応力除去焼なまし 保持時間について

質問

主材を溶接構造用炭素鋼(=SM490A or SS400　板厚4.5～9ｔ)を用いて製缶（重量=約10kg程度)し、機械加工前に応力除去焼なましを実施するにあたり、以下2点にて?市場性及び?健全性について教えて下さい。
図面指示=625±25℃　1時間保持

?対象品は一般の熱処理メーカで実施予定としています。引合い先の熱処理メーカでは通常処理条件は600℃4時間保持との事であり、この条件は一般市中メーカでの通常条件なのでしょうか。
?JISにおいては、1時間保持は最小保持時間と規定されており、最大規定に関しては記載ありません。よって、4時間保持により強度、耐力等の低下を考慮すべきでしょうか。

回答No.6

noname#230359

再出です。iwanai記述の

>> SM490Aは、S20C程度の炭素量であり、
> ではない。SM490Aは溶接前提な材料で炭素当量を押さえる意味でのＣ0.20％以下。
これこそ意味不明だ！
“SM490Aは、S20C程度の炭素量であり”の小生の記述は、炭素量での比較。
文章的にも、内容的にも合っていれば、誰も否定できない。

それを、溶接時の材料与熱目安である“炭素当量”を記述し、話しをすり替える意味不明。
しかも、SM490Aの炭素量は、板厚によってはＣ0.20％以下ではなく、Ｃ0.22％以下。
正確さにも欠ける、“×”(かける　と　バツ　の掛詞)の記述。

> もっと重要なのは、より高炭素鋼でおきる＜Ｃ0.3％～の特定残炭率脱炭＞が生じたもの
> に焼入すると割れやすくなって有害だが、低炭素鋼なので素地がそれより低い。
> 従って脱炭して表面が僅か柔くなろうとも強度に響くことはない。
> http://www.jpo.go.jp/shiryou/s_sonota/map/kagaku09/4/4-5-1.htm

> http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=265626&event=QE0004
> 零点から少しは勉強したかもしれぬが、半端な理解で『関係者』は大迷惑
も意味不明だ！　そして、記述に矛盾がある！
小生の記述の“SM490Aは、S20C程度の炭素量であり、”の後に、“旧JIS等での焼きなまし
温度では、800℃半ばを超える記述もあり、そのような高い温度設定では、…と解釈すべき
でしょう”と記述しておりますが、その内容は消去し、URL内容を持ち出し勝手な論理展開。
しかも、“従って脱炭して表面が僅か柔くなろうとも強度に響くことはない”の記述は矛盾。
表面が僅か柔くなる → 硬度と引張強さは比例関係にある → 表面が僅か強度が弱くなる
となり、一般的には部材の表面を走る応力が最大であり、要注意ポイント。
また、それ以前に、“従って脱炭して”と、脱炭を記述しているにもかかわらず、別の
意味不明論理展開。
非常に笑止。

質問者さんは、内容を確認しても意味がないので、小生の初出内容を業者に確認してみてください。

回答No.5

noname#230359

インチあたり１時間というのは現品の表面温度が目標温度に達してから、中心温度が目標温度に達する時間を見ているのであって、単に応力除去時間という意味では、中心材温が目標温度に達してから１時間で良いでしょう。実際には、その炉の特性とか、１バッチの詰め込み具合で決まります。
かなり耐熱性の高い材料、例えば熱間ダイス鋼SKD61などでは、短時間では、625±25℃でも十分硬さは下がらないので、もっと温度を上げるか、または時間を長くする必要があります。構造用鋼だと625±25℃で短時間で十分硬さが下がり切っていますから、それ以上時間を引っ張る必要はないでしょう。まあ、時間を引っ張っても表面酸化の他には、内質的は害は無いでしょうが。
なお、耐熱性の高いSKD61などでは、温度と時間の両方を加味した焼き戻しパラメータという尺度を使って硬さの低下を予測します。その場合、処理温度だけで硬さが決まるというより、ある保持温度において、保持時間によりゆっくり硬さが低下し、最終的に焼きなまし硬さまで低下します。

回答No.4

noname#230359

ちょっと待ったw私の知識から言えば、軟鋼製溶接構造物の応力除去焼きなましの
保持時間は一般的には、t（板厚）/25.4（インチ当たり）h（加熱保持時間）じゃね？
熱処理専門家では無いが鉄鋼の熱処理については一通り勉強したので、ほっとけない

そこで確認のために調べた↓URLのかなり古い文献だがネット上にあったの拝借する
これから加熱温度625±25℃の時には、1.0* t /25 h であれば殆ど溶接部の残留応力除去
が可能であるとされている・・・他の文献もあるかも知れないが探す時間が無いので失礼

