熱処理についての解説

「熱処理の焼鈍とは」

「焼鈍(しょうどん)と読みます」

今回は熱処理用語、焼きなまし=焼鈍に関しての投稿です。

サーマル化工は金属材料の焼鈍処理をおこなっています。

焼きなましは目的に応じて呼び方が違います。

 

「目的と組織変化」

目的に応じて組織を変化させること、これが熱処理です。

焼鈍(焼鈍は)目的によって温度が変わります。

 

 

「焼鈍の目的と種類」

目的 種類 呼称
内部応力の除去 ひずみ取り焼きなまし 応力除去焼鈍
冷間加工途中の軟化 中間焼きなまし 中間焼鈍
組織の調整 球状化・拡散焼きなまし 球状化・拡散焼鈍
結晶粒の微細化 完全焼きなまし 完全焼鈍(磁気焼鈍)

 

 

「適当な時間一定温度で処理します」

不親切な表現ですが材質と厚みや大きさで焼鈍温度は異なります

 

温度 種類 内容 時間
応力除去焼鈍 材料がつくられる段階の冷える速度により、

大きな内部応力が生じます。

これを除くのがひずみ取り焼鈍です。

あらかじめ焼鈍材として販売していることもあります。

中間焼鈍 一般的な加工をすると、

材料は徐々に加工硬化を起こします。

破断などを防ぐために途中で熱処理を行います。

目的によって完成品の硬度を調整したり、

バネ性を向上するために行う材質もあります。

キュリー 球状化焼鈍

拡散焼鈍

材質(炭素量)により行う焼鈍です。

組織中に球状炭化物を拡散させる熱処理です。

均一の温度は拡散処理の安定につながります。

やや

完全焼鈍

磁気焼鈍

鋼の場合、ここの温度はγ域温度

(A3もしくはA1温度以上)となり、

磁性材料の場合は磁気焼鈍の温度になります。

完全焼鈍はおこなうと元の硬度や組織には戻せません。

また、均等に加熱しないと組織がばらつきます


「冷却温度がなによりも大切です」

焼鈍処理すべてはなによりも「冷却温度」が大切です。

炉内でゆっくり冷やす「炉冷」が最重要ポイントになります。

また、炉から取り出す温度も重要になります。

サーマル化工では永年の経験とノウハウがあります。

標準的な温度パターンですが、冷却時間が全工程中

一番長くなっています。

そのため、サーマル化工は24時間連続稼働しているという

ことになります。

 

サーマル化工オンラインプロジェクト

「期間限定テスト版としてZoomでの商談をおこなえます」

2020年8月21日(金)まで

Zoomによる商談、工場案内を行えます。

時間や参加人数に制限はございません。

次回の予定は9月上旬から10月末までを予定しています。

ご希望のお客様は お問い合わせフォーム

電話・FAX・チャットボットからお問い合わせいただければ

ミーティング議事録ID、ワンタイムパスワードをご送付いたします。

どのような内容でも、工場見学だけでも可能です。

「YouTubeチャンネル開始しました」

また始めたばかりです。

目的として、とても伝わりにくい「熱処理」を

身近に感じていただく、興味をもっていただく

観点からデジタル工場見学会へつなぐための一歩です。

技術的、学術的、歴史的観点から相違する部分もございますが、

お時間ございましたらご覧いただければ幸いです。

サーマル化工YouTubeチャンネルは下記アドレスからご覧いただけます。

https://www.youtube.com/channel/UCAr-CikvUXtxiPe54j0xDxg?view_as=subscriber

 

第3回目はキュリー温度に関してです。

その他にも

比較材料の購入・加工、熱処理後の表面処理(メッキ・被膜・特殊コーティング)

面倒な加工会社探し、手続きに時間を有している皆様

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まずはお気軽に、熱処理のことならサーマル化工へ。

こちらの お問い合わせフォームにご連絡いただければ幸いです。

 

 

 

水素熱処理のサーマル化工

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「熱処理の磁気焼鈍とは」

「磁気焼鈍(じきしょうどん)

 と読みます」

 

今回は熱処理用語、サーマル化工の中枢事業、磁気焼鈍に関しての投稿です。

サーマル化工は水素雰囲気による磁気焼鈍処理をおこなっています。

水素で熱処理で磁気焼鈍?という反応がほとんどです。

「熱処理業界でもかなりニッチです」

硬化処理(焼入れなど)に対して軟化処理(焼きなましなど)

