加熱時間(かねつじかん)     [k17]

【用語の意味】
加熱に関する時間は、昇温までの時間、均熱に要する時間、保持している時間、トータル加熱時間・・・などといろいろな用語(表示の仕方)があります。通常の熱処理では、品物の温度が目的温度に達してからその温度に保持している時間(=保持時間)と考えていいでしょう。

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【補足説明】
一般的な保持時間

これは、品物を加熱炉に入れて温度を上げるときの温度状態を表したイメージを示しています。

この表現方法も統一されたものではありませんが、ここでの「保持時間」を加熱時間と考えていいでしょう。

保持時間とは、「品物が目的の温度になってからその温度に保持する時間」といえます。しかし、品物を加熱するときに品物の内部は測定出来ないので、図のように均熱のための時間を見込んで、「品物の厚さに対して1インチ当たり30分」というように加熱時間を決めて保持時間としているのが一般的ですので、当社もこれに沿っています。
「1インチ30分」はアメリカから伝わった古くからある表現であるようです。

近年は「機械構造用鋼には保持時間が不要」という考え方が主流ですし、反対に、高合金の工具鋼になると、炭化物の溶け込み時間を考える必要がある・・・などが聞かれます。
このように、焼入れ時の保持時間については、いろいろな考えや意見があるようです。

この図は、SKD61のφ200x1000を1030℃になった大気加熱炉に入れて加熱した時の表面と内部の温度をパソコンでシミュレーションした例です。
これを見ると、加熱途中は中心と表面の温度差がある状況ですが、目的温度に近づくとほとんど内外の温度差はなくなってくることがわかります。

このことは「品物の表面が目的温度になっておれば内部もその温度であるので、表面温度が目的温度になってからの時間を保持時間としてよい」といえるということになります。

しかし実際の設備(炉)では、炉の温度分布も完全ではありませんし、品物に大小があれば、品物が目的の温度になった時点を正しく確認することも難しいことですので、均熱のための時間をとるのは妥当だと考えています。

保持時間不要と言われる構造用鋼に対しても、加熱不足で焼が入らないという危険を冒すよりも、現状で特に問題のない「1インチ当たり30分」程度の保持時間を、あえてゼロにする必要もないでしょう。

ちなみに、SKD11やSKD61の小さな試験片の中心に熱電対を入れて、ソルトバスで加熱して保持時間の違いによる組織の違いを確認したところ、保持時間ゼロでも正常な組織ですし、3時間程度その温度を保持しても、組織はほとんど変わらないということを確認しています。時間は温度と違って、その影響は少ないのでしょう。

しかし、高温で焼入れする高速度鋼(ハイス)は、長時間加熱は禁物です。予熱などをうまく使って均一に加熱して、加熱時間を長くしすぎないことが重要です。この詳細は割愛します。



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