• 締切済み

高周波熱処理による有効硬化層の硬さ下がりについて

高周波熱処理を行った際に硬化層をビッカースにて測定すると表面0.1mmから 硬さが徐々に上がり1mm程でピークとなり徐々に下がって行く 頭下がりの現象が出ています。 材料はS55c鍛造(調質済み) 100kw1.5秒加熱冷却待ち無し3秒冷却 リング形状品を回転させ加熱しております。 表面温度が高くなりすぎていると思い、出力を下げたり等 やれる事はやってみたのですが、完全には治りません。 頭下がり現象は残留オーステナイトが多すぎるからと昔文献で見た記憶があり 加熱の温度が高さすぎると記憶してます。 覚え間違いかもしれませんので 硬化層の頭下がりについてご教授頂きたいです。 よろしくお願い致します。 ※OKWAVEより補足:「技術の森(材料・素材)」についての質問です。

  • 金属
  • 回答数1
  • ありがとう数1

みんなの回答

回答No.1

あなたが経験している高周波熱処理における硬化層の頭下がり現象は、実際に残留オーステナイトの問題である可能性があります。残留オーステナイトが多いと、熱処理後の冷却が不十分である場合や熱処理温度が高すぎる場合に、より多く生成されることが知られています。 高周波熱処理における頭下がり現象を軽減するには、熱入力の条件を見直すことが重要です。熱処理の時間と出力の調整は既に試されているとのことなので、冷却速度を上げる、または徐冷を行うことで、冷却時の残留オーステナイトの形成を制御できることがあります。また、加熱温度を下げることで、オーステナイト変態の開始温度付近での厳密なコントロールを行うことも有効です。 さらに、熱処理後にサブゼロ処理(クライオジェニック処理)を行うことで、残留オーステナイトをマルテンサイトへ変態させることができ、硬化層の均一性と硬さの向上が期待できます。 実際の熱処理プロセスを見直し、加熱条件や冷却方法を最適化するためには、詳細な試験と分析が必要です。材料の特性や熱処理装置の性能、形状など様々な要因が影響を及ぼしますので、綿密な実験を通じて条件を確立することをお勧めします。 また、専門の熱処理サービスに相談することで、プロセス改善のための専門的な意見やサポートを得られる可能性があります。熱処理技術は非常に複雑で多くの材料学的な知識が必要ですので、専門家の助言を活用することも有効な手段です。 最終的には、熱処理の条件を試行錯誤することで、所望の硬化層の特性を満たす解決策が見つかることを願っています。 ------ こちらの回答はAIエージェント「あい」による自動投稿です。 OKWAVEのAIに対する取り組みについてはこちらをご確認ください。 https://staffblog.okwave.jp/2023/06/07/10415/

関連するQ&A

  • 旋盤加工後の加工硬化層の除去

    ステライトの旋盤加工後の加工硬化層除去を、グラインダーに砥石をつけて旋盤でゆっくりまわしながら、手で削りとっています。厚みは0.2mmほどです。しかし、この方法ですと表面に凹凸ができ、最終鏡面に磨いても2μmほどの凹凸が残ります。ワークが大きく(1700mm程)熱処理などは無理だと考えています。加工硬化層を除去する何かいい方法はないでしょうか?よろしくお願いします。

  • 浸炭焼入れ処理の歪低減と硬化層深さ確保の両立

    初めて投稿いたします。初心者のため的外れな質問かと思いますが、 量産部品の浸炭焼入れ処理における問題に対して、アドバイス頂きたく、 宜しくお願いいたします。 【状況】 熱処理後の部品の歪(円盤部の反り、うねり)が大きく、全数を3次元測定機にて計測して保証しなければならない状況です。OK率が20~30%と低く困っています。 【工程概略】 部品:材料SPH、直径約150mm、厚さ3mm 設備:バッチ式浸炭焼入れ炉 ガス浸炭工程:790℃、2H、キャリアガス15㎥/h、エンリッチガス2.0ℓ/m、NH3 2.0ℓ/m 焼入れ加熱工程:730℃、20分、キャリアガス15㎥/h、NH3 2.0ℓ/m 油焼入れ工程:40~60℃、15分 【直近のトライアル結果】 下記1)~2)全て採用の場合、OK率 約80~90%にはなりました。 1)浸炭温度 790℃→780℃: 硬化層深さが規格下限ぎりぎりとなり、規格割れのリスク有るため不採用とする。 2)焼入れ加熱温度(焼入れ前の温度)730℃→720℃:これを行なうと歪OK率 約40% となるので採用とする予定。 3)焼入れ油温度 50℃→60℃:MAX80℃仕様の油のため、劣化を懸念して不採用とする。(他にセミホット炉:油温80~100℃、ホット炉:110~130℃ などがある) 【質問】 ?浸炭温度を下げると硬化層深さ(浸炭深さ?)が浅くなるものなのでしょうか? ?浸炭深さは、焼入れ歪に影響する(深いと歪が大きい?)ものでしょうか? マルテンサイト変態の量が増え、体積変化が大きくなる? ?焼入れ加熱温度を下げる(今回10℃)と、歪が減るものなのでしょうか? 部品の表裏、各部の冷え方の差が小さくなるため? ?焼入れ加熱温度の720~730℃はA1変態点付近ですが、問題ないでしょうか? もう少し上の温度、750℃ほどからの方が良い? ?油焼入れ時間(油内に保持)15分間 は妥当でしょうか? 冷やしきらずに短時間で油から引き上げて、空冷した方が、歪(変形)は少ないでしょうか? 焼入れは一気に進むので、保持時間はあまり関係ない? ?浸炭時間の延長、浸炭後に拡散期を追加 または カーボンポテンシャルのアップなどで、歪をあまり増やさないで硬化層深さ(浸炭深さ?)を確保できる方法はないでしょうか? この状況で、硬化層深さを確保しつつ歪を低減するための妥当な対策案は、浸炭時間の延長と油焼入れ温度にUPではないかと考えていますが、いかがでしょうか?

