クエンチングの総合入門

焼入れとは、金属加工物を一定の温度に加熱して一定時間保持した後、焼入れ媒体に浸漬して急速に冷却する金属熱処理プロセスです。焼入れは、金属ワークの硬度と耐摩耗性を向上させることができるため、あらゆる種類の工具、金型、測定工具、および表面耐摩耗性を必要とする部品に広く使用されています。

クエンチングとは?

焼入れは、鋼を臨界温度以上に加熱し、一定時間保持した後、臨界冷却速度よりも速い速度で冷却する熱処理プロセスであり、マルテンサイトが支配的な不均衡な組織 (または必要に応じてベイナイトまたは単相オーステナイト)。焼入れは、鋼の熱処理で最も広く使用されているプロセスです。

鋼の熱処理には、焼きなまし、焼きならし、焼き入れ、焼き戻しの 4 つの基本的なプロセスがあります。

クエンチングの目的

過冷却オーステナイトをマルテンサイトまたはベイナイト変態させて、マルテンサイトまたはベイナイト構造を得て、異なる温度での焼き戻しと協力して、鋼の剛性、硬度、耐摩耗性、疲労強度および靭性を大幅に向上させ、さまざまな機械部品やツールのさまざまな使用要件。また、焼入れにより、一部の特殊鋼の強磁性や耐食性などの特殊な物理的および化学的特性を満たすこともできます。

金属熱処理工程は、金属加工物を一定温度に加熱して一定時間保持した後、急冷剤に浸して急冷する工程です。一般的な焼入れ媒体には、ブライン、水、鉱物油、空気などがあります。焼入れは、金属ワークピースの硬度と耐摩耗性を向上させることができるため、さまざまな工具、金型、測定工具、および表面耐摩耗性を必要とする部品（歯車など）に広く使用されています。 、ローラー、浸炭部品など）。さまざまな温度で焼入れと焼戻しを行うことで、金属の強度、靭性低下、疲労強度を大幅に向上させることができ、これらの特性 (包括的な機械的特性) を調整して、さまざまな使用要件を満たすことができます。

さらに、焼入れは、永久磁石鋼の強磁性を高めるための焼入れ、耐食性を向上させるためのステンレス鋼など、鋼のいくつかの特別な特性に特定の物理的および化学的特性を付与することもできます。焼入れ処理は、主に鋼部品に使用されます。一般的に使用される鋼が臨界温度を超えて加熱されると、室温での元の構造が完全にまたはほとんどオーステナイトに変換されます。その後、鋼を水または油に浸して急冷し、オーステナイトをマルテンサイトに変態させます。鋼の他の構造と比較して、マルテンサイトは最高の硬度を持っています。焼入れ時の急冷はワークに内部応力を発生させ、ある程度大きくなるとワークが歪んだり割れたりします。したがって、適切な冷却方法を選択する必要があります。冷却方法により、焼入れ工程は一液焼入れ、二媒体焼入れ、マルテンサイト段焼入れ、ベイナイト等温焼入れに分けられます。

焼入れ方法

単一媒体焼入れ

水焼入れ、油焼入れなどの媒体中でワークを冷却します。利点は、簡単な操作、簡単な機械化、および幅広いアプリケーションです。欠点は、水中での焼入れ応力が大きく、ワークピースが変形して割れやすいことです。油中焼入れ、冷却速度が遅く、焼入れ径が小さく、大きなワークピースは硬化しにくい。

ダブル ミディアム クエンチング

ワークピースは、冷却能力の強い媒体で約300℃まで冷却され、その後、マルテンサイト変態の内部応力とワークピースの傾向を効果的に減らすことができる、水焼き入れの前に油焼き入れなどの冷却能力の弱い媒体で冷却されます。変形と割れ。複雑な形状や不均一な断面を持つワークの焼入れに使用できます。二液急冷のデメリットは、二液化の時間をマスターするのが難しいことです。変換が早すぎると硬化しやすく、変換が遅すぎると割れやすくなります。この欠点を克服するために、ステップクエンチ法が開発されました。

ステップ クエンチング

低温の塩浴炉またはアルカリ浴炉でワークを急冷します。ソルトバスまたはアルカリバスの温度はMS点付近です。この温度で2分～5分保持した後、取り出して空冷します。この冷却方法は傾斜焼入れと呼ばれます。段階的な冷却の目的は、ワークピースの内側と外側の温度をより均一にし、同時にマルテンサイト変態を実行することです。これにより、焼入れ応力が大幅に減少し、変形や割れを防ぐことができます。予め分級温度をMsより少し高めに設定し、ワーク内外の温度が均一になった後、マルテンサイト帯に入る。 Ｍｓ点よりもやや低い温度で分級するように改良した。実際には、ＭＳ点以下で分級した方が効果が高いことが示されている。例えば、高炭素鋼の金型は、160℃のアルカリ浴で焼入れしても変形が少ないため、広く使用されています。

等温焼入れ

ワークは等温ソルトバスで急冷され、ソルトバス温度はベイナイトゾーンの下部（MSよりわずかに高い）です。ベイナイト変態が完了するまでワークピースを長時間等温に保ち、その後空冷のために取り出します。等温焼入れは、強度、硬度、靭性、および耐摩耗性を向上させる低ベイナイトを得るために、中炭素以上の鋼に使用されます。通常、低炭素鋼は等温焼入れを採用しません。