浸炭は、低炭素鋼部品の表面層の炭素含有量を増加させ、硬度、耐摩耗性、疲労強度を向上させる熱処理プロセスです。このプロセスでは、炭素を多く含む環境で金属を加熱し、通常は炉で加熱した後、急冷して新しい組織を凝固させます。
プロセスの概要
- 炉での加熱 金属部品を炉に入れ、特定の温度（通常1200F～1600F）に加熱する。真空浸炭の場合、最初に炉を排気して空気を抜き、真空環境を作ります。
- 炭素の導入： 従来の浸炭では、プロパンのような炭素を多く含むガスが炉内に導入されます。真空浸炭では、プロパンガスを真空炉内に放出する。熱によってプロパンは炭素、炭化水素、水素に分解される。その後、炭素が金属表面に拡散する。
- 炭素の拡散： ガス環境からの炭素が金属表面に拡散し、炭素含有量が増加する。このプロセスは、表面の高い炭素含有量と、金属の中心部の低い炭素含有量との間の濃度勾配によって推進される。
- 焼き入れ： 十分な拡散の後、金属を急速に冷却し、硬化組織を固定するため、部品は通常油中で急冷される。この段階は、望ましい硬度と耐摩耗性を達成するために極めて重要である。
- 後処理： 応力を緩和し、靭性を向上させるために、部品は空気焼き戻しなどの追加処理を受けることがある。
利点と用途
- 浸炭の深さ： 真空浸炭は、一般的に約3.5 mmに達する従来の方法と比較して、最大7 mmの深い浸炭層を実現できます。この深い浸炭層により、耐久性と耐摩耗性、耐疲労性が向上します。
- 再浸炭： このプロセスは、熱処理、鍛造、焼結などの以前の処理で脱炭を経験した部品を効果的に再浸炭することができます。特にダイス鋼や高速度鋼のような材料に有効です。
- ステンレス鋼処理： ステンレス鋼にも浸炭処理を施すことができ、耐食性に影響を与えることなく、表面硬度や機械的特性全般を向上させることができます。
材料と装置
- 浸炭の一般的な材料には、Steel 12L14、Steel 1018、Steel 8620などの低炭素鋼が含まれます。
- 設備には通常、吸熱炉、オイルクエンチシステム、空気焼戻しセットアップが含まれます。
結論
浸炭は、低炭素鋼部品の表面特性を向上させ、高い耐摩耗性と耐久性を必要とする用途に適したものにする、汎用性の高い効果的な方法である。真空浸炭の開発により、浸炭プロセスの効率と深さがさらに向上し、従来の方法に比べて大きな利点があります。
