脱炭とは、鋼材を加熱すると表面の炭素量が減少する現象です。 脱炭の本質は、鋼材中のC元素がH元素やO元素と高温で反応してCH4やCOを生成することです。そのため、脱炭速度が酸化速度よりも大きい場合にのみ脱炭層が形成されます。 鋼材の酸化速度が大きいと、脱炭現象が目立たなくなり、脱炭層が酸化して酸化皮膜を形成しますが、酸化が比較的弱い雰囲気では、より明らかな深い脱炭層を形成できます。
脱炭とは、鋼の表面の炭素が失われることで、一般的に2つのタイプに分けられます
①部分脱炭素
(2)完全脱炭（鋼材表層の炭素含有量がフェライト中の炭素の最大固溶度以下）
（注：完全脱炭層にはフェライト組織のみが存在します。）
大多数の鋼材では、脱炭現象が鋼材の性能の低下につながるため、脱炭層は鋼材の欠陥とみなされ、特に一部の特殊鋼 (工具鋼、軸受鋼、高速度鋼など）、脱炭層はその性能に深刻な影響を与えます。 化学組成上の脱炭素層の炭素含有量は正常組織の炭素含有量よりも低く、金属組織学上の脱炭素層のセメンテーション (Fe3C) の量は正常組織のそれよりも少なく、強度と硬度は機械的特性の脱炭素層は、正常組織のそれよりも低いです。
脱炭層の判定
方法の選択とその精度は、脱炭素の程度、微細構造、炭素含有量、およびコンポーネントの形状によって異なります。一般に、金属組織学的方法、硬度法、化学的または分光学的方法によって決定されます。参照できる具体的な詳細: GB/T 224-2008 鋼の脱炭素層の深さの決定基準
THE TOTAL DECARBONIZED LAYER の決定 - 中炭素鋼および低合金鋼では、フェライトおよびその他の組織の組成の相対的な変化量によって区別されます。表面から組織がマトリックス組織と区別がつかない点までの距離は、マイクロメーターの接眼レンズを使用して、または顕微鏡のすりガラス画面で直接測定されます。各サンプルについて、深い均一な脱炭素領域の視野内で、ランダムに数回 (少なくとも 5 回) 測定を行い、これらの測定の平均値を脱炭素層の合計深さとします。工具鋼、軸受鋼、ばね鋼の場合、脱炭層の深さは、脱炭層の深さの合計として測定されます。
FULL DECARBONIZATION LAYER -- FULL DECARBONIZATION LAYER -- FULL DECARbonization layer とは、フェライト組織全体が脱炭酸された後のサンプル表面を指します。したがって、測定は、表面からそのポイントのセメンタイトまたはパーライトの存在までを測定する必要があります。完全な脱炭素層の深さに対する完全なフェライト組織透過性の生成。
プロセス性能に対する脱炭素層の影響
（1）鋼材の表面に脱炭層が形成された後、鋼材の表面と内部構造の違い、およびその線膨張係数の違いにより、鋼材のさまざまな組織の変態と体積変化が起こります。焼入れ処理により大きな内部応力が発生し、脱炭層が形成されると鋼表面の強度が低下します。 さらに機械加工を行うと、部品の表面にひびが入る場合があります。
(2) 焼入れ熱処理が必要な鋼材では、表面に脱炭層が形成された後、炭素含有量が減少し、焼入れされたマルテンサイトが変態できないか、完全に変態できず、鋼材の硬度と強度が低下します。要件を満たすことができず、使用の過程で接触疲労損傷が発生しやすくなります。
(3) 鋼材の脱炭層は、その疲労強度の低下につながり、加工された部品やコンポーネントを使用する過程で早期疲労損傷現象が発生します。
(4) 部品の表面に形成された脱炭層 (黒い部分) が処理されないため、部品の性能が低下します。 脱炭層の深さが加工許容値よりも小さい場合、部品の性能に影響を与えることなく、機械加工時に完全に切り取ることができます。 脱炭層の深さが加工代よりも大きいと、機械加工時に脱炭層を完全に削ることができず（脱炭層の一部が残る）、部品の性能が低下します。 不適切な鍛造プロセスにより、部品の表面の脱炭層が局所的に蓄積する現象が発生し、処理の過程で脱炭層を完全に切り取ることができず、保持された脱炭層が部品の不均一な性能につながります、重大な部品の廃棄につながる可能性があります。
脱炭素化防止対策
（1）部品を加熱する過程で、加熱温度を下げ、高温での加熱時間を短縮し、合理的な加熱速度を決定し、合計加熱時間を短縮してください。
（2）特別な機能を備えた加熱炉を設計し、加熱炉内の加熱雰囲気を厳密に制御して、炉内のガスが中性であり、保護効果があるようにします。
(3) 熱処理工程において、何らかの理由で熱処理を中止した場合は、加熱炉の温度を下げて、処理および生産の再開を待つ必要があります。 停止時間が長すぎる場合は、被加熱物を取り出すか、加熱炉で冷却する必要があります。
(4) 冷間変形処理のプロセスでは、中間プロセスで焼鈍の数を制御し、必要に応じて焼鈍温度を下げることを試みる必要があります。脱炭層の形成を減らすために、軟化および焼戻し処理を行うことができます。アニーリングおよび軟化焼戻し熱処理操作は、保護媒体で実行する必要があります。
（5）高温で加熱すると、鋼材の表面に被覆またはコーティング保護を追加して、鋼材の酸化と脱炭素を防ぐことができます。
(6) 鋼材の加工は、部品の取り代を大きくするなど、生成した脱炭層を完全に遮断できるように適切な操作を行ってください。
