熱処理鋼は各種の工業応用において極めて重要な役割を果たし、過酷な環境に適用できるように強化された機械性能を提供している。熱処理プロセスによって鋼の物理的性質が変化し、場合によっては硬度、強度、耐摩耗性の増加など、必要な特性を実現するためにその化学的性質が変化することもあります。この記事では、熱処理鋼に関する異なる鋼材番号、熱処理の利点とその広範な応用を検討します。
こうざい
熱処理により、特定の性能要件を満たすために鋼の機械的性質が変更されます。すべての鋼材の熱処理に対する反応が同じではないので、硬度、強度、靭性の向上など、必要な結果を実現するために適切な材料を選択することが重要である。
1.炭素鋼
炭素鋼はその簡単な成分と熱処理プロセスによって一連の機械的性能を実現する能力によって熱処理に広く用いられている。
AISI 1045（1.1191）：この中炭素鋼は用途が広く、通常熱処理用途に用いられる。それは焼入れと焼戻しによく反応し、良好な硬度と強度を持っている。機械部品、ボルト、ギアに広く使われています。
AISI 1095：その高炭素含有量で知られ、この鋼は熱処理後に極めて高い硬度に達することができる。刃物や刃などの鋭いエッジを必要とする用途に最適です。
2.合金鋼
合金鋼にはクロム、モリブデン、バナジウムなどの追加の合金元素が含まれており、これらの元素は機械的性質を高め、熱処理を容易にすることができる。
AISI 4140（1.7225）：熱処理で最も人気のある合金鋼の1つ。AISI 4140は、軸、歯車、重工業用途の理想的な選択肢となるように、強度、靭性、耐摩耗性の良好なバランスを提供する。
AISI 4340（1.6582）：その高靭性と強度で知られており、AISI 434 Oは航空宇宙部品、クランクシャフト、その他の卓越した機械性能を必要とする応用の最愛のものである。熱処理により疲労強度と耐摩耗性が向上した。
AISI 8620（1.6523）：良好な表面硬化性能を有する低合金鋼であり、歯車とクランク軸に用いられる。浸炭過程後に熱処理を行い、硬い芯部を得て、表面は硬く耐摩耗性である。
AISI 52100（1.3505）：この高炭素クロム含有合金鋼は軸受製造に広く用いられている。熱処理後、高硬度と耐摩耗性を示し、高性能軸受への応用に重要である。
3.工具鋼
工具鋼は、高硬度、耐摩耗性、切削刃の保持能力を必要とする用途に特化して設計されている。
D 2工具鋼（1.2379）：D 2は空気硬化、高炭素、高クロムの工具鋼であり、優れた耐摩耗性と靭性を有する。切断ツール、金型、産業用工具に一般的に使用されています。熱処理後、非常に高い硬度レベルを示した。
O 1工具鋼（1.2510）：O 1は油硬化工具鋼であり、その優れた加工性と熱処理による高硬度を実現する能力で知られている。切断ツール、パンチ、金型に使用されます。
A 2工具鋼（1.2363）：A 2は別の空気硬化工具鋼であり、靭性と耐摩耗性の間に良好なバランスを提供している。これは通常、金型、パンチ、その他の耐衝撃性を必要とするツール用途に使用されています。
4.ステンレス鋼
ステンレス鋼は主に耐食性で知られているが、一部の等級は熱処理から利益を得て、機械的性能を高めることもできる。
AISI 420（1.4021）：このマルテンサイトステンレス鋼は、高硬度と良好な耐食性を実現するために熱処理することができる。手術器具、食器、バルブなどの用途に使用されています。
AISI 440 C（1.4125）：その高炭素含有量で知られ、AISI 440 Cは熱処理後にいかなるステンレス鋼の最高硬度に達することができる。軸受、切削工具、その他の硬度と耐食性が必要な用途に使用されています。
AISI 630（17-4 PH）（1.4542）：この沈殿硬化ステンレス鋼は高強度と硬度を持ち、同時に良好な耐食性を有する。熱処理後、航空宇宙や医療用途に広く応用されている。
5.マルテンサイト時効鋼
