焼入れ方法による違い

Question

熱処理について質問です。

熱処理方法は真空や高周波等色々あるようですが、
SCM435でφ15の丸鋼をHRC40程度にそれぞれの方法で、
熱処理した場合、焼入れ方法で特性？が変りますか？

またそれらが判るサイトは無いでしょうか？

Accepted Answer

真空は、並の電気炉で加熱すると酸化されることを防ぐ効果をねらうもので、酸化の元の酸素を断つため真空にする。
肌が綺麗に焼入れされ、脱炭しないことが特徴。しかし焼入の基本は変わらないです。

高周波は加熱方法が違います。
ワークを高周波電流が流れるコイルの中を通すと、ワーク中ほどはさして加熱されず表面だけがごく短時間で加熱される。
そこから冷却するから表面のみに焼が入る。
この利点は表面に圧縮応力が残り、外からの引張応力をキャンセルする働きをして、ギアなどの疲れ強さを上げる効果があり、好んで使われる。

表面の硬さ向上は耐摩耗性にも効果があるが、中は元のままだから応力を全体で受けるネジのようなワークは効果薄いか、脆くなる逆効果もある。

＞焼入れ方法で特性？が変りますか？
変わるので用途に応じて。どちらも可というのはむしろ少ないです。

SCM435での高周波では表面硬さを HRc47-57 まで上げるのが普通です。
　　http://www.denkikogyo.co.jp/business/hf/technology/adoption.html

＞HRC40程度
これは普通の焼入で高温焼戻（約520℃）をおこなった調質のうちでも硬め。（丸ごと）高周波での硬さにすることも出来るが脆さが出てしまいます。

文中で引用した資料では
高周波の硬さは、水冷では HRc52-62 まで可能となってます。
適用すべきモノとして＜シャフト、ピン類のように形の単純なもの＞

SCM445 と材質が僅か違うがダウエルピンの実例　硬度=HRC58～62
　　http://www.ohkitaweb.co.jp/products/itiran.html?dir=4&category=22

複雑なモノは油冷で柔らか目。つまり形状と用途を考えて決めねばなりません。

＞同じ硬度でも、強度が変るんですね。
高周波は均一に同じ硬度にはならないから、均一な焼入とは違ってきます。
均一具合が同じで異常がないなら同じ強さになります。

＞材質が判っていれば、試験分析か何かで熱処理の方法を知る事ってできますか？
・その材質に合った硬さを指定すれば熱処理条件は決まる。
・それに従っているなら硬さを測り確認すればよい。
・異常が起きたときの試験分析方法としては顕微鏡での組織観察があるが、微妙な違いは判りにくい。異常を起こさない工程管理と硬さの確認が重要。

熱処理条件がはっきりしないというのも問題だが、硬さの測定か先決です。測定器がなければ工業試験場などに依頼すると僅かな費用でできます。

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回答（１）
＞SCM435は、焼き入れにてHRC40程度又は以上の硬度が確保できます。?
＞焼き入れ/焼き戻ししますと、HB269～331（HRC27～35）となり、HRC40程度又は以上の硬度は確保できません。?

両方とも正しくない。

?は現実を無視した間違い
　　ＪＩＳ六角穴付ボルトの規格
　　http://www.alpsseiko.co.jp/data/bolt%20no%20tukaikata%20p1-3.pdf

材質：SCM435、SCM440　熱処理：焼入焼戻　（高温焼戻）
　　強度区分10.9　HRc32～39
　　　〃　　12.9　HRc39～44

現在お使いのHRc40はまさにその真ん中。このヒト六角穴付ボルトは知らない使ったことないの？

逆にネジを硬くしすぎるのも禁物。なはずがこの総スカンな主張は・・・・
　　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=251655&event=QE0004
　　No.37396 雄ネジ部の焼きいれ

＞【参考】 ニッケルクロムモリブデン鋼鋼材の材料特性
このＪＩＳ規格は廃止済。低温焼戻／高温焼戻の違いと太さの影響にふれない書き方になっており間違いやすい。

例えばφ100mmの太いモノを焼入だけ行うとこうなる。
表面から1.5mm　HRc51～58 
　　　　 15mm　HRc37～51
　　　　 50mm　HRc26～37

中心部では甘くて HRC40 に達しない。→　?は間違い

500～650℃で行う高温焼戻は、粘さを出す＝脆さを減らす　ための処理で硬さが下がる。

↑50mm　HRc26～37

＞HRC27～35

両者ほぼ同じ値。φ100mmのような太いモノに高温焼戻を行うと、硬かった外も下がり、中ほどでも最悪こうなるを書いたのが旧規格。

＞火炎
＞物は５０?角程度で、中まで同じ硬度と言ってました

バーナー焙りを火炎とするなら５０?角は殆ど無理。炉を使ってるハズ。

上記のように中まで同じ硬度にはなりません。中を測るには切断しなければならないが、まずは外の測定からです。

Answer

回答（１）です。

> 今回の材料は、SCM435で、焼入れ焼き戻しで硬度HRC40前後で製品が完成しています。
> どうも熱処理に詳しくない加工屋さんで、どのような熱処理なのか判らないのです。
高温焼き戻し処理をしているのでしょう。（又はSCM435相当品材を使用している）
貴殿も“高温焼き戻し”用語検索にて、内容の確認をしてみてください。

