熱処理における酸化は、金属の表面特性への影響から重大な懸念事項となっている。
酸化は主に、高温で金属が酸素やその他の反応性ガスと反応することによって起こる。
この反応により、金属表面に酸化層が形成され、その特性が変化し、硬くなったり柔らかくなったりする。
酸化の程度は、金属と大気ガスとの反応速度を速める高温によって強まる。
詳しい説明
1.大気ガスとの反応
金属は加熱されると反応性が高まる。
空気中に酸素、水分、その他のガスが存在すると、酸化が進みます。
酸素は金属表面と反応して金属酸化物を形成し、硬度や色といった金属の表面特性を変化させる。
これは、金属の特性を正確に制御することが極めて重要な、焼きなまし、焼結、ろう付けなどの工程で特に問題となる。
2.高温効果
熱の印加は、金属をより反応しやすくするだけでなく、金属内の原子の移動度を高め、酸化プロセスを促進する。
高温はまた、既存の酸化層を破壊し、新鮮な金属をさらなる酸化にさらすこともある。
これが、高温プロセスが酸化問題の影響を受けやすい理由である。
3.防止技術
酸化を軽減するために、いくつかの技術が採用されている：
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真空熱処理： 真空熱処理：真空チャンバー内ですべての空気と反応成分を除去することにより、酸素やその他の反応性ガスにさらされることなく金属を加熱することができる。この方法は、チタンのような高温で反応性の高い金属に特に効果的である。
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制御雰囲気熱処理： 熱処理チャンバー内の空気を窒素やアルゴンなどの非反応性雰囲気に置き換えます。これらのガスは金属と反応しないため、酸化を防ぐことができます。
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水素雰囲気： 水素は存在する酸素と反応し、金属と非反応性となる。この方法は効果的だが、すべての金属、特に水素と反応する金属には適さない場合がある。
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溶融塩浴： 一部の熱処理は、非反応性の溶融塩の浴中で行われ、酸化から保護する環境を提供することができる。
4.金属特性への影響
酸化により、バルク材とは異なる特性を持つ金属表面層が形成されることがある。
その結果、部品の硬度やその他の機械的特性が不均一になり、性能や耐久性に影響を与える可能性があります。
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