品質欠陥の抑制と百科事典の管理

公開時間： 07 / 01 2021 著者：サイト編集者訪問：11536

焼入れ後、鋼部品の強度、硬度、耐摩耗性を向上させることができますが、焼入れ中にワークピースの元のサイズや形状が望ましくない変化を起こします。この変化は、製品の品質に影響を与え、低減または回避する欠陥になります。これらの欠陥は、まず、焼入れによってどのような欠陥が生成されるか、それらが形成される理由を知り、対応する解決策を見つける必要があります。焼入れ品質の欠陥と管理は、以下の側面から説明されます。

品質欠陥の抑制と百科事典の管理

1.歪みの抑制

焼入れ歪みの種類は、体積歪みと形状歪みのXNUMXつのカテゴリに分類できます。

焼入れ前後のさまざまな構造の比容積の違いが、体積変化の主な理由です。マルテンサイト→ベイナイト→パーライト→オーステナイトの比容積は順番に減少します。元の構造がパーライトであるワークピースは焼入れされてマルテンサイトになり、その体積が膨潤します。組織に大量の残留オーステナイトがある場合、ボリュームが縮小する可能性があります。ボリュームの均一な拡張によって引き起こされるボリュームの変化については、特に高精度のワークピースのみが考慮されます。

プレートとロッドの曲げ、内穴の伸縮、穴の間隔の変化など、ワークピースの各部分の相対的な位置またはサイズの変化は、まとめて形状歪みと呼ばれます。歪みの原因は次のとおりです。

（1）加熱温度が不均一である、形成された熱応力が歪みを引き起こす、またはワークピースが不当に炉内に置かれる、およびクリープ歪みは高温での自重によって引き起こされることが多い。
（2）加熱する場合、加熱温度が高くなると、鋼の降伏強度が低下します。ワーク内の残留応力（冷間変形応力、溶接応力、機械加工応力など）が高温で降伏強度に達すると、ワークが不均一な塑性変形を起こし、形状の歪みや残留応力の緩和を引き起こします。
（3）焼入れと冷却の異なる時間に形成される熱応力と組織応力は、ワークピースの局所的な塑性変形を引き起こします。複雑な形状のワークピースの場合、その構造の特殊性により、焼入れ中の加熱速度と冷却速度が異なり、変形する傾向が高まります。

2.焼入れ歪みを低減する方法と方法

（1）合理的な熱処理プロセスを使用することで、歪みを効果的に減らすことができます。焼入れ加熱温度を下げるなど。ワークピースのゆっくりとした加熱または予熱。静的加熱法、非常に細くて非常に薄いワークピース、ワークピースへの塩浴マグネチックスターラーの影響を減らすために、パワーオフ加熱を使用することができます。断面サイズが小さいワークピースの場合、コア強度が高くない場合は、急速加熱を使用します。ワークピースを合理的に束ねて吊るします。作品の形状に応じて合理的な焼入れ方法を使用してください。階層的な焼入れまたはオーステンパを使用します。ワークの形状特性と変形則に従い、焼入れ前に人工的に逆方向に変形させ、焼入れ後の歪みを相殺します。
（2）合理的に部品を設計する。たとえば、ワークピースの形状は、断面の不一致を回避するために対称である必要があります。これにより、不均一な冷却によって引き起こされる歪みが減少します。溝の膨張または収縮を低減するために、溝のあるワークピースまたは変形しやすい開口部のワークピースは、急冷前に閉じた構造にする必要があります。たとえば、ノッチのリブを増やし、急冷後に切断します。キャビティの収縮を減らすためにプロセス穴をレイアウトします。複雑な部品は組み合わされた構造を採用します。つまり、複雑なワークピースはいくつかの単純な部品に分解され、それぞれ微小歪みと急冷されてから組み立てられます。正しいスチールが使用されています。高精度で熱処理歪みの少ない工具にはマイクロディストーション鋼を使用でき、高精度プラスチック金型には予備硬化鋼を使用することもできます。
（3）適度な鍛造と予備熱処理。重度の炭化物の偏析と縞模様の構造により、焼入れ歪みが異方性または不規則になります。鍛造による炭化物の分布を改善することは、歪みを減らすだけでなく、ワークピースの耐用年数を改善することもできます。

3.歪みの修正

熱処理後の部品の歪みには、コールドプレス矯正、ホットスポット矯正、ホット矯正、焼戻し矯正、反撃矯正、収縮処理などが可能です。

コールドプレス矯正とは、曲がったワークの最高点に外力を加えて塑性変形させることです。この方法は、硬度が35HRC未満のシャフトワークピースに適しています。ホットスポット矯正とは、凸部をオキシアセチレン炎で加熱した後、水または油で急冷し、熱応力を受けて加熱部を収縮させます。この方法は、硬度が35〜40HRCを超えるワークピースに適しています。ホットストレートニングはワークピースをMs温度近くまで急冷することですが、オーステナイトの優れた可塑性と可塑性を使用します。相変化超塑性により歪みが補正されます。焼戻し補正は、ワークに外力を加えてから焼戻しを行うことで、焼戻し温度が300℃を超えます。反撃矯正は、スチールハンマーでくぼみを連続的に叩いて、ワークピースの小さな領域を生成することです塑性変形; 収縮処理は、600〜700℃に急冷した後、膨潤したワークを赤く加熱することです。穴に水が入らないように、XNUMX枚の薄い板でワークの両端を覆い、ワークを素早く水中に投入して急冷します。穴が縮み、XNUMX回以上の操作を繰り返した後、膨らんだ穴を修正することができます。

