熱処理プロセスとは何ですか？
熱処理は、金属の加熱と冷却を組み合わせて、材料の物理的および機械的特性を変化させるプロセスとして定義されます。熱処理を使用して鋳造金属合金をホモジナイズし、非常に高温での作業性を高め、所望の機械的特性を達成するように微細構造を変化させています。熱処理工程では、安全を第一に考えています。大量の熱が放出されると、何か問題が発生すると非常に深刻な問題が発生する可能性があります。熱処理プロセスは、要件に応じて温度が変化する炉とオーブンで実行され、プロセス上の金属が実行される必要があります。これとは別に、ガスは特定の熱処理プロセスの雰囲気を制御するために使用されます。金属が大気と接触すると、金属が大気と反応し、化学反応を起こす可能性があります。大気中には、熱処理プロセスに影響を与える可能性のある多くのガスと湿気が存在するため、熱処理プロセスを実行する前に、特定の空間の雰囲気を維持する必要があります。処理中の成分に対する酸化の影響を低減します。
熱処理は、材料の強度を高めることに関連していますが、強度に関連しているだけではありません。これにより、機械加工や成形性の向上などの製造面も変更され、操作が材料を超えたときに、冷却時に延性が回復します。
熱処理プロセスの目的。
- 穀物のサイズを調整します。
- 材料の被削性を向上させます
- 内部残留応力を排除します。
- 鋼を脆化させるガスを排除します。
- 拡散によって表面の組成を変更します。
- 材料の望ましい機械的、物理的、または化学的特性を実現するため。
- 焼入れ鋼を再度軟化させます。
金属の組成と材料特性に影響を与えるパラメータは次のとおりです。
- 雰囲気
- 表面メッキ
- 表面拡散
- 冷却
- 暖房
- 作業入力
- 時間
熱処理プロセスの分類：
熱処理は以下の種類に分類できます。
一般的な熱処理プロセス：
- 均質化
- アニーリング
- 正規化
表面特性（化学的性質）を変更するために使用される処理。
- 浸炭
- 窒化
- 炭素窒化
- ニトロ浸炭
相構造を変更するために使用される処理。
- 硬化
- 焼き戻し
- 高周波焼入れ。
特別な治療プロセス
- 焼結
これらすべての熱処理プロセスの基本的な紹介を以下に示します。
一般的な熱処理プロセス：
1。均質化
ホモジナイゼーションは、実際の処理開始前よりも材料が作動するときの一般的な処理プロセスであり、処理される材料全体で同じ温度を維持するためにホモジナイゼーションが実行されます。また、不均一な化学組成によって引き起こされるコアリング効果を低減するためにも実行されます。
2。アニーリング。
その言葉が言うように、最初に材料は非常に高温で加熱され、次にゆっくりと冷却されます。これは、材料の延性を高め、硬度を下げるために使用される熱処理プロセスの1つです。材料の硬度と延性が変化すると、材料の結晶構造の転位が減少します。材料は所定の温度で加熱されており、一定時間保持してから、室温でゆっくりと冷却を開始します。材料が鋼の場合、鋼の臨界温度（摂氏727度）のすぐ上で鋼を加熱し、ゆっくりと冷却することによって実行されます。
アニーリングプロセスの段階
- 回復段階
- 再結晶段階
- 穀物の成長段階。
3。正規化：
これは、材料を摂氏910度以上に加熱してオーステナイト化を完了する熱処理プロセスです。材料がオーステナイト化段階に達すると、空気の存在下で冷却されて微細なパーライトが得られ、硬度と延性が良好になります。正規化プロセスは、材料の機械的特性を強化するために鉄材料に使用されます。
表面化学：
1。浸炭
金属の硬度と耐摩耗性を高めるために材料の表面に行われる浸炭表面熱処理プロセス。名前が示すように、金属、特に低炭素鋼の表面に所定の温度で炭素が添加されています。また、低炭素含有量の場合、材料の一部が炭素に富むガス雰囲気の存在下で高温に加熱される肌焼きプロセスとも呼ばれます。材料が高炭素環境で高温に加熱されている場合、浸炭プロセスを実行する必要がある部品の表面に炭素原子を直接拡散させることができます。金属表面に拡散する炭素の量は、大気の炭素ポテンシャル、加熱温度、およびその温度にさらされる材料の時間に依存します。ケースとコア材料の両方を硬化させるには、急速焼入れを行う必要があります。焼入れが完了すると、材料の浸炭部分は、顧客の要件を満たすために焼き入れされます。材料の延性と靭性を劇的に向上させます。
