第一鋼業株式会社~熱処理用語

高周波熱処理 (こうしゅうはねつしょり) [k54]

高周波熱処理とは、高周波誘導加熱による熱処理の総称です。

高周波焼入れ、高周波焼戻し、高周波焼なましなどがあって、主に焼入れ処理が多く行われています。

その周波数や硬化(加熱)深度によって、中周波・低周波などと分類され称される場合もありますが、その分類ははっきりしたものではありません。

高周波を発振させる装置は電動発電機(MG:0.5~10kHz・400kw)、真空管(0.02~1000kHz・1500kw)、サイリスタインバータ(0.2~10kH・4000kw)、トランジスタ式(各種あり0.05~1000kHz・~1200kw)などがあります。


周波数が低く、出力が大きいほど加熱する深度が深くなりますが、概ねの硬化層は1mm~10mm程度で、50kHz300kw程度のもので加熱した場合は3mm程度の硬化層が得られますが、これも、鋼種、形状、熱処理方法などで変わリます。

誘導加熱を利用するため、非磁性の鋼(例えば、オーステナイト系ステンレスなど)は利用できません。

また、高合金鋼では、炭素量から見込まれる焼入れ硬さが得られない場合も多いので、比較的低炭素の低合金鋼の焼入れで威力を発揮する熱処理法と言えます。

通常は、焼入れ作業が主体のため、「高周波焼入れ」という言葉のほうが一般的です。

高周波電流を流すコイルを、焼入れしたい鋼材に近づけると、表面部が加熱され、引き続いて連続的に冷却液をかけて焼入れ硬化します。

中心部(奥部)は硬化しないので、表面は圧縮応力の分布により、硬さと耐摩耗性、高い疲労強度などが生まれますし、全体はネバくて強いという特徴があるので、その熱処理需要は大変多いです。

焼入れの方法は大きく分けて、歯車の外周部全体を加熱して一気に焼き入れる方法などを「一発焼入れ」、リング状コイルで丸棒の外周や平面部分を移動しながら焼き入れる方法を「移動焼入れ」といいますが、焼入れ部位にあったコイルが必要になります。

量産品にはいいのですが、形状に合った適当なコイルがない場合は、その製作費などがかさむので、それが問題になることもあり、事前に確認と見積もりをするのがいいでしょう。

また、非常に速い加熱が行われるので、逆に、加熱温度を調節しながら加熱する必要があり、通電時間や送り速度などの調整次第で硬さむらなどの熱処理異常が生じやすいので、技術ノウハウも必要です。

また、仕上げ後の表面硬さを確保したい場合は、硬化深さなどについて事前に打ち合わせするとよいでしょう。

周波数を変えることで焼入れ深さを調節することが比較的簡単で、短時間で焼入れ処理が終了するのも大きな特徴です。

主に機械構造用鋼の処理が多く、それに合わせて、焼入れ冷却は水溶性の焼入れ剤を使用するので、低炭素鋼や高合金工具鋼などは十分に硬さが出ないなどの問題があるので、これについても事前に打ち合わせするとよいでしょう。

高周波加熱を、焼なましや焼戻しの処理に適用する場合もあります。

これは、温度監視と温度コントロールを自動化することによって実施されていますが、ほとんどで行われているのは高周波焼入れがメインで、高周波焼入れ後に品物全体を加熱炉に入れて焼戻しすることが広く行われています。

このために、焼入れ後の焼戻しの多くは200℃までの低温焼戻しが多く、電気炉などを用いて、全体焼戻しされます。



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