は熱処理会社の比率として9:1といわれています。

上の画像は鉄鋼の熱処理相関図で横軸が炭素量

縦軸が熱処理温度です。純鉄の場合

吹き出しの△部分だけが焼きなまし温度の範囲となり

それ以外は他の熱処理の範囲となります。

 

「さらに磁気焼鈍(じきしょうどん)

 はニッチです」

応力除去焼鈍処理(見た目に分かる歪みとりなど)に対して

磁気焼鈍処理は全く見た目に変化はありません。

そのため

専用の機器で測定しないと証明出来ません。

(画像は東北特殊鋼製K-HC1000保磁力計になります)

 

「あまりにも珍しいため

 ウキペディアもありません」

今後の目標として、皆様とともにページを

つくりたいですね。

よろしければご連絡いただければ幸いです。

学術的な部分は弱いのですが、現場の経験値はあります。

 

「磁気焼鈍処理のために

 創業した会社だからです」

昭和41年、一般家庭にも普及したもの

電話です。その内部部品に必要な工程が熱処理の

「磁気焼鈍」という技術であり、その特性をよりよく

するために「水素雰囲気中」熱処理の指定があったからです。

 

「焼鈍と磁気焼鈍の違いとは?」

 

「焼鈍」(焼きなまし)とは

組織の均質化や機械加工や塑性加工をしやすくするための軟化を目的とします。

つまりは材料や一次加工の段階で行ったり、製品が軟らかくなくてはならないもの

に施す熱処理になります。

製品でいうと、リベットやガスケットなどになります。

 

 

「応力除去焼鈍」(おうりょくじょきょしょうどん)とは

加工歪みや応力を開放する目的で、変態点以下で行う熱処理です。

「焼鈍」に比べて低い温度で行うため低温焼きなましともいわれます。

製品としては巻きバネ、板バネ、端子などにバネ性向上の目的で

施されます。注意点として、応力が解放された場合

見かけのひずみ(曲がり量)は、行う前よりも増加する場合も

あリますので温度が不明確な場合はご連絡ください。

 

 

「磁気焼鈍」(磁気焼鈍)とは

加工(プレス加工、溶接、曲げ加工、切削加工など)による

残留応力の除去・緩和が主な目的となります。

純鉄・パーマロイなどの磁性材料は「磁気焼鈍」という熱処理を

行うことで、初めて磁気特性が向上します。

製品としてはいわゆる電化製品です。電磁石の原理を使用した

リレー、モーター、センサーなど自動的に電源が入る部品に

施されます。

なぜ、この「磁気焼鈍」処理が必要なのかというと

「電気はためておくことが出来ないから」

です。そのため「磁気焼鈍」をおこなう理由の一つとして

「蓄積された電気を無駄なく使えるように」

するための技術です。

正確にかつ省電力で動く製品に多く使用されています。

一番多くの「磁気焼鈍」が必要な製品は

「自動車です」

・ライト、ブレーキランプ、ウインカー、ワイパー

・ウインドウ、スライドドア

・カーナビ、エアコン

・シート、ハンドル、操作モニター、バックミラー

・ロック、アイドルストップ

・センサー、モニター(盗難防止、衝突安全装置、カメラ)

これ以外にも多くの箇所が電気で動いており、

自動車の電装化はより進んでいくとおもわれます。

少ない電力で多くの部品を正確に作動させるために必要な

工程が熱処理の「磁気焼鈍」(じきしょうどん)になります。

これ以外にも「磁気焼鈍」を施した金属材料は

色々な役割をもつ金属部品へと変化していきます。

 

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「熱処理で変色を防ぐには」

「熱処理で錆びを取り除きます」

 

今回は熱処理後で起こる変色(酸化色)ついてのお問い合わせに

関しての投稿です。

サーマル化工は水素雰囲気による金属熱処理をおこなっています。

水素雰囲気でなぜ熱処理をおこなうのですか?

という質問も多く寄せられます。

「水素は還元性ガスです」

金属表面の酸化物を取り除くために水素雰囲気での熱処理を

おこなっています。

・パンチングトレー(SPCC)真っ赤に錆びています

「水素還元処理をしてみました」

・多少のくすみはありますが、錆びは見受けらません

「錆びが無くなりました」

熱処理による温度、保持時間も必要ですが

基本処理で多少の錆びなら取り除くことが出来ます。

また、見た目ではわからない微量の酸化物除去も可能です。

 

 

