ステンレス鍛造材の内部割れについて
- ステンレス鍛造材の内部割れについて解説します。
- 内部割れが発生する原因と対策について説明します。
- ステンレス鍛造材の内部割れを防ぐための注意点をご紹介します。
- 締切済み
ステンレス鍛造材の内部割れについて
ステンレス（SUS304）鍛造材の内部割れで困っています。業界用語ではもみ割れ？割れ部が炭化していないことからオーバーヒートでないと推察しています。過去多数の自由鍛造材を取扱ってきましたが、ローリング鍛造で頻発するようになりました。特徴としては欠陥が外部に出ず、切削加工を進めてから出現することです。リークテストの漏れで発見されるような小さい割れもありました。材料の偏析（介在物）が原因とも聞きますが、自由鍛造では経験がないので？です。最終加工段階で発見されるケースが多く、途中加工費と時間のロスが甚大です。原因と対策など情報ご提供下さい。
- 金属
- 回答数3
- ありがとう数2
- みんなの回答 （3）
- 専門家の回答
みんなの回答
Free Forgeで中巣が出来るのは、鍛造方向と直角の自由面方向に引張応力が働くからです。いわゆるマンネスマン効果と呼ばれるものです。 従って鍛造の中期から孔型ダイスを用い、自由面を極力少なくする鍛造法が効果的です。具体的には角形であれば、上下に｢へ」の字型ダイスを入れるか、オクタゴン孔型で、側面を出来るだけ拘束して鍛造されたら良いでしょう。 丸棒の場合は、オクタゴン⇒○孔型を使うのが普通です。
鍛造時の温度に問題ないでしょうか、特にリング製造時は肉が薄くなるので温度が下がりやすくなると思います。850℃をきる温度で作業されると、カーボンなどの偏析がおき不具合の危険性が増します。通常304では1050℃にて加熱して急冷するのが固溶化処理ですこの工程をへないとSUS304の品質は保てません、通常は温度が下がれば再加熱して鍛造し最終的には1050℃以上に過熱して急冷していますが手抜きがあるのではないのでしょうか、確認してみてはいかがですか
防錆性能は落ちますが、SUS303にて同様の加工をしてみて下さい。 SUS304では、加工負荷を軽減させて、同じ鍛造加工であれば時間 （工程）を掛けて下さい。 SUS304は粘りがあり、加工がし難い事が原因ではないでしょうか？
お礼
ご回答ありがとうございます。客先指定により材質変更ができませんので、工程を掛けてみるのは試してみる必要があるかもしれません。コストダウン要求が厳しい昨今、いろいろな加工で時間（工程）短縮によるリスクが高まっているようです。
関連するQ&A
- 炭素鋼炭鋼品の機械的性質
質問ではなく過去ログに対する回答と助言です。 暇に任せて過去ログを見ておりましたら、疑問のある質疑が見つかりました。 (A)No.33982「炭素鋼鍛造品について」 (B)No.34004「冷間鍛造の機械的性質改善とその後の熱処理の効果に関して」 1. 最も誤解されている重要なポイント。 JIS-G3201には、製造方法としてG0306が規定されています。その要点は、「・・などによって熱間加工し、通常、所定の機械的性質を与えるために熱処理を施したもの。」つまりG3201は、(A)(B)で議論している冷間鍛造品ではありません。冷間鍛造品は鍛鋼品とは呼びません。また冷間鍛造品にはJISはありません。 2. 鍛鋼品は鋼材切削加工品に比べて、機械的性質が優れているのか。熱処理により結晶粒は再構成される(加熱により全面オーステナイトになり、冷却時に新たなフェライト、パーライトが形成される)ので、鍛造時の結晶粒形状は残りません。しかし鍛流線(ファイバーフロー)は残るので、熱処理後であっても、鍛流線方向の機械的性質は、直角方向よりも延性、靱性、疲労強度が優れています(強度、硬さはほとんど変わらない)。