熱処理の基礎知識
熱処理に関する基礎知識
この投稿では、プロセスの基本概念を含むほとんどの熱処理プロセスについて説明します。熱処理業界の初心者に最適です。
熟成
通常、急冷または冷間加工後の時効による硬化。軟鋼または低炭素鋼に適用される用語は、最終処理後に鋼の特性に生じるさまざまな商業的に重要な、ゆっくりとした段階的な変化に関連しています。これらの変化は、硬度、弾性限界、引張強度が増加し、その結果延性が低下する状態を引き起こし、鋼が常温にある期間に発生します。
エージング
熱間加工または熱処理操作（鉄合金の焼入れ時効）後、または冷間加工操作後（ひずみ時効）に周囲温度または適度に高い温度で発生する特性の変化。特性の変化は、常にではありませんが、多くの場合、相変化（沈殿）によるものですが、化学組成の変化を伴うものではありません。金属または合金において、一般に室温ではゆっくりと、高温ではより急速に発生する特性の変化。
アニーリング
硬度の低下、被削性の改善、冷間加工の促進、所望の微細構造の生成、または所望の機械的、物理的、または他の特性の取得などの目的のために、適切な温度に加熱および保持し、次に適切な速度で冷却する。該当する場合は、次のより具体的な用語を使用する必要があります：黒焼鈍、青焼鈍、ボックス焼鈍、明るい焼鈍、火炎焼鈍、黒鉛化、中間焼鈍、等温焼鈍、可鍛化、プロセス焼鈍、急冷焼鈍、再結晶焼鈍、および球状化。鉄合金に適用される場合、アニーリングという用語は、資格なしで、完全なアニーリングを意味します。非鉄合金に適用すると、焼鈍という用語は、比較的粗い形で第2相をほぼ完全に析出させることにより、時効硬化合金を軟化させるように設計された熱処理を意味します。通常、アニーリングのプロセスはストレスを軽減しますが、そのような緩和の唯一の目的で治療が適用される場合は、ストレス緩和と指定する必要があります。
オーステンパリング
これは、オーステナイト化温度から400 "から800" Fの間の一定の温度レベルに維持される熱抽出媒体（通常は塩）に急冷し、オーステナイトがベイナイトに変化するまでこの媒体に鋼を保持することによって鋼を硬化させる方法です。 。
オーステナイト化
鉄合金を変態範囲（部分オーステナイト化）または変態範囲以上（完全オーステナイト化）に加熱することによってオーステナイトを形成します。資格なしで使用される場合、この用語は完全なオーステナイト化を意味します。
オーステナイト
上限臨界温度を超える高温に加熱することにより得られる鉄と炭素の固溶体。この温度または温度範囲はオーステナイト化温度と呼ばれ、熱処理で鋼の適切な微細構造と完全な硬度を得るために達成する必要があります。オーステナイト化温度は、炭素鋼、合金鋼、工具鋼のグレードによって異なります。
ベイナイト
フェライトの共析変態生成物と炭化物の微細分散体は、一般に840〜930 F（450〜500°C）未満の温度で形成されます。上部ベイナイトは、平行なラス形状のフェライト単位を含む凝集体であり、いわゆるフェザリーを生成します。光学顕微鏡での外観であり、約660 F（350°C）を超える温度で形成されます。下部ベイナイトは個々の板状ユニットで構成され、約660 F（350°C）未満の温度で形成されます。また、ばね鋼ストリップに現れる細長い針状（針状）の微細構造は、強化マルテンサイトよりも靭性と優れた延性を特徴としています。ベイナイトはオーステナイトの分解生成物であり、微細なパーライトを形成する温度よりも低く、マルテンサイトを与える温度よりも高い保持温度で中断された状態で最もよく開発されます。
バスアニーリング
浸漬は、割り当てられた温度に保持された液体浴（溶融鉛や溶融塩など）です。鉛浴を使用する場合、このプロセスは鉛アニーリングと呼ばれます。
黒焼きなまし
熱間加工および酸洗い後の鉄合金シート、ストリップまたはワイヤーのボックス焼きなましまたはポット焼きなましのプロセス。
ブルーアニーリング
金属を軟化させるために、平炉で熱間圧延された鉄板を変態範囲内の温度に加熱し、次に空気中で冷却する。表面での青みがかった酸化物の形成は偶発的です。
ブルーイング
鉄合金のスケールのない表面を適切な温度で空気、蒸気、または他の薬剤の作用にさらすことにより、酸化物の薄い青色の膜を形成し、外観と耐食性を向上させます。
ろう付け
融点が800F（425°C）を超えるが、接合される金属の融点よりも低い非鉄合金の溶融による金属の接合。トーチによって達成される場合があります。溶加材は通常、トーチろう付けで棒状になっています。一方、炉と浸漬ろう付けでは、最初に被削材が組み立てられ、次に溶加材がワイヤー、ワッシャー、クリップ、バンドとして適用されるか、ろう付けシートのように接着されます。
