SKH51の鍛造金型の焼入れ

質問

熱処理会社で品質保証課を担当しているものですが、鍛造用の金型（200x200x120）の焼入れ依頼を受け、熱処理条件をご教授を頂きたく投稿いたしました。設備は2室型油焼入れ真空炉になります。
　規格が表面から中心部まで60HRC以上となっております。
　加熱保持時間の基本は、通常肉厚／2＋15分保持しますが、今回の場合保持時間だけで75分となり、設定時間はおそらく2時間以上となってしまいます。
結晶粒の粗大化が心配なので、3段加熱して本熱(1180℃)で焼けてから30分保持するつもりです。
　塩浴でなく油焼入れなので焼き割れが心配です。数分間（約8分）ガス冷後に80℃の油に油冷するつもりです。ワークの温度が1００℃以下になったら直ぐに焼き戻しするつもりです。
　以上の留意点で間違いないでしょうか？

回答No.5

noname#230359

「回答2」に追加します。真空炉における焼き入れ加熱時間の延長は、一定の焼きもどし硬さを得るための炭化物の固溶が目的です。いずれにしても、溶融開始温度に近い高温加熱なので結晶粒の粗大化は免れません。寸法が大きいので真空焼き入れの実績例も少ないです。種々不確定要因もあるので、とりあえず、外注を起用して塩浴熱処理に切り換えたらいかがでしょうか。ご存じと思いますが念のため紹介しておきます。（株）上島熱処理工業所; TEL 03-3753-7788 FAX 03-3751-5684, 以上　よろしく。

お礼

大変参考になりました。以上のことを踏まえ、改めて検討します。
ありがとうございました。

回答No.4

noname#230359

SKH51は焼入性はよいが、冷却が遅いと比較的高温域(950'C前後)で初析炭化物が析出し、焼きもどし硬さの低下、靱性の低下につながりますので、900'Cまでは冷却速度を早くすべきです。焼き入れ冷却は油冷か、熱浴冷却が一般的で、油冷の場合、250-300'Cでの引き上げ焼き入れを行い、あとは空冷する方法が推奨されます。私の経験の中には、SKH51 50tx300dia　のプレス金型を、真空焼き入れ(加圧ガス冷)を用い、800'Cx60min,---->1000'Cx60min,--->1180'Cx80min,GC,qench-----540'Cx5hr, 530'Cx5hr, 540'Cx4hr Temper　硬さ、HRC 60 の処理したものが靱性不足による早期破損を発生して大きな問題を生じた苦い事例があります。(対応策として塩浴熱処理に切り換えて継続している) 焼き入れ加熱時間については、雰囲気加熱の場合は、加熱速度が遅くなるため、一般に焼き入れ温度を下げる必要がある。例えば、塩浴炉で1210'Cx2min, 1140'Cx2min,は、それぞれ1190'Cx30min, 1120'Cx30min,にて焼き入れ効果が等価となる。 ご質問の金型(200x200x120mm)の場合、塩浴加熱にて10min, 雰囲気加熱の場合、150minが対応する所要時間となります。　　 参考;　大同特殊鋼;技術資料　高速度工具鋼の種類と熱処理。　　　　　　以上、参考になれば幸いです。

