なぜ鋼部品を焼入れして強化する必要があるのですか? 効果は何ですか?

焼入れ焼戻し処理:焼入れ後の高温焼戻しの熱処理方法を焼入れ焼戻し処理といいます。 高温焼戻しとは、500〜650°Cの焼戻しを指します。 焼入れ焼戻しにより、鋼の性能や材質を大幅に調整することができ、強度、塑性、靭性に優れ、総合的な機械的特性も良好です。

焼入れ焼戻し鋼

焼入れ焼戻し後、焼戻しソルバイトが得られます。 焼戻しソルバイトは、マルテンサイトの焼戻し中に形成されます。 光学金属顕微鏡で500〜600倍に拡大するだけで見分けがつきます。 球晶の複合構造である炭化物(セメンタイトを含む)を含むフェライトマトリックスです。 また、フェライトと粒状炭化物の混合物であるマルテンサイトの強化構造でもあります。 このとき、フェライトは基本的に炭素過飽和がなく、炭化物も安定した炭化物です。 室温でバランスの取れた組織です。

焼入れ焼戻し鋼には、炭素焼入れ焼戻し鋼と合金焼入れ焼戻し鋼の2つのカテゴリがあります。 炭素鋼、合金鋼を問わず、炭素含有量は厳しく管理されています。 炭素含有量が高すぎると、焼入れ焼戻し後のワークの強度は高くなりますが、靭性が十分ではありません。 炭素含有量が少なすぎると靭性が増し、強度が不足します。 焼入れ焼戻し部品の全体的な性能を良好にするために、炭素含有量は一般に0.30〜0.50%に制御されます。

焼入れ焼戻しの際には、細針状の焼入れマルテンサイトが支配的な微細構造を得ることができるように、ワークの全断面を焼入れする必要があります。 高温焼戻しにより、均一な焼戻しソルバイトが支配的な微細構造が得られます。 小規模な工場では、各炉の金属組織分析を行うことは不可能であり、通常、硬さ試験のみを行います。 これは、焼入れ後の硬度が材料の焼入れ硬度に到達する必要があることを意味し、焼戻し後の硬度は図面の要件に従ってチェックされます。

45鋼の焼入れ焼戻し

45鋼は、冷間および高温での作業性、機械的特性、低価格、幅広い供給源を備えた中炭素構造用鋼であるため、広く使用されています。 その最大の弱点は、焼入れ性が低く、断面寸法が大きく、ワークピースの需要が高いことです。

45鋼の焼入れ温度はA3 +(30〜50)℃です。 実際の運用では、通常、上限が採用されます。 より高い焼入れ温度は、ワークピースの加熱をスピードアップし、表面酸化を減らし、作業効率を向上させることができます。 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。 実際の炉の設置量が多い場合は、適切に保持時間を延長する必要があります。 加熱ムラにより硬度が不足する場合があります。 ただし、保持時間が長すぎると、粗粒や深刻な酸化的脱炭も発生し、焼入れ品質に影響を及ぼします。 炉の負荷がプロセス文書の規定よりも大きい場合、加熱および保持時間を1/5延長する必要があると考えています。

45鋼は焼入れ性が低いため、冷却速度の速い10%食塩水を使用する必要があります。 ワークピースが水に入った後、急冷する必要がありますが、冷たくはありません。 ワークを塩水で冷却すると、ワークにひびが入る場合があります。 これは、ワークピースが約180°Cに冷却されると、オーステナイトがマルテンサイトに急速に変態するために発生します。 過度の組織ストレスによって引き起こされます。 したがって、急冷したワークをこの温度領域まで急冷する場合は、徐冷方式を採用する必要があります。 出口水の温度は制御が難しいため、経験に基づいて操作する必要があります。 水中でのワークの揺れが止まったら、出口を空冷することができます(油冷の方が良いです)。 さらに、ワークピースは、水に入るときに静止しないように移動する必要があり、ワークピースの形状に応じて定期的に移動する必要があります。 静的冷却媒体と静的ワークピースは、不均一な硬度、不均一な応力、大きな変形、さらにはワークピースのひび割れを引き起こします。

鋼部品

焼入れ後の45鋼の焼入れ焼入れ部品の硬度はHRC56〜59に達するはずです。 断面積が大きくなる可能性は低くなりますが、HRC48より低くすることはできません。 そうしないと、ワークピースが完全に焼入れされておらず、ソルバイトまたはフェライトさえも構造に現れる可能性があることを意味します。 組織、この種の組織は、焼き戻しによってマトリックスに保持され、焼入れと焼き戻しの目的を達成できません。

焼入れ後の45鋼の高温焼戻しの場合、加熱温度は通常560〜600℃、硬度要件はHRC22〜34です。 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、図面に硬度要件がある場合は、硬度を確保するために、図面に従って焼戻し温度を調整する必要があります。 たとえば、一部のシャフト部品は高強度を必要とするため、硬度要件が高くなります。 また、キー溝付きの一部の歯車とシャフト部品は、焼入れと焼き戻しの後にフライス盤と挿入が必要なため、硬度要件が低くなります。 焼戻しと保持時間に関しては、それは硬度要件とワークピースの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、焼戻し時間とはほとんど関係がないと考えていますが、元に戻す必要があります。 一般に、ワークの焼き戻しと保持時間は常に1時間以上です。

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