鋼の熱処理条件にかんして

質問

以前にも挙げったものですが
今 試験熱処理炉と生産熱処理炉で鋼を熱処理
させて同じ熱収縮になる処理条件を探っています

1、試験熱処炉には製品54gの鋼をいれて620℃で30分熱処理
実際生産熱処理炉には20kgの鋼をいれて
600℃で1時間熱処理

1番の結果は
試験熱処理は収縮がなし
生産熱処理炉では約1%収縮あり

単に熱処理時間が試験熱処理のほうが短かったのためでしたかが 知りたい

2、試験熱処理炉では昇温速度が約200℃/hr
実際生産熱処理炉は280℃/hr
上の昇温速度は違いますが一般的な熱処理では二つの条件が及ぼす影響はありませんか？以前の質問では昇温到達温度が同じければ問題ないとお回答をいただきました

3、写真を添付したが
真ん中から左がほうが実際生産熱処理炉で処理したもの、右のほうが試験熱処理炉のものですが色がなんかsteelのいろが少しづつ見えます>>>>熱が不足したのせいか？

4、今後なにを確認してどんなテストをすれば良いでしょうか？
素人なのにゼヒゼヒ宜しくお願いいたします。

回答No.11

ohkawa3 · ベストアンサー

＞回答(8)はどちらのか良く探せない
どうして探せないのか理解困難ですが、回答(8)を画像で貼っておきます。

回答No.13

kuroneko2020

C型リングだったの。
切れ目の隙間が狭くなるように変形すれば、直径が減少するのは当然。
変形の理由は、加熱による残留応力の解放の可能性が高い。

残留応力を持つ物を加熱すると、変形して応力が解放されるのはなぜか。
それは加熱により耐力が低下し、残留応力に負けて塑性変形を起こすから。
加熱温度が高いほど耐力がより低下するので、変形量が大きくなる。
つまり変形量を支配しているのは最高温度。

最初の質問にあるような「熱量」が支配するのは、拡散支配のように、温度が低くても時間が長ければ、温度が高い短時間に相当するような現象に限られる。変形の原因が応力解放ならば、熱量を考える意味がない。

質問内容が重要な課題で、解決をお急ぎなら、地場の試験所に相談されることをお薦めします。
失礼ながら熱処理に関してはほとんど初心者だし、質問内容がポイントからずれていては、解決にはつながりそうもそうもありません。

回答No.12

lumiheart

回答５の補足に関して

＞以前の専門家のご回答ように外径はなにかが剥けて小さくなるかも知らないですが、
鉄と鋼 第46 年 第10号
https://www.jstage.jst.go.jp/article/tetsutohagane1955/46/10/46_10_1262/_pdf

1/9ページ
「Ⅳ結言
　(1)鋼を空気中で高温に加熱すると粒界に沿って酸化が進行し割疵を生ずるが、
　深さは約0.03mmであった．」

よーするに約３０ミクロン程度、他の文献を探しても概ね似たようなもん

せいぜいがダイヤルゲージで計測可能レベル、ノギスでは計測分解能未満
サンドペーパで磨いて実測してみれば？

外径寸法がいくつなのかは開示されないままなんでアレですが
写真から推測すると概ね５０ｍｍ程度
その１％って事は４９．５ｍｍ　＜５００ミクロン縮小
ってことかな？

内部応力に拠る変形が約５００ミクロン
酸化被膜脱落に拠る変形は約３０ミクロン
よーするに酸化被膜に拠る変形は無視して構わないレベルじゃあないかな？

ただまぁ、酸化被膜厚さは文献にも拠るけどミリ単位も無きにしも非ずだけど
但し数時間とかの短時間でなく数十年レベルなんで
https://jasbc.or.jp/images/imageparts/title/release/ronbun/2018/H30-ronbun005.pdf

回答No.10

lumiheart

憶測ですが、本件の計測は炉から出して冷えた後の計測だよね？
どーやって冷やした？

１、炉を密閉したまま昇温速度と同じ速度で徐冷した？
２、熱いまま炉を開放してワークを取り出して自然冷却？
３、熱いまま炉を開放してワークを取り出して水槽に入れて急冷した？

恐らく１、以外の手段では冷却時に歪が出るんでは？
その歪が収縮率に含まれてるとかの可能性は無いの？

補足

ご返事いただきありがとうございます。
まず冷却は熱処理あとに自然冷却をさせます。冷却の条件による変化はまだ確認しなかったんですが。試験と生産処理も同じに自然冷却させています。