その理由は、破壊起点にもなる介在物も鍛造作用を受けて微細化や鍛流線方向に伸び、整列します。すると鍛流線方向断面よりも直角方向断面の介在物面積が多くなるからです。鍛流線は圧延鋼材にもあり、同様に機械的性質の異方性があります。 4. 冷間鍛造品ではどうか。冷間鍛造品の場合も、上記と同様の鍛流線の影響があります。通常の熱処理をすると、やはり結晶粒は再構成され、加工硬化は消滅します。しかし低温やきなまし(応力除去)程度ならば、加工硬化が残留するでしょう。さらに加工硬化を積極的に利用するために、冷間鍛造ままで使用する場合もあるものと思われます。切削加工仕上げ代は、熱間鍛造よりもずっと少なくできるので(加工なしもあり)、製品表面まで冷間鍛造効果が活用できます。製造工程は、メーカーとユーザーでその都度、決めていると思われます。 「加工硬化が熱処理により消滅する」ことは、「焼きなまし」の目的効果を考えれば納得できると思います。 追加説明します。回答(2)を読んで調べていたら気づきました。小生は焼入焼戻材で考える癖がついているので、「焼きならし鋼での繊維組織」のことを忘れていました。 亜共析鋼では、フェライトとパーライトで形成された圧延方向の縞模様を繊維(状)組織と呼びます。この場合、介在物の分布以上に、組織そのものが機械的性質に異方性を与えます。その理由を簡単に言うと、亀裂が進む際に、繊維組織を横断して進むより平行に進む方が楽だからです。このため、硬さは変わらないものの、強度、延性、衝撃値は縦方向の方が優れています。詳細は回答(2)へのお礼の文献を見て下さい。 タイトルは「炭素鋼鍛鋼品の機械的性質」でした。 追加説明。 (Q)「熱処理により結晶粒は再構成される」のに、「亜共析鋼焼きならし材に鍛流線(フェライトとパーライトの縞模様)ができる」のはなぜか。 この「熱処理」は、変態点以上に加熱する熱処理のことで、高温焼戻や応力除去焼きなましは除外します。加熱時には全面オーステナイトになるので、冷却後には、熱処理前とは別のフェライト/パーライトが生成されます。 (Q)に答えるために、少し詳しく説明します。 鋼の組織の中で、(A)熱処理により変化するもの、(B)鍛造でしか変えられないもの、(C)熱処理でも鍛造でも変えられないもの、は何か。 (A)いわゆる熱処理組織(焼なまし組織、焼入組織など)。結晶粒度(一度オーステナイトにして急冷すれば微細組織にできる)。など。 (B)介在物の形状や分布。元素の偏析形態(例えば凝固時の樹枝状が、鍛造により伸長して繊維状になる)。一次炭化物(熱処理では変化しない炭化物)の形態や分布。など。 (C)成分で決まるもの(フェライト/パーライト比など)。介在物総量。など。 (Q)の答え。フェライト/パーライト縞模様になるのはCのミクロ偏析(上記凝固偏析に起因)が原因です。C量が少ない帯はフェライトが多く、多い帯はパーライトが多くなり、何度熱処理しても縞模様が残ります。焼入れすると全面マルテンサイトになり縞模様は消えますが、再度焼きならしをすると、また現れます。高温長時間加熱によりC偏析は消滅しますが、実用的ではありません。合金鋼の合金元素も偏析します。 なおSKD11のように多量の一次炭化物を含む鋼では、介在物と同じように一次炭化物もファイバー方向に並ぶので、一次炭化物のない鋼以上に機械的性質の異方性が強くなります。 なお鍛錬効果を説明した文献を紹介しておきます。 「鍛造法による鋼の性質について」 https://www.jstage.jst.go.jp/article/denkiseiko1925/13/2/13_2_65/_pdf
- 締切済み
- 金属
- ボルト用素材
