高周波焼入れについて

Question

初歩的な質問で恐縮です。
高周波焼入れする材料の前組織の違いによって同じ高周波の条件でも
焼入れ硬さが変化すると聞くことがあります。
パーライト組織や球状化組織、ベイナイトとパーライトの混合組織などで
そんなに変化するものなのでしょうか？

小生の理解では焼入硬さは「炭素量に比例」と思っていますので、炭素量
が同じならば、高周波焼入れ後の硬さは変わらないと考えています。

ただ、高周波焼入れなので瞬間的な炭素の素地への溶け込みとなる分、組織
形態の違いで溶け込み速度が異なり、溶け込み不足が乗じて焼入れ硬度差が
生じるのではないかとも考えています。

しかし、実際に高周波焼入れ等の熱処理を行った事がないので、よく分かり
ません。

高周波焼入れにお詳しい方、組織の違いで高周波焼入れ硬さに変化が実際に
でてくるのでしょうか？

Accepted Answer

高周波焼入れでS45Cをやったことがあるわけではありませんが、通常の焼入れでも焼入れ前の組織で焼入れ硬さが変化するというのはよくあることなので、短時間焼入れとなる高周波焼入れでは前の組織で焼入れ硬さが変化するというのは、当然のことの様に思います。

確かに炭素が完全に固溶されるまで十分に温度、時間をかけることが出来れば、焼入硬さは「炭素量に比例」します。

しかし、炭化物から炭素が組織中に固溶、拡散が進んで、始めて焼入れ硬さに寄与するため、組織形態の違いで、特に炭化物が大きく凝集していた場合、炭化物の大きさがあり、炭化物間の距離が開いている分、固溶するため及び組織中に炭素が拡散移動するために時間が必要になって焼入れ不足になり易くなります。

また大きな加工歪は、変態、拡散を促進する働きがあるので、引抜加工などの塑性加工されたままの材料を高周波焼入した場合は、その影響を受ける場合もあるでしょう。

Answer

おっしゃる事はまったくあっております。
硬さについては、Ｃ量により決定される事は実証もされていますが、加熱後の
冷却中の変体（あるいは加熱時に於いても）の容易さから焼きの入りやすさが
違ってきます。現場も経験（４０年程度）して前処理の重要性についてはまったくそのとうりです。近年、非調質鋼の開発とコスト低減により高周波の
現場に於いては苦労が多くなってきております。混合組織の材料では必ず部品の経年変化等を考察の範囲に加えるべきですが、そうは現実的には開発側と
実際の処理に当たる側との差があり、焼きわれ、焼きひずみの後処理に無駄な
時間をさかれているのが現状かと思われます。まず、Ｓ４５Ｃのみで話しますと磨き棒鋼（最近の主流材）と調質（焼きなまし程度も含め）後の材料では
現実にＨＲＣで３～５の差が発生しております。前熱処理分の材料ではＳ４５ｃであっても　５８～６０ＨＲＣ迄、硬化させております。ご参考になれば幸いです。

高周波焼入れの組織違いによる硬さ変化