5種類の浸炭欠陥とその防止方法

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炭素濃度が高すぎる ⒈ 発生原因と害 カーボニゼーション時に急激に加熱し、温度が高すぎたり、固体カーボニゼーションで全く新しいカーボニゼーション剤を使用したり、強力な促進剤を過剰に使用したりすると、炭素濃度が高くなる現象が起こります。炭素濃度が高くなると、ワーク表面に塊状の粗大な炭化物や網目状の炭化物が現れる。このような脆い組織が生成されることで、浸炭層の靭性が急激に低下する。また、焼入れ時に高炭素マルテンサイトが形成されるため、研削時に研削き裂が生じやすくなる。 ⒉ 防止方法 ①急激に加熱してはならず、適切な加熱温度を用いて鋼の結晶粒が成長しないようにすることが望ましい。浸炭時に結晶粒が粗大になった場合は、浸炭後に正常化処理または2回の焼入れ処理を行って結晶粒を微細化すべきである。 ②炉内温度の均一性を厳しく管理し、過度な変動があってはならず、反射炉における固体浸炭時には特に注意が必要である。 ③固体浸炭時は、浸炭剤を新しいものと古いものを混合して使用する必要がある。促進剤としては4～7％のBaCO3を使用するのが最適で、Na2CO3は促進剤として用いない。 炭素濃度が低すぎる ⒈ 発生原因と害 温度の変動が大きい場合や促進剤が不足している場合、表面の炭素濃度が不足することがあります。最適な炭素濃度は0.9～1.0％の間で、0.8％未満だと部品が摩耗しやすくなります。 ⒉ 防止方法 ① カーボニゼーションの温度は一般的に920～940℃が用いられ、温度が低すぎると炭素濃度が低下し、カーボニゼーション時間も長引く；浸炭温度が高すぎると結晶粒が粗大化します。 ② 促進剤（BaCO3）の使用量は4％未満であってはならない。 浸炭後の表面の局部的な炭素不足 ⒈ 発生原因と害 固体浸炭時に、木炭粒子が大きすぎるか、石などの不純物が混入している場合、または浸炭促進剤が木炭と均一に混ざっていない場合、あるいはワークが接触することによって、局部的に炭素がない状態や炭素不足が生じます。ワーク表面の汚れも炭素不足を引き起こす可能性があります。 ⒉ 防止方法 ① 固体浸炭剤は必ず所定の比率で調合し、よくかき混ぜること。 ② 炉内のワークピース同士が接触しないように注意してください。固体浸炭時は、浸炭剤をしっかりと固め、浸炭が過度に沈んでワーク同士が接触しないようにする必要があります。 ③ 表面の汚れだけを取り除く。 浸炭濃度の急激な変化 ⒈ 発生原因と害 影響としては、表面と中心部の炭素濃度の変化が急激になることであり、高い濃度から低い濃度へと均一に変化するのではなく、突然変化するのです。この欠陥が生じる原因は、浸炭剤の作用が非常に強いためである（例えば新しく調合された木炭や、少量しか添加されていない古い浸炭剤など）。同時に、鋼中に含まれるCr、Mn、Moといった合金元素が炭化物の形成を促進し、その結果、表面では炭素濃度が高く、中心部では低くなり、遷移層が存在しないのである。この欠陥が生じると、表面と内部にかなり大きな内部応力が発生し、焼入れ時や研削時に亀裂や剥離が起こります。 ⒉ 防止方法　浸炭剤の新旧を規定の比率で混合し、浸炭を緩和する。BaCO3を促透剤として使用する方が良い。なぜなら、Na2CO3は急激すぎるからだ。 研削加工時に生じる焼戻しと亀裂 ⒈ 発生原因 カーボン層が研削加工を受けた後に表面が軟化する現象を、研削加工によって生じる焼戻しと呼ぶ。これは、研削時の送り速度が速すぎること、砥石の硬度や粒度、または回転速度の選定が不適切であること、あるいは研削中の冷却が不十分であることによって、このような欠陥が生じやすいためです。これは、研削時の熱によって表面が軟化するためです。研削時に焼戻し欠陥が生じると、部品の耐摩耗性が低下する。 表面に六角形のひび割れが生じる。これは、硬質サンドペーパーの表面が過度に研削されて発熱したためです。熱処理の時効が不十分で、残留応力が過大になっていることも関係しています。酸でエッチングした後、欠陥のある部分は黒くなり、欠陥のない部分と区別できる。これは研削時に発生する熱による焼戻しです。馬体をフェライト組織に変化させる原因である。実際、き裂は研削後に肉眼で見ることができる。 ⒉ 防止方法 ① 淬火後は必ず十分な時効処理、または複数回の時効処理を行い、内部応力を除去する。 ② 40～60メッシュの軟質または中質アルミナサンドペーパーを使用し、研削送り量は過度に大きくしない。 ③ 研削時はまず冷却液を流し、研削中の十分な冷却に注意する。