鋼の熱処理：適切な方法で固体鋼を加熱、保持、冷却して、必要な構造と性能を得る過程を指す。 熱処理は鋼を強化し、機械部品の使用性能を高めるだけでなく、鋼の技術性能を改善するためにも使用できる。 共通点は、内部組織構造だけが変化し、表面形状や大きさは変化しないことです。
熱処理技術は鋼の機械的性能を著しく高め、部品の強度、靭性と使用寿命を高め、硬度と耐摩耗性を高めることができる。 そのため、重要な機械部品と工具は熱処理を行うべきである。 熱処理はまた、ワークの加工性能を向上させ、生産性と加工品質を向上させることもできる。 そのため、熱処理は機械製造業において非常に重要な役割を果たしている。 45鋼と40 Cr鋼を例にとる。
製造において、焼入れ及び焼戻し後に高温焼戻しを行うことを「焼入れ及び焼戻し処理」と呼ぶ。 焼入れと焼戻し処理後の部品は良好な総合機械性能を持ち、各種の重要な構造部品、特に交流荷重の下で働くリンク、ボルト、歯車と軸に広く用いられている。 しかし、表面硬度が低く、摩耗に弱い。 焼入れと焼戻し+表面焼入れにより部品の表面硬度を高めることができる。
1. 45鋼-高品質中炭素構造鋼
45鋼はGBではS 45 C、JISでは1045080 M 46、DINではC 45、鋼45は良質な炭素構造鋼である。その化学成分は：炭素（C）含有量が0.42 ~ 0.50%、シリコン含有量が0.17 ~ 0.37%、マンガン含有量が0.50 ~ 0.80%、クロム含有量<=0.25%である。
冷熱加工性能が良く、機械性能が良く、しかも価格が低く、出所が広いため、広く応用されている。 その最大の欠点は、焼入れ性が低く、断面寸法が大きく、要求の高いワークを使用してはならないことである。
45鋼熱処理推奨温度：焼入れ850、焼入れ840、焼戻し600
①45鋼焼入れ後焼戻し前硬度がHRC 55（HRC 62まで）より大きいことは合格鋼である。 実用上の最高硬度はHRC 55（高周波焼入れHRC 58）である。
②45鋼は浸炭と焼入れの熱処理技術を用いない。
45鋼調質：45鋼焼入れ温度はA 3+（30 ~ 50）℃であり、実際の操作では一般的に上限を取る。 より高い焼入れ温度はワークの加熱を加速させ、表面の酸化を減少させ、作業効率を高めることができる。 ワークのオーステナイトを均質化するためには、十分な保持時間が必要です。 実際の充電量が大きい場合は、保持時間を適切に延長する必要がある。 そうでないと、加熱ムラにより硬度不足になる可能性があります。 しかし、保温時間が長すぎると、結晶粒の大きさや酸化脱炭素の欠陥も現れ、焼入れ品質に影響を与える。
溶融炉の負荷がプロセス文書の規定より大きい場合、加熱と保温時間は1/5延長すべきだと考えている。 45鋼は急冷性が低いため、冷却速度の高い10%塩水溶液を使用しなければならない。 ワークが水で満たされたら、焼入れを行うべきだが、冷却することはできない。
ワークピースが塩水で冷却されると、割れてしまう可能性があります。 これは、ワークを約180℃に冷却すると、オーステナイトがマルテンサイトに急速に変化し、構造応力が過大になるためである。 そのため、焼入れ加工物をこの温度帯まで急速に冷却する場合は、緩慢冷却方法を採用しなければならない。 出水温度は把握しにくいため、経験的に操作しなければならない。 水中のワークがガタつきを止めた場合は、空気を通して水を冷却することができます（油冷却がより良い）。 さらに、ワークピースは静的ではなく水中に入るときに動的であるべきである。 ワークの形状に応じて規則的に移動する必要があります。 静的冷却媒体に静的ワークを加えると硬度と応力が不均一になり、ワークが大きく変形したりひび割れたりすることがあります。
焼入れと焼戻し45鋼部品の硬度はHRC 56 ~ 59に達するべきであり、大断面の可能性は低いが、HRC 48を下回ってはならない。 そうでなければ、これはワークが完全に焼入れられていないことを意味し、構造中にソルバイトまたはフェライト構造が現れる可能性がある。
