肌焼きとは？

摩耗とへこみに耐える能力は、特定の種類の金属の 2 つの非常に重要な属性です。これらの特性の測定値である硬度は、どの金属を選択するかを決定する際の重要な考慮事項です。金属基材の硬度を適切にするために、一部の金属は表面硬化と呼ばれる方法で表面硬度を変更します。

表面硬化は、金属表面の耐久性と外観を改善するための技術であり、金属表面は別の金属合金の上面に薄い層を追加することによって強化されます。通常、合金の薄い層は元の金属よりも硬く、耐久性があります。

ケース硬化とは?

肌焼きは「表面硬化」とも呼ばれます。部品の内部を比較的柔らかく保ちながら、金属部品の表面を硬化させる熱処理プロセスです。

炭素含有量の少ない鉄または鋼の場合、表面硬化手順では通常、表面に炭素または窒素を追加する必要があります。固体金属には、結晶構造に密集した分子と原子が含まれています。低炭素鋼や合金鋼の表面の炭素質材料から結晶構造に炭素が拡散すると、外層の強度と硬度が急激に高まります。炭素拡散のシェル深さは、シェルの機械的特性を決定するために細かく制御できます。

ケースハードンの理由

金属オブジェクト全体を硬化しようとするのではなく、材料の表面を硬化させる理由はたくさんあります。理由の 1 つは効率性です。金属の断面全体と比較して、金属の最表面を加熱するのに必要なエネルギーと時間は少なくて済みます。これらの効率により、大規模な製造オペレーションで多くのコストを節約できます。

表面硬化部品はより耐摩耗性が高く、通常、「完全硬化」手順を経た部品よりも強度があるため、表面硬化部品は硬い部品や研磨部品と常に接触する部品に非常に適しています。表面硬化部は軟らかく、大きな応力に耐えても割れません。表面硬化プロセス中、変形を防ぐために、製造プロセス中にさまざまな金属 (薄い鋼の層など) に低い温度も適用されます。

ケース硬化方法の種類

加熱とクエンチング

火炎または高周波焼入れとも呼ばれます。名前が示すように、この金属の表面硬化プロセスには火炎または熱が伴います。このプロセスでは、高炭素鋼部品が酸素炎または誘導加熱によって極端な温度に加熱され、加熱された炭素鋼部品が冷却剤 (通常は水) によって急速に冷却されます。この火炎焼入れは、十分な炭素含有量を持つ鋼または鉄にのみ効果があります。炭素含有量は 0.3 ～ 0.6wt%C でなければなりません。炭素含有量がこの値よりも低い鋼または鉄材料の場合、窒化や浸炭などの他のプロセスがあります。

窒化

窒化は、表面硬化技術のもう 1 つの形態です。このプロセスでは、鋼製部品は、アンモニアと解離したアンモニアの環境で 484 ～ 621°C に加熱されます。硬化した表面の深さは、スチール部品がアンモニア環境にどれだけ長く留まるかによって異なります。この方法では、クロム、モリブデン、アルミニウムなどの元素を使用して窒化物を形成し、鋼部品の表面を硬化させる必要があります。高温と窒素への暴露は、本質的に非常に硬く耐摩耗性のある窒化物の形成を促進します。このプロセスは、金属が窒化物を形成できる元素 (クロムやモリブデンなど) で硬化する場合にのみ有効です。通常、窒化は加熱焼入れよりも低温で、焼入れ工程が不要なため、変形が少なくなります。

浸炭

浸炭は、鋼基材の機械的特性を改善するために広く使用されている表面硬化の別の形態です。浸炭工程では、合金鋼を高温に加熱し、表面を大量の炭素にさらします。アプリケーションの要件に応じて、外部炭素源は気体、液体、または固体にすることができます。大量の外部炭素は、鋼の表面で他の元素と炭化物を形成します。これらの炭化物は、より高い硬度と耐摩耗性を提供します。窒化と同様に、加熱要件は通常より低く、変形が少なくなる可能性があります。

ケース硬化の利点

1.表面硬化により、スチール部品の耐久性と経済的な使用が向上します

肌焼きの主な利点の 1 つは、鋼製コンポーネントの耐久性が向上することです。表面硬化による機械的強度と表面硬度、およびソフトコアの保持により、部品の耐摩耗性と疲労寿命が大幅に向上します。より柔らかいコアを保持することで、衝撃荷重によって放出されるエネルギーを吸収する能力が向上し、それによって耐用年数と経済的利点が延長されます。

2.表面硬化により、機械加工性に優れた鋼を重負荷用途に使用できます

一般に、頑丈な用途に使用される合金は、より硬く、より強くする必要があるため、機械加工性が低くなります。この場合、表面硬化プロセスにより、精密機械加工性を備えた低炭素鋼を武器や銃の用途だけでなく、機械的強度、微細な表面処理、および正確な形状を必要とする他の同様の頑丈な用途にも使用できます。加工後の表面硬化により、精密機械加工部品の表面に優れた耐摩耗性と硬度が得られます。

3.表面硬化により鋼の溶接性が向上

表面硬化により鋼の溶接性が向上します。これは、特定のエンジニアリング アプリケーションにとって重要です。

4.窒化による表面硬化により、変形を最小限に抑えることができます

窒化による鋼の表面硬化は、変形を最小限に抑え、低コストで耐摩耗性の耐荷重面を生成できます。約 150°C (302°F) の温度では、窒化された表面は浸炭鋼のように硬度を失いません。

結論

構成部品が衝撃荷重、振動、位置ずれ状態にさらされる用途では、肌焼鋼が第一の選択肢です。貫通硬化鋼とは異なり、表面硬化された低炭素鋼と合金鋼は、強靭で強く、硬く、脆くありません。表面硬化はまた、耐摩耗性表面を生成し、耐久性と信頼性を提供します.