明るいアニーリング
所望の明るい表面の変色を防ぐために保護雰囲気中でアニーリングするプロセス。
炭素ポテンシャル
規定の条件下で、鋼の炭素濃度を変更または維持するための活性炭を含む環境の能力の尺度。
浸炭窒化
適切な鉄材料が、材料のマトリックスへの炭素と窒素の同時拡散を引き起こすような組成のガス雰囲気中で、より低い変態温度を超えて加熱される肌焼きプロセス。このプロセスは、ワークピースに必要な特性を生み出す速度で冷却することによって完了します。
浸炭（セメンテーション）
炭素質の固体、液体、または気体と接触する融点よりも低い温度で金属を加熱することによって吸収することにより、鉄基合金の表面に炭素を追加します。肌焼きの最も古い方法。
ケース硬化
炭素または窒素、あるいはその2つの混合物の吸収によって表面層の化学組成を変化させ、拡散によって濃度勾配を作り出す、鋼に適用可能ないくつかのプロセスを網羅する総称。鉄基合金の外層の組成の変化を伴う表面硬化の熱処理または熱処理の組み合わせであり、気体または液体の内部拡散とそれに続く適切な熱処理によって表面が実質的に硬くなる。典型的な硬化プロセスは、浸炭、シアン化、炭素窒化、窒化です。
結晶
結晶格子内の明確な位置をとる原子による結晶の形成。これは、液体金属が固化したときに起こることです。（繰り返しの応力下での金属の破損である疲労は、結晶化に誤って起因する場合があります。）
シアン化
シアン化物塩と接触させて適切な温度で加熱し、続いて急冷することによる鋼製品またはその一部の炭素および窒素吸収による表面硬化。
脱炭
鋼が熱間圧延、鍛造、および空気、酸素、または水素を含む媒体での熱処理に使用されるような高温にさらされると、脱炭として知られる表面での炭素の損失があります。鋼部品の表面でのこの結果として生じる炭素の損失または化学的変化は、セクションのサイズを小さくすることによって部品の強度を低下させ、部品のコアよりも柔らかい表面硬度を生み出す。
延性
低温時に破壊することなく機械的に変形できる金属の特性。鋼では、延性は通常、引張試験で決定された面積の伸びと減少によって測定されます。
焼入れ性
これは、焼入れ時に鋼が深く硬化する能力に関係し、部品のサイズと焼入れ方法を考慮に入れています。あらゆるグレードの鋼の焼入れ性を決定するために使用される試験は、ジョミニー試験です。
硬化
通常は加熱と冷却を伴う適切な処理による硬度の増加。該当する場合は、次のより具体的な用語を使用する必要があります：時効硬化、肌焼き、火炎硬化、高周波焼入れ、析出硬化、焼入れ硬化。
熱処理
一連の温度変化、特定の温度での保持時間、および冷却速度にさらすことによって金属の特性を変更することは、温度自体と同じくらい重要ではありません。熱処理は通常、金属とその合金の両方の強度、硬度、延性、展性、および同様の特性に著しく影響します。
均質化アニーリング
固相線温度に近い高温で十分に長い時間行われる焼鈍処理は、合金元素の不均一な分布が拡散プロセスによって減少する。
等温アニーリング
鉄合金を加熱して部分的または全体的にオーステナイト系の構造を生成し、次に冷却して、オーステナイトを比較的柔らかいフェライト-炭化物凝集体に変換させる温度に保持するプロセス。
マルテンパリングまたはマルクエンチング
これは、オーステナイト化温度から、マルテンサイトが形成され始めるポイント（通常は約450 "F）を超える一定の温度レベルに維持され、鋼を保持する熱抽出媒体（通常は塩）に急冷することによって鋼を硬化させる方法です。温度が全体的に均一になるまでこの媒体で、マルテンサイトの形成のために空気中で冷却し、従来の方法で焼き戻します。焼入れを中断するこの方法の利点は、歪みと残留ひずみが最小限に抑えられることです。パーツのサイズは、オーステンパの場合よりもかなり大きくなる可能性があります。
マルテンサイト
オーステナイトの変態から生じる他の鋼構造の同盟国の最大硬度を有する焼入れ鋼の微量成分または構造。
窒化
窒素材料、通常は適切な組成の溶融シアン化物のアンモニアと接触させて適切な温度（フェライト鋼の場合はAc1未満）に保持することにより、固体鉄合金に窒素を導入します。ハードケースの製造には焼入れは必要ありません。アンモニアガス中で約935-1000（°）Fで加熱することにより特定の種類の鋼を表面硬化させるプロセス。硬度の増加は表面窒化物の形成の結果です。アルミニウムを主成分とする特定の合金成分は、硬化反応を大幅に促進します。一般的に、ケースの深さは浸炭よりも浅いです。
