鋼の部品を焼き入れ焼き戻しする必要があるのはなぜですか?効果は何ですか？

焼入れ焼戻し処理：焼入れ後の高温焼戻しの熱処理方法を焼入れ焼戻し処理といいます。高温焼戻しとは、500～650℃の焼戻しを指します。焼き入れと焼き戻しは、鋼の性能と材料を大幅に調整することができ、強度、可塑性、靭性が良好で、総合的な機械的特性が優れています。

焼入れ焼戻し後、焼戻しソルバイトが得られる。焼戻しソルバイトは、マルテンサイトの焼戻し中に形成されます。光学金属顕微鏡で500～600倍に拡大するだけで見分けることができます。これは、球晶の複合構造である炭化物 (セメンタイトを含む) を含むフェライト マトリックスです。また、フェライトと粒状炭化物の混合物であるマルテンサイトの焼き戻し組織でもあります。このとき、フェライトは基本的に炭素過飽和がなく、炭化物も安定な炭化物です。室温でバランスのとれた組織です。

焼入れ焼戻し鋼には、炭素焼入れ焼戻し鋼と合金焼入れ焼戻し鋼の 2 つのカテゴリがあります。炭素鋼、合金鋼を問わず、炭素含有量は厳密に管理されています。炭素含有量が高すぎると、焼入れ焼戻し後のワークの強度は高くなりますが、靭性が十分ではありません。炭素含有量が低すぎると靭性が高くなり、強度が不足します。焼入れ焼戻し部品の全体的な性能を良好にするために、炭素含有量は通常 0.30~0.50% に制御されます。

焼入れ焼戻しの場合、ワークピースの全断面を急冷する必要があるため、ワークピースは、微細な針状の焼入れマルテンサイトが支配的な微細構造を得ることができます。高温焼き戻しにより、均一な焼き戻しソルバイトが支配する微細構造が得られます。小さな工場では炉ごとに金属組織分析を行うことは不可能であり、通常は硬度試験のみを実施します。これは、焼入れ後の硬度が材料の焼入れ硬度に達しなければならないことを意味し、焼き戻し後の硬度は図面の要件に従ってチェックされます。

45 鋼の焼入れと焼き戻し

45 鋼は中炭素の構造用鋼で、冷間および熱間加工性が良好で、機械的特性が良好で、価格が低く、入手先が広いため、広く使用されています。その最大の弱点は、硬化性が低く、断面寸法が大きく、ワークピースの需要が高いことです。

45鋼の焼入れ温度はA3+(30~50)℃です。実際の運用では、一般的に上限が取られます。焼入れ温度が高いほど、ワークピースの加熱が速くなり、表面の酸化が減少し、作業効率が向上します。ワークのオーステナイトを均質化するために、十分な保持時間が必要です。実際の炉の設置量が多い場合は、保持時間を適切に延長する必要があります。加熱ムラにより硬度が不足する場合があります。ただし、保持時間が長すぎると粗粒化や深刻な酸化脱炭も起こり、焼入れ品質に影響を与えます。炉の負荷がプロセス ドキュメントの規定よりも大きい場合、加熱および保持時間を 1/5 延長する必要があると考えています。

45 鋼は焼入れ性が低いため、冷却速度の速い 10% 食塩水を使用する必要があります。ワークピースが水に入った後、急冷する必要がありますが、冷たくはありません。ワークを塩水で冷やすと、ワークが割れることがあります。これは、ワークピースが約 180°C に冷却されると、オーステナイトがマルテンサイトに急速に変態することが原因です。過度の組織ストレスによって引き起こされます。したがって、急冷したワークをこの温度域まで急冷する場合は、徐冷法を採用する必要があります。出口水の温度管理が難しいため、経験を積んだ操作が必要です。水中でのワークの揺れが収まったら、出口を空冷（油冷の方がよい）できます。さらに、ワークピースは、水中に入ったときに静止しないように移動する必要があり、ワークピースの形状に応じて定期的に移動する必要があります。静的な冷却媒体と静的なワークピースは、不均一な硬度、不均一な応力、およびワークピースの大きな変形または亀裂さえも引き起こします。

焼入れ後の 45 鋼の焼入れ焼戻し部品の硬度は、HRC56 ～ 59 に達する必要があります。断面積が大きい可能性は低くなりますが、HRC48 より低くすることはできません。それ以外の場合は、ワークピースが完全に焼入れされていないことを意味し、ソルバイトまたはフェライトさえも組織に現れる可能性があります。組織、この種の組織は焼き戻しによってマトリックス内に保持され、焼き入れと焼き戻しの目的を達成できません。

焼入れ後の45鋼の高温焼戻しの場合、加熱温度は通常560〜600℃で、硬度要件はHRC22〜34です。焼入れ焼戻しは総合的な機械的性質を得ることを目的としているため、硬度範囲は比較的広いです。ただし、図面に硬度要件がある場合は、図面に従って焼き戻し温度を調整して硬度を確保する必要があります。たとえば、一部のシャフト部品には高強度が必要なため、硬度要件が高くなります。また、キー溝のある一部のギアおよびシャフト部品は、焼入れおよび焼戻し後にフライス加工して挿入する必要があるため、硬度要件は低くなります。焼き戻しと保持時間に関しては、硬度要件とワークピースのサイズによって異なります。焼戻し後の硬度は焼戻し温度に依存し、焼戻し時間とはあまり関係がないと考えておりますが、必ず元に戻る必要があります。通常、ワークピースの焼き戻しと保持時間は常に 1 時間以上です。