焼き入れとは何ですか?
焼き入れは、鋼を臨界温度以上に加熱し、一定時間保温した後、臨界冷却速度よりも速い速度で冷却して、マルテンサイト（ベイナイトも含む）が優勢なアンバランスな組織を得る熱処理プロセスです。必要に応じて、単相オーステナイトを得ることができるか、維持することができます）。焼き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 つの基本プロセスがあります。焼入れの目的は、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に変態させてマルテンサイトまたはベイナイト組織を取得し、それをさまざまな温度で焼き戻すことにより、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ることです。さまざまな機械部品やツールのさまざまな使用要件に対応します。焼入れは、強磁性や耐食性など、特定の特殊鋼の特別な物理的および化学的特性を満たすために使用することもできます。金属加工品を一定の適切な温度に加熱し、一定時間保持した後、急冷媒体に浸漬して急冷する金属の熱処理工程です。一般的に使用される焼入れ媒体には、ブライン、水、鉱油、空気などが含まれます。 焼入れにより、金属ワークの硬度と耐摩耗性が向上するため、表面耐摩耗性が必要なさまざまな工具、金型、ゲージ、部品などに広く使用されています。ギア、ローラー、浸炭部品など）。異なる温度での焼き入れと焼き戻しを組み合わせることで、金属の強度、靱性の低下、疲労強度を大幅に向上させることができ、これらの特性間の調整（総合的な機械的特性）を取得して、さまざまな使用要件を満たすことができます。さらに、焼入れにより、永久磁石鋼の強磁性を強化し、ステンレス鋼の耐食性を向上させるなど、特殊な特性を持つ一部の鋼に特定の物理的および化学的特性を得ることができます。焼き入れ処理は主に鋼部品に使用されます。一般に使用される鋼が臨界温度を超えて加熱されると、室温での元の組織は完全または大部分がオーステナイトに変態します。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。鋼の他の組織と比較して、マルテンサイトは最も高い硬度を持っています。焼入れ中に急冷すると、ワーク内部に内部応力が発生します。それが一定のレベルに達すると、ワークは歪み、さらにはクラックが発生します。このため、適切な冷却方法を選択する必要があります。冷却方法に応じて、焼入れプロセスは 4 つのカテゴリに分類されます。一液焼入れ、二液焼入れ、マルテンサイト傾斜焼入れ、ベイナイト等温焼入れです。
焼入れ方法 単一媒体焼入れ 水焼入れ、油焼入れなど、単一媒体でワークを冷却する方法です。利点は、操作が簡単で、機械化が容易で、幅広い用途に使用できることです。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たり割れたりしやすいことです。油中での焼入れでは、冷却速度が遅く、焼入れ直径が小さく、大きなワークピースの焼入れは容易ではありません。デュアル媒体焼入れワークピースは、最初に冷却能力の強い媒体で約 300 度まで冷却され、次に冷却能力の弱い媒体で冷却されます。たとえば、最初に水焼入れ、次に油焼入れを行うことで、熱効率を効果的に低減できます。マルテンサイト変態の内部応力を軽減し、ワークピースの変形や亀裂の傾向を軽減します。複雑な形状や異形断面のワークの焼入れに使用できます。二液焼入れの欠点は、二液化の瞬間を把握することが難しいことです。転化が早すぎると硬化せずに焼き入れされやすく、転化が遅すぎると焼き割れが発生しやすくなります。この欠点を克服するために、段階的焼入れ法が開発されました。ワークピースは低温塩浴またはアルカリ浴炉で焼入れされます。塩浴やアルカリ浴の温度はMs点付近です。ワークをこの温度で 2 分から 5 分間保持した後、取り出して空冷します。この冷却方法は段階焼入れと呼ばれます。