熱処理検証

熱処理検証はなぜ重要なのですか?

鋼の特性は、基本的な格子構造、成形加工および熱による微細構造の変化に由来します。熱処理の成功、すなわち拡散に基づいた平衡相転移、あるいは時間および温度が厳格にコントロールされた相転移が、厳しい用途のほとんどのエンジニアリング部品に必須です。

熱処理は、材料や製品の製作過程の中間で行われます。熱処理が失敗した場合前後のプロセスがすべて台無しになります。再加工やスクラップを回避するために、例えば研削プロセスなどの前に熱処理の質を確認する必要があります。

熱処理プロセスの違いが材料特性にどのような影響を与えますか?

硬化と焼き戻し

焼入れ性は、焼入れで鋼がマルテンサイト(あるいはベイナイト)を形成する能力の尺度です。焼入れ性の尺度は、表面が冷やされた場合、一定の硬さが得られる深さの長さです。硬度と焼入れ性を混同しないように注意してください。硬度は材料への圧入に抵抗する能力の尺度です。

焼入れ性は、鋼中の炭素当量に依存します。合金化することで、マルテンサイト形成のための冷却速度への要求を低減することができます。焼き入れ直後のマルテンサイトは一般に大きな張力残留応力を持っており、硬く脆い材質です。マルテンサイトはラス、薄板状あるいはレンズ形状で生じる場合があります。焼戻しは残留応力を緩和し、マルテンサイトの形態を機械的用途に適したものにします。低下した硬度は、増加した延性のためのトレードオフです。

窒化と浸炭

増加した硬度は、高温高圧下で炭素や窒素を多く含む雰囲気中で、鋼組織中に間質性溶質原子を導入することにより、改善されます。獲得した硬さと硬化層の厚さは制御された特性です。残留応力は、硬化層の格子サイズの変化によって導入されます。

焼きなましおよび応力を取り除く熱処理

焼きなまし工程は応力を取り除き、成形加工の後の微細構造および粒度を標準化し、再結晶によって粒度を制御し、偏析を低減し、また特性の均質化を行う熱処理です。

残留応力の状態および質は、高温に構成部品を維持することにより縮小され、拡散に基づいたプロセスが行なわれ、転位、積層欠陥、双晶およびグレーン境界の形の微細構造への作業を軽減することを可能にします。硬度は、組織にかかる応力をリリースすることで縮小されます。

粒度コントロール

工業材料のほとんどは単結晶ではありません。また、粒度は材料の強度および延性に大きな影響を持っています。応力除去よりも高い温度では粒度成長と再結晶が生じます。

一般的な熱処理の問題:

  • 不十分な硬化
  • 焼き戻しの問題
  • 冷却の問題

熱処理の検証方法

X線回折

X線回折法は残留応力と残留オーステナイトを測定できます。X線回折法では、表面から深さ方向への電解研磨によって硬度プロフィールを測定することができます。

可視光線と比較し、X線はエネルギーが高く、波長が短いあるため、結晶質中の格子間隔の調査に理想的です。

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バルクハウゼンノイズ測定法

硬度と応力は、バルクハウゼンノイズ信号の大きさに直接影響します。バルクハウゼンノイズ測定法では、熱処理工程の品質異常の有無を確認し、熱処理部品の不良を容易に判別できます。

バルクハウゼンノイズ測定法は、印加磁界によって強磁性体に引き起こされた磁気ノイズを測定する、非破壊検査方法です。

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Stresstech 製品

Stresstechは熱処理検査および残留オーステナイト測定のターンキーソリューションを提供します。

Stresstech製品によって、熱処理検査および残留オーステナイト測定を、生産ライン、研究所、さらに現場でも、非常に簡単に行うことができます、

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