鋼のBK、GBK、BKS、NBKの違い。

鋼のBK、GBK、BKS、NBKの違い。

概要:

鋼の焼きなましと焼ならしは、2つの一般的な熱処理プロセスです。
予備熱処理の目的：ブランクおよび半製品のいくつかの欠陥を排除し、その後の冷間加工および最終熱処理のために組織を準備します。
最終的な熱処理の目的：ワークピースの必要な性能を得ること。
焼ならしと焼ならしの目的は、鋼の熱間加工によって引き起こされる特定の欠陥を排除すること、またはその後の切削と最終熱処理の準備をすることです。

 鋼の焼きなまし：
1.コンセプト：鋼材を適切な温度（Ac1以上または以下）に加熱し、一定時間保持した後、ゆっくりと冷却して平衡に近い構造にする熱処理をアニーリングと呼びます。
2.目的：
（1）硬度を下げ、可塑性を向上させる
（2）粒子を微細化し、構造上の欠陥を排除します
（3）内部ストレスを解消する
（4）焼入れのための組織を準備する
タイプ:(加熱温度に応じて、臨界温度（Ac1またはAc3）より上または下のアニーリングに分けることができます。前者は、完全アニーリング、拡散アニーリング均質化アニーリング、不完全アニーリングを含む相変化再結晶アニーリングとも呼ばれます。球状化焼鈍;後者には再結晶焼鈍と応力緩和焼鈍が含まれます。）

•  完全アニーリング（GBK + A）：

1）コンセプト：亜共析鋼（Wc = 0.3％〜0.6％）をAC3 +（30〜50）℃に加熱し、完全にオーステナイト化した後、保温と徐冷（炉後、砂、石灰に埋設）、平衡状態に近い構造を得るための熱処理プロセスは、完全アニーリングと呼ばれます。2）目的：粒子を微細化し、構造を均一にし、内部応力を排除し、硬度を下げ、切削性能を向上させます。
2）プロセス：完全な焼鈍と炉での徐冷により、初析フェライトの析出と、Ar1未満の主温度範囲で過冷却オーステナイトからパーライトへの変態を確実にすることができます。焼鈍温度でのワークピースの保持時間は、ワークピースを焼き尽くす、つまりワークピースのコアが必要な加熱温度に達するだけでなく、すべての均質化されたオーステナイトが完全な再結晶を達成するように見えることを保証します。完全焼鈍の保持時間は、鋼の組成、ワークピースの厚さ、炉の負荷容量、炉の負荷方法などの要因に関連しています。実際の生産では、生産性を向上させるために、焼鈍と約600℃までの冷却を炉外と空冷することができます。
適用範囲：中炭素鋼および中炭素合金鋼の鋳造、溶接、鍛造および圧延など。注：低炭素鋼および過共析鋼は完全にアニールしないでください。低炭素鋼は完全焼鈍後の硬度が低く、切削加工には向いていません。過共析鋼をAccm以上のオーステナイト状態に加熱し、ゆっくりと冷却して焼きなましすると、二次セメンタイトのネットワークが析出し、鋼の強度、可塑性、衝撃靭性が大幅に低下します。

• 球状化焼鈍：

1）コンセプト：鋼中の炭化物を球状化するための焼鈍プロセスは、球状化焼鈍と呼ばれます。
2）工程：一般的な球状化焼鈍工程Ac1 +（10〜20）℃を炉で500〜600℃に空冷冷却します。
3）目的：硬度を下げ、組織を改善し、可塑性と切断性能を改善します。
4）適用範囲：主に共析鋼、過共析鋼の切削工具、測定工具、金型等に使用されます。過共析鋼に二次セメンタイトのネットワークがあると、硬度が高く切断が困難になるだけでなく、鋼の脆性が増し、焼入れ変形や割れが発生しやすくなります。このため、鋼を熱間加工した後、網状の二次セメンタイトとパーライトに浸透したフレークを球状化して粒状パーライトを得るために、球状化焼鈍プロセスを追加する必要があります。
冷却速度と等温温度も炭化物の球状化の効果に影響を与えます。速い冷却速度または低い等温温度は、より低い温度でパーライトを形成する原因になります。炭化物の粒子が細かすぎて凝集効果が小さいため、薄片状の炭化物が形成されやすくなっています。その結果、硬度が高くなります。冷却速度が遅すぎるか、等温温度が高すぎると、形成される炭化物粒子が粗くなり、凝集効果が非常に強くなります。さまざまな厚さの粒状炭化物を形成し、硬度を低くするのは簡単です。

•  均質化アニーリング（拡散アニーリング）：

1）プロセス：合金鋼インゴットまたは鋳物をAc3より150〜00℃高く加熱し、10〜15時間保持した後、ゆっくりと冷却して不均一な化学組成を除去する熱処理プロセス。
2）目的：結晶化中のデンドライトの偏析を排除し、組成を均質化します。高い加熱温度と長い時間のために、オーステナイト粒はひどく粗くなります。したがって、一般に、完全な焼鈍または正規化を実行して、結晶粒を微細化し、過熱欠陥を排除する必要があります。
3）適用範囲：主に高品質要件の合金鋼インゴット、鋳物、鍛造品に使用されます。
4）注：高温拡散焼鈍は、製造サイクルが長く、エネルギー消費量が多く、ワークピースの深刻な酸化と脱炭、およびコストが高くなります。このプロセスを使用しているのは、一部の高品質の合金鋼、合金鋼の鋳物、および重度の偏析のある鋼塊のみです。一般的なサイズが小さい鋳物や炭素鋼鋳物の場合、偏析の程度が軽いため、完全な焼きなましを使用して結晶粒を微細化し、鋳造応力を排除できます。

