鉄鋼の熱処理には、その物理的および機械的特性を変化させるための様々な方法と装置が含まれます。このプロセスには通常、鋼材を特定の温度まで加熱し、その温度に一定時間保持した後、制御された方法で冷却することが含まれます。一般的な熱処理方法には、焼きなまし、焼き入れ、焼き入れ、応力除去などがあり、それぞれ硬度の向上、延性の改善、応力の緩和など、特定の結果を得るために調整される。これらの工程に使用される設備には、オーブン、キルン、鍛造、炉などがあり、最高温度は2400°Fに達することもある。熱処理は鉄鋼製造に不可欠であり、熱処理部品の大部分は鉄鋼で作られています。
主なポイントを説明します：
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熱処理プロセス:
- アニーリング:鋼を軟化させ、延性を向上させ、内部応力を緩和するために使用される。鋼を特定の温度まで加熱した後、ゆっくりと冷却する。
- 焼入れ:鋼の硬度と強度を高める。これは通常、鋼を高温に加熱した後、急冷することによって達成される。
- 焼き入れ:高硬度を得るために、加熱した鋼材を水、油、空気などで急速に冷却する。この過程で内部応力が発生することがあり、その後の焼き戻しによって緩和する必要がある。
- 応力の緩和:機械加工、溶接、その他の加工によって生じる鋼の内部応力を低減する。鋼材を臨界温度以下まで加熱した後、ゆっくりと冷却する。
- ケース焼入れ:鋼の表面硬度を高めながら、より軟らかく延性のある芯を維持する。一般的な方法には浸炭や窒化がある。
- 焼戻し:脆性を減らし、靭性を向上させるための焼入れ。鋼は臨界点以下の温度まで再加熱された後、冷却される。
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熱処理に使用される機器:
- オーブン:焼きなましや応力除去など、加熱と冷却の制御が必要な工程に使用される。
- キルン:オーブンに似ているが、より高温のプロセスや、より大きな部品の処理に使用されることが多い。
- 鍛造:鋼材を高温に加熱するためのもので、鍛造や焼き入れなどの工程に用いられることが多い。
- 炉:超高温（最高2,400°F）に達することができ、焼き入れやケース焼き入れを含むさまざまな熱処理工程に使用される。
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温度と時間の制御:
- 暖房:鋼鉄は特定の温度まで加熱されるが、その温度は工程によって数百度から2400°Fにもなる。
- 保持:鋼は、均一な加熱と所望の組織変化を確実にするために、数秒から数時間まで設定された時間、目標温度に保持される。
- 冷却:冷却方法（空冷、油焼き入れ、水焼き入れなど）は非常に重要であり、望ましい特性を得るためには慎重に制御する必要がある。
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鉄鋼製造における用途:
- 製鉄所生産高:熱処理は、棒鋼、鋼管、鋼板などの製鋼製品に一般的に適用され、その特性を向上させる。
- 後加工:鋳造、鍛造、溶接、機械加工、圧延、プレス、絞り、押し出しなどの加工を施された部品は、性能や耐久性を向上させるために熱処理を受けることが多い。
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一般的な熱処理方法:
- アニーリング:鋼を軟化させ、加工しやすく、もろくなくする。
- 焼き入れ:鋼を急冷して硬度を高める。
- 焼き戻し:焼入れによって生じる脆さを減らし、靭性を向上させる。
- 焼ならし:結晶粒組織を微細化し、機械的性質を向上させる。
- ケース焼入れ:強靭なコアを維持しながら表面硬度を高める。
- マルテンサイト変態:急速冷却と鋼の微細構造の変化により、高硬度を実現する。
これらの重要なポイントを理解することで、鋼の熱処理用機器または消耗品の購入者は、特定の材料特性を達成するために必要な方法およびツールについて、十分な情報に基づいた決定を下すことができます。
まとめ表
| 熱処理プロセス | 目的 | 使用設備 |
|---|---|---|
| 焼きなまし | 鋼の軟化、延性の向上、応力の緩和 | オーブン、キルン |
| 焼入れ | 硬度と強度を高める | 炉、鍛造 |
| 焼入れ | 高硬度を得るための急冷 | 水、油、空気 |
| 応力緩和 | 内部応力を低減 | オーブン |
| ケース硬化 | 表面硬度の向上 | 炉 |
| 焼戻し | 脆さを減らし、靭性を向上させる。 | オーブン |
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