SS400程度の普通鋼で、M20前後、長さが300mm未満程度のボルトを想定しての質問です。この手のボルトを大量生産する場合（製法は転造、機械加工を問いません）、一番入手しやすい線材、棒鋼は何でしょうか。あるいは、何を入手しようとされるでしょうか。ボルトメーカーさん、線材供給メーカーさんに関わる方のアドバイスをお願いしたいと思います。理由も併せてお願いします。 やっと、ある金属加工メーカーから情報が得られました。ボルトの製作もやっているところです。曰く、“SS400も冷間鍛造加工は可能ですし、どちらかというと鍛造しやすいです。ただし、SS400は外観や、非金属介在物などの規定が有りません。冷間鍛造の場合、外観に傷が有れば表層部の割れになりますし、非金属介在物が多い、または大きいと内部割れになります。これらの事からメーカーも冷間鍛造に使用する場合の保証はしてくれませんので、結果使用出来ないのです。どうしてもと言われ、冷間鍛造した実績はありますが保証は致しません。 熱間鍛造の場合は鍛造時の応力歪みが発生しにくく、割れにつながりにくいので加工されています。“と。 素人はこれでほぼ納得。圧力容器の所轄官庁にぶつけてみよう。結果が出るのは5年先か。
- 締切済み
- 金属
- 高炭素鋼、特殊鋼の鍛造加工（エアーハンマー、プレ…
高炭素鋼、特殊鋼の鍛造加工（エアーハンマー、プレス）について 弊社は従業員が150人規模の切削加工を主たる業務としている会社です。 扱っている材料の中心は鋼です。 NC旋盤、ﾏｼﾆﾝｸﾞを中心に、機械部品、試験片の加工を行っています。 お客様からいただく製品仕様の中は、鍛造工程が含まれるものもあります。 そのような製品は主として試験片（引張試験、衝撃試験用など）として使用されています。 そのような製品では、切削加工の前に、鍛造工程があります。 下記のような工程。 材料は支給：２００×２００×３０～５０の直方体の切断材 ↓ 材料を１２００～１３００度の炉で加熱 ↓ 指定された形状へ鍛造加工する。 （３０～５０角、長さ３００～５００の形状に鍛造加工する。） 当質問はこの鍛造工程で使用している鍛造機械についてです。 現在、１／４ｔエアーハンマーにて、自由鍛造を「人手」で行っています。 担当しているのはベテラン社員です。 所定の形状に鍛造加工するためには、かなりの職人技が必要の様です。 そのため、後継者としての若手作業者が必要なのですが。 熱い、うるさい、あぶないという典型的な３Ｋ職場故、なかなか若手が定着しなくて対応に苦慮しています。 よって、長期的な視点に立つと、「やり方」を変えないと当業務の継続は難しいと考えています。 そこで、考えているのが、鍛造機械の変更です。 従来まで使用していた、打撃によって鍛造する「エアーハンマー」ではなく、プレスによって鍛造する鍛造機械を使ってどうか？ これならば、現在よりも少しは安全・環境が改善されるのではないか？と考えています。製品の仕様にもよりますが、ある程度の「自動化」も可能にならないか？とも考えています。 このようなことを検討している背景には、実は、現在使用している、エアーハンマーメーカーが現存していない、という事実もあります。 かなり、昔に導入した設備らしく、現在の社員で、導入のいきさつを知っている人がいないのが現状（これ自体、かなり問題。）です。そのため、大きなトラブルが発生すると、お手上げで、この工程の生産は完全にストップというリスクをかなり昔から抱えたまま今日に至ってもいます。 以上のような状況です。 そこで、教えていただきたいのは、下記の4項目です。 １）「打撃」による鍛造と「ﾌﾟﾚｽ」による鍛造とで、本質的に違いがあるのでしょうか？最終形状が同じであったら、鍛造のプロセスの内容（打撃かプレスか）に関わらず、材料性質上も同一のモノが得られると考えてよろしいいのでしょうか？もし、根本的になにか大きな違いがあると、そもそも、鍛造機械の変更という考え方が成り立ちませんので。 ２）現在、「現役」で鍛造機械としてエアーハンマーを扱っているメーカーがあれば教えていただきたく。 （扱う材料の大きさおよび鍛造最終形状は上記と同じです。） ３）さらに、プレスによる鍛造機械を検討する場合、どのようなメーカーがあるのか、教えていただきたく。 （扱う材料の大きさおよび鍛造最終形状は上記と同じです。） ４）塑性加工の方法に「圧延」という手段もあるとあると思います。「プレス」と同様に、この「圧延」という手段も、検討の価値があるのでしょうか？「圧延」は、「打撃による鍛造」「プレスによる鍛造」とは、全く別の塑性加工方法ということになるのでしょいうか？初歩的な質問と思いますが・・・。 鍛造という分野の知識に関して全くの素人なため、基本的な質問ばかりで恐縮です。 これから検討進める上での手がかりになる情報、きっかけ、でも結構です。ご教授いただけることあれば、どのような事でも。 よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 金属
- 高温水素中でのステンレスの破壊について
SUS316Lとセラミックスの混合物を水素と空気の混合雰囲気で800℃に加熱し、2時間ほど保持しました。そうしたら、試料は黒色で、大きな割れが5から7箇所くらいと無数のひびが入ってしまいました。試料は手やピンセットで持つ分には形状が崩れないのですが、やすりがけをしているうちに割れてしまうくらいの硬さです。 試料がこのように変化した原因として、 1)SUS316LのCr炭化物の析出による粒界腐食 2)水素脆化による腐食 の2つを考えています。これを確認するため、やすりがけをした後にエッチングをし、顕微鏡観察することによる粒界観察と、EPMAによるCrの偏析を観察することを予定しました。 しかし、疑問点があるため、以下のことを教えていただきたく思います。 1、腐食が、本やこのサイトでの知識しかないため、実際にどのように割れるかがわかりません。上記のような黒色化と割れ方で、腐食が原因だと考えてよいのでしょうか。 2、前述のようにやすりがけをするうちに試料が割れてしまうため、やすり方の上手いやり方や別の方法を教えていただけないでしょうか。 3、電解研磨と電解腐食と腐食の言葉の使い分けがわかりません。腐食が電解研磨機を使わなくてよいのなら、身近に電解研磨機がないためこの方法を使いたいのですが、、、。 なにぶん初心者なので、このあたりの本や資料を参考にしたらよいなども教えていただけるとありがたいです。どうかよろしくお願いいたします。
- 締切済み
- 金属
- 車バンパー塗装割れ（ヒビ）について
車バンパー塗装割れ（ヒビ）について 先日中古車を購入しました。 バンパーにへこみがあったのでその部分は直してもらい ポリマー加工をしてから納車してもらいました。 納車後に洗車をしていたら、直してもらったはずのバンパーの近くに 塗装割れ（ヒビ）のようなものができていました。 中古車屋さんに確認すると バンパー一式塗り直しているので、そのヒビは納車後にできたものだと思われる。 との回答。 バンパーにへこみとかはありません。 納車されてからあまり車に乗っていない時期に発見したものだったので ぶつけた、とかぶつけられたとかいう理由は思いあたりません。 そのヒビは触ってもザラザラしてたりしてません、ポリマーの下にあるのかな？ ボディの部分と何ら手触りはかわりません。 そのヒビ割れの現象は ぶつけた、ぶつけられた意外に考えられる原因はありますか？
- ベストアンサー
- 輸入車
- メッキ剥がれについて
材質S15Cを鍛造（冷間）処理した物をNCで切削加工しています。 これをMFZｎ?ーCのメッキ処理するのですが切削加工面は問題ないのですが素材地肌面のメッキが剥がれてしまいます。 表面処理に問題があると思い問い合わせたのですが酸洗いを強くすると表面が焼けてしまうと言われました。 どこに問題があるのでしょうか？ 皆さんの経験で原因と解決方法のアドバイスをお願いします。
