金属熱処理プロセス
熱処理プロセスには、一般に、加熱、保温、冷却の3つのプロセスが含まれ、加熱と冷却の2つのプロセスのみが含まれる場合もあります。 これらのプロセスは相互接続され、中断されません。
加熱は、熱処理における重要なステップの1つです。 金属熱処理には多くの加熱方法がありますが、最も早いのは熱源として木炭と石炭を使用し、次に液体燃料と気体燃料を使用することです。 電気を使用することで、暖房の制御が容易になり、環境汚染がなくなります。 これらの熱源は、溶融塩や金属、さらには浮遊粒子によって直接的または間接的に加熱することができます。
金属が加熱され、ワークピースが空気にさらされると、酸化と脱炭が発生する傾向があり（つまり、鋼の表面の炭素含有量が減少し）、処理された部品の表面特性に非常に悪影響を及ぼします。 熱処理。 したがって、金属は一般に、制御された雰囲気または保護雰囲気、溶融塩、および真空中で加熱する必要があり、コーティングまたはパッケージング方法によって保護することもできます。
加熱温度は、熱処理プロセスにおける重要なプロセスパラメータの1つです。 熱処理の品質を確保するための主な問題は、加熱温度の選択と制御です。 加熱温度は、加工する金属材料や熱処理の目的によって異なりますが、一般的に相転移温度以上に加熱して得られます。 また、変態には時間がかかるため、金属加工物の表面が必要な加熱温度に達したときは、この温度である必要があります。 内外の温度が一定になり、微細構造が完全に変化するように、一定時間保管してください。 この期間を保持時間と呼びます。 高エネルギー密度加熱および表面熱処理を使用する場合、
熱処理工程においても冷却は欠かせないステップです。 冷却方法はプロセスによって異なり、冷却速度は主に制御されます。 一般に、アニーリングの冷却速度は最も遅く、正規化の冷却速度は速く、焼入れの冷却速度は速くなります。 ただし、鋼の種類によって要件も異なります。 たとえば、空気硬化鋼は、標準化と同じ冷却速度で硬化させることができます。
金属熱処理プロセスは、全体的な熱処理、表面熱処理、局所熱処理、および化学的熱処理に分けることができます。 異なる熱媒体、加熱温度、および冷却方法に応じて、各タイプはいくつかの異なる熱処理プロセスに分けることができます。 同じ金属でも異なる熱処理工程で微細構造が得られるため、特性が異なります。 鋼は産業界で広く使われており、鋼の微細構造も非常に複雑であるため、鋼の熱処理技術はさまざまです。
全体的な熱処理は、ワークピースが全体として加熱され、次に適切な速度で冷却されて全体的な機械的特性が変化する金属熱処理プロセスです。 鋼の全体的な熱処理には、焼きなまし、焼ならし、焼入れ、焼き戻しの4つの基本的なプロセスがあります。
焼きなまし→ワークを適切な温度に加熱し、材料やワークのサイズに応じて保持時間を変えてから、ゆっくりと冷却します（冷却速度が最も遅くなります）。目的は、金属の内部構造を良好なプロセス性能と性能を得るための平衡状態。 、またはさらに急冷するための構造を準備します。
焼ならし→ワークを適切な温度に加熱してから空中で冷却すると、焼ならしの効果は焼きなましの効果と似ていますが、得られる構造はより細かくなります。 材料の切削性能を向上させるためによく使用され、要求の少ない部品の最終熱処理として使用されることもあります。
焼入れ→ワークを加熱して保温した後、水、油、その他の無機塩、有機水溶液などの焼入れ媒体で急冷します。 焼入れ後、鋼は硬くなりますが、同時にもろくなります。 焼入れされた鋼板の脆性は、室温より高いが７１０℃以下の適切な温度に長時間保たれ、その後冷却される。 このプロセスは焼き戻しと呼ばれます。 焼きなまし、焼きならし、焼き入れ、焼き戻しは、熱処理全体における「4つの火」です。 それらの中で、焼入れと焼戻しは密接に関連しており、しばしば一緒に使用されません。
「4つの火」は、さまざまな熱処理プロセス、さまざまな加熱温度、および冷却方法に進化しました。 一定の強度と靭性を得るために、高温で焼入れ焼戻しを行う工程を焼戻しといいます。 一部の合金は急冷されて過飽和固溶体を形成し、合金の硬度、強度、または電磁特性を高めるために、室温またはわずかに高い温度で長期間保持されます。 この熱処理はエージング処理と呼ばれます。 圧力加工変形と熱処理を効果的かつ密接に組み合わせる方法は、ワークピースの良好な強度と靭性を取得します。 熱処理は変形熱処理と呼ばれます。 負圧雰囲気または真空中での熱処理を真空熱処理といいます。 それは、ワークピースを酸化および脱炭しないようにするだけでなく、ワークピースの表面をきれいに保ち、ワークピースの性能を向上させるだけでなく、浸透剤を介して化学熱処理を行うこともできます。
表面熱処理は、ワークピースの表面を加熱してその表面の機械的特性を変化させるだけの金属熱処理プロセスです。 ワークピースの内部に熱を入れすぎずにワークピースの表層のみを加熱するには、使用する熱源のエネルギー密度が高い、つまり単位面積あたりの熱エネルギーが大きい必要があります。ワークピースの表面または一部を短時間または瞬間的に加熱できるようにします。 高温になります。 表面熱処理の主な方法は、レーザー熱処理、火炎焼入れおよび誘導加熱熱処理、酸素アセチレンまたは酸素プロパンなどの火炎などの一般的な熱源、誘導電流、レーザーおよび電子ビームなどです。
化学熱処理は、ワークピース表面の化学組成、構造、特性を変化させる金属熱処理プロセスです。 化学熱処理と表面熱処理の違いは、後者がワーク表面の化学組成を変化させることです。 化学的熱処理とは、ワークピースを加熱して、炭素、窒素、またはその他の合金元素（気体、液体、固体）を含む媒体に保持し、ワークピースの表面に炭素、窒素、ホウ素、クロムなどの元素を浸透させることです。 元素の浸透後、焼入れや焼き戻しなどの他の熱処理プロセスが実行されることがあります。 化学的熱処理の主な方法は、浸炭、窒化、金属浸炭、複合浸炭です。
熱処理は、機械部品や金型の製造における重要なプロセスの1つです。 一般的に言えば、耐摩耗性、耐食性など、ワークピースのさまざまな特性を保証および改善できます。また、ブランクの構造と応力状態を改善して、さまざまな高温および低温処理を容易にすることができます。
たとえば、白い鋳鉄を長時間焼きなましして可鍛鋳鉄を得て、可塑性を向上させることができます。 歯車は正しい熱処理プロセスを採用しており、耐用年数は非加熱歯車の数倍または数十倍長くなる可能性があります。 さらに、低コストの-炭素鋼は、一部の合金元素の浸透により一部の合金鋼の特性を備えており、一部の耐熱-耐性合金鋼に取って代わることができます。 鋼、ステンレス鋼; ほとんどすべての金型は、使用する前に熱処理が必要です。