回答No.9

ohkawa3

回答(8)に示したメカニズムと、表面が剥げること（酸化など）を比べれば、回答(8)のメカニズムの方が影響が大きいでしょう。

表面が剥げることについては、試験熱処理炉と生産熱処理炉の雰囲気の差を質問していますが、補足情報ががありません。結論に変化を与える可能性は少ないと思いますが、念のためご提示いただけないでしょうか。

補足

ご返事いただきありがとうございます申し訳ございませんが、回答(8)はどちらのか良く探せないですが、炉の内部にはガスやエアなど供給させなくています。炉内部容積水準の空気はあると考えられますが雰囲気は大気と同じです、、、

回答No.8

ohkawa3

ご提示頂いた状況を整理すると、
熱処理によって、外径が約1%縮小し、隙間が約8%縮小したということのようです。（下図参照・・・寸法変化は誇張して描いています）
この際、周長（赤色矢印で示す長さ）及び材厚（外径と内径の差）は、ほとんど変化がないと思います。
この寸法変化は、応力除去焼きなましによって、内周及び外周に存在した残留応力が開放されたことによる効果と思われます。

試験熱処理炉と生産熱処理炉の処理結果を同等にしたいとするご要望は理解できますが、どちらに合わせることが適切なのかは、本来の目的である応力除去が適切に行われているか否かに基づいて判断することが本質的のように思います。

補足

詳細な説明と図に感謝します。 もし他の方が説明してくださった外観写真に見える表面が剥がれたことについてご意見いただけますか？ 表面が剥げるということがどんな意味なのか分かりません..

回答No.7

ohkawa3

円形の製品であって、外形の寸法を管理したい状況が見えてきました。
外形が真円でない場合は、下図に示すように測定する方位によって寸法が変化することを意味します。
ご質問の寸法変化（約1%）は、どの方位でも同程度なのでしょうか？特定の方位では拡大して、別の方位では縮小するような変形（楕円形になっている）をしていることはありませんか？

補足

お手数をおかけ申し訳ございませんが、ご返事ありがとうございます。楕円形ではなくて真円の形態です、、、

回答No.6

ohkawa3

質問その(2)です。
製品の形状は、下図左のようにリング状でしょうか？ それとも下図右のように単純な円板状でしょうか？

補足

ご返事いただきありがとうございます、先ほど返事いたします、いただいた絵の左ようなものですがもっと正確には切断されたスプリングワッシャような様子です

回答No.5

ohkawa3

専門家の回答(3)さんの酸化膜の剥がれのご指摘からすると、試験熱処理炉と生産熱処理炉の雰囲気が異なりそうに想像します。
試験熱処理炉が不活性ガスで空気をパージしているような雰囲気又は真空炉で、生産熱処理炉は空気のままということはありませんか？

補足

正確に話せば製品はリングですがもっと正確にはリングで切断された隙間があるものです、熱処理あとに外径とその隙間の収縮率を確認しますが外径は約1%隙間は約8%に収縮されます。
以前の専門家のご回答ように外径はなにかが剥けて小さくなるかも知らないですが、隙間が小さくなったのはなぜでしょうかも理解が必要です、、、正解がなくてもご教授いただきたいです。

回答No.4

kuroneko2020

応力を除去したからと言って、形状が変化することはあっても、体積が変化することはありません。

何度も言いますが、直径が減少する理由を明確にすることが先決です。それが分からなければ、温度条件をいじっても解決しません。

あと、1%の意味は何ですか。直径が1%収縮するのか、全体数の1%の数だけが収縮するのか。

補足

ご返事いただきありがとうございます、直径が1%くらい小さくなったことです。
実際熱処理時一皮が剥けることができますか？金属の熱処理は全然知らないのに宜しくお願いいたします。皮が剥けたことなら高温になにかが焼けたと理解しても良いでしょうか？焼けたらなにが焼けて剥けたんですか？

回答No.3

kuroneko2020

右端の2個、表面から部分的に何かが一皮剝けていますが、これは何ですか。

左の5本には見当たらないため、全周が一皮剥けて直径が小さくなっていると言うことはないですか。

補足

ご返事ありがとうございます、私は金属の熱処理ははじめてなのにご返事いただきよう一皮剥けたため全周(外径)が小さくなるかもしれないが、本当にそんなことかどうかわかりませんが、素人なのに教えていただけますか？