在JIS中,碳钢的规格是S10C至S75C,高频淬火一般采用S25C至S55C的碳钢。
根据碳素量硬度有其指标,例如S45C的碳钢硬度为HRC54~60。碳素量0.6以上,
硬度已为顶点。
由于不含提高淬火性的合金元素,因此很难进行深淬,淬火深度一般在2mm左右。
另外,想要提高硬度,加热后必须立即冷却。
根据用途与目的选择材料可以提高生产率、降低成本及提高品质。
合金钢是通过在碳钢中添加除C以外的Cr、Mn、Ni、Mo、B等合金元素,
从而提高其机械强度及耐磨性。在热处理方面,由于其淬火深度比碳钢深(淬火性好),
并且回火时的回火软化阻力大,因此具有韧性是合金钢的特点。
合金钢(SCM435、SCR435等)的高频淬火通常比碳钢冷却速度需放慢。原因为合金钢
由于过冷却而产生裂纹的风险相对较高。应特别注意形状凹凸不规则的深淬产品。
表面硬化后内部硬化延迟是合金钢出现过冷却裂纹的原因。
具体对策请看详细文章。
不锈钢分为三大类:铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢及马氏体不锈钢。
可高频淬火的是马氏体不锈钢。此外,奥氏体不锈钢,为后工艺有必要对其进行
降低硬度及改善组织的加工。因此实施部分性退火。
由于不锈钢中含有大量的Cr,奥氏体很难扩散,与碳钢及合金钢相比,
需要将温度提高至1000℃附近,从而使奥氏体扩散。
但是,如果奥氏体扩散过多,则在急冷时不能完全变成马氏体的奥氏体
做为残余奥氏体残留,因此为不锈钢实施高频淬火,要求相当高的的控制技术。
铸件材料在高频淬火过程中容易出现硬度不均及淬火裂纹等问题。急速加热至变态点的高频淬火,材料硬度及材料组织分布
对淬火品质有相当大的影响。特别是对硬度要求极高的球墨铸铁(FCD),母材的珠光体率必须达到80%以上。
为获取硬度,碳素必须以良好平衡的状态分布在工件基材中。
但是,如果在铸造过程中产生成分偏析的材料带入高频淬火工艺中,
不仅会出现硬度不均,还会出现以偏析为起点的淬火裂纹。
此外,锻造金属材料时形成的锻造流线(纤维流线)与全切割产品相比,
虽具有赋予锻造产品强度的效果,但另一方面,却是高频淬火工艺中导致
硬度不均与硬度不足的原因。
即使看不到材料的欠缺或机械加工产生的残留应力及金属组织的状态,
都会影响到最后一道工艺附近的高频淬火品质,所以综合考虑工艺是相当重要。
将钢淬火成马氏体组织,然后通过回火来调整其机械性,称为调质钢。经调质处理后,
可调整钢材轧制及锻造时产生的残留应力及晶粒的不均。调质处理是在炉内淬火后,
以550℃以上的高温回火,形成“索氏体组织”。调质实施于对硬度(强度)要求高于碳钢的合金钢(铬钼钢、铬钢、锰钢)零件。
通过调质处理,使高频淬火的品质也更加稳定。
另一方面,常用于高频淬火的S45C等碳钢的大部分预热处理被称为“正火”,
在奥氏体
区域内加热・保持恒温后的零件在炉外空冷。
球化热处理是在炉中进行的退火,以使钢中的碳化物球化。
合金钢及高碳钢等材料通过进行球化处理,便于切削等机械加工。
然而,被球化后的组织不利于高频淬火。
其原因是,几秒至几十秒的短时间加热的高频淬火,
奥氏体在球化后的组织下不易扩散。