変態点測定試験(フォーマスター試験)

金属材料の変態点を測定します

熱処理条件の決定でお困りではありませんか?

フォーマスター装置(富士電波工機㈱)フォーマスター装置(富士電波工機㈱)

フォーマスターは試料に加熱-冷却の温度履歴を与え、変態点を測定する装置です。変態点は試料の膨張・収縮の微小変位から検出されます。

材料の一般的な熱膨張測定の他、変態特性(成分と熱履歴に依存する結晶構造変化やミクロ組織変化)を測定することができます。

例えば、鉄鋼材料の変態特性は等温変態線図(TTT線図、Time Temperature Transformation diagram)、連続冷却変態線図(CCT図、Continuous Cooling Transformation diagram)、オーステナイト化線図(TTA図、Time Temperature Austenitization diagram)などによって表現されます。

熱処理工程の熱履歴を再現することで、目的とする製品特性(硬さ、組織など)に必要な実工程での熱処理条件(加熱速度、保持時間、冷却速度、冷却停止温度など)の最適化の検討にも役立ちます。

フォーマスター試験の概要

フォーマスター試験では加熱中あるいは冷却中の試料の熱膨張・収縮や変態による膨張・収縮を検出することによって変態点を検出します。その特徴は高周波誘導加熱と不活性性ガス冷却により、加熱速度と冷却速度を自由に選択できることです。

実際の熱処理工程を再現して、変態点測定や熱処理後のミクロ組織を観察することも可能です。

フォーマスター装置の特長

1.加熱性能

加熱方式:
高周波誘導加熱
雰囲気:
真空、不活性ガス(N2、Ar、He)
加熱温度:
室温~1600℃
加熱速度:
Max.200℃/s

2.冷却性能

冷却方式:
N2、Heガス冷却
冷却速度:
Max.100℃/s

3.試験片

標準:
φ3×10mm
板状:
0.7~2.5mm厚×3mm幅×10mm長さ
加熱部(極低温型)加熱部(極低温型)

合金鋼のCCT図

高C合金鋼のCCT図を作成した例です。試料を1250℃に加熱後、0.1~50℃/sの冷却速度で連続冷却し、変態点を検出し、冷却後のミクロ組織観察と硬さ測定から変態点の種類を判別したものです。

連続冷却変態線図(CCT図) 連続冷却変態線図(CCT図)

ホットプレス材の変態挙動評価

0.8mm厚ホットプレス材料の変態挙動 0.8mm厚ホットプレス材料の変態挙動

熱処理とプレス成型を組み合わせて、形状と強度を同時に作り上げるホットプレス成型法があります。ホットプレスに用いる薄鋼板は1mm未満の薄鋼板が使用される場合があり、標準の試料(φ3×12)は採取することができません。0.7mmの材料でもフォーマスター試験が可能であり、ホットプレス工程中の変態挙動を明らかにしました。

合金鋼のTTA図

オーステナイト化線図(TTA線図) オーステナイト化線図(TTA線図)
(S50C 加熱速度100℃/s)

鉄鋼材料の焼入れなどの熱処理の重要な因子として、加熱によるオーステナイト化条件があります。オーステナイト化が不十分であると炭化物の未溶解のために目的とした強度が得られません。

逆に、過度なオーステナイト化ではオーステナイト粒に混粒組織が形成し、焼き入れ後の均質性が損なわれます。

加熱時のフェライトからオーステナイトへのAc1変態点は加熱速度の上昇ともに上昇する。高周波加熱や通電抵抗加熱による熱処理は加熱速度が速く、オーステナイト化状態を把握することが重要です。

フォーマスター試験によって加熱速度、加熱温度、加熱保持時間を変化させて急冷し、組織、硬度、オーステナイト粒径を測定します。これらをまとめ、最適オーステナイト化条件を表したものがオーステナイト化線図です。

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