浸炭は、金属表面の炭素含有量を増加させることにより、鋼、特に低炭素鋼を硬化させるために使用されるプロセスです。表面硬度を高めるだけでなく、耐摩耗性や疲労強度も向上するため、耐久性の向上が求められる用途に適しています。
5つのポイントを解説
1.浸炭のプロセス
浸炭処理では、低炭素鋼を高温（通常1200F～1600F）の炭素リッチな環境に曝します。
この環境は吸熱炉を使用して作り出すことができ、プロパンのようなガスの存在下で鋼を加熱し、分解して炭素を放出させます。
炭素はその後、鋼の表面に拡散し、炭素含有量を増加させる。
2.硬化のメカニズム
浸炭による硬化効果は、鋼表面の炭素含有量の増加によるものである。
この炭素濃縮により、鋼の表面付近の組織が変化し、その後焼入れを行うと、マルテンサイトのような硬い相に変化するのが一般的です。
焼入れは炭素と硬化組織を固定する急冷プロセスである。
3.利点と用途
浸炭は低炭素鋼に特に有効です。低炭素鋼は炭素含有量が少ないため、本質的に硬度が低くなっています。
表面硬度を高めることで、鋼の耐摩耗性と繰り返し応力（疲労強度）に対する耐性を向上させ、高い機械的応力や研磨環境にさらされる部品に最適です。
用途は、機械のギアやシャフトから自動車や航空宇宙産業の部品まで多岐にわたる。
4.バリエーションと技術
従来の浸炭は、真空炉内で行われる真空浸炭などの技術によって補完することができます。
この方法では、プロセスを正確に制御できるため、酸化のリスクを低減し、硬化表面の品質を向上させることができます。
さらに、硬化させるべきでない領域をマスキングするために止炭塗料を使用することで、選択的浸炭を達成することができ、表面硬化により的を絞ったアプローチを提供します。
5.浸炭後処理
浸炭後、鋼は一般的に焼入れ処理にかけられ、炭素が濃縮された表面を硬化させます。
続いて焼戻しが行われ、硬度の一部を低下させて靭性と延性を向上させ、機械的特性のバランスを取って最適な性能を実現します。
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