ワークの重量にも当然左右される（均一にならん）であろうが、4 h は長過ぎるかも知れない
それでも問題は無いと思うが、必要が無ければ省エネにもなるでしょう・・・ただし、
残留応力除去できれば良いだけの話だが↓↓URLの長時間で焼き割れの一文も気になるね

岩魚内さんの御指摘である↓については確かに私も心配し過ぎかと思ったが
　　＞＞応力除去焼鈍割れ
　　　　＞＞いずれも残留応力が高く，止端部の応力集中がないと生じない

＞主材を溶接構造用炭素鋼(=SM490A or SS400　板厚4.5～9ｔ)を用いて製缶
からSM490Aであれば問題ないと言えるが、SS400の場合は化学的成分規定が無い
ので溶接部に関しては応力除去焼鈍割れの恐れが少なからずあると私は思う
ちなみに溶接熱影響部の硬さはHv350以上になればビード割れの恐れが生じます

参考URL：

http://digital.hitachihyoron.com/pdf/1959/08/1959_08_14.pdf http://www-it.jwes.or.jp/qa/details.jsp?pg_no=0050020240

回答No.3

noname#230359

普通の熱処理で行う応力除去焼きなましは、インチあたり１時間を標準とするので、
?市場性について、トンネル炉やバッチ炉でも混在処理するから厚い方に併せた４時間も納得性があります。

?健全性について
冷間加工の結晶の乱れによる硬度上昇は消えるとしても、より高温な熱間圧延を通った材料なので、その規格強度は保っており、変態点以下なので組織が変わることはない。

＞JISにおいては、1時間保持は最小保持時間
圧力容器などの溶接後の処理規程と思われるが、溶接の歪みは大きく、それはこの温度では無くなりません。

　　http://www-it.jwes.or.jp/qa/details.jsp?pg_no=0010040250
　　材料の温度上昇に伴って降伏応力σyが低下するが，それと同時に弾性率Eも低下するため，
　　残留応力の原因となっている残留した塑性ひずみの上限を規定する降伏ひずみσy/Eの大き
　　さは，温度上昇によっても降伏応力ほど小さくならない。
　　このため溶接部に存在する固有ひずみの大きさは降伏応力の低下から想像されるほど小さく
　　ならず，残留応力低減もそれほど期待できない。
　　、、、クリープ現象による固有ひずみの低減あるいは解消によると考えるのが妥当である。

ホントに除去するなら軟化焼きなまし、更には完全焼きなましに相当する処理になり、時間も長くなります（以前流行った鋼板溶接機械の焼きなまし）。

　　＞応力除去焼きまなし
ピッタリの論文で知識の幅が拡がりました。

　　＞応力除去焼鈍割れ
　　　　＞いずれも残留応力が高く，止端部の応力集中がないと生じない

材質によるのと応力を取除くのが難しいほどの状況で起きる現象ではないかと

　　＞温度が高めに設定しますと、組織が変化(炭素が集中したりの)したり脱炭やスケール
　　　発生の危険が生じます

意味不明
　　　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=272887&event=QE0004
回答（10）で脱炭とはどのような温度でどの程度起きるか詳説済。

＞SM490Aは、S20C程度の炭素量であり、
ではない。SM490Aは溶接前提な材料で炭素当量を押さえる意味でのＣ0.20％以下。

もっと重要なのは、より高炭素鋼でおきる＜Ｃ0.3％～の特定残炭率脱炭＞が生じたものに焼入すると割れやすくなって有害だが、低炭素鋼なので素地がそれより低い。従って脱炭して表面が僅か柔くなろうとも強度に響くことはない。
　　http://www.jpo.go.jp/shiryou/s_sonota/map/kagaku09/4/4-5-1.htm

　　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=265626&event=QE0004
零点から少しは勉強したかもしれぬが、半端な理解で『関係者』は大迷惑

熱処理の関連は全般的に乱れまくってるが、関係者を名乗るなら実務経験を書いてからにすべきだねぇ

http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=220112&event=QE0004
＞熱処理はあまり詳しくありませんが　＝＝＝＝ ど素人

