S45Cの焼入れ

Question

よろしくお願いします。

明日、45C磨き材を旋盤でリベットピン・ノックピン・ヒンジピンと言われる、
穴に入れて、先端を松葉ピンで止める物を作る予定です。

サイズはφ25です。

そのままでも強度的には問題ないのですが、連結部分で摩擦するため、
表面の硬度上げたいのですが、アセチレンガスで出来るでしょうか？

また焼入れはしたことがないので、詳しい方いましたら、アセチレンで出来る範囲の
焼入れ方法を教えてください。

esaomann · Accepted Answer

ピン径25mmでピンに頭も必要なら材径40mm前後の材料ということになり、DIYレベルを超えた方のようにも思われますが、一応、DIYということを前提に・・・

アセチレンガスというのはガス切断機のバーナーでってことでしょうか？
焼入れそのものはバーナーでも特に問題ないでしょうが、大きさ（この場合は長さ）が問題ですね。
物の温度をムラなく必要な温度まで加熱しなければなりませんが、径25mmですと中切に火口３♯でも長さ100mmは難しいのではないでしょうか。A切ならいけると思います。
焼きムラの原因になりますから内外、表面とも温度に大きなムラがあってはいけません。
炭素鋼では保持時間は必要ありませんが、バーナーで加熱する際、急激に過熱せず、火口を物に近づけすぎないように気をつける必要があります。

強度はそのままでも間に合って、磨耗対策として表面硬度がほしいということですから、普通に考えれば高周波焼入れか低炭素鋼に浸炭焼入れでしょうが、DIYレベルの話ではなくなりますね。
S45Cは中炭素鋼ですから磨耗対策として焼入れすることは当然それなりの効果はあるわけですが、期待される硬度までは得られないかもしれません。
やや高めの温度から焼入れしっぱなしとすれば相当な硬度は得られますが、少し力がかかっただけでパキンと折れてしまうことになります。ですから多少硬度が下がるのを承知で焼き戻しが必要になるのです。

焼入れ温度等はいくらでも調べがつくでしょうが、実際、経験を積まなければ目で見ただけではその温度がなかなか分らないものです。一応の目安として木炭が熾きになり（風を送らず）落ち着いた色、というのを目安にするとよいでしょう。
初めて焼き入れする人は大抵温度を上げすぎで、明るいオレンジ色になるまで加熱してしまってはいけません。
生産工場などでは時間的に余裕があるので油焼きをしますが、これは普通のオイルでもできます（他の回答者様からお叱り受けそうですが・・・汗）。ただし、火災の危険が高くお勧めできません。
水焼き入れが良いでしょう。必要な温度まで上がったら躊躇せず一気に水につけ、（25mmのズブ焼きですから）水槽の中で撹拌します。
水温が高いと冷却速度が遅くなり、焼きに鋭さがなくなり上手くいきません。幾つも続けて焼き入れする場合は条件が変化していきますので注意が必要です。
焼き戻しは焼き入れ後再加熱する方法と、自身の余熱で焼き戻しを行い焼き色を見ながら適当なところでそれを止める方法がありますが、これはかなり習熟が必要になります。

蛇足ですが、ヒンジピンだと完成後、表面がツルツルになっている状態は要求されないのでしょうか？
もし研磨が必要で公差が厳しいのであれば研磨代を見ておく必要があります。
焼き入れ作業では品物が膨張・収縮しますから、品物に大きく厚みが変わる形状では焼き割れを起こす可能性が高くなります。止めピンの穴の縁はあまり薄くしすぎないほうが無難です。ヒンジピン先端は硬度が必要ないと思われますので、後でグラインダーで研削してもいいかもしれません。

どういう状況で使用されるものを作られるのかわからないですが、
一般的に、ヒンジ部分では穴の側の補修は難しいですが、ピンは比較的簡単に交換できるものです。
ですからよほど硬度を必要とするものでないかぎり炭素鋼かクロモリをそのまま使用して、磨耗してくればそれを交換することが多く、実際、ハッチのヒンジや農機の部品程度のものではそうしています。
それにしても旋盤で切削するというのになぜ高価な磨き棒鋼なのでしょう、手持ちのあり材でしょうか。
私が材料を用意するならSCM440か445あたりを選択することになると思うのですが。

