カーボンポテンシャル    [k02]

【用語の意味】

雰囲気の炭素濃度(炭素当量)のこと。「CP」と表示されている場合があります。
加熱中に、炭素濃度が鋼材の濃度よりも高いと浸炭し、低いと脱炭します。

【関連する用語】
 浸炭 脱炭
【補足説明】
浸炭熱処理において重要な指標です。

CO(一酸化炭素)を含む炭素濃度の高いガスを炉内に入れて高温の鋼に接触させることで鋼表面の炭素量を上昇させるのが「浸炭」です。
基本的には、共析鋼(約0.8%程度の炭素量)かそれ以上の炭素量になるように、炉内ガスから分解生成された水蒸気の露点を計測して炭素濃度を管理します。

露点とCP の関係から露点を利用します

古くから「露点とカーボンポテンシャル」の関係がわかっていますので、これを利用して炭素濃度の管理が行われてきました。
気体が冷却されて水蒸気が水になって凝結する温度を「露点」と言います。

近年では、連続的に直接計測できる、比較的機器類も安価な ジルコニア式酸素センサ(燃焼性ガスが含まれる場合は測定できない)や赤外線センサ を用いて、効率の良い方法で自動的に濃度を管理して熱処理されているものが多くなっています。

製鋼所の鋼板製造設備などのような大規模な加熱炉などでは雰囲気調整は行われているものが多いのですが、通常の大気加熱の焼入れ用の熱処理炉などでは、雰囲気ガスの炭素濃度の調整を行うことが少ない状況で、そのような大気炉では、燃焼時の酸素比などで熱効率をよくするための排ガス組成の管理が行われる程度で、酸化に伴って脱炭が生じる傾向になっているのが一般的です。

光輝性や脱炭を避ける必要がある場合には、窒素ガス雰囲気や真空を利用した熱処理炉が用いられますが、これらは、加熱中の酸化を防いで脱炭を防止するという考え方です。
このため、これらの炉では完全にカーボンポテンシャルがすべての鋼の成分に対応していませんので、脱炭傾向や浸炭傾向が皆無ではないのですが、硬さに影響しない程度で運用されているという状況です。



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