焼入れは、金属被加工物が一定の温度に加熱され、しばらくの間維持される金属熱処理プロセスであり、その後急速冷却のためにクエンチング媒体に浸漬される。 焼入れは金属加工品の硬度や耐摩耗性を向上させることができるので,工具,金型,測定工具,表面摩耗抵抗を必要とする部品に広く使用されている。
クエンチングとは何か
焼入れは、臨界温度より上に鋼を加熱して、特定の期間の間それを保持して、それから臨界冷却速度より大きい率でそれを冷却します。 焼入れは鋼の熱処理で最も広く使用されている。
鋼の熱処理には4つの基本的なプロセスがある。
消火の目的
過冷却オーステナイトをマルテンサイトあるいはベイナイト変態によりマルテンサイトあるいはベイナイト組織とし,異なる温度で焼戻することに協力し,種々の機械部品および工具の異なる使用要件を満たすために,剛性,硬度,耐摩耗性,疲労強度及び靭性を大きく改善する。 また、いくつかの特殊鋼の焼入による強磁性や耐食性などの特殊な物理的、化学的性質を満たすこともできる。
金属熱処理工程は、金属ワークを一定の温度に加熱し、一定時間保持し、急冷媒体に浸漬して急速冷却する。 一般的な消音媒体は、塩水、水、鉱物油、空気などがあります。 焼入れは金属加工品の硬さや耐摩耗性を向上させることができるので,各種工具,金型,測定工具,表面摩耗抵抗を必要とする部品(歯車,ローラ,浸炭部品など)で広く使用されている。 異なる温度で焼入及び焼戻を行うことにより、金属の強度、靭性の減少及び疲労強度を大幅に向上させることができ、これらの特性(包括的な機械的性質)の間の調整が、異なる使用要件を満たすために得ることができる。
また、焼入れは、永久磁石鋼、ステンレス鋼の強磁性を強化するために焼入れなどの特定の物理的、化学的性質を得ることができるいくつかの特殊な性質を作ることもできます。 焼入れは主に鋼材に使用される。 一般的に使用される鋼が臨界温度以上で加熱されると、室温での元の構造は完全にまたはほとんどオーステナイトに変わる。 その後,鋼は急速冷却のために水または油に浸漬され,オーステナイトはマルテンサイトに変換される。 鋼の他の組織と比較して,マルテンサイトは最高の硬度を有する。 急冷の間の急速な冷却は、ワークの内部応力を引き起こし、ある程度の大きさになると、ワークが歪んだり、クラックされたりする。 したがって、適切な冷却方法を選択する必要がある。 冷却法によれば,急冷過程は単一液体焼入,二重媒体焼入,マルテンサイトステップ焼入及びベイナイト等温焼入に分けられる。
焼入法
単中急冷
ワークは、水消火およびオイル消火のような媒体で冷却される。 利点は簡単な操作、簡単な機械化と広いアプリケーションです。 欠点は、水の急冷応力が大きく、工作物が変形しやすくなることである。油の急冷、冷却速度は小さく、急冷径は小さく、大きな加工品は硬化しにくい。
ダブルミディアムクエンチング
ワークピースは,強い冷却能力を有する媒体で300℃程度まで冷却し,その後,油焼入れ前の水焼入などの冷却能力の弱い媒体で冷却し,マルテンサイト変態の内部応力や工作物の変形や割れの傾向を効果的に低減できる。 複雑な形状と不均一な断面でワークピースを焼くために使用することができます。 デュアル液体クエンチングの欠点は、デュアル液体変換の時間をマスターすることが困難であることである。 変換が早すぎると固くなりやすく、変換が遅すぎると割れやすい。 この欠点を克服するため,ステップクエンチング法を開発した。
ステップクエンチング
ワークは、低温塩浴またはアルカリ浴炉でクエンチされる。 塩浴またはアルカリ浴の温度はMSポイントの近くである。 ワークは、この温度で2 min〜5 minのままで、それから空冷のために取り出されます。 この冷却方法を傾斜クエンチングと呼ぶ。 段階的冷却の目的は,ワークの内外温度をより均一にし,マルテンサイト変態を同時に行うことで,急冷応力を大幅に低減でき,変形や割れを防止できる。 分級温度は、ワークの内外の温度が均一であった後、MSより少し高いところに予め設定されており、マルテンサイト域に入った。 MSの練習より少し低い温度で等級にすることは、MSポイント以下のグレードの効果がより良いことを示しています。 例えば,高炭素鋼の鋳型は,小さな変形の160℃アルカリ浴で急冷できるので広く使用されている。
等温急冷
ワークは等温塩浴で急冷され、塩浴温度はベイナイトゾーン(MSよりわずかに高い)の下部にある。 ベイナイト変態が完了するまで、被加工物は長時間保持され、その後空冷のために取り出される。 低いベイナイトを得るためには,強度,硬度,靭性及び耐摩耗性を向上させるため,中炭素以上の鋼に等温焼入を使用した。 低炭素鋼は一般的に等温急冷を採用しない。