焼割れ       [y12]

【用語の意味】

焼入れによって生じる割れ。熱応力や変態応力などが複合して、応力集中によって生じるとされています。低合金鋼では、焼が入りにくく強度の弱い隅部などから割れる場合が多いと言われていますが、その他の部位からの割れも多々あります。


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【補足説明】

熱処理の権威で、わかりやすい書籍をたくさん書かれていた大和久重雄さんは、「焼割れは、焼の入りにくいところで発生する。しっかり焼入れすると割れない」ということをしきりにおっしゃっていました。炭素鋼など焼入れ性の低い鋼種では、隅部やキー部分からの割れがそれにあたりますし、焼入れ性のいい鋼種でも、角部ではなく陵部や隅部からの割れが多いといえます。

力学的に言えば、圧縮応力ではなく引張応力が材料の持つ限界を超えたときに割れる・・・と説明されますので、割れは形状との関係が大きいと言えます。

冷却速度の違いによる長さの変化
この図は、(c)→(d)のように、冷却速度を早くすると、G点以降で変態の影響で体積変化していることを示す図ですが、焼入れ温度から急冷する際には、品物の各部分に加えて、内部と表面で温度差が生じることで熱応力が発生します。また、この図のように、焼入れ温度に加熱されているときは、オーステナイト組織ですが、硬化してマルテンサイト化すると体積が膨張するため応力が発生します(変態応力)。これらが複雑に作用して、集中すると、材料の応力に強度が負けてしまうと割れます。

このために、品物を冷却中に冷却剤(水や油など)から引き上げるなどで対策をすることも多くあります。(このことで焼入れ硬さがでないなどの問題が出る場合もあります)

最近は焼入れ性の良い鋼種を使用される傾向にあることや、鋼材の清浄度などが向上していることもあり、焼割れの頻度は低下しています。しかし、焼割れは、表面の鋭角部や隅部で発生することが多いなど、加工形状の影響をうけやすいので、面取りをしたり隅部にはR加工するなどの熱処理前の配慮が必要です。

品物が焼割れした場合に、その原因を探すことは大変です。

私の友達が熱処理業をしていて、そこから当社に熱処理を頼まれたSKD11の大きな品物10個のうち、3個が大きく焼割れさせてしまったことがあります。その時、彼が言ったことは、「割れるものは割れるので仕方がない」でした。非常に意味深いことばと感じています。

昨今では、熱処理事故品の調査報告を見ると、針でつついたような原因を探し当てて「これが原因と考えられる」と結言している報告書などが増えている感じがします。分析機器など、検査のための機器が進歩したこともありますが、例えば、割れの起点に炭化物や介在物があるのを見つけて、「これがわれの起点になっている」と書いてあるようなものですが、そんな単純なものではないはずです。



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