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焼入れと変形と材質の関係
- 機械設計において焼入れは、耐摩耗性や強度を考慮するために行われます。一般的にはS45CやS50Cなどの材料が使われますが、SK-3など他の材料も存在します。各材料は熱処理によって変形することがあります。
- 焼入れをする際には、ひずみを防ぐために浸炭やズブ焼きなどの方法が一般的ですが、実際には使用目的や条件に応じて選定されます。また、材料の硬度や価格には一定の傾向があります。
- 高周波焼入れは一部の表面を焼入れする方法であり、大きな物には適していません。また、高価な材料であるSKやSKDなどの特殊材料については、専門的な知識が必要です。
- その他（開発・設計）
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使用目的と付与する特性が不明なので一般論で回答致します。 ?焼入れ時の歪について 高周波およびタフトでも歪は生じます。もし、歪を嫌うならば、再結晶温度以下での処理となり ます。 タフトに代わる手法としては日本パーカライジングが開発した低温塩浴軟窒化処理法で商品名はパルソナイトです。 しかし、一般的にはタフトを含めた塩浴軟窒化処理を行う前にズブの調質を行います。調質を行わずにタフトを行うことは滅多にありません。 理由は調質である程度の硬さを備えないと、いくらタフトにより表面を硬くしても母材が軟らかいと加重により表面の沈み込みが生じ、直ぐに磨耗するからです。 なお、高周波は生材に対して行います。しかし重切削などで応力が大きいと歪が生じる率は高くなります。 ?歪の防止方法および除去法 歪を防止するには加工時に重切削などで母材に応力を溜めないことです。 現実問題として加工応力が発生しない事は有り得ないので粗加工した後に応力除去焼なましを施し、その後、調質前の仕上加工を施します。 また、予め歪が生じる事を予想できる時、低温焼戻しであればプレスクェンチを、高温焼戻しであればプレステンパを施します。これにより1/100以下の精度を保つことが出来ます。 SK3であれば一般的には低温焼戻しですからプレスクェンチを施します。 この様に熱処理時の歪は、いくらでも防ぐ事が出来ます。ただし、コストは高くなります。 ?S45C→S50C→SK-3→SKD11の順に硬くて高価？ 取引量により少しは変動がありますが、確かに値段はこの順のようです。ただ、45Cも50Cも余り変わらない気もしますが。 値段は45Cと50Cの約3倍がSK3。SK3の約2.5倍がSKD11でしょう。 恐らく、質問者は硬さと耐磨耗性を混ぜて考えていると思います。因みに45Cと50Cを焼入れ後600℃で高温戻しを施すとHRCで28前後で余り変わりません。 耐磨耗性を考えているとすると炭素量がカギになります。炭素量が多い方が、炭化物をたくさん含むので耐磨耗性は良くなります。 ?高周波は大物だと表面の一部しか焼けない？ 高周波はワーク形状によりコイル設計を行います。大物には大物用のコイルが必要です。質問者が問い合わせた熱処理屋さんが大物に対応したコイルを持っていなかったのでは無いでしょうか？ ?実験野郎はこうする！ 非調質鋼をバンバン重切削して仕上げ、パルソナイト処理を施す。変形無しで、コストは十分満足できます。材料費は非調質鋼も通常の鋼も変わりません。 ?SK3とSKD11 SK3は高温焼戻しに不向きなので応用範囲が狭くなります。150200℃の低温焼戻しですから後処理としてのタフトもできません。 SKD11は500℃の高温焼戻しをお薦めします。JISには180℃の低温焼戻ししか記されていませんが、高温焼戻しでも58HRCは出ます。そうすればPVDコーティングでも前述のパルソナイトでも施すことが可能です。つまり応用範囲が拡がります。 ただし、SK3とSKD11は残留オーステナイトの関係で経時寸法変化を生じる事があります。注意して下さい。 良いアドバイスを貰える熱処理屋さんを探すこと。これが良い製品を作る第一歩です。
お礼
ありがとうございます。流通性と価格が問題ですが、1つの知識として覚えておきます。
お礼
まず、これだけ親切丁寧にアドバイス頂きありがとうございます。 我々のまわりでも10年以上設計屋さんをやっていても焼入れに対してはほとんど知識がない人が多いので参考になります。 私も設計時に耐摩耗性のみの所はタフトにしたり、強度が必要な所に対しては各種焼入れ等硬度と脆さと磨耗性は一応気にしてます。説明不足ですいません。 しかしながら、焼入れの部品自体が年に数回位しか作らないので、どうしても勉強不足になってしまいます。 また、例えば図面にタフトライドと記入しても加工業者が勝手にイオン窒化して納品されたりが多かったりと、良い業者に出会えてない事も事実だと思います。 以前は半導体関係の設計をしていたので年に数回しか鉄の部品を作る事が無かったので、ますます勉強不足を感じました。 ありがとうございました。