焼入れは、Ms 溫度以下または Ms 付近でマルテンサイト (またはベイナイト) 変態(tài)を行う急速な熱処理プロセスです。 詳細(xì)な方法は、鋼を Ac3 (亜共析鋼) または Ac1 (過(guò)共析鋼) の臨界溫度より高い溫度に加熱することです。 ）、一定時(shí)間熱を保持し、全體または一部をオーステナイト化し、最終的に臨界冷卻速度で冷卻します。アルミニウム合金、銅合金、チタン合金、強(qiáng)化ガラスなどの材料の溶體化処理、または急冷プロセスを伴う熱処理プロセスは、急冷とも呼ばれます。焼入れは、主に材料の硬度を高めるために使用される一般的な熱処理プロセスです。通常、焼入れ媒體のカテゴリーによって、水焼入れ、油焼入れ、有機(jī)焼入れなどに分けることができます?？茖W(xué)と技術(shù)の発展に伴い、いくつかの新しい焼入れプロセスが出現(xiàn)しました。

ワークピースは強(qiáng)力な不活性ガス流で急速かつ均一に冷卻され、表面の酸化を防ぎ、割れを防ぎ、歪みを減らし、必要な硬度を確保できます。 HPGQは主に、近年急速に進(jìn)歩している工具鋼の焼入れに使用されています?，F(xiàn)在、負(fù)圧（<1×105 Pa）大流量空冷、加圧（1×105～4×105 Pa）空冷、高圧（5×105～10×105 Pa）空冷があります。 -冷卻、超高圧（10×105～20×105 Pa）空冷などの新技術(shù)により、真空ガス焼入れ能力だけでなく、焼入れ後のワークの狀態(tài)も大幅に改善し、表面の狀態(tài)も良好です。明るさと小さな変形。 HPGQ は、主に材料の焼入れと焼き戻し、ステンレス鋼と特殊合金の固溶體に使用されます。 6×105 Pa の高圧窒素で焼入れすると、高速度鋼 (W6Mo5Cr4V2) の焼入れ性は 70 ～ 100 mm まで硬化でき、高合金鋼は 25 ～ 100 mm に達(dá)することがあります。冷間ダイス鋼 (Cr12 など) は 80 ～ 100 mm に達(dá)することがあります。

10×105Paの高圧窒素ガスで焼入れすると、6×105Paの冷卻負(fù)荷で冷卻すると負(fù)荷密度が30%から40%程度増加します。20×105Paの超高圧窒素または混合ガスで焼入れする場(chǎng)合ヘリウムと窒素の冷卻負(fù)荷の密度は、6×105 Paの窒素冷卻の密度より80%-150%高く、すべての高速度鋼と高合金鋼を冷卻できます。 、熱間ダイス鋼Cr13%クロム鋼、およびより大きなサイズの9Mn2V鋼などのより多くの合金油焼入れ鋼。また、別の冷卻室を備えたデュアルチャンバー空冷クエンチ爐は、同じタイプのシングルチャンバー爐よりも優(yōu)れた冷卻能力を備えています。 2 x 105 Pa の窒素冷卻デュアル チャンバー爐の冷卻効果は、4 x 105 Pa のシングル チャンバー爐に匹敵します。単一チャンバー爐は、運(yùn)用コストと保守コストが低くなります。

図１ 高圧ガス冷卻真空爐

従來(lái)の急冷は通常、油、水、またはポリマー溶液で行われますが、強(qiáng)力な急冷は水または低濃度のブラインで行われます。強(qiáng)焼入れの特徴は、冷卻速度が非常に速く、鋼の過(guò)度な歪みや割れの心配がありません。

従來(lái)の焼入れでは、焼入れ剤溫度まで冷卻すると、鋼部品の表面は引張応力または低応力狀態(tài)を形成しますが、強(qiáng)度の高い焼入れでは、ワークのコアがまだ熱い狀態(tài)で冷卻が停止し、表層は圧縮応力を形成します。強(qiáng)烈な焼入れ條件の下で、マルテンサイト変態(tài)ゾーンの冷卻速度が >30 °C / s の場(chǎng)合、鋼の表面の過(guò)冷卻オーステナイトは 1200 MPa の圧縮応力にさらされ、その後の鋼の降伏強(qiáng)度が増加します。少なくとも 25% による消光。