「熱処理で変色を防いでみます」

材質にもよりますが、微量の酸素で変色してしまうもの

があります。特にSUS系はクロムと酸素が結びつきやすく

熱処理で表面に浮かび上がるものがあります。

・ステンレス析出硬化処理の変色例です。

「雰囲気が良いことが必須です」

・変色せず、処理をおこなうことが出来ました。

「酸素がなくとも酸化はします」

変色した場合、研磨や酸洗いなどの方法もありますが

寸法変化や肌荒れなど、熱処理後の製品と相性の悪い

場合があります。

また、製品に付着している酸化物(特に油分)は炉内で

悪影響を及ぼす要因となり、前処理はとても重要です。

 

「熱処理で変色を無くします」

炭素鋼試験片を還元処理をおこないました。

同時に脱炭処理もおこないます。

手順は複雑になりますが、水素雰囲気ならではの熱処理です。

・S45C相当の炭素鋼 表面は黒くなっています。

「水素還元処理をおこなうと」

・銀面が戻りました。

ただし錆びが強い箇所は肌荒れが目立ちます。

こちらは時間をかけて処理をおこなうことで

還元が可能になるという試験結果です。

 

試作だけでなく、表面変化の試験、研究開発を

得意としております。

難しいなとおもわれる熱処理ほど大歓迎です。

 

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「熱処理後に変色や錆びはなぜ起こるのですか」

「熱処理後に変色や錆びはなぜ起こる?」

 

今回は熱処理後におこる変色・錆びについてのお問い合わせに

関しての投稿です。

サーマル化工は埼玉県戸田市に本社工場があり、そこで金属熱処理

をおこなっています。

埼玉県は全国でもトップクラスの

「暑い場所です」

特に熊谷市は全国気象ニュースではよく見かけるとおもわれますが

戸田市も負けず劣らずの暑さです。

しかも金属熱処理業となると

「工場内はとても暑いです」

約800℃から1100℃までの炉が稼働しています。涼しくするには

相当のエネルギーが必要となりますので、夏季は滞在作業時間を極力減らす

ためにIT化を推進しています。逆に

「作業スペースは冷えてます」

これにはちゃんとした理由があります。

サーマル化工で受けている金属は全て素材の段階です。

そのため、熱処理を行うとそれ相応の金属特性を得ること

(磁性・軟化・応力除去・光輝など)

が出来ますが、それと同時に素材の持っている「不働態皮膜」などを

失うことになってしまいます。熱処理をおこなうと

「得るものと失うものがある」

ということは、あまり理解されていないのが現状です。

どのような条件下で錆びが発生するかというと、

「気温25℃以上、湿度40%以上」

と言われています。

埼玉県戸田市の気候からすると、5月以降、10月末までの半年間は

ほぼ超えています。そのため、熱処理後の雰囲気ガス開放後は素早く

この条件以下に室内を保った作業スペースにて梱包する必要があります。

 

「サーマル化工の防錆方法です」

 

上記の条件以下で作業、保管することは24時間稼働のサーマル化工

ならば行えますが、近年の最高気温40℃超えや想定を超える大雨では

空調の限界があります。

そのため、お客様へ合わせた防錆梱包を行っています。

「防錆紙、防錆シート、シリカゲルでの梱包」

・防錆紙・シリカゲル

・防錆シート(袋状のもの)

・防錆紙同梱、エアー抜きPP袋にて梱包

 

処理後の製品はなるべくそのままで、というご要望での梱包です。

正直なところ、完全には防げません。

シリカゲル・防錆紙・防錆シート(各メーカーで販売しています)

で同封梱包したのち、さらにPP袋梱包でエアー抜き、シール止めした場合でも

2日から3日が限界です。

すべて使用期限がありますので再利用をしても効果は期待出来ません。

なるべく段取りよく次工程(メッキなどの表面処理)へ移動させるのが有効です。

「真空シーラーでの梱包」

・ハンディ真空シーラーと専用袋

 

比較的簡単で、酸化も防げるため一般的になっています。

大型の業務用でなければ本体も低価格で用意することが可能です。

ただし、一台だけですと一度に大量の梱包を行うことが出来ません。

また、専用の真空用の袋が必要なので梱包費のコストが高くなります。

サーマル化工の焼鈍処理品の場合、かなり軟化しているので

製品の形状により変形してしまうものには使用できないという面もあります。

 

「防錆油の塗布による梱包」

・防錆油(液状タイプ)

・防錆油(スプレータイプ)

 

