浸炭処理とは、低炭素鋼の表面および表面下に炭素を添加し、硬度、耐摩耗性、疲労強度を向上させる熱処理プロセスである。
これは、高温で炭素を多く含む雰囲気に鋼をさらし、炭素を金属中に拡散させることで達成される。
鋼を焼き入れすることで炭素が固定され、表面層が硬化します。
熱処理における浸炭処理とは？(5つのポイントを解説）
1.目的とメカニズム
浸炭処理は主に低炭素鋼の表面硬度を高めるために行われます。低炭素鋼の炭素含有量は0.05～0.3％が一般的です。
このプロセスでは、炭素を多く含む環境下で、鋼部品を通常1200°F～1600°F (650°C～870°C) の高温に加熱する。
これは、ガス雰囲気（従来の浸炭）または真空（低圧浸炭）の形で行われます。
高温により炭素が鋼の表面に拡散し、鋼が炭素で濃縮されるため、鋼の硬度が向上する。
2.プロセスのバリエーション
従来の浸炭： 浸炭炉を使用し、部品全体を炭素リッチな雰囲気にさらす。
硬化していない部分は、カーボンストッピングペイントで保護することができる。
真空（低圧）浸炭： アセチレンを浸炭ガスとして使用し、真空炉で処理する方法です。
この方法はCO2を排出しないため環境に優しく、浸炭プロセスを正確に制御することができます。
3.メリットと用途
浸炭処理は、鋼表面の硬度を高めるだけでなく、耐摩耗性や疲労強度を大幅に向上させます。
このため、ギア、シャフト、ベアリングなど、高い応力と摩耗を受ける部品に最適です。
このプロセスは、表面全体に均一な硬度が求められる複雑な部品に特に有効である。
4.浸炭後処理
浸炭処理の後、鋼材を油または水で急冷するのが一般的です。
この急冷により、拡散した炭素が鋼の組織に固定され、浸炭工程で達成された硬度が保持されます。
焼入れの後、焼戻しが行われることが多いが、これは焼入れ中に生じた脆性を軽減するためである。
5.材料と設備
浸炭に使用される一般的な材料には、12L14、1018、8620などの鋼がある。
一般的に使用される設備には、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。
これらの機器は、効果的な浸炭に必要な温度と雰囲気条件を維持するために不可欠です。
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