熱処理QA

焼なまし

「焼なまし」は、加工硬化による内部の歪みを取り除き、組織を軟化させる熱処理です。

焼なまし

焼なましの目的

鋼の組織の改善、鋼の軟化、内部応力の開放と除去、炭化物の球状化、鋼内組織の均質化など。

焼なましの操作

  1. 1.加熱……加熱温度:(AsまたはA3-1)+50℃(ただし、応力除去焼なましなどではA1変態点以下の適当な温度)
  2. 2.冷却……炉中徐冷、二段冷却(ゆっくり冷却することを原則とする)

焼なましの方法

完全焼なまし(HAF)(full an-nealing)

最も一般的に行われるのが完全焼なましで、鋼をできるだけ柔らかくすることができます。不必要な残留応力の除去や、結晶粒が粗大化したものを標準組織に回復させます。

焼なまし温度から常温までをゆっくり炉中冷却する操作の焼なましを完全焼なましといいます。しかし、常温まで炉中徐冷の必要はなく、500℃くらい(消色温度)まで徐冷したら炉から取り出して空中放冷したり、水冷する場合があります。この初めゆっくり、後早く冷却する二段焼なまし(stepped annealing)は、硬さ、組織の完全焼なましのものと変わりがなく、作業時間の短縮と炉の運用効率が向上する利点があります。

等温焼なまし(HAA)(ausannealing)

パ-ライト中のセメンタイトや網状セメンタイトを、球状化して、機械加工性または靭性を向上させます。焼なまし温度は、完全焼なまし、二段焼なましの場合と同じです。等温変態曲線の鼻より高い温度(約650℃付近)で等温処理を行えば迅速になんか焼なましができます。サイクルアニーリング(cyclic annealing)ともいわれ、高C工具鋼や、自硬性の強い高合金鋼の軟化焼なましに適用されます。

球状化焼なまし(HAS)(spheroidizing)

パ-ライト中のセメンタイトや網状セメンタイトを、球状化して、機械加工性または靭性を向上させます。亜共析鋼ではパーライト中のセメンタイトは通常、層状を呈しており、このままでは冷間鍛造などの被加工性がよくない、また過共析鋼では初析網状炭化物がそのまま存在すれば、焼入れ後のじん性が乏しくて実用になりません。しかし、セメンタイトを球状化しておけば、被加工性はよくなり、じん性が増し、均一な焼入れが行われて性能が発揮されます。工具鋼、軸受鋼などの高C鋼はすべて焼入れ前には、この処理を施して炭化物を球状化しておく必要があります。

  1. 1.Ae1点直上に長時間加熱したのち、ゆっくり冷却する。冷間鍛造材などに適用。
  2. 2.Ae1点の直上、直下に加熱冷却を数回繰り返す。
  3. 3.Ae1またはAe3上の温度に加熱したのち、常温までを炉中最徐冷するか、またはAe1直下の温度で等温保持する。
  4. 4.すべての炭化物が固溶する温度まで加熱し、網状炭化物が析出しないよう早めの冷却をし、さらに再加熱して1.または2.の処理を行う。高C鋼に適用される。

応力除去焼なまし(HAR)(stress relieving)

冷間加工を施した部品の内部応力を除去して軟化したり、溶接部材の内部応力を除去してじん性を回復させたり、または焼狂いを少なくするための前処理として行う軟化焼なましです。加熱温度は500~700℃が適当で、溶接部の応力除去の場合の多くは625±25℃である。温度が高いほど軟化程度は大きい。保持時間は1~2h/25㎜、冷却は徐冷です。

水なまし(water annealing)

作業を急ぎ、機械加工ができる程度の軟化が目的の際はこの迅速法がとられます。変態点より100℃低い温度(炭素鋼では650℃)に加熱し、10分間ほど(短くてよい)保持したのち、放冷または水冷します。

拡散焼なまし(HAD)(homogenizing)

鋳鋼品の均質化を目的として行われる。1000~1300℃の高温に保持されたのち徐冷する。樹状晶など鋳造組織が改善される。

可鍛化焼なまし(malleablizing)

白鋳鉄を可鍛鋳鉄にする場合の焼なまし操作。白鋳鉄を900℃に48時間以上加熱したのち徐冷する。

黒鉛化焼なまし(graphitizing)

セメンタイトを黒鉛化する焼なまし操作。900~950℃に長時間加熱しFe3C→3Fe+Cの変化をさせる。

光輝焼なまし(HAB)(bright annealing)

保護雰囲気または真空中で焼なまし操作を行うことにより、表面の高温酸化および脱炭を防止し、表面光輝状態を保持する焼なましである。

参考) 熱処理ノート 大和久重雄 著 (日刊工業新聞社)

> 武藤工業(株)の焼なまし・焼ならし


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