熱処理・焼入れ工程の導入
1.焼入れプロセス
鋼の焼入れは、鋼を臨界温度Ac3(低共析鋼)またはAc1(過共析鋼)よりも高い温度に加熱し、一定期間保持し、オーステナイトの全部または一部にしてから、鋼を焼入れすることです。臨界冷却速度よりも速い速度で急速に冷却します。マルテンサイト(またはバイナイト)をMs未満(またはMs付近の等温)に変態させるための熱処理プロセス。
プロセス:加熱、保温、冷却。
焼入れの本質は、過冷却オーステナイトがマルテンサイトまたはベイナイト変態を経て、マルテンサイトまたはベイナイト構造を得るということです。
焼入れの目的:(1)鋼の剛性、硬度、耐摩耗性、疲労強度、靭性を大幅に改善して、さまざまな機械部品や工具のさまざまな要件に対応します。(2)焼入れにより、一部の鉄に適合します。特殊鋼磁気、耐食性、その他の特殊な物理的および化学的特性。
適用範囲:工具、測定工具、金型、ベアリング、ばねおよび自動車、トラクター、ディーゼルエンジン、切削工作機械、空気圧工具、掘削機械、農業機械、石油機械、化学機械、繊維機械、航空機およびその他の部品は、急冷プロセスを使用しています。
2.焼入れ媒体
ワークピースの焼入れおよび冷却に使用される媒体は、焼入れ冷却媒体(または焼入れ媒体)と呼ばれます。理想的な焼入れ媒体は、過度の焼入れ応力を発生させることなく、ワークピースをマルテンサイトに焼入れできる条件を備えている必要があります。
一般的に使用される焼入れ媒体は、水、水溶液、鉱油、溶融塩、溶融アルカリなどです。
●水
水は強力な冷却能力を備えた焼入れ媒体です。
利点:ソースが広く、価格が低く、組成が安定しており、劣化しにくい。
短所:冷却能力が不安定で、ワークの変形や割れが発生しやすい。 Cカーブの「ノーズ」領域(約500〜600°C)では、水は蒸気膜段階にあり、冷却は十分に速くなく、「ソフトスポット」が形成されます。マルテンサイト変態温度帯(300-100°C)では、水は沸騰段階にあり、冷却が速すぎると、マルテンサイト変態速度が速すぎて内部応力が大きくなり、変形しやすくなります。またはワークピースのひび割れさえ。水温が上昇すると、水に含まれるガスや不溶性不純物(油、石鹸、泥など)が多くなり、冷却能力が大幅に低下します。
用途:断面サイズが小さく、形状が単純な炭素鋼ワークの焼入れ・冷却に適しています。
●塩水とアルカリ水
水に適量の塩とアルカリを加え、高温のワークを冷却媒体に浸した後、塩とアルカリの結晶が蒸気膜の段階で沈殿し、すぐに破裂し、蒸気膜が破壊され、酸化物ワークの表面の表皮も吹き飛ばされます。高温領域での媒体の冷却能力には、媒体が非常に腐食性であるという欠点があります。
用途:一般的にブラインの濃度は10%、苛性ソーダ水溶液の濃度は10%〜15%です。炭素鋼および低合金構造用鋼のワークピースの焼入れ媒体として使用できます。動作温度は60°Cを超えてはなりません。焼入れ後は、時間内に洗浄および防錆する必要があります。
●石油
冷却媒体は一般的に鉱油(鉱油)を使用します。エンジンオイル、変圧器オイル、ディーゼルオイルなど。エンジンオイルには、一般的に10、20、30のオイルが使用されます。オイル数が多いほど粘度が高くなり、引火点が高くなり、冷却能力が低下し、それに応じて作動温度が高くなります。
3.焼入れ方法
●単一液体焼入れ
これは、オーステナイト化されたワークピースを特定の焼入れ媒体に浸し、室温まで冷却する焼入れ操作方法です。単一液体急冷媒体には、水、塩水、アルカリ水、油、および特別に配合された急冷剤が含まれます。
利点:簡単な操作で、機械化と自動化に役立ちます。
短所:冷却速度は媒体の冷却特性によって制限され、焼入れ品質に影響します。
用途:炭素鋼の場合、単一流体焼入れは、より単純な形状のワークピースにのみ適しています。
●二重液体焼入れ
オーステナイト化したワークを冷却能力の強い媒体に浸し、鋼が焼入れ媒体の温度に達する前に取り出し、すぐに冷却能力の弱い別の媒体(最初に水、次に油など)に浸します。 、最初に水、次に空気など。二重液体焼入れは、変形や亀裂の傾向を低減し、操作を習得するのは容易ではなく、用途には一定の制限があります。
●マルテンサイト段階的焼入れ
まず、オーステナイト化したワークを鋼のマルテンサイト点よりわずかに高いまたは低い温度の液体媒体(塩浴またはアルカリ浴)に浸し、鋼の内層と外層まで適切な時間保持します。ワークは媒体に到達します。温度を取り出した後、空冷のために取り出してマルテンサイト構造の急冷プロセスを取得します。これは段階的急冷とも呼ばれます。
利点:段階的焼入れは、相変態応力と熱応力を効果的に低減し、段階的温度がワークピースの内外で同じ温度に保たれた後の空冷による焼入れ変形と亀裂傾向を低減できます。
用途:変形要件の高い合金鋼および高合金鋼のワークピースに適しており、断面寸法が小さく複雑な形状の炭素鋼ワークピースにも使用できます。
●ベイナイト等温焼入れ
鋼をオーステナイト化し、ベイナイト変態温度範囲(260〜400℃)まで急冷し、等温に維持してオーステナイトをベイナイトに変態させる焼入れ工程です。時間は30〜60分です。
●複合焼入れ
ワークピースはMs未満に急冷されて10%から20%のマルテンサイトが得られ、次にベイナイト温度の低いゾーンで等温になります。この冷却方法により、断面積の大きいワークにM + B構造を得ることができます。プレケンチング中に形成されたマルテンサイトは、ベイナイト変態を促進し、等温時にマルテンサイトを焼き戻します。複合焼入れは、合金工具鋼のワークピースに使用されます。これにより、一種の焼戻し脆性を回避し、残留オーステナイトの量、つまり変形や亀裂の傾向を減らすことができます。
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