第20章 "焼入性試験(ジョミニー試験)"

(1)鋼の焼入性試験方法 (一般焼入方法 JIS G0561)

鋼を焼入れするとある深さまで硬化します。硬くなる深さは同じ大きさの鋼材でも、合金成分やオーステナイト結晶粒の大きさなどによっても異なります。焼入性とは焼入硬さの大小ではなく、どの位まで深く硬くなったかを示す特性です。つまり、C鋼のごと焼入鋼は表面の硬さは上昇しますが、浅くしか硬くなりません。SKDやSKHなどは空冷でも内部まで硬化します。この場合前者のような鋼を焼入性が悪い、後者を焼入性が良いと云います。

機械構造用鋼の中でH鋼は、焼入試験で硬化能(Hバンド)が保証された鋼材です。試験片としては、焼ならし材からφ25×100mmの丸棒に加工します。これを所定の温度に加熱した後、5〜30℃の水温で少なくとも10分間一端を焼入れし、その後は空冷でも水冷でかまいません。焼入れが終了したら、試験片の180度隔てた位置を試験片全長のわたって、厚さ0.4mm平面研削をします。これは脱炭の危険性があるからです。そして焼入端から1.5mm、その後は5mmの間隔で硬さを、両面ともロックウエル硬さ試験機又はビッカース硬さ試験機で測定し、焼入性曲線を作ります。

なお、焼ならし、焼入温度は含有されているC%、Ni%などによって異なります。

(2)冷却剤の冷却能曲線・硬さ測定(Uカーブ)による冷却能曲線

焼入れした鋼の硬さは一般的に、化学成分やオーステナイト化温度、結晶粒の大きさなどによって決まるものだけではありません。鋼材のマス(質量)によっても異なります。つまり、同一鋼材でも大きさによって硬さが異なり、太くなるほど焼入れによる効果が小さくなります。この効果の異なることをマスエフエクト(質量効果)と云います。

同一鋼材を焼入れした場合、太くなるほど焼きの入り方が少なくなる鋼を、質量効果が大きいと云います。試験片寸法を変えた同一鋼材を焼入れし、軸の半分から切断し、その断面の硬さを求めると、U曲線が得られます。冷却速度を一定にして各鋼種につき試験すれば、鋼の焼入性が評価され、試料のサイズを一定にして各種冷却剤について行えば、冷却剤の冷却能が評価できます。

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