過熱と過燃焼は、金属材料の加工における 2 つの一般的な欠陥であり、材料の性能と耐用年数に重大な影響を与えます。
I. 過熱と過熱の定義
1. 過熱
過熱とは、金属材料の加熱過程において、温度が高すぎたり、保持時間が長すぎたりすることにより、異常粒成長現象が発生することを指します。過熱すると金属組織が粗くなり、粒界が弱くなり、強度、靭性、その他の機械的特性が大幅に低下します。過熱は通常、溶接や鋳造などの熱処理工程で発生し、金属材料の加工においては厳密に管理する必要がある欠陥です。
2. 調理しすぎ
オーバークッキングとは、温度が高すぎて保持時間が長すぎるため、金属材料の加熱プロセスで発生し、粒界の溶解または酸化、脆性相や穴の形成、その他の欠陥を引き起こします。金属組織が過度に加熱されると、深刻な損傷が生じ、機械的特性が急激に低下したり、価値が完全に失われたりすることがあります。オーバークッキングは非常に深刻な加熱欠陥であり、一度発生すると、その後の処理で材料の元の特性を完全に復元することが困難になることがよくあります。
第二に、過熱と加熱しすぎの原因
1. 過熱の原因
- 加熱温度が高すぎる: 金属材料の加熱プロセスにおいて、温度が材料の通常の加熱範囲を超えると、結晶粒が異常に成長し始めます。
- 保持時間が長すぎます。高温で長時間断熱すると、穀物は成長するのに十分なエネルギーと時間があり、過熱が発生します。
- 加熱機器の制御が不正確: 加熱機器の温度制御が正確でないか、温度センサーの故障により、実際の加熱温度が設定温度より高くなります。
2. 過熱の原因
- 加熱温度が高すぎ、保持時間が長すぎます。加熱温度が材料の融点または臨界温度よりはるかに高く、保持時間が長すぎると、粒界が溶解または酸化します。
- 熱媒体の影響: 酸化性ガスを含む雰囲気などの一部の熱媒体では、金属材料は過熱しやすくなります。
- 材料自体の要因: 炭素含有量が高い材料や合金元素を含む材料など、特定の金属材料は過熱や過発火に対してより敏感です。
Ⅲ．過熱と加熱しすぎの影響
1. 機械的特性への影響
- 過熱: 金属材料が過熱すると、粗大粒子、粒界が弱くなり、強度、靭性、その他の機械的特性が低下します。同時に、過熱により材料の可塑性が低下し、加工能力が低下する可能性があります。
- 過剰加熱: 過剰加熱された金属材料の組織は深刻な損傷を受け、脆性相や穴、その他の欠陥が形成され、機械的特性が急激に低下します。過剰に加熱された材料は通常の加工や負荷の使用に耐えられないことが多く、脆性破壊が発生することもあります。
2. 処理性能への影響
- 過熱: 金属材料の結晶粒が粗大であるため、加工に亀裂、変形、その他の欠陥が発生しやすく、加工が困難になります。
- 過剰調理: 過剰調理された金属材料は機械加工性能が非常に低く、効果的に切断、鍛造、その他の加工操作を行うことができません。
3. 耐用年数への影響
- 過熱: 機械的特性の低下により金属材料が過熱し、寿命が短くなります。高温、高圧、その他の過酷な環境では、過熱された材料は破損する可能性が高くなります。
- 過剰調理: 過剰調理された金属材料はその価値をほぼ完全に失い、通常の負荷使用に耐えられなくなり、耐用年数が非常に短くなります。
四、過熱・焼きすぎ補正方法
1. 過熱の補正方法
- 焼きならし処理: 過熱した金属材料の場合、焼きならし処理を使用して結晶粒を微細化できます。焼ならし処理とは、材料を臨界温度以上に加熱し、空冷後に一定時間保持することです。焼ならし処理により、過熱した組織を除去し、材料の正常な粒子構造と機械的特性を復元することができます。
- アニーリング処理: アニーリング処理も過熱を修正する効果的な方法です。焼鈍処理とは、材料を炉で冷却した後、一定の温度まで加熱し、一定時間保持する処理です。アニーリング処理により内部応力が除去され、硬度が低下し、被削性が向上します。アニーリングは、高い性能を必要としない特定の材料の過熱を修正する簡単な方法です。
- 再加熱と焼入れ: 工具鋼や軸受鋼など、高い硬度と強度が必要な金属材料の場合、再加熱と焼入れを使用して過熱を修正できます。再加熱焼入れでは、材料を焼入れ温度まで加熱し、一定時間保持した後、急速に冷却します。再加熱焼入れにより微細なマルテンサイト組織が得られ、材料の硬度や強度が向上します。
2. オーバーヒートの補正
- オーバークッキングは一般に完全に修正することはできません。オーバークッキングは金属材料の加熱プロセスにおける非常に深刻な欠陥であり、一度発生すると、その後の処理によって材料の元の特性を完全に回復することが多くの場合困難です。加熱しすぎた材料については、通常、スクラップにするか、他の目的や他の手段でのみ処理することができます。
- 予防策: 過熱を完全に修正することはできないため、過熱の発生を防ぐことが重要です。金属材料の加工では、温度が高すぎたり、保持時間が長すぎたりしないよう、加熱温度と保持時間を厳密に管理する必要があります。同時に、温度制御の精度と安定性を確保するために、加熱機器の保守と修理を強化する必要があります。さらに、保護雰囲気加熱や真空加熱などの方法を使用して、オーバーファイアの発生を減らすことができます。