高周波焼入れと自己焼戻しプロセスは、熱処理において重要なプロセスです。工業用途では、多くの鋼製ワークピースが一定の硬さを達成する必要がありますが、最良の機械的特性を達成するためには一定の靭性も必要です。高周波焼入れは、ワークピースの硬度を得ることができますが、焼入れ後のワークピース内部には大きな内部応力が存在します。自己焼戻し工程は、内部応力を除去し、ワークピースの靭性と塑性を高めることができます。そのため、ワークの熱処理工程では、高周波焼入れや自己焼戻し工程を用いることが多い。鋼部品の品質を向上させるために、どのように高周波焼入れや自己焼戻しを行えばよいのか。これは多くの技術者を悩ませる問題であり、この記事ではそのプロセスにおける重要な影響因子について紹介する。
高周波焼入れと自己焼戻しプロセス
誘導熱処理プロセスでは、加熱、冷却、自己焼戻しパラメータなど、いくつかのプロセスパラメータが焼入れ部品の品質に影響を与えます。したがって、これらのパラメータは、プロセス要件に従って厳密に設定する必要があります。
誘導加熱
1.暖房の目的
- 誘導加熱の完了時に、部品の表層の温度は、誘導硬化温度と同じかそれよりもわずかに高くなければならない。
- 適切な加熱深度を得ること。
2.加熱温度と加熱層の深さは以下の要因に依存する：
- 加熱中に部品に伝達される平均有効電力。
- 加熱時間。
- 現在の周波数。
他の要因が変わらない場合、出力が大きく、加熱時間が長いほど、部品の加熱層と硬化層の深さは大きくなる。加熱パワーや加熱時間が不足すると、ワークの硬化が不完全になるか、まったく硬化しなくなる。加熱時間の調整と制御にタイムリレーを使用する場合は、少なくとも月に2回はストップウォッチでチェックすること。リレーは、調整後直ちに機械式ストップウォッチでチェックしなければならない。リレーの誤差は±0.1秒以内とし、エネルギーモニターは装置の要件に従って使用すること。
冷却
加熱終了後、直ちに、あるいは一定の予冷時間をおいて部品を冷却し、高周波焼入れを完了させる。
1.高周波焼入れの結果の質は、次の3つの側面に反映される：
- 冷却後に直接測定した硬度値。
- 部品の内部応力の大きさ。
- 硬化層の深さ、面積、微細構造。
2.硬化の結果は、以下のパラメータに依存する：
- 冷却時間。
- 硬化・冷却媒体（水、油、ポリマー水溶液など）の温度。
- 排出される硬化冷却媒体の圧力（または流量）。
冷却時間が長い、硬化冷却媒体の温度が低い、射出圧力が高いということは、より集中的な硬化を意味し、部品の表面硬度が高くなり、硬化応力が大きくなり、亀裂発生の危険性が高くなる。不合格品を出さないためには、工程を厳密に守り、予冷と冷却時間を指定された工程パラメーターの範囲に従って調整し、ストップウォッチでチェックしなければならない。
セルフ・テンパリング
1.セルフ・テンパーの結果は、次のような点に反映されている：
- 硬化硬度の低下。
- 内的ストレス解消の程度。
2.セルフ・テンパーの結果は以下の通り：
- 最高焼き戻し温度。
- セルフテンパリングタイム。
自己焼戻し時間とは、部品が冷却完了から再湿潤（後工程で適時処理が必要な場合）まで空気中に滞留し、焼戻し効果が完了するのに十分な時間をいう。自己焼戻し時間は、工程規定に従わなければならない。他の要因に変化がない場合、部品の冷却時間が短いほど、部品中心部の余熱が多くなり、自己焼戻し温度が高くなり、内部応力除去が完了し、焼入れ硬さが低下する。
3.セルフテンパ品質検査
- 焼入れ硬さの減少を測定し、焼入れ後に自己焼戻しされた部品とそうでない部品（焼入れ中に完全に冷却された部品）を比較し、自己焼戻しによる部品の硬さの減少を求める。
- クラックが硬化していないかチェックする。
- 液体をスプレーしたばかりの部品の表面をヤスリで削り、表面の焼き戻し色（酸化色）を観察して、自己焼き戻し温度をおおまかに判断する。
- 赤外線温度計で自己焼戻し温度を直接測定する。これが最も信頼できる方法である。
