金属熱処理

金属熱処理は、機械製造における重要なプロセスの1つです。 他の処理プロセスと比較して、熱処理は一般にワークピースの形状と全体的な化学組成を変えません、ただし、ワークピースの内部微細構造を改善するか、ワークピースの表面の化学組成を変更して、ワークピースのパフォーマンスを向上または改善します。

その特徴は、一般に肉眼では見えないワークピースの固有の品質を向上させることです。 一部の人々が言うように、機械加工は手術であり、熱処理は内科であり、国の製造業の中核的な競争力を表しています。

プロセス

熱処理プロセスには、一般に、加熱、断熱、冷却の3つのプロセスが含まれ、時には加熱と冷却のみが含まれます。 これらのプロセスは接続され、中断されません。

金属が加熱されると、ワークピースは空気にさらされ、酸化と脱炭が頻繁に発生します (つまり、鋼部品の表面炭素含有量が減少します)。これは、熱処理後の部品の表面特性に有害な影響を及ぼします。 したがって、金属は通常、制御可能な雰囲気または保護雰囲気、溶融塩、および真空環境で加熱されます。 それらは、コーティングまたは包装方法によって保護および加熱することもできる。

暖房温度は、熱処理プロセスの重要なプロセスパラメータの1つです。 加熱温度の選択と制御は、熱処理の質を確保するための主な問題です。 加熱温度は、加工された金属材料と熱処理の目的によって異なりますが、一般的には、高温構造を得るために相変態温度を超えて加熱されます。 さらに、変形には一定の時間が必要であるため、金属ワークピースの表面が必要な加熱温度に達すると、内部と外部の温度を一定にし、微細構造を完全に変換するには、この温度を一定期間維持する必要があります。 この期間を保持時間と呼ぶ。

高エネルギー密度の加熱と表面熱処理を使用すると、加熱速度は非常に速く、一般に保持時間はありませんが、化学的熱処理の保持時間はしばしば長くなります。

冷却も熱処理プロセスに不可欠なステップであり、冷却方法はプロセスによって異なり、主に冷却速度を制御します。

分類

金属熱処理プロセスは、全体的な熱処理、表面熱処理、化学熱処理の3つのカテゴリに大きく分けられます。 異なる暖房媒体、暖房温度、および冷却方法に応じて、各主要なカテゴリは、いくつかの異なる熱処理プロセスに分けることができます。 異なる熱処理プロセスは、同じ金属に対して異なる構造および異なる特性を得ることができる。 鋼は業界で最も広く使用されている金属であり、鋼の微細構造も最も複雑であるため、鋼の熱処理プロセスには多くの種類があります。

全体的な熱処理は、ワークピース全体を加熱し、適切な速度で冷却して必要な金属構造を取得し、その全体的な機械的特性を変更するための熱処理プロセスです。 鋼の全体的な熱処理には、熱処理の「4つの火」としても知られる、アニーリング、正規化、焼入れ、および焼戻しの4つの基本的なプロセスがあります。