熱処理

1. 熱処理とは何ですか?

熱処理は、金属の加熱と冷却を制御して、製品の形状を変えることなく、金属の機械的および物理的特性を変更する方法です。この技術は、金属の硬化または軟化などの所望の結果を達成するために、通常は極端な温度まで加熱または冷却することを含む。熱処理の一般的な技術には、焼きなまし、肌焼き、析出強化、焼き戻し、焼入れなどがあります。実際のところ、熱処理という用語は、意図的に特性を変更するという基本的な目的のために加熱と冷却が行われるプロセスにのみ適用されます。ただし、加熱と冷却は、熱間成形や溶接などの他の製造方法の付随的な段階として発生する場合があります。

主に材料の強度を高めることに関連して、熱処理を使用して、機械加工の改善、成形性の改善などの特定の製造目的を変更し、冷間加工操作後の延性を回復することもできます。したがって、それは非常に有効な製造プロセスであり、他の製造方法を助けるだけでなく、強度または他の望ましい特性を高めることによって製品の性能を向上させることもできます。

 

2.ベッサー鋳造で使用される4つの基本的なタイプの熱処理プロセス

硬化(焼入れを含む)

金属硬化処理は、鋼を一定の温度に加熱し、次にそれを石油、塩水、または水に浸すことによって急速に冷却することで構成されます。大部分の鋼は硬化のために急冷(焼入れ)を必要としますが、いくつかは同じ結果で空冷することができます。硬化は鋼の硬度と強度を高めますが、延性を低下させます。通常、鋼が硬いほど、脆くなります。脆性の一部を取り除くために、鋼は硬化後に焼き戻しする必要があります。

多くの非鉄金属は硬化させることができ、制御された加熱と急冷によって強度を高めることができます。この場合、このプロセスは硬化ではなく熱処理と呼ばれます。

アニーリング

一般的に、焼きなましは硬化の反対です。金属は、内部応力を緩和し、柔らかくし、延性を高め、結晶粒構造を微細化するために焼きなましされます。アニーリングは、金属を特定の温度に加熱し、その温度で一定時間保持し、次に金属を室温に冷却することで構成されます。冷却プロセスは、金属と必要な特性によって異なります。一部の金属は炉で冷却されますが、他の金属は灰、石灰、またはその他の絶縁材料に埋めることで冷却できます。

溶接は、室温にある他の領域の隣に溶融金属がある領域を生成します。溶接部が冷えると、脆性やハードスポットとともに内部応力が発生します。溶接は実際には金属を弱める可能性があります。アニーリングは、これらの問題を修正するために使用される手法の1つにすぎません。

正規化

金属を正常化するということは、金属を浸漬して再結晶温度に上げてから、炉から引き出して大気中で冷却することを意味します。焼きなましされた金属の特性の多くは、正規化された金属で明らかですが、冷却の均一性がまったく同じではないため、結晶粒は少し不規則になる傾向があります。それでも、凍結金属に見られるよりもはるかに小さい温度差は、正規化された製品がより脆くないことを意味します。

焼ならしで見られる冷却速度は、焼きなましよりも金属に小さな粒子を生成します。つまり、一般に、焼きなましされた金属よりも強くまたは硬くなります。

焼戻し

硬度と延性の適切な混合物を見つけることは、焼き戻しと呼ばれるプロセスによっても達成できます。焼戻しは、硬度の一部を維持しながら脆性を低減するために、焼入れ鋼を使用して行われることがよくあります。焼戻しでは、金属は再び再加熱されますが、焼きなまし、焼ならし、または焼入れよりも低い温度になります。

マルテンサイトは熱中で安定した分子ではありません。「衝撃下で達成されます」焼戻し鋼は、マルテンサイトを不安定化してセメンタイトとフェライトに変換し始めることを意味します。テンパーオーブン内の温度範囲と時間の長さは、マルテンサイトの変換量に影響し、したがって金属がどれだけ柔らかくなるかに影響します。例えば、金属ばねは、硬度を維持するために低温で焼き戻しされた工具と比較して、弾性を高めるために高温で焼き戻され得る。

焼戻しは、焼入れされた材料の内部応力を緩和するためによく使用されます。溶接や鍛冶のような他の熱ストレスを受けた金属は、内部の分子が互いに少しリラックスできるように焼き戻しすることができます。

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