この構造は焼戻しによって基体中に残っており、焼入れと焼戻しの目的を達成することはできない。 45鋼焼入れ後の高温焼戻し、加熱温度は通常560〜600℃、硬度はHRC 22〜34が要求される。 焼入れ焼戻しの目的は包括的な機械的特性を得ることであるため、硬度範囲は比較的広いです。 ただし、図面に硬度要求がある場合は、図面要求に応じて焼き戻し温度を調整し、硬度を確保しなければならない。
ある軸部材が高強度を要求する場合、硬度が高いことが要求される、しかしながら、キー溝を有する歯車及び軸部材の中には、焼入れ及び焼戻し後にミリング及び挿入を行う必要があるものもあり、そのため硬度要件は低い。 焼き戻しと保温時間は、硬度要件とワークサイズに依存します。 焼戻し後の硬度は焼戻し温度に依存し、焼戻し時間とはあまり関係がないが、焼戻しを行わなければならないと考えられる。 通常、ワークピースの焼き戻しと保温時間は1時間を超えます。
45鋼を用いて浸炭を行うと、焼入れ後にコアに硬脆マルテンサイトが現れ、浸炭処理の優位性が失われる。 現在、浸炭技術を用いた材料の炭素含有量は高くなく、コア強度は0.30%に達することができ、これは応用の中で珍しい。 0.35%の人は何の例も見たことがなく、教科書で紹介されただけだ。 焼入れ焼戻し+高周波表面焼入れの技術を採用することができ、耐摩耗性は浸炭よりやや劣る。
2. 40 Cr鋼−合金構造鋼
40 CrはGB 3077「合金構造鋼」に属する。 40 Cr鋼の炭素含有量は0.37%〜0.44%であり、45鋼よりやや低い。 SiとMnの含有量は同等であり、Cr含有量は0.80%〜1.10%である。 熱間圧延供給の場合、Crの1%はほぼ無効であり、その機械的性質はほぼ同等である。 40 Crの価格は45鋼より半分程度高いため、経済的な観点から40 Crを使用する必要はない。
40 Cr鋼の焼入れと焼戻し処理：熱処理におけるCrの主な役割は鋼の焼入れ性を高めることである。 焼入れ性の向上により、40 Crは焼入れ（または焼入れと焼戻し）処理後の強度、硬度、衝撃靭性などの機械的性能も45鋼より顕著に高かったが、焼入れ能力が強いため、40 Cr焼入れ時の内応力は45鋼より大きかった。 同じ条件下で、40 Cr材料ワークの亀裂傾斜角は45鋼ワークより大きい。
そのため、ワークの割れを避けるために、40 Cr焼入れ時には焼入れ媒体として熱伝導率の低い油を使用することが多い（二液焼入れ法も使用することがあり、通常は水焼入れ油冷却と呼ばれる）が、45 Cr鋼では焼入れ媒体として熱伝導率の高い水を使用する。 もちろん、水と油の選択は絶対的ではなく、ワークの形状にも密接に関連しています。 水急冷は単純な40 Cr部品にも使用でき、油急冷または塩浴は複雑な45鋼部品にも使用できます。
40 Crワークの焼入れ及び焼戻しは各種パラメータプロセスカードに規定されている。 実際の運用での経験は、次のとおりです。
1) 40 Crワークは焼入れ後に油冷却を行うべきである。 40 Cr鋼は良好な焼入れ性を有し、油中で冷却硬化でき、ワークの変形と割れ傾向が小さい。 しかし、石油供給が逼迫している場合、中小企業は割れずに水中で複雑な形状のワークを急冷することができるが、オペレータは経験に基づいて入水口と出水口の温度を厳格に制御しなければならない。
2) 40 Crワークの焼入れ焼戻し後も硬度は高く、2回目の焼戻し温度は20 ~ 50℃上昇し、そうしないと硬度を低下させることは困難である。
3) 高温焼戻し後、複雑な形状の40 Crワークは油中で冷却され、水中で簡単に冷却され、第2類焼戻し脆性の影響を回避する。 焼戻し及び急速冷却後のワークは必要に応じて応力除去処理を行う。
中炭素鋼の熱処理後の最高硬度は約HRC 55（HB 538）であり、σBは600〜1100 MPaである。 そのため、中強度の中炭素鋼は各種応用の中で最も広く応用されている。 建築材料として使用されるほか、各種機械部品の製造にも広く使用されている。 中炭素鋼の温度が十分であり、保持時間が十分である限り、通常はこの硬度値に達する可能性がある。 変形しなければ不可能です。 1つ目は加工残量があって、それから研削盤を行って加工することを提案して、2つ目は表面焼入れを提案します。