> 物は５０?角程度で、中まで同じ硬度と言ってましたが、どのような熱処理か推測できますか？
推測ですが、“中まで同じ硬度”の意味は、硬度HRC40前後の外側は高い値で50程度、
内部は40程度を意味しているのでしょう。

さて、φ15mmの丸棒の話しから５０?角程度の話しへ飛んでいるのが？？？です。
SCM435の材料では、当初小生が記述した内容の使用方法が一般的です。
高温焼き戻し処理をSCM435ですることは稀であり、その内容が一般的である記述は、
大場嘉門（おおば　かもん）です。≪何処かのFMラジオ局の内容みたいで御免なさい≫

◆ 焼き入れ焼き戻しにて硬度（強度）を上げるなら、HB269～331（HRC27～35）程度にする。
　 そうしますと、ハイス程度の工具でも加工が可能となり、焼き入れ焼き戻し後でも
　 比較的加工が楽で且つ、経時変化も比較的少ない。
◆ もう少し硬度が必要な場合には、高周波焼き入れや局部的な焼き入れをして、特に大きい
　 ものや丸材の場合は必要な場所のみ硬度を上げる処置をする。
　 若しくは、全体的に硬度が必要な場合はSCM435材ではなく、もっと適した材料にします。
　 （通常はSKDやSKHなどの工具鋼にですが、大きな意味ではSCM440等もです）

貴殿が何の目的でSCM435を熱処理するのかと、形状がφ15mmの丸棒の話しから５０?角程度
の話しへ変化したのが？です。
それによっても、高温焼き戻しの利用は適さないですし、材質の見直しも必要です。
ですから、『話しが逆です』と記述したのです。
何をしたいから、如何するかを確認し、その手段（熱処理法）を選択するとなります。

SCM435材での高温焼き戻しのようなニッチな使用方法を記述するのは危険です。
しかも、ボルトの例を出し、ねじの焼き入れは禁物との表現は、熱処理が素人の方は
戸惑うと思います。
基本的な使用方法や王道から説明し、真実をアドバイスする必要があると考えます。

レース用のカートをやってるのでしょうか？

内容が理解できました。

SCM435を高温焼き戻しにてHRC40前後にして、セラミック等の超鋼バイトにて加工が
比較的容易にできるように某メーカーは調整しているのでしょう。
比較的多くの数量を加工なので、HRC50まではしたくないためと思います。

貴殿が記述の“HRC40前後の硬度は必要”は、硬度と云うより（靭性をある程度持った）
強度が必要とのことでしょう。
ですから、HRC50までとなっても加工に時間が掛かったり、高価なバイトを使用しての
加工で高くなったりしますが、使用上は問題ないと考えます。
（但し、靭性の面でHRC40前後とHRC50までとで差があるのかは解りません）

比較的大きなブロックの加工では、SCM435を高温焼き戻しして使用するより、
SK材やSKS材を使用するのが一般的です。

> 50?角の材料から削りだしで、一部φ15に加工し、熱処理の必要な箇所はφ15部分です。
> 後の部分は生でもカチカチでも良いのですが、加工屋さんとの熱処理の話の際、……
一部φ15に加工と後の部分の接続部に集中応力が掛かると想像しています。
ですから、熱処理は一律の方が得策で、形状や仕上げ面（面粗さ）も参考部品を同等に
すべきです。

熱処理屋さんと情報交換して、角材で熱処理した方が良いのか、事前（粗）加工した方が
良いのか、HRC40前後での均一な熱処理はできるのか、等々の仕様を確認した方がよいで
しょう。

焼き入れ/焼き戻し　と　高周波焼き入れ（局焼き/局部焼き入れ）とは異なります。
焼き入れでは、HRC50以上は可能です。≪一緒に考えないで下さい≫

それと、SCM435での一般的な使用方法でない使用方法なので、熱処理屋さんが細かな仕様まで
対応してくれるか、また熱処理後の部材の機械的性質が公開されているか/一般化されているか
等々があるので注意してください。

Answer

熱処理方法は後付けで小生は考えます。

SCM435は、焼き入れにてHRC40程度又は以上の硬度が確保できます。
焼き入れ/焼き戻ししますと、HB269～331（HRC27～35）となり、HRC40程度又は以上の硬度は
確保できません。（URLを要確認）
そして、焼き入れのみは、硬度又は強度（ある範囲では硬度と強度は比例関係なので）は
アップしますが、靭性（粘り）が劣った材料になります。

以上から、
◆ 高周波焼き入れは、φ15mmの表面だけを焼き入れし内部はそのままで粘りけがある
　 状態になります。
◆ 真空焼き入れは、全体が一度高温になり、急速冷却し全体が焼き入れの状態になります。
　 （大きなブロックでは、中央部分が急速に冷えない状態となります）
　 （S**Cのような機械構造用炭素鋼鋼材は、焼き入れ径の限界があります<URL要参照>）
のように変わります。

こうしたいから、この熱処理方法で又は熱処理指示でです。

> またそれらが判るサイトはないでしょうか？
少し内容がことなりますが、

http://www.netushori.co.jp/story/index.html
[　↑　熱処理のやさしい話]

http://tobu.or.jp/yasashii/kouzai/main_kouzai.htm
[　↑　熱処理特性]

http://tobu.or.jp/yasashii/
[　↑　熱処理塾『熱処理のやさしい話24章』]

焼入れ方法による違い