鋼に最適な熱処理は何ですか？

熱処理は、鋼の微細構造を変更して、硬度、強度、延性、または靭性などの機械的特性-を強化する重要なプロセスです-特定のアプリケーション要件に合わせます。鋼の「最良の」熱処理は、鋼の種類、その目的の使用、および必要な特性（たとえば、切削工具の硬度、構造コンポーネントの靭性、または機械部品の耐摩耗性）に完全に依存します。 - size {-} fits {-すべての解決策はありませんが、最も一般的な熱処理方法とその理想的なアプリケーションを理解することは、特定のシナリオの最適なプロセスを特定するのに役立ちます。
アニーリング：軟化と機械性のため
アニーリングは、特定の温度（通常は微細構造が変換される臨界点を上回る）に鋼を加熱することを含む熱処理であり、均一な加熱を確保するためにそこに保持し、ゆっくり（炉で）ゆっくりと冷却します。このプロセスは、内部応力を排除し、穀物構造を改良し、鋼-を柔らかくして、機械、形成、または曲げを容易にします。これは、As -ロール状態に硬くて脆い、-炭素鋼に特に役立ちます。たとえば、アニールされた1095高-炭素鋼（ナイフとスプリングで使用）は、最終硬化の前に研削や整形に十分な延性になります。アニーリングは、優先順位が加工性を改善し、脆性を低下させ、その後の処理のために鋼を準備することである場合に最適な選択です（たとえば、コールドワーキング）。
正規化：均一性と強度のため
正規化はアニーリングに似ていますが、加熱後に（炉でゆっくりではなく）空気中で鋼を冷却することを伴います。このより速い冷却速度は、より細かく、より均一な穀物構造を生成し、中程度の延性を維持しながら、アニーリングよりも強度と硬度が高くなります。鋳造鋼または鍛造鋼の不均一な微細構造（粗い粒子または内部応力がある可能性がある）を補正したり、鋼のバッチの特性を標準化するのに最適です。正規化は、構造の構造鋼（例えば、A36）に一般的に使用され、コンポーネント全体で一貫した強度と靭性が重要です。強度と作業性のバランスを取り、一般的な-目的鋼部品の治療に{-}になります。
クエンチングと焼き戻し：強さと靭性のため
クエンチングと強化は、ギア、シャフト、構造ボルトなどの荷重-ベアリングコンポーネントに重要な組み合わせである、高強度と靭性のバランスを達成するための最も広く使用されている熱処理です。このプロセスには、2つのステップが含まれます。まず、クエンチング（その臨界点の上に鋼を加熱し、その後、水、油、またはポリマーで迅速に冷却して、マルテンサイトと呼ばれる硬く脆い微細構造をロックします）。第二に、抑制（クエンチ鋼を低温に再加熱し、それを冷却して、硬度のほとんどを保持しながら脆性を低下させます）。たとえば、4140合金鋼（共通の構造合金）が消光および和らげられ、衝撃に抵抗するのに十分な靭性を備えた100,000〜150,000 psiの引張強度を達成します。この処理は、自動車のクランクシャフトや産業機械部品など、強度と耐久性の両方を必要とするアプリケーションと比類のないものです。
硬化：最大の硬度のため
硬化（クエンチングと交換可能によく使用されることが多いが、技術的には消光プロセスの一部ではあるが）は、速度冷却を通じて鋼の微細構造をマルテンサイトに変換することにより、硬度を最大化することに焦点を当てています。極端な硬度が、切削工具、ダイ、またはベアリング表面の主な要件-である場合に使用されます。高-炭素鋼（例：D2ツールスチール）または高-合金鋼は、化学が硬いマルテンサイトの形成を可能にするため、硬化に最もよく反応します。ただし、硬化した鋼は脆いため、アプリケーションが純粋な硬度を必要としない限り（例：ファイルなどの非-インパクトツール）がない限り、後続の強化なしに使用されることはめったにありません。
ケース硬化：硬いコアを備えた表面の硬度のため
ケース硬化（浸炭、ニトリッド、炭酸化などのプロセスを含む）は、コアを丈夫で延性したままにしながら、鋼の表面のみを硬化させるように設計されています。これは、（表面上）摩耗に抵抗する必要がある部品に最適ですが、ギア、カムシャフト、ファスナーなどの衝撃（コア）-も吸収します。炭素化には、炭素-豊富な環境で鋼を加熱することが含まれ、炭素をその表面に拡散させ、その後「ケース層」（表面層）を強化するために消光します。 Nitridingは炭素の代わりに窒素を使用し、低温で硬い摩耗-耐性表面を生成します（歪みを減らす）。たとえば、8620合金鋼（ギアで使用）は、しばしば埋葬されて、コアを硬く保ちながら、硬い摩耗-耐性表面（58〜62 HRC）を作成します（30〜35 HRC）。ケース硬化は、表面特性（摩耗、耐摩耗性）が重要である場合に最適な選択ですが、コアの靭性を犠牲にすることはできません。
ストレス緩和：内部ストレスを減らすため
ストレス緩和には、鋼を臨界点（通常は500〜1,300度f / 260〜700度）以下の温度に加熱し、ゆっくりと冷却する前にそこに保持することが含まれます。硬度や強度を大幅に変えることはありませんが、使用中の溶接、機械加工、またはコールド作業-によって引き起こされる内部応力を除去します。これは、溶接された構造コンポーネント（例えば、鋼製の橋、圧力容器）または精密部品（たとえば、工作機械フレーム）に不可欠であり、ストレス-誘導歪みがパフォーマンスを損なう可能性があります。ストレス緩和は、機械的特性を変更せずに鋼の寸法を安定させることである場合に最適な選択肢です。
最良の治療法の選択：重要な考慮事項
「最高の」熱処理は、3つの要因にかかっています。
1.スチールタイプ：high -炭素鋼（例えば、1095）は硬度のために硬化と抑制によく反応しますが、低{-炭素鋼（例えば、1018）は強度のために正規化されることがよくあります。合金鋼（例えば、4140）は、バランスの取れた特性のために消光と抑制で優れています。
2.アプリケーション：切削工具には硬化が必要です。構造ビームには正規化または応力緩和が必要です。ギアにはケース硬化が必要です。
3.必要な特性：延性のアニーリング、強度のためのクエンチング/強化-丈夫さのバランス、または表面摩耗抵抗のケース硬化。
要約すると、鋼の最良の熱処理は、その組成と意図された使用と一致するものです。クエンチングと焼き戻しは、-靭性のバランス、機械加工のアニーリング、表面摩耗抵抗のケース硬化、および安定性のためのストレスの緩和に汎用性があります。治療を鋼のニーズに合わせることで、メーカーは特定の産業または構造用途の可能性を最大限に引き出すことができます。