• ストレスリリーフアニーリング

1）コンセプト：塑性変形加工や溶接などによる応力や鋳物の残留応力を除去するための焼鈍を応力緩和焼鈍と呼びます。（応力緩和焼鈍時に歪みは発生しません）
2）プロセス：ワークピースをAc1より100〜200℃（500〜600℃）下までゆっくりと加熱し、一定時間（1〜3時間）保持した後、炉で200℃までゆっくりと冷却してから冷却します。それを炉から出します。
鋼は一般的に500〜600℃です
鋳鉄は一般に500〜550℃で550バックルを超え、パーライトの黒鉛化を起こしやすくなります。溶接部品は一般的に500〜600℃です。
3）適用範囲：鋳造、鍛造、溶接部品、コールドスタンプ部品、機械加工部品の残留応力を排除して、鋼部品のサイズを安定させ、変形を減らし、亀裂を防ぎます。

鋼の正規化：
1.コンセプト：鋼をAc3（またはAccm）より30〜50°C高く加熱し、適切な時間保持します。静止空気中で冷却する熱処理プロセスは、鋼の焼ならしと呼ばれます。
2.目的：粒子の微細化、均一な構造、硬度の調整など。
3.構成：共析鋼S、亜共析鋼F + S、過共析鋼Fe3CⅡ+ S
4.プロセス：保温時間の正規化は、完全なアニーリングと同じです。これは、燃焼によるワークピースに基づいている必要があります。つまり、コアが必要な加熱温度に達している必要があります。また、鋼、元の構造、炉の容量、加熱装置などの要素も考慮する必要があります。最も一般的に使用される正規化冷却方法は、鋼を加熱炉から取り出し、空中で自然に冷却することです。大きな部品の場合、鋼部品のブロー、スプレー、および積み重ね距離の調整を使用して、鋼部品の冷却速度を制御し、必要な構成と性能を実現することもできます。

5.適用範囲：

• 1）鋼の切削性能を向上させます。炭素鋼や炭素含有量が0.25％未満の低合金鋼は、焼鈍後の硬度が低く、切削時に「くっつき」やすくなります。正規化処理により、遊離フェライトを低減し、フレークパーライトを得ることができます。硬度を上げると、鋼の被削性が向上し、工具の寿命が長くなり、ワークピースの表面仕上げが向上します。
• 2）熱処理不良を解消します。中炭素構造用鋼の鋳物、鍛造品、圧延部品、溶接部品は、加熱後に過熱欠陥や粗粒などの縞模様の構造になりがちです。正規化処理により、これらの欠陥構造を除去することができ、結晶粒微細化、均一構造、および内部応力の除去の目的を達成することができます。
• 3）過共析鋼のネットワーク炭化物を除去し、球状化焼鈍を容易にします。過共析鋼は、機械加工を容易にし、焼入れ用の構造を準備するために、焼入れ前に球状化および焼きなましする必要があります。ただし、過共析鋼に深刻なネットワーク炭化物が存在する場合、良好な球状化効果は達成されません。正規化処理により正味炭化物を除去できます。
• 4）一般的な構造部品の機械的特性を改善します。応力がほとんどなく、性能要件が低い一部の炭素鋼および合金鋼の部品は、特定の包括的な機械的性能を達成するために正規化されます。これは、部品の最終熱処理としての焼入れおよび焼き戻し処理に取って代わることができます。

アニーリングと正規化の選択
アニーリングと正規化の主な違い：
1.正規化の冷却速度は、アニーリングよりもわずかに速く、過冷却の程度は大きくなります。
2.焼ならし後に得られる構造はより細かく、焼鈍よりも強度と硬度が高くなっています。アニーリングと正規化の選択：

• 炭素含有量が0.25％未満の低炭素鋼の場合、通常、焼きなましの代わりに焼ならしが使用されます。より速い冷却速度は、低炭素鋼が粒界に沿って遊離の三次セメンタイトを析出するのを防ぐことができ、それによってスタンピング部品の冷間変形性能を改善することができるからである。焼ならしは、鋼の硬度と低炭素鋼の切削性能を向上させることができます。熱処理工程では、焼ならしを使用して結晶粒を微細化し、低炭素鋼の強度を向上させることができます。
• 焼鈍の代わりに、炭素含有量が0.25〜0.5％の中炭素鋼も正規化できます。炭素含有量の上限に近い中炭素鋼の硬度は、正規化後は高くなりますが、それでも削減でき、正規化のコストは低生産性と高生産性です。
• 炭素含有量が0.5〜0.75％の鋼は、炭素含有量が高いため、焼ならし後の硬度が焼鈍よりも大幅に高く、切断が困難です。したがって、一般的には完全焼鈍を使用して硬度を下げ、切削を改善します。加工性。
• 高炭素鋼または炭素含有量が0.75％を超える工具鋼は、通常、予備熱処理として球状化焼鈍を使用します。二次セメンタイトのネットワークがある場合は、最初に正規化する必要があります。

出典：機械専門家の文献。

編集者：アリ