S45C材の深さ異常

質問

S45C材でφ３８、長さ３５０ｍｍの製品で、深さが出ないという結果になったものがあります。
冷間鍛造→焼準→切削→高周波となります。
高周波深さが出ない一般的な理由を教えて頂けないでしょうか？
又、高周波前内部硬度は、HV178～185です。→HV１８８の物は、深さが出ています。
よろしくお願いします。

回答No.3

noname#230359

高周波焼入硬さ、深さに及ぼす要因は回答(1)の通りです。
しかし今回の原因がそれらの要因でないとしたら、どう考えるのか。

焼入前の内部硬さ(焼準＝焼きならし硬さ)が影響しているのが正しいとすると、それが何を意味しているのか。

同じ材料をきちんと焼きならしをした時に、その硬さ異なるならば、考えられるのは結晶粒度の違い。ここでは粒状組織ではないので、パーライト層間隔になる。硬いものは間隔が狭い(より微細なパーライト組織)。

一方同じ材料の焼入性は、結晶粒度により異なり、組織が粗いほど焼入れ性が高い。

これらを考えると、怪しいのは冷間鍛造の影響。ただこの棒状形状で、どのように冷間鍛造したのかが想像しにくい。

推定される原因は下記の通り。
(1)圧延ままの素材を冷間鍛造した。
(2)素材の硬さがばらついているため、冷間鍛造の効果の程度や深さがばらついている。
(3)素材硬さが高い材料ほど、強く・深くまで鍛造効果が働いた(素材寸法と鍛造後寸法は一定)。
(4)素材硬さが高い材料ほど、加熱した時のオーステナイトの粒度も細かくなって焼入性が低下、高周波焼入深さが浅くなった。
(5)素材硬さが高い材料ほど、焼きならし組織は細かくなり、硬さは高くなった。

防止対策。冷間鍛造前の組織と硬さを揃える。焼きなまし。
しかし既に焼きなましをしているなら、別の仮説を考えなければならない。

既回答を非難するために回答しているわけではないので、普通は言わないが、回答(2)のレベルは低いを通り過ぎてデタラメと言うべきレベル。回答者は質問者以上の勉強が必要。

回答No.2

noname#230359

古い資料ですが、S45Cには焼入れ焼戻しの有効径φ37があります。
φ38mm×****mmをカットして、350mm材を作っているなら、φ38mm×****mmの両端面と
カットした端面の硬度等の状態は異なります。
その状態で冷間鍛造すると、製品の残留応力に大きなバラツキが生じ、焼準しても解消せず、
高周波前内部硬度でもバラツキが残っていると考えられます。

また、前述が同じ仕様で350mm材を作っていても、冷間鍛造のバラツキで残留応力にバラツキ
が生じ、高周波焼入れ時に圧縮残留応力の分布や大きさが変化して、硬化層深さ異常が発生
するのではないかと、想像します。

焼準の仕様を変えるか、他での質問(SR ２回)の如く焼準を２回するか等を検討ください。

S45C材がマルＨやマルＡ、マルＮ等の素材バラツキは、ないのでしょうか？

高周波焼入れによる残留応力の発生で、ロックウェル硬さ値(HRC)が2程度プラスする、
はＨｖ硬さでは30余りプラスとなります。

●材料特性〈残留応力〉　を確認したり、高周波焼入れと圧縮残留応の文献を確認して
みてください。

SC材なので、焼準を２回するではなく、２回分時間保持が、正確な記載になります。
<他での質問(SR ２回)のURLを確認すると判ります>

成分のバラツキも含めて深さの設定をしているだろうし、成分の規格外も皆無と考えられる。
以上から、他の原因を推測するすべきだが、近年中国産鋼材が…なので、確認は必要かも。

切削の仕様によっては、冷間鍛造ですがスケール的な物が表面に残っている箇所があり、
高周波焼き入れの“焼きむら”や“冷却むら”を生じさせているかもです。

http://www.kawaju.co.jp/jigyo/zairyo/m_hassei_04.html
焼きむら　を　要確認

参考URL：

http://homepage1.nifty.com/seas/database/heat/freq.htm http://www.forming.co.jp/database/pdf/csmsu-2.pdf

回答No.1

noname#230359

＞高周波前内部硬度は、HV178～185です。→HV１８８の物は、深さが出ています

焼入れた表面の硬さも違いがあり、材料ロットが違うなら成分の分析が必要でしょう。

成分について炭素および他の元素の影響を含めた炭素当量という計算式があります。
　　http://www-it.jwes.or.jp/qa/details.jsp?pg_no=0050020060
　　図１炭素当量と硬さの関係

しかしそれで硬さが全体的に低くなったとしても、焼入深さにまで及ぶものかは疑問。
電源周波数、出力、時間、冷却速度の焼入条件に何か違いがあったのでは？

＞考えられます。。。想像します。

理解不能

＞他での質問(SR ２回)の如く焼準を２回する

絶対やらない