強(qiáng)焼入れの原理：鋼がオーステナイト化溫度から焼入れされると、表面とコアの間の溫度差により內(nèi)部応力が発生します。相変化構(gòu)造の特定の體積変化と相変化可塑性も追加の相変態(tài)応力を引き起こします。熱応力と相転移応力が重なると、つまり複合応力が材料の降伏強(qiáng)度を超えると、塑性変形が発生します。複合応力が高溫鋼の引張強(qiáng)度を超えると、焼割れが形成されます。強(qiáng)焼入れ過(guò)程では、相変態(tài)塑性による殘留応力と、オーステナイト-マルテンサイト変態(tài)の體積変化による體積変化が大きくなる。急冷中は、ワーク表面が直ちに浴溫まで冷卻され、芯溫はほとんど変化しません。急速な冷卻は、表層の収縮とコアによる応力バランスにより、高い引張応力を引き起こします。溫度勾配の増加は、初期マルテンサイト変態(tài)による引張応力を増加させ、マルテンサイト変態(tài)開(kāi)始溫度Msの上昇は、相変態(tài)塑性による表層膨張を引き起こし、表面引張応力を大幅に減少させ、圧縮応力。表面圧縮応力値は、形成された表面マルテンサイトの量に比例します。この表面圧縮応力により、コアが圧縮下でマルテンサイト変態(tài)するか、さらに冷卻すると表面引張応力が逆転するかが決まります。マルテンサイト変態(tài)によりコアの體積が十分に膨張し、表面のマルテンサイトが非常に硬くて脆い場(chǎng)合、応力反転により表面層が破壊されます。このため、鋼の表面の圧縮応力とコアのマルテンサイト変態(tài)は、できるだけ遅く発生する必要があります。

強(qiáng)焼入れ試験と鋼焼入れ後の特性：強(qiáng)焼入れ法の利點(diǎn)は、表層に圧縮応力が形成され、割れの確率が低下し、硬度と強(qiáng)度が向上することです。表面層は 100% マルテンサイト構(gòu)造を形成し、特定の鋼種で最大の硬化層を形成します。したがって、より高価な合金鋼の代わりに炭素鋼を使用できます。強(qiáng)力な焼入れは、均一な機(jī)械的特性を促進(jìn)し、ワークピースの歪みを最小限に抑えることもできます。部品の激しい焼入れの後、交互負(fù)荷下での耐用年數(shù)は桁違いに増加する可能性があります。 [1]

図２ 激しい焼割れ発生確率と冷卻速度の関係

水と空気の圧力と噴霧ノズルとワーク表面との距離を調(diào)整することにより、水と空気の混合物の冷卻能力を変化させ、冷卻を均一にすることができます。生産実踐は、複雑な炭素鋼または合金鋼部品の表面誘導(dǎo)加熱焼入れが、焼入れ割れの発生を効果的に防止できることを示しています。

図3 水と空気の混合

100℃の沸騰水で冷卻すると、鋼の焼入れまたは焼きならしにより優(yōu)れた硬化効果が得られます。この技術(shù)は、ダクタイル鋳鉄の焼入れに適用され、成功を収めています。アルミニウム合金を例にとると、アルミニウム合金鍛造品と型鍛造品の現(xiàn)在の熱処理仕様によると、一般的に焼入れ水溫度は60°C未満に制御されています。焼入れ水溫度は低く、冷卻速度は速く、大きな焼き入れ後は殘留応力が発生します。製品が最終的に機(jī)械加工されると、表面の形狀とサイズが一致しないため、內(nèi)部応力のバランスが崩れ、殘留応力が解放され、機(jī)械加工された部品の歪み、曲がり、楕円、その他の変形が発生し、修復(fù)不可能な最終部品になります。深刻な損失を伴います。 .例：プロペラやコンプレッサーブレードディスクなどのアルミニウム合金鍛造品は、機(jī)械加工後に明らかに変形し、部品が大きくなります。焼入れ水の溫度を室溫（30～40℃）から沸騰水（90～100℃）に上げた場(chǎng)合、鍛造品の殘留応力は平均で約50%減少します。 [2]

図４ 沸騰水焼入れの模式図

ホット焼入れ油を使用して、さらに冷卻する前または後のワークピースの溫度をMs點(diǎn)の溫度と同じかそれに近づけて、溫度差を最小限に抑え、焼入れされたワークピースの歪みと割れを効果的に防止します。 160 ～ 200 °C の熱油で小型の合金工具鋼冷凍金型を急冷すると、歪みを効果的に減らし、割れを防ぐことができます。

図５ 熱油焼入れの模式図

[1]范東里。強(qiáng)焼入れ - 強(qiáng)化鋼の新しい熱処理方法[J]。熱処理、2005、20(4): 1-3

[2] ソン?ウェイ、ハオ?ドンメイ、ワン?チェンジャン。アルミニウム合金鍛造品の微細(xì)構(gòu)造と機(jī)械的特性に対する沸騰水焼入れの影響[J]。アルミ加工, 2002, 25