臨界直径(りんかいちょっけい)    [r03]

焼入れした丸棒の中心部が50%マルテンサイトになるときの直径(D0:ディーゼロ)。焼入れ冷却速度が無限大の場合には、理想臨界直径Dで表現します。


以上が言葉の意味ですが、ここからあとは、充分な説明になっていない内容ですので、興味あれば読んでみてください。


臨界直径や理想臨界直径というのは、熱処理用語だけの世界の感じがしています。
永年にわたり熱処理に携わっていますが、それを社内で聞いたり議論した記憶がありません。それでも、熱処理講習会では、この用語が出てきます。
私自身も、上記の意味で覚えていますが、何をどうして使うのかや、どうしてこれが重要なのかもわかリません。私なりに、わかった感じになりそうな説明を考えてみましたが、結局、あまり役に立たないようです。


炭素鋼と焼入れ硬さの図
U曲線の例

焼入れ性の低い材料では、この上図のように、理想冷却における炭素量と硬さの関係があリます。

これから、ある鋼材の臨界直径が知りたければ、いろいろな直径のものを焼き入れて、その中心硬さを測れば臨界直径より大きいか小さいかということはわかる・・・ということですね。

さらに、Uカーブなどの結果も利用できます。
断面硬さと上記の炭素量による硬さで、ある程度のマルテンサイト量は予想できます。

とは言うものの、いろいろな鋼種についてそれらはありませんし、試験をしてこれらを求めようとすれば、大変なことです。
多分、実験も大変ですが、焼入れ性に関係する因子が多いために、結果も、納得するものが得られない感じがします。

その他で、考えられる簡単な方法には、ジョミニ焼入れ性試験による方法があります。

ただし、これを丸棒の品物に適用するとなると簡単ではありません。また、ジョミニ試験は水冷のみしかできませんので、油冷鋼種になると、急冷度の補正がいるし、ジョミニ試験片の外周からの放熱があるので、その検討は難しいでしょう。

過去にはそれらについていろいろ研究されているデータもあるようです。(現状では、あまり実用的とは思えませんが・・・)

60年以上前のデータで、北海道大学のHPデータがありました。
これは、CCT曲線でのパーライトノーズを切ればマルテンサイト以外の組織になるまでの時間的余裕があるので、「半冷時間(焼入れ温度と室温の中間温度まで冷却するまでの時間)」と硬さの関係がジョミニ試験と対応できる・・・というもので、つまり、「同じ冷却速度で焼入れすると同一硬さになる」ということを前提にして、ジョミニ試験の水冷端からの距離と半冷時間、丸棒の半径などとの関係がわかる・・・というものです。
ジョミニ試験で対応する丸棒直径換算表
これを見ると、昔の人は素晴らしい研究をしていたと感心させられます。それとともに、当時は、こういう内容が求められていた時代なのかもしれません。

しかし、今、このような内容が必要だとは思えません。
このように、熱処理用語集にはあっても、現状では使われないか、よくわからないものもあるという例も紹介しようと思って、ダラダラと書きましたが、結論的には、臨界直径とは、このHPの最初の1行が答えだと考えておいてください(すみません)

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