鍛造「ゼロ保温」焼入れについて

鍛造品の熱処理は、加熱用電気炉の出力が大きく、長時間の蓄熱のため、全工程で膨大なエネルギーを消費します。鍛造品の熱処理における省エネルギー化は、長年の課題でした。

いわゆる「ゼロ蓄熱」焼入れとは、鍛造品が加熱され、その表面と芯が焼入れ加熱温度に達すると、蓄熱なしで直ちに冷却する焼入れ熱処理プロセスを指します。従来のオーステナイト理論によれば、オーステナイト粒子の核生成と成長、残留セメンタイトの溶解、およびオーステナイトの均質化を完了するために、加熱プロセス中に鍛造品を長時間保持する必要があります。

現在の鍛造品の焼き入れ加熱プロセスは、この理論に基づいて製造されています。現在の焼入れプロセスと比較して、「ゼロ蓄熱」焼入れは、オーステナイト構造の均質化に必要な蓄熱時間を節約します。これにより、エネルギーが 20% ～ 30% 節約されるだけでなく、生産効率が 20% ～ 30% 向上します。また、保温工程における鍛造の酸化、脱炭素、変形などの欠陥を低減または排除し、製品品質の向上に貢献します。

炭素鋼および低合金構造用鋼をAc1またはAc2に加熱すると、オーステナイトの均質化とパーライトへの炭化物の溶解が速くなります。鋼製部品のサイズが薄肉部品の範囲内にある場合、加熱時間の計算は保温を考慮する必要はありません。つまり、ゼロ保温焼入れを実現します。たとえば、45鋼ワークピースの直径または厚さが100mm以下の場合、空気炉内で表面とコアの温度がほぼ同時に到達するため、均一な時間は無視できます。大きな発熱係数 (R = aD) を持つ従来の製造プロセスと比較して、急冷加熱時間を 20% ～ 25% 近く短縮できます。

理論的解析と実験結果は、構造用鋼の焼き入れと焼きならしに「ゼロ蓄熱」を採用することが実現可能であることを示しています。特に 45、45Mn2 炭素構造用鋼または単元素合金構造用鋼では、「ゼロ絶縁」プロセスにより機械的特性要件を確保できます。 45、35CrMo、GCrl5、およびその他の構造用鋼鍛造品は、従来の加熱よりも「ゼロ蓄熱」加熱を使用することで、加熱時間を節約し、合計エネルギーを 10% ～ 15% 節約し、作業効率を 20% ～ 30% 向上させることができます。蓄熱ゼロ」の焼入れ処理により、結晶粒を微細化し、強度を向上させます。