真空熱処理(しんくうねつしょり)     [s20]

真空中で行う熱処理の総称で、鉄鋼の熱処理では、窒素ガスなどを使った低真空状態のものも含んでいます。

空気中の酸素を除去することで、品物表面の酸化や脱炭がほとんどなく、光輝状態で熱処理ができるので、近年は工具鋼などの高級鋼に熱処理では多く用いられます。


鉄鋼の熱処理に使われる「真空炉」は、加熱中に空気中の酸素と反応することを避けるために脱気して加熱する密閉構造の炉です。

スペースシャトルや静止衛星が飛ぶ宇宙空間のような高真空状態ではありません。

真空度を上げると、加熱中に鋼中の合金元素が飛散するので、適度な真空状態で加熱されます。

また、一般熱処理では、熱源は電気加熱が多く、ヒーターの熱で加熱します。

輻射(放射)熱だけを利用して加熱すると過熱時間がかかるなどから、近年では、微量の窒素ガスを流して、その対流を利用して加熱するタイプも多く、さらに、焼入れ温度からの冷却を早める必要から、窒素ガスを加圧して、それを炉内に導入して冷却する「加圧冷却」という方法で焼入れするタイプが主流です。

標準的な炉のタイプは、1室タイプが多く、加熱室と冷却室を兼ねています。

常温状態で品物を入れて減圧するために、多くは、2種類以上の真空ポンプを使って急速に高真空状態まで脱気して加熱されます。

真空にする過程で、品物表面の油脂類や汚れが取れるとされるのですが、これは、真空ポンプの劣化をまねくので、洗浄などの前処理が必須です。

これもあって、黒皮(スケール)のついた品物やさびている品物は、真空度や機器を劣化させ、さらには、同時に処理する他の製品を劣化させるので、真空熱処理には不向きで、光輝状態の品物を処理します。

真空熱処理は ①焼入れ加熱中の酸化や脱炭を抑える ②光輝性の高い仕上がりになる・・・ などの長所があるのですが、費用(設備費用+メンテナンス費用)が高価であるのが短所といえます。

窒素ガスでの冷却速度を高めるために、一気に大量のガスを流す「加圧冷却」では、油冷と同じ程度の冷却性能があるタイプも多いのですが、ガスの流れが一定方向から大量のガスを流すために、品物に曲がり(歪)が生じやすいので、適度な流量に押さえて冷却される場合も多くなります。

もちろん、作業効率を高めるために2室、3室構造にしたり、油冷装置を備えるタイプもあります。

真空炉には、鉄鋼の焼入れ焼戻し用のほかに、表面処理装置など用に、様々な真空を利用した熱処理装置があります。

当社の真空炉の例 2室油冷タイプ当社の例:油冷2室タイプ当社の真空炉の例 1室タイプ1室構造の真空炉

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