金属材料の表面焼入れ

実際の生産では、多くの機械部品は、ねじりや曲げなどの交互荷重や衝撃荷重を受けて動作します。 表面層は摩擦、交互または脈動の接触応力、および場合によっては衝撃にさらされます。 例えば、トランスミッションシャフトやトランスミッションギヤなど。これらの部品は芯部に比べて表面に高い応力がかかるため、加工面の限られた深さ範囲内でより高い強度、硬度、耐摩耗性が求められます。一方、芯部には十分な塑性と柔軟性が求められます。耐摩耗性。 ある程度の圧力に耐えられる弾力性を持っています。 衝撃荷重。 この要件と金属材料の焼入れおよび硬化の法則に基づいて、表面焼入れプロセスが開発されました。

表面焼入れは金属材料の表面を強化する重要な手段の一つです。 焼き入れによって強度と硬度を高めることができる金属材料は、表面焼き入れによって強化することができます。
表面焼入れ処理後のワークは、「表面は硬いが芯は強靭」の効果を実現できます。つまり、表面が高い硬度、強度、耐摩耗性を備えているだけでなく、ワークの予備熱処理によって得られた芯組織と一致します。 。 ワークに適しており、靭性と疲労強度に優れています。 したがって、表面焼入れは工業生産において広く使用されています。

表面焼入れとは、急速加熱によりワークを表面の限られた深さ範囲内で相変態点以上に加熱し、その後急冷してワーク表面の一定の深さ範囲内のみにマルテンサイトを生成させる熱処理プロセスです。ワークピースの表面を強化するという目的を達成します。
ギア、カム、クランクシャフト、およびさまざまなシャフト部品は、ねじりや曲げなどの交互荷重を受けて動作し、摩擦や衝撃を受けます。 表面はコアよりも高い応力を受けます。 表面焼入れの目的は、ワークピース表面の特定の深さ範囲内でマルテンサイト組織を得る一方で、コアは表面焼入れ（焼入れおよび焼き戻しまたは焼きならし状態）のままにし、それによって部品表面に必要なより高い硬度と耐摩耗性を得ることができます。 コアは一定の強度、十分な可塑性、靭性を維持しながら、表面は硬く、コアは強靱な性質を持ちます。
ワークピース表面の限られた深さ範囲内で、中心温度がまだ非常に低い間にオーステナイト化温度に迅速に到達するためには、非常に高い熱エネルギー密度をワークピース表面に提供する必要があります (一般に、熱エネルギー密度はより大きくする必要があります)表面がオーステナイト化温度まで急速に加熱され、表面の熱が中心部に伝わる前に一旦冷却され、中心部の温度が低く保たれます。

この心臓部分には位相変化はありません。 この急速加熱の要件を満たす方法は数多くあります。 鋼の表面焼入れには、熱源に応じて主に誘導加熱による表面焼入れ、レーザー加熱による表面焼入れ、火炎加熱による表面焼入れなどがあり、その他に電子ビーム加熱、電気接触加熱、電解質加熱などもあります。加熱、プラズマビーム、等赤外線集束加熱などのさまざまな加熱方法。

上記の加熱方法にはそれぞれ特徴と限界があるため、いずれも一定の条件下で適用されます。 最も一般的に使用されるのは、誘導加熱による表面焼入れと火炎加熱による表面焼入れです。 レーザービーム加熱と電子ビーム加熱は、現在新しい高エネルギー密度加熱および急冷方法です。 他の方法にはないいくつかの利点があるため、いくつかの用途が得られています。

Surface quenching is widely used in mechanical parts made of medium-carbon quenched and tempered steel or ductile iron with a carbon content of 0.4% to 0.5%. Since medium carbon quenched and tempered steel is surface quenched after quenching and tempering or normalizing pretreatment, it can not only maintain high comprehensive mechanical properties in the core, but also make the surface have high hardness (>50HRC)と耐摩耗性。 工作機械の主軸、歯車、ディーゼルエンジンのクランクシャフト、カムシャフトなどの性能。原則としてねずみ鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、可鍛鋳鉄、合金鋳鉄などがある。基地はパーライト入り中炭素鋼に相当する。フェライトを母材とし、表面焼入れが可能です。 ただし、ダクタイル鋳鉄は加工性能が最も優れており、表面焼入れ後の総合的な機械的性質も高いため、最も広く使用されています。
高炭素鋼を表面焼入れすると、表面硬度や耐摩耗性は向上しますが、芯部の塑性や靭性は低下します。 したがって、高炭素鋼の表面硬化は、より小さな衝撃や交互荷重に耐えられる工具に主に使用されます。 測定ツールと高度に冷却されたローラー。
低炭素鋼の表面焼入れ後の強化効果は大きくないため、使用されることはほとんどありません。