一発で物にするのはかなり難しく、条件を変えながら幾つかやってみる必要がありそうに思います
うまくいくと良いですね。

bathbadya · Answer

「火炎焼入れ」ってやつですね。

磁石が着かなくなるまで赤熱し、塩水で冷却。
ただし、本当に磁石が着かなくなるまで赤熱すると、かなり深い部分まで焼きが入るので注意。
針金でぶら下げた磁石の吸い付き加減で判断する。

６時間（だったかな？）室温で放置したあとオーブンで焼き戻し。
温度は２２０度
厚さ２ｍｍの板なら、２時間で芯まで入る。

ついでに暇なら、冷蔵庫で時効処理だね。

↑
この辺の詳しく判りやすいものとしては、
「ハンドメイドナイフの作り方」なんてので出てくるんじゃないかな？

出入りの業者に、作り物をお願いできる商社なんかはいませんか？
居るなら、「火炎処理頼むぜ」とお願いすれば良い。
大抵は高周波焼入れでできて来るよ（笑）
「火炎焼入れ」は保障できないが、高周波なら保障できるからだってさ。
1000円くらいでいけたと思ったけど、大きさや形で変わるだろうから、要確認です。

komaas88 · Answer

＞http://www.daiwakg.co.jp/TECHHEAT.htm

鋼材の焼入れ温度と硬度は炭素含有量で大体決まります。
S45C　は０．４５％ですからほぼ８２０度C～８５０℃　くらいでしょう。
品物は結構ボリュウムがありそうですからアセチレンガスだけでそこまでしっかりあげられるかは怪しいところです。長くあぶりすぎると表面が酸化してきます。
全体が明るい赤色になればそのくらいでしょうか。その後即水冷ですが、入れ方によってはひずんだり小さい穴からひびが入ったりすることもあります。それにS４５Cは炭素含有率が少ないのでもともと余り硬度は上がらないと思います。
私がやっていたころは、この手の鋼材は表面をクロムメッキするか、１０００度近くまで焼いて青酸カリなどを用いて（表面を）窒化処理して硬くしていました。

トラブルなくしっかり硬度を上げるのは素人には難しいのでは？というのが私の結論です。

sus316 · Answer

摩耗を心配するならピンを少し細く削ってそこに滑り軸受けのたぐいを入れてみては？
例えばオイレス工業株式会社、大同メタル工業などで検索するかドライブッシュやドライベアリングなどで検索すれば多く見つかると思います。
価格はこんな感じです
http://www.monotaro.com/g/00172263/

ただ、ご自分で旋盤まで回される方のようなので、焼き入れが目的なら少しずれた回答になってしまいますが。

焼き入れ自体は家内工業でやっている鉄工所に頼んだことがあります。当然そこから外注となるわけですが、1個からでも引き受けてもらえました。まあ、時々他の仕事も頼んでいたと言うこともあるのかもしれませんが。

最初から焼き入れしたあるシャフト、例えばこれ
http://www.monotaro.com/p/0726/8152/ 
長さに切って、穴を開け、それを両方ピン止め、必要なら座金+ピン止めでは？

参考になるかわかりませんがこんな方法もあるということです。

g4330 · Answer

もし、表面硬度と靭性が問題になるのなら、加熱温度と時間、冷却温度と時間を制御できる山門かに任してください。
素人が出来る焼入れは#1に書いた水焼入れがせいいいっぱいです。
火炎で焼入れできるには師匠がいても10年の経験が必要でしょう。

fuken · Answer

私も電動ハンマーのチゼルをアセチレンで整形、オイルで冷やして・・・
と焼きなまし・・・焼き入れ・・・・などしましたが。

文献読んだりしただけでは、素人では上手くいきません。
先端は硬く使い物になりましたが、折れる物になってしましまいた。

時間や表面温度など、詳しく説明できる回答が寄せられると良いですね。

g4330 · Answer

台所のガスで真っ赤になるまで熱して水を張った桶に放り込めば出来ます。

S45Cの焼入れ

ピン径25mmでピンに頭も必要なら材径40mm前後の材料ということになり、DIYレベルを超えた方のようにも思われますが、一応、DIYということを前提に・・・

「火炎焼入れ」ってやつですね。

＞

摩耗を心配するならピンを少し細く削ってそこに滑り軸受けのたぐいを入れてみては？

私も電動ハンマーのチゼルをアセチレンで整形、オイルで冷やして・・・

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