金属材料についてです。 炭素鋼の焼きならし(空冷)実験についてです。 S25C 35C 45C 55

金属材料についてです。

炭素鋼の焼きならし(空冷)実験についてです。

S25C 35C 45C 55Cの四種類について実験しましたが、平行状態図から考えた理論値よりも、硬度が低くなりました。
また、焼なましの理論値よりも低いです。(柔らかくなりすぎ)

室温の影響に関すること以外、誤差の原因が分かりません。
教えてくださると幸いです。

No.1 ベストアンサー 回答者： むらさめ 回答日時： 2019/11/14 21:14

✖平行状態図　→　○平衡状態図　基礎中の基礎です

先程も似たような質問をしていたと思うのですが

まず思いつくのは、焼きなまし温度が適当だったのか。本当に制御されて狙った温度になっていたのか。

本来なら、焼き鈍す事を目的とするならば、炭素含有量に基づいて、焼きなまし温度も変化させなければならないです。
これはFe-C系状態図を観るとA3変態点の炭素量による変化から一目瞭然です。
実験の工程上、焼きなまし温度を制御することはできないかもしれないですが…。
焼きなまし温度に加熱して保持する際も、その条件により後の機械試験の数値に影響が出ます。

焼きなまし温度が高すぎると硬度が上がる傾向になりますが、実際にどのような熱処理を行ったのかわからないので何とも言えません。
実験についても、正しく実験が行われたのかどうかも判りません。

試験片を加熱した際の、熱電対と試験片の位置関係、硬度測定部位との位置関係、また試験片部材の大きさなど、影響する因子は、試験片についてだけでも非常に多いです。
私が鋼材部品のメーカーで熱処理を担当していた頃は、材料の大きさ、熱処理炉の大きさや特性、材料と熱電対の位置や加熱バーナー、コイル等の位置や試験片採取位置の関係にも気を使っていました。
後に出てくる熱処理温度をモニタリングしたチャート紙でも温度と時間、打点で示されている熱電対の位置をチェックしていましたね。

また、冷却条件が本当に適当だったのか、空冷とありますが、冷却が不十分ではなかったのか。
試験片を固めて置いて冷却すると冷却速度が落ち、フェライト量が多くなると思いますね。

実験に用いた材料が、規格のどの辺の材料なのか、一般的な炭素鋼なので炭素量により材料の硬さは変わってきます。
同じ　S25C　でも、炭素量で0.22～0.28％も変化するので、その規格値の中で下側なのか上側なのかでも硬さに影響が出ます。
炭素鋼(合金鋼だったが)でこの強度が必要なら、炭素量を規格の上側を狙え、下側を狙えと要望した記憶があります。

結晶粒度や試験片の前歴も、焼きなまし後の組織に影響してきます。
組織観察をしてフェライトとパーライトの量を観察すること、できれば化学成分をチェックしてみること。
それとやはり、焼きなまし温度･熱処理の管理が適切だったのかを疑いますね。