マルテンサイト時効鋼は時効により熱処理される高強度鋼の一種である。これらは優れた靭性、延性、寸法安定性を有し、高性能応用の理想的な選択となる。
マルテンサイト時効250（1.6358）：マルテンサイト時効250はその高強度と靭性で知られており、これは固溶処理後の時効によって実現される。航空宇宙、工具、高応力機械用途に使用されています。
マルテンサイト時効300（1.6356）：この鋼はマルテンサイト時効250よりも高い強度を持ち、重要な航空宇宙部品、ロケットエンジンハウジング、高性能工学応用に適用できるようにしている。
熱処理鋼の利点
焼入れ、焼戻し、焼鈍、浸炭などの熱処理技術は鋼製部品にいくつかの利点を提供した：
硬度の増加：
熱処理、特に焼入れと焼戻しは、鋼の硬度を著しく向上させた。これにより、材料はより耐摩耗性が高くなり、部品の寿命が長くなります。
パワーの強化：
鋼の微細構造を変えることにより、熱処理はその引張強度と降伏強度を高めることができる。これは高い機械的負荷を伴う応用にとって重要である。
靭性の向上：
焼戻しなどの熱処理プロセスは硬度を維持しながら脆性を低下させ、靭性を高めた。これにより、衝撃や荷重で鋼が割れにくくなります。
耐摩耗性の向上：
浸炭などの表面硬化プロセスは硬い耐摩耗性の表面層を形成することができ、同時に硬いコアを維持することができる。これは、歯車やシャフトなどの摩擦や摩耗を受けやすい部品に特に有益である。
寸法安定性：
熱処理は鋼の内部応力を緩和し、使用中の反りや寸法変化のリスクを低減することができる。これは寸法精度が重要な精密部品にとって非常に重要です。
加工性の向上：
いくつかの熱処理プロセスは、鋼を軟化させることによって鋼の加工性を向上させることができ、製造中に切断と成形を容易にすることができる。
耐食性：
すべての熱処理鋼が固有の耐食性を有するわけではないが、いくつかの処理は、特にクロムやニッケルなどの合金元素と組み合わせて使用する場合に、耐食性と抗酸化性を高めることができる。
熱処理鋼の使用
熱処理鋼は、その強化された機械的性能のため、様々な業界で広く使用されている。次に、重要なアプリケーションを示します。
自動車業界：
熱処理鋼は、エンジン部品、変速機部品、ギア、シャフト、およびサスペンションシステムの製造に使用される。強化された強度と耐摩耗性は自動車部品の耐久性と性能にとって極めて重要である。
航空宇宙産業：
着陸装置、タービン翼、構造物などの部品には、高強度重量比の材料が必要である。AISI 4340などの熱処理鋼は、これらの要求が厳しい用途に一般的に使用されている。
工具および金型業界：
AISI 52100などの熱処理鋼から作られた切削工具、金型、パンチ型はより高い硬度と耐摩耗性を持ち、長い工具寿命と一致した性能を確保した。
重機：
採鉱、建築、農業などの業界では、熱処理鋼は軸、歯車、油圧シリンダなどの高荷重と劣悪な作業条件に耐えなければならない部品の製造に使用されている。
石油・天然ガス業界：
ドリル、バルブ、パイプなどの熱処理鋼部材は石油と天然ガスの採掘と輸送において極めて重要である。靭性と耐食性の向上はこれらの応用にとって極めて重要である。
軍事と国防：
デッキ、武器、その他の国防関連部品を組み立てるには、通常、必要な強度、耐久性、耐衝撃性を提供するために熱処理鋼が必要である。
製造設備：
プレス、コンベヤ、切断工具を含む工業機械は、一般に熱処理鋼に依存して耐久性と性能を向上させる。
結論
熱処理鋼は汎用材料であり、硬度、強度、靭性と耐摩耗性の面で顕著な優位性を持っている。適切な鋼種と熱処理プロセスを選択することにより、メーカーは様々な用途の特定の要件を満たすために鋼の性能をカスタマイズすることができる。自動車、航空宇宙、重機業界においても、熱処理鋼は依然として高性能部品を生産する重要な材料である。熱処理鋼の異なる鋼材番号、利点、応用を理解することは、製品の性能と寿命を最適化するための賢明な意思決定に役立ちます。