化学における焼き入れとは、特定の特性を得るために製品を急速に冷却するプロセスのことである。
この工程は、変形や腐食に対して高い耐性を必要とする材料には不可欠である。
例えば、刃物や貯蔵タンクなどである。
化学における急冷の仕組み5つの主要段階を説明
1.蒸気段階
高温の部品が最初に焼入れ油に浸されると、蒸気ブランケットに囲まれます。
この層は、まず冷却プロセスを遅らせます。
熱は主に蒸気を通して輻射により除去される。
この段階を早めるために、添加剤を使用して蒸気層の攪拌を高めることができる。
これにより、蒸気の拡散が促進される。
2.沸騰段階
成分の温度が下がると、蒸気ブランケットは破壊される。
これにより、オイルと成分が直接接触するようになる。
この段階は、急速な沸騰が特徴である。
急速な沸騰は冷却速度を著しく高める。
3.対流段階
部品の温度がオイルの沸点以下に下がると、対流によって冷却が続く。
オイルは部品の周囲を循環する。
所望の温度に達するまで、熱は部品から遠ざかる。
4.焼き入れの種類
クエンチングオイル
このタイプの焼き入れは、部品を硬化させるために特別に設計されたオイルを使用します。
熱伝達を制御し、濡れ性を高めて歪みや割れを最小限に抑える。
真空焼入れ
真空炉で行われるこの方法は、制御された雰囲気下で材料を加熱した後、急速に冷却します。
2つのサブタイプがある：
- ガス焼入れ： ワークを真空中で加熱し、窒素などの高純度中性ガスで冷却する。
- 液体冷却： 真空中で加熱した後、ワークを高純度窒素を満たした冷却チャンバーに移し、急冷オイルバスで急冷する。
5.焼入れ後工程
焼入れ後、材料はしばしば焼戻しを受ける。
焼戻しとは、焼入れした材料を臨界点以下の温度まで再加熱することである。
その後、ゆっくりと冷却される。
この工程は、脆性を減らし、焼入れによって生じた応力を取り除くのに役立ちます。
これにより、材料全体の靭性と延性が向上します。
用途
焼入れは、材料が高い応力や腐食に耐える必要がある産業で広く使用されています。
例えば、工具、自動車部品、航空宇宙部品などの製造が挙げられます。
焼入れ方法と媒体の選択は、必要とされる特定の材料特性とアプリケーションの要求によって決まります。
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