4.焼入れ割れ

焼入れ割れは、材料の破壊強度を超える熱処理応力によって引き起こされる割れ現象です。亀裂は断続的に直列に分布しており、割れ目には焼入れ油または塩水の痕跡があり、酸化色はなく、亀裂の両側に脱炭はありません。亀裂を急冷する機会と理由は次のとおりです。

（1）材料管理が混沌とし、高炭素鋼または高炭素合金鋼が低炭素鋼および中炭素鋼として誤って使用され、水焼入れが使用されています。
（2）不適切な冷却。 Ms温度以下で急速に冷却すると、組織のストレスが高くなるため、亀裂が発生します。水油二重媒体焼入れなど、水中での滞留時間が長く、焼入れ油に含まれる水分が多すぎます。
（3）未硬化ワークのコア硬度が36〜45HRCの場合、硬化層と非硬化層の接合部に焼入れ割れが発生します。コア硬度は36HRC未満であり、接合部の引張強度が低下します。コア硬度は45HRCを超えており、マルテンサイト構造があり、ピーク引張応力が減少し、亀裂傾向が減少していることを示しています。
（4）焼入れ割れサイズが最も危険なワークは、焼入れ割れが発生しやすい。ワークピースが完全に焼入れされると、焼入れ亀裂の最も危険なサイズがあります。その直径は次のとおりです。水中で焼入れする場合は8〜15mm。油で急冷する場合は25〜40mm。最も危険な焼入れ割れサイズよりも小さい場合、コアと表面の温度差が小さく、硬化力が小さく、割れにくい。逆に増加しますが、引張応力のピークは表面から遠く離れており、焼入れ割れ傾向は減少します。
（5）表面の脱炭が激しいと、ネットワーククラックが発生しやすくなります。脱炭層のマルテンサイトは比容積が小さく、引張応力下でネットワーククラックが発生しやすい。
（6）内径が小さい深穴加工品の場合、内面の冷却が外面よりもはるかに少なく、残留熱応力が小さい。残留引張応力は外面よりも大きく、内壁は平行な縦方向の亀裂を形成しやすい。
（7）焼入れ加熱温度が高すぎると、結晶粒が粗くなり、粒界が弱くなり、鋼の脆性強度が低下し、焼入れ時に割れやすくなります。
（8）焼入れを繰り返す前に中間焼鈍を行わないと、過熱傾向が強く、前品の焼入れ応力を完全になくすことはできず、焼入れを繰り返すことによる表面脱炭により焼入れ割れが促進されます。
（9）大断面高合金鋼のワークピースは、焼入れおよび加熱中に予熱または加熱が速すぎず、加熱中の熱応力または構造応力が増加し、亀裂が発生します。
（10）高炭素鋼の球状化焼鈍の品質が悪いなど、元の構造が悪く、その構造は層状または点状のパーライトであり、熱的傾向が高い。結晶粒粗大化、マルテンサイト含有量の高さ、焼入れ割れ傾向の高さ。
（11）原材料の微小亀裂、非金属介在物、および重度の炭化物偏析は、焼入れ亀裂を増加させる傾向があります。たとえば、非金属不純物または重度の炭化物は、圧延方向に沿ってストリップを形成します。機械的特性の異方性により、それらの横方向の特性は、それらの縦方向の特性よりも30％から50％低くなります。金属介在物または炭化物の分布方向は縦方向の亀裂です。
（12）焼入れ時に鍛造亀裂が拡大します。軟質炉で焼入れ・加熱すると、割れた破面に黒色酸化物のスケールがあり、割れ目の両側に脱炭層があります。
（13）ひび割れの過熱。亀裂はほとんどネットワーク化されており、粒界は酸化されて溶けています。
（14）焼入れ性の低い鋼の場合、ペンチで焼入れ焼入れすると、焼入れ部分はゆっくりと焼入れされ、非マルテンサイト構造になります。ジョーは硬化層と非硬化層の接合部にあり、引張応力は大きくて割れやすい。
（15）高速度鋼と高クロム鋼は段階的に焼入れされ、ワークは室温まで冷却されず、（Ms以下の急冷のために）洗浄に熱心であり、亀裂が発生します。
（16）急速冷却・加熱による極低温処理による熱応力や構造応力が比較的大きく、低温材料の脆性強度が低く、焼入れ割れが発生しやすい。
（17）焼入れ後、時間内に焼入れされない場合、焼入れ応力の作用下で、ワークピース内部のマイクロクラックが膨張してマクロクラックを形成します。