正規化
鋼を臨界温度範囲より約100F高く加熱した後、常温の静止空気中でその範囲より低く冷却します。この熱処理操作は、炭素鋼から40％炭素、低合金鋼への以前の熱処理結果を消去し、鍛造および冷間加工鋼部品に均一な結晶粒構造を生成するために使用されます。
油硬化
変態範囲内またはそれ以上に加熱し、油中で急冷することにより、適切な組成の鉄合金（通常は合金）を硬化させるプロセス。
過熱
金属または合金をその特性が損なわれるほどの高温に加熱する。それ以上の熱処理、機械的加工、または加工と熱処理の組み合わせによって元の特性を回復できない場合、過熱は燃焼として知られています。
酸化
化合物への酸素の添加。大気にさらされると、露出した表面が酸化され、汚れや変色が生じることがあります。この効果は、温度の上昇とともに増加します。
パーライト
オーステナイト状態から低炭素から中炭素および低合金鋼を徐冷または空冷することによって製造される鋼の微視的構造。
予熱
さらに熱処理または機械的処理を行う前に加熱します。工具鋼の場合、オーステナイト化の直前に中間温度に加熱します。一部の非鉄合金では、作業前に構造を均質化するために、高温に長時間加熱します。
焼入れ硬化
変態範囲内またはそれ以上に加熱し、硬度を実質的に増加させるのに十分な速度で冷却することにより、適切な組成の鉄合金を硬化させるプロセス。このプロセスには通常、マルテンサイトの形成が含まれます。
焼入れ
金属の熱処理において、所望の特性を得るために金属を急速に冷却するステップ。最も一般的には、金属を油または水に浸すことによって達成されます。ほとんどの銅基合金の場合、焼入れは冷却を早める以外の効果はありません。
焼入れと焼き戻し
この操作では、手順は、材料を適切なオーステナイト化温度に加熱し、結晶構造に望ましい変化をもたらすのに十分な時間その温度で保持し、化学組成に応じて適切な媒体（水、油、または空気）で急冷することで構成されます。 。焼入れ後、材料は臨界範囲より低い所定の温度に再加熱され、次に適切な温度下で冷却されます（焼戻し）。
耐火合金
硬度または研磨性のために、厳密な寸法公差を維持するのが比較的困難な合金に適用される用語。
レジリエンス
弾性ひずみを生じさせた応力を取り除いた後、材料が元の形状に戻る傾向。
焼結
粉末または成形体を主成分の融点より低い温度で熱処理し、粒子同士を結合させて強度を高めることを目的としています。
安定化治療
作業性を改善するため、特定の合金が室温で時効硬化する傾向を低減するため、またはわずかに高温で使用した場合の寸法安定性を得るために、固溶体から材料を析出させるように設計された熱処理。
ステンレス鋼
多種多様な耐食鋼ですが、常に高い割合のクロムを含んでいます。これらは、有機酸、弱鉱酸、大気酸化などによる腐食攻撃に対して非常に耐性があります。
応力緩和
結果として生じるような内部応力を除去するための低温アニーリング
加工硬化または焼入れによる金属。
亜臨界アニーリング
応力緩和アニーリング。溶接部、高度に機械加工された部品、鋳造品、鍛造品の応力を緩和または分散するために使用される熱処理操作。部品は1150インチFに加熱され、均一に加熱され、部品のタイプとその後の仕上げまたは熱処理操作に応じて、温度から空冷されるか、温度からゆっくりと冷却されます。
表面硬化
焼入れ硬化のみによって、コアよりも硬い、または耐摩耗性の高い表面層を生成する、適切な鉄合金に適用可能ないくつかのプロセスを網羅する総称。表層の化学組成に大きな変化はありません。一般的に使用されるプロセスは、高周波焼入れ、火炎焼入れ、シェル焼入れです。該当する特定のプロセス名を使用することをお勧めします。
気性
熱処理において、硬度を低下させ、靭性を高める目的で、硬化鋼または硬化鋼または硬化鋳鉄を共析温度よりも低い温度に再加熱する。このプロセスは、正規化された鋼にも適用されることがあります。
焼戻し
硬化した、通常は焼入れした鋼を下限臨界温度よりも低い温度に再加熱し、鋼をその温度に完全に浸した後、任意の速度で冷却します。通常の焼き戻し温度は300 "から1100" Fです。
水硬化
熱処理作業中に水中で焼入れすることにより硬化する高炭素鋼の工具鋼、ストレート炭素鋼、および低合金鋼。
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