浸炭のさまざまな方法
パック浸炭
ガス浸炭
真空浸炭
液体浸炭
浸炭の利点：
- 単純な部分と複雑な部分の両方で実行できます。
- 材料の表面硬度を上げます。
- 材料の耐摩耗性と疲労強度を向上させます。
2。窒化：
名前が示すように、それは熱処理プロセスでもあり、窒素が材料、特に鋼の表面に追加されます。窒化プロセスには、ガスプロセスとプラズマプロセスの2つの方法があります。窒化の過程で、材料部分はガスと解離したアンモニアの存在下で摂氏600度に加熱され、硬度は金属部分の表面のアンモニアの形成によって達成されます。ガスプロセスでは、解離したアンモニアがソースとして機能しますが、プラズマの場合、窒素イオンが材料の表面に拡散します。ガス窒化では、焼入れ工程が不要で、低温で材料部にハードケースが発生します。プラズマでは、止まり穴の窒化貫通は不可能であり、非常に制限されたプロセスです。
窒化の利点
- 疲労寿命を延ばします。
- 耐摩耗性と耐食性を向上させます
- 浸炭硬度よりも高い硬度を実現できます。
- 焼入れの必要はありません。
- パーツの歪みを最小限に抑えます。
3。浸炭窒化：
材料の表面に浸炭窒化プロセスを実行して、耐摩耗性に優れたケースを作成します。名前が示すように、このプロセスには炭素と窒素の両方が関与しています。炭素と窒素の拡散により、浸炭プロセスよりも硬く、材料の焼入れ性が向上します。浸炭窒化プロセスを実行するには、この材料の歪みが減少するため、浸炭よりも低い温度が必要です。このプロセスでは、0.5〜0.8％の炭素と0.2〜0.4％が材料の表面に添加されます。拡散が完了すると、クラッキングを回避するために、コンポーネントがオイルで直接急冷されます。
利点：
- 高い表面硬度と耐摩耗性。
- 疲労寿命を30〜100％延長します。
- 温度の歪みが少ないため、歪みが減少しました。
- 高温用途に適しています。
- 引張強度と降伏点を上げます。
4。フェライト系ニトロ浸炭：
これは肌焼きプロセスでもあり、低グレードの鋼材に硬くて耐摩耗性のある表面を生成するために使用されていました。フェライト系ニトロ浸炭は、摂氏650度の臨界温度以下のワークピースのケースに窒素と炭素を拡散させます。この温度では、ワークピースまたは材料の微細構造はオーステナイト相に変換されず、フェライト相にとどまります。そのため、フェライト系窒素浸炭と呼ばれます。
相構造を変更するために使用される処理：
- 硬化
- 焼き戻し
- 高周波焼入れ。
1。硬化
基本的に鉄金属に使用されます。金属は所定の温度で加熱され、加熱された金属を水で満たされたタンクに入れることによって急速に冷却されます。また、空気中で冷却して金属を硬化させることもできます。それは金属の硬度と強度を高めますが、同時に金属の脆性を高めます。
2。焼き戻し
鋼が加熱されると、硬度や脆性の増加などの特性が変化します。これは、実際のアプリケーションにとってより重要です。金属が加熱されると膨張し、冷却すると形状が収縮します。金属の冷却中に、内部応力が発生します。したがって、内部応力を緩和し、脆性を低減するために、金属表面に硬度が加えられると、金属は焼き戻しされます。焼き戻しでは、プロセス金属が指定された温度に加熱され、静止空気で冷却されます。焼戻し温度は硬度温度よりも低いです。
3。高周波焼入れ
高周波焼入れは、鋼や合金部品の表面を硬化させるために使用される表面処理のプロセスです。金属部品は、水冷銅コイルの内部に配置されます。
この銅コイルは交流に接続されています。銅コイルに電流が供給され、金属部品が変態温度以上に加熱されます。このプロセスでは、金属のコア部分は熱の影響を受けません。部品は、目的の硬度が達成されるまで水冷銅コイル内に保持されます。硬度が達成されると、必要な材料と硬度に応じて、オイルまたはその他の媒体で急冷されます。
特別な処理プロセス
1。焼結
焼結は熱処理プロセスです。パワーコンパクトに適用され、材料の強度と完全性を付与します。金属は、液化を回避する材料の溶融温度未満に加熱されます。焼結プロセスにより、材料の気孔率が減少し、強度、硬度、熱伝導率などの金属特性が向上します。
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