5.焼入れ割れ防止対策

（1）ワークの構造を改善します。断面が均一になるように努力し、応力集中によって引き起こされる亀裂を回避するために、非貫通穴と鋭い角を最小限に抑えるために、さまざまな断面で丸みを帯びた遷移がある必要があります。
（2）合理的に鋼を選択します。形状が複雑で割れやすいワークは、焼入れ性の高い合金鋼でできている必要があります。これにより、冷却速度の遅い焼入れ媒体を使用して焼入れ応力を低減できます。
（3）原材料は、マイクロクラックや非金属介在物と炭化物の深刻な偏析を回避する必要があります。
（4）構造欠陥の正常化と焼きなましを避けるために、予熱処理を正しく実行する必要があります。
（5）加熱パラメータを正しく選択してください。
（6）焼入れ媒体の合理的な選択と焼入れ方法。
（7）鋭い角、薄い壁、穴など、ワークピースの割れやすい部分を部分的に包帯で包みます。
（8）焼入れ後、割れやすいワークは時間内に焼き戻しするか、温度で焼き戻します。

6.硬度が不十分

焼入れ後のワークの表面硬度は、使用する鋼の焼入れ硬度値よりも低く、これは不十分な硬度と呼ばれます。

焼入れ硬度が不十分な理由

媒体の冷却能力が低く、ワークの表面にフェライトやトルオタイトなどの非マルテンサイト構造があります。
焼入れ加熱温度が低い、または予冷時間が長く、焼入れ冷却速度が遅く、非マルテンサイト構造が現れる
亜共析鋼の加熱が不十分なため、フェライトが溶解していません
炭素鋼または低合金鋼を水と油の二重媒体で急冷した場合、水中での滞留時間が不十分であるか、部品を水中から持ち上げた後の空気中での滞留時間が長すぎます。
鋼の焼入れ性が悪く、作業部のサイズが大きくなく、焼入れできません。
高炭素高合金鋼は、焼入れ温度が高く、オーステナイトが過剰に残留します。
等温時間が長すぎるため、オーステナイトが安定します
表面脱炭
硝酸塩またはアルカリ浴の水分含有量が少なすぎるため、ステージ冷却中にトルオタイトなどの非マルテンサイトが形成されます。
合金元素は内部酸化され、表面焼入れ性が低下し、内部構造がマルテンサイトであるのに、トルオタイトなどの非マルテンサイトが出現します。

管理措置

より速い冷却で急冷媒体を使用してください。焼入れ加熱温度を適切に上げる
通常の焼入れ加熱温度を確保することを前提として; 予冷時間を短縮
加熱温度、保湿時間、炉内温度の均一性を厳密に制御
部品の水中での滞留時間と動作仕様を厳密に管理する
焼入れ性の良い鋼を使用してください
焼入れ加熱温度を下げるか、極低温処理を採用する
分類または等温時間を厳密に制御する
制御可能な大気加熱またはその他の脱炭素対策を使用する
塩浴とアルカリ浴の水分を厳しく管理
炉の雰囲気中の酸化成分の含有量を減らします。冷却速度の速い急冷媒体を選択してください。

7.ソフトスポット

焼入れ後、ワーク表面の局所領域の硬度が低くなる現象をソフトスポットと呼びます。炭素鋼および低合金鋼は、通常、焼入れ性が低いためにソフトスポットを急冷する傾向があります。

ソフトスポットの原因

ワークピースの表面の気泡は焼入れ中に時間内に破壊されず、気泡の冷却速度が低下し、非マルテンサイト構造になりました。
焼入れ時に局所的な酸化物スケール、サビスポット、その他の付着物（塗装）が剥がれなかったため、冷却速度が低下しました。
元の構造は均一ではなく、深刻な帯状の構造または炭化物の偏析があります

管理措置

媒体とワークピースの相対的な動きを増やします。水温と水中の不純物を制御する
焼入れ前にワークの表面を清掃してください
原材料は鍛造され、予熱されて構造が均質化されます

8.表面腐食孔食

ワークピースが急冷、酸洗い、またはサンドブラストされた後、表面には、媒体の腐食によって形成されるピットと呼ばれる密な点状のピットが表示されます。ピットはワークの光沢を失い、表面仕上げに影響を与えます。

孔食が発生する理由はたくさんありますが、マトリックスの腐食を防ぐために塩浴の硫酸塩含有量を減らすなど、作業中のこの欠陥を減らすことができます。また、硝酸塩の温度を下げます。高温急冷加熱ワークピースは予冷されています次に、硝酸塩の分解を避けるために溶液に入れます。高温が局所的に加熱されると、加熱されていない部分は塩に浸され、孔食を防ぐために固体の塩の殻でコーティングされます。

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