歪み問題かいけつ隊
焼入れと歪みは切っても切れない仲です。
対策をすべて踏んだとしても、低減はしますが、
なくなるということではありません。
最終的には取の工程で、出た歪みを矯正していくことが必要になります。
歪矯正は三洋電子の強みです。
焼入れをすると歪むワケ！？
焼入れと焼入れ歪みは切っても切れない仲で、常に付きまとうという問題が生じます。
まずは焼入れをすると何故『歪む』のか?を焼入れのメカニズムと共に考えていきます。
焼入れで歪む原因は、変態応力と熱応力によるものです。
まず、変対応力は、理論的に体積の増減が発生しますので、これを皆無にすることはできません。
また、熱応力は変態をともなわず、熱の変化だけで歪みが生じる現象です。
加熱と冷却をするだけで、鋼は伸縮しますので、これも防止をすることはできません。
焼入れ時の歪みはこの2つが複合して生じる現象です。
焼入れとは、オーステナイト状態に加熱した鋼を、急冷しマルテンサイトという組織を得ること指します。
この時鋼は、冷却、加熱によって、組織変化と体積変化をを起こしています。
下の図は焼入れ時の炭素原子の動きです。
炭素が格子に入り込み、閉じ込められたままになるので、格子には歪みが発生します。
格子に歪みが発生することにより、鋼は硬くなりますので、この関係は切っても切れない仲なのです。 また、熱処理をする際には、上記の他にも、いくつかの原因があります。
例えば、材料の内部の組織の不均一さに起因するものや、最近の機械加工では、技術の進展がめざましく、重切削が普通であり、それが故に加工面に残留応力が発生し、熱処理はこの加工応力も背負って処理することとなります。
まずは焼入れをすると何故『歪む』のか?を焼入れのメカニズムと共に考えていきます。
焼入れで歪む原因は、変態応力と熱応力によるものです。
まず、変対応力は、理論的に体積の増減が発生しますので、これを皆無にすることはできません。
また、熱応力は変態をともなわず、熱の変化だけで歪みが生じる現象です。
加熱と冷却をするだけで、鋼は伸縮しますので、これも防止をすることはできません。
焼入れ時の歪みはこの2つが複合して生じる現象です。
焼入れとは、オーステナイト状態に加熱した鋼を、急冷しマルテンサイトという組織を得ること指します。
この時鋼は、冷却、加熱によって、組織変化と体積変化をを起こしています。
下の図は焼入れ時の炭素原子の動きです。
炭素が格子に入り込み、閉じ込められたままになるので、格子には歪みが発生します。格子に歪みが発生することにより、鋼は硬くなりますので、この関係は切っても切れない仲なのです。 また、熱処理をする際には、上記の他にも、いくつかの原因があります。
例えば、材料の内部の組織の不均一さに起因するものや、最近の機械加工では、技術の進展がめざましく、重切削が普通であり、それが故に加工面に残留応力が発生し、熱処理はこの加工応力も背負って処理することとなります。
焼入れ歪みの防止ポイント（お客様にお願いしたいこと）
| 対策法 | 具体的な方法 | |
|---|---|---|
| 材質の改善 | 焼入れ性のよい材料を使用し、冷却速度を緩和させ、熱応力を低減させる | SK→SKS、SKS→SKD |
| 材料取り方法の検討 | 材料の目の方向を知り、目的にあった取り方をする | |
| 前処理の実施 | 素材の内部応力・組織の不均一さの除去 | 焼きならし、調質等の実施 |
| 加工応力の除去 | 荒加工後の応力除去の実施 | |
| 製品形状の改善 | 均一加熱となるように肉厚の変動を小さくする | 例えば対称形状にして熱処理後に加工する |
| 長尺材のように曲がりやすいものは短く分割する | 分割し短くすることで、一本あたりの変形を小さくする。 |
焼入れ歪みの防止ポイント（当社でやるべきこと）
| 対策法 | 具体的な方法 | |
|---|---|---|
| 材質の改善 | 歪みを極力低減する熱処理条件への変更 | 焼入れ温度の改善部分的に硬化すればいいものは、熱処理方法自体の変更 |
| 加熱、冷却方法の改善 | 均一加熱とだれの防止 | 部品間隔、対象部位置や部品支持の仕方に注意する |
| 徐加熱の採用 | 適正な予熱を行い、できるだけ徐々に加熱する | |
| 均一冷却方の実施 | 冷却剤の流れを均一にする |
