエネルギーと時間は、金属の最も外側の表面を加熱するのに必要です。 これらの効率は、大規模な製造作業において多くのコストを節約することができる。

ケース硬化部品は、硬質または研磨部品と一定の接触にある部分に非常に適しているので、表面硬化部品はより耐摩耗性であり、通常、硬化している部分のコアが柔らかいので、“硬化している”手順を受けている部分よりも強いです。 表面硬化過程では、変形を防止するために製造工程中に様々な金属（薄鋼層など）にも低温が適用される。

ケース硬化法の種類

加熱と焼入

炎または誘導硬化とも呼ばれます。 名前が示すように、この金属表面硬化プロセスは、炎または熱を含む。 この工程では、高炭素鋼部品は酸素炎または誘導加熱によって極端な温度まで加熱された後、加熱された炭素鋼部品は冷却材（通常水）によって急速に冷却される。 この火炎焼入れは、十分な炭素含有量を有する鋼又は鉄に対して良好な効果を有する。 炭素含有量は0.3〜0.6 wt %でなければならない。 この値よりも低い炭素含有量の鉄鋼材料では窒化や浸炭などの他の工程がある。

窒化

窒化は表面硬化技術の別の形態である。 この工程では，鉄分をアンモニア雰囲気中で84〜621°cに加熱し，アンモニアを解離させる。 硬化表面の深さは、鋼材部分がアンモニア環境にどのくらいかかるかによって決まる。 この方法は、鉄鋼部品の表面を硬化させるために、窒化クロムを形成するために、クロム、モリブデン、およびアルミニウムのような元素を使用しなければならない。 上昇した窒素と窒素への曝露は、窒化物の形成を促進する。 このプロセスは、金属が窒化クロム（クロム、モリブデンなど）を形成する元素で硬化する場合にのみ有効である。 窒化は、通常、加熱および焼入より低い温度を必要とし、焼入工程を必要とせず、それによって変形を減少させる。

浸炭

浸炭は、鋼基板の機械的性質を改善するために広く用いられる表面硬化の別の形態である。 浸炭工程では、鋼の合金を高温に加熱し、表面に多量の炭素を露出させる。 用途要求に応じて、外部炭素源はガス、液体又は固体であり得る。 多量の外部炭素は、それから鋼表層上の他の要素を有する炭化物を形成する。 これらの炭化物は、より高い硬度および耐摩耗性を提供する。 窒化に類似して、通常、加熱条件はより低く、より少ない変形をもたらすことがある。

ケース硬化の利点

鋼の部品の耐久性と経済的使用を改善する表面硬化

ケースの硬化の主な利点の一つは、それが鋼製部品の耐久性を高めることである。 表面硬化によって生じた機械的強度および表面硬度および軟質コアの保持は、部品の耐摩耗性及び疲労寿命を著しく向上させる。 柔らかいコアを保持することは、衝撃荷重によって解放されるエネルギーを吸収する能力を改善することができます。そして、それによってサービス寿命と経済的利点を広げるのを助けます。

（2）表面硬化により、被削性に優れた鋼材が使用され、高品位用途に使用される

一般に、大型用途に使用される合金は、より硬く、より強くする必要があるので、加工性が低い。 この場合、表面硬化のプロセスは、機械的強度、微細表面処理、および正確なジオメトリを必要とする他の同様の頑丈なアプリケーションと同様に、武器や銃のアプリケーションで使用される精密な加工性を持つ低炭素鋼を可能にします。 加工後の表面硬化は、精密加工部品の表面に対して優れた耐摩耗性と硬度を与える。

鋼の溶接性向上

表面硬化は鋼の溶接性を向上させる。

窒化による表面硬化

窒化による鋼の表面硬化は，低変形で耐摩耗性のある荷重を受けることができる。 150°C（302°F）付近では窒化処理された表面は浸炭鋼のような硬さを失うことはない。

結論

部品が衝撃荷重、振動、およびミスアライメント条件にさらされる用途では、ケース硬化鋼が第1の選択である。 硬化した鋼とは異なり、表面硬化した低炭素鋼と合金鋼は、堅くて、固くて、固くて、固くならないようになります。 表面硬化はまた、耐久性と信頼性を提供する耐摩耗性表面を生成します。