表面硬化と表面硬化の違い

主な違い - 表面硬化と表面硬化

熱処理とは、特に冶金において、熱を使用して材料の特性を変更することです。これは、金属および金属合金の化学的および物理的特性の変更に関与する工業プロセスの一種です。熱処理方法には、主に焼鈍、焼戻し、焼入れ、焼きならしの4種類があります。硬化は、金属の硬度を上げるプロセスです。硬化プロセスには、表面硬化と表面硬化の 2 つの主要なタイプがあります。表面硬化と表面硬化の主な違いは、表面硬化は材料表面に元素を注入し、より硬い合金の薄い層を形成することによって金属の表面の硬度を増加させますが、表面硬化は表面の硬度を増加させます。コアは比較的柔らかいままです。

対象となる主な分野

1.ケース硬化とは
– 定義、方法のステップ
2.表面硬化とは
– 定義、表面硬化差、金属構造表面硬化差
3.表面硬化と表面硬化の違いは何ですか
– 主な違いの比較

重要な用語:オーステナイト化温度、浸炭、表面硬化、示差熱処理、示差表面硬化、火炎硬化、硬化、高周波焼入れ、窒化、表面硬化

Case Hardening とは

ケース硬化は、金属の表面に元素を注入し、より硬い合金の薄い層を形成することにより、金属の表面を硬化させるプロセスです。この外層は「ケース」と呼ばれ、このプロセスをケース硬化と呼びます。

金属合金の肌焼きを理解するための例として、軟鋼の肌焼きを考えてみましょう。軟鋼などの炭素含有量の少ない金属合金には、一般に肌焼き法が使用されます。表面に注入されている元素は炭素です。約0.03mm程度の深さまでカーボンを塗布します。これにより、鋼のコアはそのままになります。したがって、プロパティは変更されません。

ケース硬化プロセス

図 1:鋼は表面に炭素を注入する前に赤熱されます

ケース硬化プロセスには 3 つのステップがあります:

これらの手順を実行すると、鋼の表面が硬化し、芯が柔らかくなります。 「ケース」の深さを増すために、このプロセスを数回繰り返すことができます。注入するための最も一般的な炭素源の 1 つは炭粉です。

表面硬化とは

表面硬化とは、外面の硬度を上げながら、コアは柔らかいままにするプロセスです。

表面硬化プロセス

表面硬化には 2 つの方法があります:

異なる表面硬化

示差熱処理は、金属合金の表面のみをオーステナイト化温度まで上げ、コアをその温度未満に保ちます。表面がその温度になったらすぐに急冷します。異なる表面硬化プロセスには、火炎硬化と高周波焼入れの 2 つがあります。

火炎硬化

火炎硬化プロセスは O₂ を使用します ガストーチを使用して表面をオーステナイト化温度にし、その後急冷します。

高周波焼入れ

このプロセスは火炎硬化プロセスに似ていますが、火炎の代わりに電気誘導コイルを使用します。これらのコイルは、コイルの周りに磁場を作り出し、電流を誘導します。鋼の電気抵抗により、鋼は加熱されます。希望の温度まで加熱すると、すぐに急冷されます。

図 2:火炎硬化スプロケット

差動金属構造

差動金属構造の表面硬化プロセスにより、金属の内部よりも表面が硬化します。これは、浸炭と窒化の 2 つの異なる方法で行うことができます。

浸炭

浸炭では、金属合金は炭素質環境で数時間高温に置かれます。温度は、金属の上限変態温度 (臨界温度) よりも高くする必要があります。次に、炭素は炭素質環境から鋼に吸収され、ゆっくりと表面層に拡散します。

窒化

窒化処理では窒素と熱を利用します。これは通常、燃料噴射ポンプに使用されます。この方法では、炭素の代わりに窒素が鋼の表面に拡散されます。窒化は浸炭よりも低い温度で行うことができます。

肌焼きと表面硬化の違い

定義

ケース硬化: 肌焼きは、金属の表面に元素を注入し、より硬い合金の薄い層を形成することにより、金属の表面を硬化させるプロセスです。

表面硬化: 表面硬化は、コアは柔らかいままで、外面の硬度を上げるプロセスです。

方法

ケース硬化: 肌焼きは、鋼を赤熱し、表面に炭素を注入し、急冷することによって行われます。

表面硬化: 表面硬化は、鋼をオーステナイト化温度まで加熱し、コアをその温度より低く保ち、すぐに表面を急冷することによって行われます。

主な用途

ケース硬化: 肌焼きは、軟鋼などの低炭素金属合金に一般的に使用されます。

表面硬化: 表面硬化は、スチール製の多くの機器に使用されています。

クエンチング

ケース硬化: 肌焼きは即時の焼入れを必要としません。

表面硬化: 表面硬化には即時の焼入れが必要です。

結論

硬化は、冶金における熱処理の一種です。表面硬化と表面硬化の2種類の硬化プロセスがあります。表面硬化と表面硬化の主な違いは、表面硬化は材料表面に元素を注入することによって金属の表面の硬度を増加させ、より硬い合金の薄い層を形成するのに対し、表面硬化はコアが残っている間に表面の硬度を増加させることです。比較的柔らかい。

参照:

1.「表面硬化」。ブリタニカ百科事典、ブリタニカ百科事典、2016 年 11 月 1 日、こちらから入手可能。
2. Himanshu Verma、「熱処理プロセス」。 LinkedIn SlideShare、2017 年 5 月 4 日、こちらから入手可能。
3. 「軟鋼の肌焼き」、TechnologyStudent、こちらから入手可能。

画像提供:

1. メリーランド州コロンビアの Jeff Kubina による「Blacksmith working」 – [1] (CC BY-SA 2.0) Commons Wikimedia 経由
2. 「火炎硬化スプロケット」Zaereth – Commons Wikimedia による自作 (CC BY-SA 4.0)