段階冷却の目的は、ワークの内部と外部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軽減され、変形や割れが防止されます。グレーディング温度はあらかじめMs点より若干高めに設定しており、ワーク内外の温度が均一になった後、ワークはマルテンサイトゾーンに入ります。 Ms点より若干低い温度でグレードアップしました。実際にやってみると、Ms 点以下で採点するほうが効果が高いことがわかります。例えば、高炭素鋼の金型はアルカリ浴で160度の段階焼入れを行うことで硬化し、変形が少ないため広く使用されています。等温焼入れ ワークピースは等温塩浴中で焼入れされます。塩浴温度はベイナイトゾーンの下部 (Ms よりわずかに高い) にあります。ワークはベイナイト変態が完了するまで長時間等温に保ち、その後取り出して空冷します。等温焼入れは中炭素以上の鋼に使用され、低ベイナイトを得て強度、硬度、靱性、耐摩耗性を向上させることが目的です。等温焼入れは通常、低炭素鋼には使用されません。表面焼入れ 表面焼入れは、鋼部品の表面層を一定の深さまで焼き入れ、中心部は焼き入れしない局部焼入れ方法です。表面焼き入れでは、鋼部品の表面が焼き入れ温度まで急速に加熱され、熱がワークピースの中心部に浸透する前にすぐに冷却されるため、局部焼き入れが行われます。高周波焼入れ 誘導加熱とは、電磁誘導を利用してワークに渦電流を発生させ、ワークを加熱することです。冷間焼入れとは、冷却能力の強い冷水溶液を冷却媒体として浸漬して急冷することです。局所焼入れとは、ワークの硬化が必要な部分のみを焼入れすることです。空冷焼入れとは、具体的には真空中で加熱し、負圧、常圧、または高圧の中性不活性ガスを高速循環させて焼入れ冷却することを指します。表面焼入れとは、ワークの表層のみを焼入れることで、高周波焼入れ、接触抵抗加熱焼入れ、火炎焼入れ、レーザー焼入れ、電子線焼入れなどがあります。空冷とは、強制空気や圧縮空気を冷却媒体として焼入れ冷却することです。 。ブラインクエンチは、冷却媒体として塩の水溶液を使用してクエンチおよび冷却することです。有機溶液急冷は、冷却媒体として有機ポリマーの水溶液を使用して急冷および冷却することです。スプレー焼入れは、冷却媒体として液体のジェットを使用して焼入れおよび冷却することです。スプレー冷却は、水と空気の混合物のミスト中でワークピースを急冷し冷却することです。熱浴冷却とは、溶融塩、溶融アルカリ、溶融金属、高温油などの熱浴中でワークを焼き入れて冷却することで、塩浴焼入れ、鉛浴焼入れ、アルカリ浴焼入れなどがあります。 二液焼入れワークを加熱・オーステナイト化した後、急冷し、組織がオーステナイト化しかけたときに直ちに冷却能力の弱い媒体に移して冷却することです。マルテンサイト変態。加圧焼入れは、特定の治具の下でワークピースを加熱およびオーステナイト化した後、焼入れおよび冷却することであり、その目的は、焼入れおよび冷却歪みを低減することです。貫通焼入れとは、ワークの表面から芯まで焼き入れを行うことです。等温焼入れは、ワークピースを加熱してオーステナイト化した後、ベイナイト変態温度範囲まで急冷し、等温に維持してオーステナイトをベイナイトに変換するプロセスです。段階焼入れとは、ワークを加熱してオーステナイト化した後、M1点より若干高いか低い温度のアルカリ浴または塩浴に適当な時間浸漬し、取り出して空冷する方法です。ワークピースが中温に達してマルテンサイト焼入れが行われた後。準温度焼入れは、亜共析鋼ワークピースを Ac1-Ac3 温度範囲でオーステナイト化し、その後焼入れおよび冷却してマルテンサイトおよびフェライト構造を得るプロセスです。直接焼入れは、ワークにカーボンを浸透させた後、直接焼入れ冷却する方法です。浸炭と冷却を2回行った後、Ac3以上の温度でオーステナイト化、焼入れして芯組織を微細化した後、Ac3よりわずかに高い温度でオーステナイト化して浸透層組織を微細化します。自冷焼入れとは、ワークの局部または表面を急速に加熱してオーステナイト化させた後、加熱部の熱を非加熱部に自動的に伝え、オーステナイト化部を急冷する処理です。
