第一鋼業株式会社~熱処理用語 中断焼入れ

中断焼入れ   (ちゅうだんやきいれ)   [t07]

焼入れ冷却途中に水や油から引き揚げて、焼割れ・変形防止や硬さ調整などを行う方法を中断焼入れといいます。

時間焼入れ、2段焼入れ、段階焼入れ などという言い方も同様のものです。

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実際の熱処理では、このような方法は常時行われています。それを説明します。

通常の書籍に書かれている熱処理は、小さな試験片が用いられ、例えば、油焼入れでは、焼入れ温度から油中に品物を入れて、油の温度になるまで冷却するのが「焼入れ」ですが、現場の熱処理では、大きな異型の品物を油中に入れると、各部の冷却速度の違いから、変形や割れの懸念があります。

そのために、それを軽減するための様々な冷却のコントロールが行われます。

特に焼入れ冷却時には、品物各部の温度を一定にして変態させることが変形を抑えるための、一つのポイントになります。

このため、硬い硬さが必要な工具製品の変形を制御したり、工具性能を考えた焼入れでは、冷却中に水や油から引き揚げて、内部や部分の温度を調整することは絶えず行われています。それが、この中断焼入れや時間焼入れと言われる方法です。

このような冷却操作は、変形の低減や焼割れの危険性の回避、硬さ分布の改善・・・などのために行います。

焼入れの基本は「柔らかいパーライトなどの組織を出さないように、一定温度まで急速に冷却して、マルテンサイト変態にかかる温度からは温度を均一に保って冷却することが基本です。

そのために、油からの引き上げ、撹拌の停止、流速の調整などによって、冷却速度を停止したり減速したりするとともに、表面からの冷却程度や内部の熱による復温などによって、温度を調節することで、変形や焼入れ状態をコントロールします。

しかし、そうは言っても、一般的に言えば、熱処理する品物の形状や鋼種が異なるとMs点(焼入硬化し始める温度:マルテンサイト化温度)なども異なるので、これらの手順や方法を標準化することは難しいことで、水や油の浸漬時間や引き上げ時間などの操作は経験や勘に頼る部分が多いのが実情です。

空冷やガス冷却で焼入れする高合金工具鋼製の大きな品物などにおいては、炭化物生成による性能低下の懸念から、600℃程度までは早い冷却が求められますが、Ms点に達すると、速い冷却は不要で、それ以降は、温度の低下に連れてマルテンサイト変態が進行しますので、Ms点以降の冷却をコントロールすることで、性能を劣化させずに変形をコントロールできるということが言えます。

このような空気焼入れ鋼などでは、風の当て方や風量を変えることで変形を操作することができることから、変形を抑える方法などでの特許などもあるようですが、温度を考えずに冷却を遅らせると、じん性などで工具性能を劣化させてしまうなどの問題も出てきます。

このように、工具の性能と変形の大小は常に熱処理に付きまとう問題と言えます。



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