- ベストアンサー
- 金属
- 切削による残留応力影響
冷間鍛造素材（S12C）を旋盤にて仕上げ加工している部品が有ります。 表面の残留応力を何箇所か測定したところ、引っ張りで500～650MPaと言う値が示されました。 現品は冷間鍛造による加工硬化によりHv170～220程度の硬度分布を示しているのですが、上記の数値はこの硬度から推測する引っ張り強度と同じ位の値です。 【質問】 材料の引っ張り強度と同値の残留応力が掛かっている、と言う事はありえるのでしょうか？ それとも、測定された残留応力は鍛造の影響ではなく、切削よる引っかきが原因で極々浅い層だけなのでしょうか？切削に伴う残留応力とはどの程度の深さまで達しているのでしょうか？ 残留応力の測定にはX線を使用しています。 この場合表面層より数ミクロンの深さの金属原子間距離を計測していると理解します。 旋盤による切削加工はミクロの視点では工具で金属組織をむしり取っている様なモノと考えます。つまり切削加工自体により結果的に素材そのものが持っている残留応力でなく切削加工に伴う応力を測定しているのではないか？ と危惧しています。 切削に伴う残留応力に関して、何パターンかトライを行ってみようと思います。 方向性が見えたらまた追記ます。チョット時間を下さい。 色々調べて見ると、切削に伴う残留応力は50μｍ程度の深部まで影響残っている様です。 その為、表面の残留応力上は素材の影響を反映しない様です。 一般には表面に掛かる応力で亀裂発生を判断する為、深部の残留応力は無視しても良いと聞きました。 しかし実際には表面上の残留応力が同じでも素材違いにより寿命は大きく異なります。この点が疑問です。
- ベストアンサー
- 金属
- 製品の疲労強度に与える影響因子について
製品加工工程の違いによる疲労強度の影響について調査中です。 製品は繰り返し荷重を与える事により下記３工程目のプレスであけた穴より亀裂が発生します。 製品の工程 １、鍛造（板厚7mm） ２、全面粗切削（板厚5.3mm） ３、プレス穴あけ ４、仕上げ切削（板厚5mm）（プレス破断面側のみ加工） 試作品として同一鍛造品を加工し３工程目の穴あけのみ機械加工（マシニング）した場合、疲労強度が大幅に低下します。（寿命時間1/10以下） 【質問】 一般に疲労限度は、素材強度と表面の残留応力で決定されると考えますが、本件に関しては下記理由により当てはまらない様です。他にどの様な要素を考慮すれば寿命の違いを説明できるでしょう？ １、素材は同一鍛造を使用している為、材料強度は同じ ２、表面の残留応力に影響を与えるのは切削工程であるが切削条件は同じ （実際に残留応力を測定してみましたが、量産品も試作品も同等で有りました） 唯一の違いであるプレス工程の影響である事は明らかですが、何が直接原因でしょうか？プレス肌による表面欠陥も疑いましたが、寿命はプレスの方が長く此方では説明出来ません。
- 締切済み
- 金属
- モノ（高分子）を動かせる、温度に依存する物性は何でしょうか？
高分子２種類が混ざった状態で自由落下しています。 その時、落下している空間の温度を、室温と300℃の ２パターンにわけたところ、室温の時は混在したまま、 300℃の時は外側と内側にそれぞれ偏析しました。 この現象の原因は何でしょうか？ 表面張力の違いと熱拡散、以外でお願いします。 この原因だと現象と条件が合わず、頓挫しました。 この問題の高分子の分子量には違いがあります。
- ベストアンサー
- 物理学
お礼
アドバイスありがとうございます。ヒート回数を短縮することにより温度管理が問題となる可能性は十分に考えられますね。確認してみます。