回答No.3

noname#230359

SKH51は焼入性はよいが、冷却が遅いと比較的高温域(950'C前後)で初析炭化物が析出し、焼きもどし硬さの低下、靱性の低下につながりますので、900'Cまでは冷却速度を早くすべきです。焼き入れ冷却は油冷か、熱浴冷却が一般的で、油冷の場合、250-300'Cでの引き上げ焼き入れを行い、あとは空冷する方法が推奨されます。私の経験の中には、SKH51 50tx300dia　のプレス金型を、真空焼き入れ(加圧ガス冷)を用い、800'Cx60min,---->1000'Cx60min,--->1180'Cx80min,GC,qench-----540'Cx5hr, 530'Cx5hr, 540'Cx4hr Temper　硬さ、HRC 60 の処理したものが靱性不足による早期破損を発生して大きな問題を生じた苦い事例があります。(対応策として塩浴熱処理に切り換えて継続している) 焼き入れ加熱時間については、雰囲気加熱の場合は、加熱速度が遅くなるため、一般に焼き入れ温度を下げる必要がある。例えば、塩浴炉で1210'Cx2min, 1140'Cx2min,は、それぞれ1190'Cx30min, 1120'Cx30min,にて焼き入れ効果が等価となる。 ご質問の金型(200x200x120mm)の場合、塩浴加熱にて10min, 雰囲気加熱の場合、150minが対応する所要時間となります。　　 参考;　大同特殊鋼;技術資料　高速度工具鋼の種類と熱処理。　　　　　　以上、参考になれば幸いです。

回答No.2

noname#230359

SKH51は焼入性はよいが、冷却が遅いと比較的高温域(950'C前後)で初析炭化物が析出し、焼きもどし硬さの低下、靱性の低下につながりますので、900'Cまでは冷却速度を早くすべきです。焼き入れ冷却は油冷か、熱浴冷却が一般的で、油冷の場合、250-300'Cでの引き上げ焼き入れを行い、あとは空冷する方法が推奨されます。私の経験の中には、SKH51 50tx300dia　のプレス金型を、真空焼き入れ(加圧ガス冷)を用い、800'Cx60min,---->1000'Cx60min,--->1180'Cx80min,GC,qench-----540'Cx5hr, 530'Cx5hr, 540'Cx4hr Temper　硬さ、HRC 60 の処理したものが靱性不足による早期破損を発生して大きな問題を生じた苦い事例があります。(対応策として塩浴熱処理に切り換えて継続している) 焼き入れ加熱時間については、雰囲気加熱の場合は、加熱速度が遅くなるため、一般に焼き入れ温度を下げる必要がある。例えば、塩浴炉で1210'Cx2min, 1140'Cx2min,は、それぞれ1190'Cx30min, 1120'Cx30min,にて焼き入れ効果が等価となる。 ご質問の金型(200x200x120mm)の場合、塩浴加熱にて10min, 雰囲気加熱の場合、150minが対応する所要時間となります。　　 参考;　大同特殊鋼;技術資料　高速度工具鋼の種類と熱処理。　　　　　　以上、参考になれば幸いです。

お礼

ご回答ありがとうございました。
加熱時間ですが、1100℃以上で150分も保持した場合、結晶粒の粗大化は問題ありませんか？
参考資料はURLでは検索出来ませんでした。文献の資料ですか？

回答No.1

noname#230359

多少焼きいれに知識があります
質問の内容の体積で
中心部までＨＲＣ６０は材質が何であっても
困難と思います
焼入れは熱した鋼を急冷した結果起こる
マルテンサイト等になる状態を言いますが
質問の体積では中心部まで急冷が出来ないと思います
行われる焼入れは表面から２０ｍｍまでが限界と思います
又、焼き戻し時間の少なさに製品になってからの
ひずみが出て寸法精度の保持が心配です
焼き戻し時間は３２０度に保持して炉冷はどうでしょうか
硬度はやや落ちますが
具体的な回答でなくてすみません

お礼

ｱﾄﾞﾊﾞｲｽありがとうございます。
ＳＫＨ５１のパーライトノーズは約８００℃まで１５分なので十分に芯部まで焼きは入ると思います。
ハイスは２次硬化材なのでの焼き戻しは、最低５５０℃は必要です。質問時には触れていませんでしたが、焼き戻しは５７０℃に芯部の物温が上がってから１時間は保持し、常温まで冷やし３回テンパーするつもりです。

　質問の意図は、焼入れはｱﾝﾀﾞｰﾊｰﾄﾞﾆﾝｸﾞで焼く場合でも保持時間が２時間以上になっても弊害がないかということです。