金属をより強くするための熱処理には、金属の微細構造を変化させ、機械的特性を向上させるように設計された、一連の制御された加熱と冷却のプロセスが含まれる。
このプロセスには通常、金属を特定の温度まで加熱し、その温度で所定時間保持した後、所定の方法に従って冷却するという3つの主要ステップが含まれる。
焼きなまし、焼き戻し、浸炭など、さまざまな熱処理方法が、望ましい結果と金属の種類に応じて使用されます。
金属の強度を高めるために不可欠な4つのステップ
1.指定温度への加熱
熱処理の最初のステップは、金属の微細構造が変化するレベルまで温度を上げることである。
この温度は、金属の種類や使用する熱処理プロセスによって異なります。
例えば、焼きなましでは、金属は原子がより自由に動くことができる温度まで加熱され、内部応力を減らし、金属をより柔らかく、より延性にするのに役立ちます。
2.その温度で適切な時間保持すること
金属が必要な温度に達すると、その温度で特定の時間保持される。
この時間によって、微細構造の変化が金属全体に均一に起こる。
時間の長さは、金属片の大きさや特定の処理によって、数秒から数時間の範囲になる。
例えば、析出硬化では、金属の強度を高める第二相の形成を可能にするために、金属は高温に保持される。
3.所定の方法による冷却
冷却プロセスは、金属の最終的な特性を決定するため非常に重要である。
冷却は、焼きなましのようにゆっくりと行い、金属を軟化させて内部応力を緩和させることも、焼き入れのように急速に行い、高温の微細構造を固定して金属を硬化させることもできる。
焼入れの後、金属を低温に再加熱することで、急冷から生じる脆さを軽減するために焼戻しが行われることが多い。
4.さまざまな熱処理方法
焼きなまし
金属を加熱した後、ゆっくりと冷却することにより、金属を軟化させ、延性を向上させます。
金属を機械加工や成形しやすくするのに有効です。
焼き戻し
焼入れによって金属を硬化させた後、再加熱して冷却することによって、もろさを軽減するために焼戻しを行います。
この工程により、金属の靭性と延性が向上する。
浸炭
金属の表面に炭素を添加することで硬度を高める方法。
通常、吸熱雰囲気で行われ、金属の耐摩耗性を高めるのに有効です。
これらの方法はそれぞれ、強度、硬度、延性、靭性の向上など、金属の特定の機械的特性を達成するために調整される。
どの方法を選択するかは、金属の用途と、その機能 に必要な特性によって決まる。
これらの熱処理工程を適切に実施することで、金属がその用途に必要な強度と耐久性の要件を満たすことが保証されます。
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