高周波焼入れ用の一般的な鋼種

鋼の焼入れは、所望の物理的および機械的特性を達成するために、様々な用途に不可欠である。製造業では、鋼の焼入れにいくつかの方法が普及していますが、高周波焼入れはそのひとつです。鋼鉄工作物の特性を満たすために、産業界ではしばしば異なる鋼種が高周波焼入れ用に選択されます。

しかし、すべての鋼種が高周波焼入れに適しているわけではありません。この記事では 高周波焼入れプロジェクトで一般的に使用される鋼種について説明します。.さっそく始めましょう！

高周波焼入れに使用される合金鋼シリーズとは？

鋼合金は一般的にその組成と特性に基づいて異なるシリーズに分けられます。鋼合金を分類するために使用される等級システムは、一般的に4桁の数字を含み、最初の桁は鋼中の主合金元素を表します。ここでは、いくつかの標準的な鋼合金のシリーズとそれに対応する1桁目の数字の簡単な概要を示します：

• 1xxx：一次炭素を含む鋼（1018など）
• 2xxx：ニッケル鋼（2330など）
• 3xxx：ニッケルクロム鋼（3140など）
• 4xxx：モリブデン鋼（4140など）
• 5xxx：クロム鋼（5120など）
• 6xxx：クロム-バナジウム鋼（6150など）
• 7xxxタングステン鋼（7118など）
• 8xxx：ニッケル-クロム-モリブデン鋼 (8620など)
• 9xxx：シリコン-マンガン鋼（9260など）。

しかし、炭素含有量が0.35%と焼入れには閾値があるため、高周波焼入れには不向きな鋼種である。以下は、高周波焼入れが可能な標準的な合金鋼シリーズです。

高周波焼入れ用軸受鋼

その名が示すように、ベアリング・スチールは、ベアリングやその他の高摩耗部品の製造に一般的に使用される鋼合金の一種です。この種の鋼は通常、強度、耐久性、耐摩耗性を向上させるために、炭素、クロム、その他の合金元素を多く含んでいます。高周波焼入れは、ベアリング鋼を焼入れするための一般的な方法です。硬化層の硬度と深さを高度に制御することができます。その結果、軸受鋼の硬化層は数ミリの厚さになり、耐摩耗性と疲労強度が大幅に向上します。高周波焼入れで軸受鋼として使用される鋼種の例には、AISI 52100、AISI 440C、AISI 4140、AISI 4340、AISI 52100H、AISI 416ステンレス鋼、AISI M50高速度鋼などがある。

高周波焼入れ用低合金ボロン鋼

低合金ホウ素鋼は、合金元素として少量（0.001～0.003%）のホウ素を含む。ホウ素の含有量は少なく見えるかもしれないが、鋼の特性を変えるには十分である。ホウ素は鋼の焼入れ性を向上させ、これは熱処理によって鋼を硬化させる能力である。そのため、低合金鋼にホウ素を加えることで、そうでない場合よりも深く硬化させることができる。低合金ホウ素鋼は高周波焼入れに最適な鋼種である。添加されたボロンは焼入れ性を高め、他の鋼種よりも深い焼入れを可能にします。その結果、ギア、車軸、その他の高応力部品など、高い耐摩耗性が要求される用途に使用できる。

高周波焼入れに最適な鋼種を選ぶには？

高周波焼入れに最適な鋼種を特定することは困難です。高周波焼入れプロジェクトに適した鋼種は、要求される用途によって異なります。したがって、高周波焼入れに最適な鋼種を選ぶには、多くの要素を考慮する必要があります。ここでは、高周波焼入れプロジェクトのために鋼種を選択する際に考慮すべき重要な要因のいくつかを紹介します；

• 炭素含有量：高周波焼入れ用の鋼種を選択する際に考慮すべき重要な要素のひとつです。炭素含有量が高いほど焼入れ後の硬度は高くなるが、割れや歪みのリスクも高くなる。一般に、炭素含有量は0.4%から0.6%が高周波焼入れに最適である。
• 合金組成： 合金元素は鋼の焼入れ性に影響を与える。例えば、マンガンは焼き入れの深さを増すのに役立ち、クロムは腐食を改善し、ホウ素は焼き入れ性を向上させます。そのため、鋼種の組成を知り、それが自分の要求に合っているかどうかを分析する必要がある。
• 微細組織：鋼の微細組織は高周波焼入れの適性に重要な役割を果たす。例えば、微細で均一な結晶粒組織を持つ鋼は、多くの場合、割れや歪みなしに焼入れしやすい。
• 既存の特性：鋼種の既存特性を考慮することも重要である。硬化中にひずみや割れが発生する可能性がある場合は、選択リストから除外する必要があります。
• アプリケーションの要件：最後に、高周波焼入れ用の鋼種を選択する際には、用途固有のニーズを考慮することが不可欠です。要求される硬度、耐摩耗性、寸法公差などの要素をすべて考慮する必要があります。

機械部品の高周波焼入れの利点をご覧ください。

高周波焼入れに適さない鋼材をどのように焼入れするのか？

すべての鋼種が高周波焼入れに適しているわけではありません。いくつかの鋼種は高周波焼入れに適さない。その理由は、焼入れ性が悪い、割れや歪みのリスクが高い、高周波加熱に対する反応が悪い、などが考えられます。一般的に、その鋼種が高周波焼入れに適しているかどうかは、鋼の炭素含有量によって決まります。例えば、炭素含有量が0.3%未満の鋼種は高周波焼入れで処理することができません。高周波焼入れに適さない鋼種であれば、他の方法もあります。鋼の特性や要求される結果に応じて選択することができます。

• 浸炭：ガスや液体などの炭素を多く含む環境で鋼を加熱し、鋼の表層に炭素を導入する。炭素は鉄と反応してより硬い表層を形成するが、鋼の中心部は比較的軟らかいままである。
• 火炎焼き入れ：炎やトーチで鋼を加熱し、水や空気を噴射して冷却する焼入れ方法。部品の特定部分を局所的に硬化させるのに適している。
• 焼き入れと焼き戻し：鋼を高温に加熱し、油や水などの焼き入れ媒体で冷却する工程。その後、鋼を低温で再加熱し、一定時間保持することで焼き戻す。その結果、鋼は脆さを失い、靭性が増す。

結論

合金元素の組成は鋼種と鋼の焼入れ性を区別する。1045、1050、4140、4150、5150など、さまざまな鋼種を高周波加熱で硬化させることができます。しかし、どのような高周波焼入れプロジェクトでも、優れた鋼種は使用目的と要求特性に依存します。