このひとの意味はこうなんだが、書かないのはガチャ欲しいから
しかし仕事直結の技術相談なのにねぇ

＞SKS3、、、850℃以上が多くみられますが　　（←　ウソ！脱炭以前に焼入不良！）

だから

＞800℃半ばを超える

でもどおってことないのはまだ勉強できてないのか・・・
炭素当量まで教えてたらキリガナイ

回答No.2

noname#230359

> 主材を溶接構造用炭素鋼(=SM490A or SS400　板厚4.5～9ｔ)を用いて製缶
> 図面指示=625±25℃　1時間保持
に対して、
> ?対象品は一般の熱処理メーカで実施予定としています。引合い先の熱処理メーカでは
> 通常処理条件は600℃4時間保持との事であり、この条件は一般市中メーカでの通常条件
> なのでしょうか。
無難な条件ではないでしょうか。
理由は、URLでも記述の焼鈍；
材料の軟化や歪取りのため焼鈍を行なうことがありますが、この焼鈍温度としては600～700℃
が適当です。温度が高すぎると組織が変化したり脱炭やスケール発生の危険が生じますので、
一般にはやや低目の温度を選んだ方が無難です。保持時間は数分ないし30分位保持して徐冷
しますが、徐冷は200℃位まで行ない、それ以下は放冷しても差し支えありません。
であるためです。

> ?JISにおいては、1時間保持は最小保持時間と規定されており、最大規定に関しては記載
> ありません。よって、4時間保持により強度、耐力等の低下を考慮すべきでしょうか。
上述のように、温度が高めに設定しますと、組織が変化(炭素が集中したりの)したり脱炭や
スケール発生の危険が生じますが、低目の設定なので問題はないでしょう。
それと、大きな物は均一に設定温度に達するまでの時間が長いので、
Ａ）周辺部の保持時間と中心部の保持時間には、大きな差が出てきて、周辺部での保持時間
　　でも問題が生じない条件設定が必要
Ｂ）中心部が設定温度に達するまでの時間算出が難しく、大きなマージンをみて確実に設定
　　温度に達して、一定の保持時間に保つ必要がある
にて、図面指示が625±25℃　1時間保持　って云うより、600～650℃で4時間処理したら、
保持時間が数分ないし30分位を確実に満足する意味で行っているのではないでしょうか？

より確実な手法を取った方がベターではないでしょうか？

それか、他のユーザーさんの物も一緒に処理なので、

大は小を兼ねる　的な内容で。

iwanaiの
>> 温度が高めに設定しますと、組織が変化(炭素が集中したりの)したり脱炭やスケール
>> 発生の危険が生じます
> 意味不明
> http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=272887&event=QE0004
> 回答（10）で脱炭とはどのような温度でどの程度起きるか詳説済。
は、おっさんだからURLからの連絡先で真意を確認できるんじゃない。

SM490Aは、S20C程度の炭素量であり、旧JIS等での焼きなまし温度では、800℃半ばを超える
記述もあり、そのような高い温度設定では、…と解釈すべきでしょう。
所詮、価値観が異なり、信用がない者が記述しても、暖簾に…、立て板に…で、意味無い。

参考URL：

http://www.tokkin.co.jp/materials/special_steel/000095.php http://www.pml.mech.kit.ac.jp/Pages/SlideShow/EngMaterials/En

回答No.1

noname#230359

少し暇でしたのでコメントさせて頂きます。
?＞条件は600℃4時間保持との事であり、この条件は一般市中メーカでの通常条件なのでしょうか。

　応力除去と言えば600～650℃×4hが一般的な温度域なので、貴殿の言う所の
通常条件になりますね。(別の言い方をすればおかしな条件ではないです。)

?＞時間保持により強度、耐力等の低下を考慮すべきでしょうか。

　基本600℃なら600℃の硬さが625℃なら625℃での硬さが鋼種によってだいたい決まっています。均熱時間は昇温時に炉内の場所により設定上昇温度直線より遅れて追随しますので、炉内の処理物が均熱温度(この場合は600℃ or 625℃になるのに必要な時間となります。よって処理物が少なくて1hでも十分に処理材が設定温度になるのならば1hでもいいし、処理物の量が多くなると当然、質量効果で設定温度に全ての処理材が達するまでに時間がかかります。
　私の経験から均熱1hは処理物が炉容積に対してものすごく少なく、かつべらべらの板材みたいなものならありうる条件ですが、多種、多形状品を同一炉で行う熱処理メーカー(一般的です。)なら均熱4hはすごく当たり前です。

　少し話が長くなってしまいましたが、4h保持で強度が下がるようでしたらもともとの熱処理が十分設定温度まで上がっていない証拠です。

　ちなみに加工硬化された材料でしたら550℃を境に軟化が発生します。そして冒頭にも話しましたが600℃処理での硬さが存在し、4Hでも10Hでも変化ないです。処理時間を長くすれば永久に軟化する材料があれば革命ものですね。

　的を得ない、とりとめのないコメントで申し訳ありませんでしたが、ご参考程度に聞き流して頂ければ幸いです。

お礼

早速の御回答に深謝致します。
特に4Ｈ保持は一般的であると事、大変参考になりました。
ありがとうございます。