ASTM A53継目無炭素鋼管の5種類の焼鈍方法

ASTM A53 シームレス炭素鋼管の 5 つの焼鈍方法には、完全焼鈍、等温焼鈍、不完全焼鈍、球状化剛性、拡散拡散が含まれます。

1. 完全に焼き鈍し

プロセス：鋼をAc3以上の20〜30℃に加熱し、一定時間保持した後ゆっくり冷却（炉で）し、平衡組織に近い熱処理プロセス（完全オーステナイト化）を得る。

完全焼鈍は主に過共析鋼（wc=0.3～0.6%）、一般的には中炭素鋼および低・中炭素合金鋼の鋳物、鍛造品、熱間圧延品に使用され、場合によってはそれらの溶接部にも使用されます。低炭素鋼は完全に焼鈍すると硬度が低くなり、切削には不向きです。過共析鋼をAccm以上のオーステナイト状態まで加熱し、徐冷して焼鈍すると、Fe3CⅡが粒界に沿って網目状に析出し、鋼の強度、硬度、塑性が向上します。また、靭性が大幅に低下するため、最終的な熱処理に潜在的な危険が残ります。

目的: 結晶粒を微細化し、組織を均一にし、内部応力を除去し、硬度を下げ、鋼の被削性を向上させます。完全焼鈍後の過共析鋼の組織はF+Pとなります。

2. 等温アニーリング

特に過冷却オーステナイト化において比較的安定している合金鋼の場合、焼きなましを完了するには長い時間がかかります。オーステナイト化鋼をAr1等温温度よりわずかに低い温度まで急冷すると、AがPに変態し、その後室温まで空冷されるため、焼鈍時間を大幅に短縮できます。このアニール方法は等温アニールと呼ばれます。

プロセス: 鋼を Ac3 (または Ac1) より高い温度に加熱します。適切な期間保持した後、パーライトゾーンで一定の温度まで急冷し、等温に維持してオーステナイトをパーライトに変態させ、その後室温まで空冷する熱処理工程です。

目的: 完全焼鈍と同様に、変態の制御が容易になります。

比較的安定した鋼、高炭素鋼、合金工具鋼、高合金鋼に適しています。等温アニーリングは、均一な構造と特性を得るのにも役立ちます。しかし、等温焼鈍はワークピースの内部やワークピースのバッチを等温温度に到達させるのが容易ではないため、大きな断面の鋼部品や大量の装入バッチには適していません。

3. 不完全焼鈍

プロセス：鋼をAc1〜Ac3（過共析鋼）またはAc1〜Accm（過共析鋼）に加熱し、その後徐冷して平衡組織に近い熱処理プロセスを取得します。

主に過共析鋼に使用され、球状パーライト組織を得て内部応力を除去し、硬度を下げ、被削性を向上させます。球状化焼鈍は不完全焼鈍の一種です。

4. 球状化焼鈍

鋼中の球状炭化物を熱処理して粒状のパーライトを得るプロセス。

プロセス: Ac1 より 20 ～ 30℃高い温度に加熱し、保持時間は長すぎてはなりません (通常 2 ～ 4 時間)。冷却方法は通常炉冷、またはAr1以下約20℃で長時間等温する方法が用いられます。

主に炭素工具鋼、合金工具鋼、軸受鋼などの共析鋼および過共析鋼に使用されます。過共析鋼の圧延鍛造後の空冷組織は層状パーライトと網状セメンタイトです。この組織は硬くて脆く、切断が難しいだけでなく、その後の焼入れ工程で変形したり割れたりしやすくなります。球状化焼鈍により球状のパーライトが得られます。球状パーライトは、セメンタイトが球状の微粒子であり、フェライト基地上に分散している。球状パーライトは、薄片状パーライトに比べて硬度が低く、切削加工に有利であるだけでなく、焼入れ加熱時にオーステナイト粒が粗大化しにくく、冷却時の変形や割れ発生が少ない。過共析鋼に網状セメンタイトが存在する場合には、正常な球状化焼鈍を確保するために、球状化焼鈍前の焼きならし処理により網目状セメンタイトを除去する必要がある。

目的: 硬度を下げ、組織を均一にし、被削性を改善し、焼入れに備えた組織を準備します。球状化焼鈍には多くの方法があり、主に次のような方法があります。

a) 1回球状化焼鈍工程：鋼をAc1以上の20～30℃に加熱し、適切な時間保持した後、炉でゆっくり冷却します。焼鈍前の元の組織は微細なフレークパーライトであることが必要であり、セメンタイトネットワークは認められません。

b）等温球状化焼鈍工程：鋼を加熱保持した後、等温炉でAr1より若干低い温度（通常Ar1より10～30℃低い温度）まで冷却します。等温終了後、炉は約500℃までゆっくりと冷却され、その後空冷されます。サイクルが短く、均一な球状化が可能であり、品質管理が容易であるという利点があります。

c) 往復球状化焼鈍工程。

5. 拡散焼鈍（均質化焼鈍）

プロセス：鋼塊、鋳物、または鍛造ビレットを固相線温度よりわずかに低い温度に長時間加熱し、その後徐冷して化学組成の不均一を除去する熱処理プロセス。

目的：インゴット凝固時のデンドライト偏析や局所偏析を解消し、組成や組織を均一化します。

拡散アニールの加熱温度は非常に高く、通常は Ac3 または Accm より 100 ～ 200℃ 高くなります。特定の温度は偏析の程度と鋼の種類によって異なります。保持時間は通常10～15時間です。拡散焼鈍後、組織を微細化するために完全焼鈍と焼ならし処理が必要です。偏析が激しい一部の高品質合金鋼および合金鋼鋳物および鋼塊に使用されます。