最も確実なのは防錆油に製品を塗布する方法です。

サーマル化工では環境基準適用の防錆油のみを使用しています。

やはりデメリットとしては、次工程の前に脱脂洗浄が必要に

なることです。脱脂液もコスト負担になりますし、廃液処理など

環境基準に適応していくには難しい面があります。

製品の形状や大小、材質にとらわれることなく酸化による変色、

錆びの発生を防ぐには適しています。

 

 

「今後のオンライン計画」

今後もお客様のお問い合わせに柔軟に対応していくために下記計画を

しております。実施後、ご案内いたします。

  • オンライン商談
  • オンライン工場案内

※オンラインはお客様の安全が確認できるシステムを検討中です。

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「水素ってなんだろう?」

「水素ってなんだろう?」

サーマル化工は熱処理の特徴として「水素炉」という言葉を使います。

少し誤解を生みやすい言葉ですが、熱源に水素を使用しているわけではありません。

サーマル化工の熱処理炉は全て電気炉になります。

よく対比される設備名で真空炉がありますが、それも同じく電気炉です。

炉の内部の酸素を無くすために水素ガスを99%以上に置き換えたものが「水素炉」

ポンプで酸素(空気)を引き出し、酸素がほぼなくなった状態のものが「真空炉」

その他のガスで置き換えたものを「雰囲気炉」などと呼びます。

どの炉も酸素が微量にしかないため(ゼロとは言い切れません)金属表面が酸化しない

(変色しない)熱処理が可能です。

ただし、金属そのものが酸化(さびている)や変色(溶接や加工焼け)しているものは

「水素炉」でないと金属の持つ輝く表面になることは難しくなります。

今回はその主役「水素」に関しての記述です。

「水素は原子番号1番の原子です」

一般的に水素と呼ぶのは、原子が2つ結合してできた水素分子から構成される

気体をさします。表記は「H2 」水の素なので「水素」ですね。

なので、水から酸素を分離して水素を取り出すことができますし、

酸素と結びついて水になります。「H2O」です。

水素は地球上で一番軽いと言われている物質です。

空気中に放出すると上の方に速やかに広がっていきます。

水素ガスのタンクは「赤」と決まっていますのでサーマル化工は真っ赤なガスタンク

一色です。ちなみに法令で工場内では無く、屋外での管理となっております。

 

「水素ガスの還元作用とは?」

水素ガスの中に10円玉を入れます。すると、さびがとれて元のピカピカの

10円玉に戻ります。これが還元作用です。銅についていた酸素は水素と結合

して銅から離れ、水になります。

このように酸化と反対の作用をおよぼすことを還元といいます。

実際に10円玉を熱処理するわけにはいきませんので、鉄粉でおこなってみました。

これを水素ガスの中で加熱すると

こうなります。

「物質の本来の姿に戻ること」これが還元です。

「水素の用途とは?」

サーマル化工の金属熱処理でおこなう90%近くが「水素ガス」に

よる熱処理になりますので、金属熱処理での用途があります。

その中には酸素分析装置で使用する部品など、ほぼ酸素が無い部品をつくらなくて

はなりません。

純ニッケル水素焼鈍

 

見た目の美しさだけでなく、内部の含んでいる酸素量は0.3PPM以下

という厳しい基準をクリア出来るのは「水素炉」ならではの特徴です。

その他にも石油を精製するときに使われたり、半導体製造工程で使用されたりします。

身近なものではマーガリンやサラダオイルの油脂硬化剤、化粧品、洗剤などの原料と

しても使用されています。

その中でも有名なのはロケット燃料としての液化水素ですね。

酸素と反応させることによって起きる莫大なエネルギーで宇宙まで飛んでいきます。

「水素は爆発するから危険!」

水素は爆発しやすく、怖いといったイメージがあります。

そういった質問も多く寄せられます。

過去の色々な事故からそのような印象が深く根付いてしまったものかと思われますが

水素と酸素と着火点(温度)の3条件が同時に重ならない限り、爆発することはありません。

正しい工程を守り、安全確認を取れば、全く問題はありません。

サーマル化工では今年で54年目になる「水素炉」での熱処理会社です。

安全基準の順守と徹底した社員教育により、品質の保持を守り続けています。

株式会社サイサン様 大陽日酸株式会社様によるガス講習会を毎年おこなっております。

また、排出するのは熱源のCO2のみなので他の熱処理設備に比べての環境負荷が低く

製造業としてのエコモデル企業として経済産業省・関東経済局の

中小企業向け経営改善事例集~環境視点が企業を変革する~第2集

に掲載されております。(クリックで経済産業省のページへ移行します)

 

どんな質問でも構いません、下記フォームまでご連絡ください。

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