浸炭処理とは、低炭素鋼の表面層の炭素含有量を大幅に増加させるプロセスです。このプロセスは、硬度や耐摩耗性など、鋼の機械的特性を向上させるために不可欠です。
浸炭の炭素含有量とは？(5つのポイントを解説）
1.初期鋼組成
12L14、1018、8620など、浸炭によく使われる鋼は、初期炭素含有量が0.05～0.3％と低い。この低い炭素含有量は、鋼を延性に富ませ、成形しやすくしますが、高い耐摩耗性や疲労強度を必要とする用途には十分な硬度ではありません。
2.浸炭のプロセス
浸炭処理では、炭素を多く含む雰囲気または真空中で鋼部品を高温（通常900℃～1000℃、1200F～1600F）に加熱します。この環境によって、炭素が鋼の表面に拡散し、鋼が炭素で濃縮される。この工程は、鋼の共析組成（炭素0.8%）に近い0.8%から1.2%の炭素含有率になるように制御される。
3.炭素量増加の目的
表層部の炭素含有量の増加は組織を変化させ、その後の焼入れ時にマルテンサイトのような硬い相の形成を促進する。この結果、硬質で耐摩耗性のある表面層が形成される一方、より軟質で延性のあるコアが維持される。この組み合わせは、部品が高い応力や摩耗に耐える必要がある多くの機械的用途に理想的である。
4.制御と最適化
浸炭中の炉雰囲気中の炭素ポテンシャルは慎重に制御する必要があります。不適切なレベルでは、オーステナイトの保持、粒界酸化、表面割れなどの問題が発生する可能性があります。これらの問題は、処理された鋼の機械的特性を劣化させる可能性がある。
5.環境および操業上の考慮事項
真空(低圧)浸炭のような最新の方法には、環境負荷の低減(CO2排出なし)や浸炭プロセスの制御向上といった利点があります。この方法では、真空炉内で浸炭ガスとしてアセチレンを使用するため、炭素分布が均一になり、機械的特性が向上します。
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