機械部品を熱処理するには？

金属加工品に必要な機械的特性、物理的特性、および化学的特性を持たせるためには、材料の合理的な選択とさまざまな成形プロセスに加えて、熱処理プロセスが不可欠なことがよくあります。鋼は、機械産業で最も広く使用されている材料です。鋼の微細構造は複雑で、熱処理によって制御することができます。したがって、鋼の熱処理は金属熱処理の主な内容です。

さらに、アルミニウム、銅、マグネシウム、チタンなど、およびそれらの合金は、熱処理によって機械的、物理的、および化学的特性を変化させ、さまざまな性能特性を得ることができます。

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更しませんが、ワークピースの内部微細構造を変更するか、ワークピースの表面の化学組成を変更して、ワークピースの性能を付与または改善します。その特徴は、通常肉眼では見えないワークの内部品質を向上させることです。

熱処理の役割は、材料の機械的特性を改善し、残留応力を除去し、金属の機械加工性を改善することです。熱処理のさまざまな目的に応じて、熱処理プロセスは次の2つのカテゴリに分類できます。予備熱処理と最終熱処理です。

予備熱処理の目的は、処理性能を向上させ、内部応力を除去し、最終熱処理のために良好な金属組織を準備することです。熱処理プロセスには、焼きなまし、焼きならし、時効、焼入れ、焼き戻しなどが含まれます。

(1) アニーリングとノーマライズ

焼きなましと焼きならしは、熱間加工されたブランクに使用されます。炭素含有量が0.5％を超える炭素鋼および合金鋼は、硬度を下げて切断しやすくするために、しばしば焼きなましされます。炭素含有量が0.5％未満の炭素鋼および合金鋼は、硬度が低すぎる場合の粘着を避けるために使用されます。代わりに、正規化が使用されます。

アニーリングと正規化により、引き続き粒子と均一な構造が微細化され、その後の熱処理の準備が整います。焼きなましと焼きならしは、ブランクが製造された後、粗加工の前に配置されることがよくあります。

(2) エイジングケア

時効処理は、主にブランクの製造および機械加工で発生する内部応力を除去するために使用されます。

過度な輸送負荷を避けるため、一般的な精度の部品については、仕上げ前に時効処理を手配することができます。ただし、より高い精度が要求される部品（座標中ぐり盤のボックスなど）の場合は、2 つまたは複数の時効処理手順を配置する必要があります。単純な部品は、一般的に時効処理の対象にはなりません。

鋳物だけでなく、剛性の低い一部の精密部品（精密ねじなど）では、加工時に発生する内部応力を除去し、部品の加工精度を安定させるために、荒削りと半削りの間に複数回の時効処理が配置されることがよくあります。仕上げ加工。一部のシャフト部品の加工では、矯正工程の後に時効処理を手配する必要があります。

(3)焼戻し

焼入れ焼戻しは焼入れ後の高温焼戻し処理です。均一で微細な焼戻しソルベート組織を得ることができ、その後の表面焼入れおよび窒化処理時の変形の低減に備えることができます。したがって、焼入れ焼戻しも予備熱処理として使用できます。

焼き入れと焼き戻し後の部品の総合的な機械的特性が向上するため、高硬度と耐摩耗性を必要としない一部の部品も最終熱処理プロセスとして使用できます。

最終熱処理の目的は、硬度、耐摩耗性、強度などの機械的特性を向上させることです。

(1)焼入れ

焼入れには、表面焼入れと全体焼入れがあります。中でも表面焼入れは、変形や酸化、脱炭が少ないことから広く使用されており、表面焼入れは、良好な内部靭性と強い耐衝撃性を維持しながら、高い外部強度と良好な耐摩耗性という利点もあります。

表面硬化部品の機械的性質を向上させるために、予備熱処理として焼き入れ焼き戻しや焼きならしなどの熱処理が必要になることがよくあります。

(2) 浸炭焼入れ

低炭素鋼、低合金鋼には浸炭焼入れが適しています。まず、部品の表面の炭素含有量を増やします。焼入れ後、表面は高い硬度を獲得しますが、コアは一定の強度と高い靭性と可塑性を維持します。

浸炭には全体浸炭と部分浸炭があります。部分浸炭の場合は、非浸炭部に浸出防止対策（銅メッキまたは浸出防止材メッキ）を施してください。浸炭焼入れ変形が大きく、浸炭深さが一般的に0.5～2mmであるため、浸炭工程は一般的に中仕上げと仕上げの間に配置されます。

部分浸炭部の非浸炭部がマージンを大きくしてから余剰浸炭層を除去する工程案を採用する場合、浸炭後焼入れ前に余剰浸炭層除去工程を配置する。

(3)窒化処理

窒化は、窒素原子を金属表面に浸透させて窒素含有化合物の層を得る処理方法です。窒化層は、部品の表面の硬度、耐摩耗性、疲労強度、および耐食性を向上させることができます。

窒化処理温度が低く、変形量が少なく、窒化層が薄い（一般的に0.6～0.7mm以下）ため、窒化処理は可能な限り行う必要があります。窒化時の変形を少なくするためには、一般的に切削加工後に必要となります。応力緩和高温焼戻しを行います。

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