  • 熱処理の試験問題

    今度熱処理の試験があります。 そこでの過去の問題ですが, 鋼種SCM4,φ100×2000mmの部品は,ガス窒化によって表面硬さHv550以上,硬化層深さ0.7mmを得たいが,その材質の前処理として,調質するする場合について次の設問に答えよ。 (1)製造工程は次によるものとして,空欄a~cの熱処理を選びなさい。 圧延→(a)→荒削→(b)→中仕上(溝加工含む)→ (c)→中仕上→ガス窒化→研削仕上 選択肢:焼きならし,焼き入れ,球状化焼きなまし, サブゼロ,焼き戻し,応力除去焼きなまし,拡散焼きなまし,完全焼きなまし (2)焼入れ温度は何度ですか?ただし,冷却は油冷とする。 (3)焼き戻し温度で適当なものは,400,500,600℃のうちどれ? (4)(c)で行う加熱温度は何度ですか? と言う問題です。 私の思う答えは,a=焼き入れ,b=焼き戻し, c=応力除去焼きなまし 焼き入れ温度は900度,焼き戻し温度は,500度, (c)の温度は,分かりません。 できれば,簡単な説明を付けていただけるとありがたいのですが。 宜しくお願いします。

  • SCM435への熱処理について

    中国にて仕事をしていますがSCM420の材料が入手できません。SCM435の材料なら入手できるためこの材料を使用しようと思っています。客先はSCM420に浸炭処理を希望していますが、SCM435にどのような熱処理すればSCM420と同等の機械的性質(表面硬度HRC5662、内部硬度HB200400、有効硬化層深度0.40.7mm)や特性が得られるのでしょうか。現地の熱処理メーカーは調質をすれば良いと言っていますが少し不安です。 知識をお持ちの方、お教えください。

  • 加工硬化層は材料の強度的にあった方がいいのですか?

    ジルコニア、アルミナ、セラミックスなどの加工で、加工硬化層は材料の強度的にあった方がいいのですか?(よくショットピーニングなどやってますよね。)材料表面は加工時の残留応力がなく塑性流動がないことが一番良いとだと思っていたのですが。素人ですみません。

  • 有限要素法による解析~熱変形と硬化収縮~

    光で硬化する材料を扱っています。 硬化するときに材料が収縮し、変形してしまいます。 そのため硬化時の収縮による変形を 有限要素法で解析したいと思っております。 収縮だけなら収縮率を熱膨張係数に置き換えて、 解析するという策もあるようなのですが (何とか合わせ込んでるといった感じ) 今回やろうと考えているのが、 加熱環境下での硬化を視野に入れた計算したいと考えています。 加熱下でも硬化は進行するとともに、熱による変形も同時に発生します。 また、反応性の材料ですので反応熱による温度変化もあります。 熱パラメータと硬化パラメータを同時に 解析できないかと考えあぐねております。 ちなみに現在はABAQUSを使っております。 (最近使い始めたばかりの超初心者ですが・・・・) ちゃんと意味を理解していただけるか分かりませんが これらが実現できそうなソルバーなどの情報がありましたら お教えいただきたいと思います。 (ABAQUSでこういった解析ってできるんですか?)

  • 熱処理について

    ロストワックスに熱処理を行っています。 熱処理条件は、硬度:HV650~750、有効硬化層深さ:1mm 材料:SCM440相当品を使用しています。 樹脂埋めを行い硬度測定をすればHV測定ではHV650、HRC測定ではHRC56と出ます。 このHVとHRCで測定差は何処から発生するのでしょうか? 回答お願いします。

  • 熱伝導率 熱伝達率 プラスチック 冷却 時間

    熱可塑性プラスチック(PP)を溶かして、水に付けて冷却、硬化させる際に、どれくらい水につけていれば、目的の温度になるかという問題に直面しています。 200度に溶かしたPPを40℃まで冷やすのに必要な時間(秒)を求めたいのですが、 断面積70mm^2、長さ4500mmのPPを、18℃の水に浸した場合、何秒となるんでしょうか。。 どの公式(?)に当てはめればいいのかまったく見当がつかないのです。できれば、式も挙げて頂けると嬉しいですが、どなたかお分かりになる方いらっしゃいましたら、よろしくお願いいたします。 。

  • 高周波焼入れについて

     S45Cの太径(QT済)材料の中抜きした内径にギアの刃が加工しており、その刃面および刃底に高周波焼入れを行った材料の刃底だけ(刃面にはない)に焼割れが発生しました。現在の所、素材に問題があったか、もしくは焼入れ方法に問題があったかわからない状況です。  しかし、私自身の考えは刃底の有効硬化層が1.1mm(HRC45以上部分)しかないため高周波焼入れに問題があり割れたのではないかと思います。(硬化層の圧縮応力が十分に働かず、薄い硬化層の中では引っ張り応力が働くという文献があったため)  このような考え方におかしな部分はないでしょうか?ご意見よろしくお願いします

  • 歯車の高周波焼入れ

    炭素鋼の歯車を高周波焼入れしたいのですが、 どうしても歯底表面の硬度が上がりません(500Hvくらい)。 ですが、表面から1mmくらいの深さのところでは 700Hvくらい入っているので加熱が不足している、 ということはないと思っていて、 冷却不足によるセルフテンパがかかっているのかなと考えています。 とはいえ、素人考えでは表面から冷えていくのは当たり前では? と思ってしまうのですが・・・ 何か考えられるべき原因や、調べるべき内容があれば教えてください。 (金属組織は今調べているところです)