試験片を本体と一緒に鋳込む理由｜インベストメント鋳造の溶解と熱処理

ブラケットと一緒に鋳込む試験片が答える問いは、一つだけです。この溶解はどうだったのか、という問いです。同じ湯を使い、同じ熱処理炉を通るので、引張試験の結果と部品は同じ溶解番号を持ちます。完成品から切り出した試験片は別の問いに答え、しかもブラケットを一本失います。インベストメント鋳造の工場が試験片を部品と一緒に鋳込むのは、このためです。

「部品と一緒に鋳込む」とは何を指すか

試験片は別の注文ではありません。同じ取鍋から注ぎ、同じ湯口系につなぎ、熱処理の後に切り離します。試験片のタグには、隣に並ぶブラケットと同じ溶解番号が入ります。この結び付きが、引張試験の結果をロットの証拠に変えます。

炉の負荷と一緒に処理することは、工程表に書き込まれます。焼入れと焼戻しは、試験片を切り離す工程より前に来ます。並べてみるまで、この順序は逆さまに見えます。ブラケットと試験片は一緒に焼戻しされ、そのあとで初めて試験片が鋸に回ります。

この仕組みが与えないのは、個々のブラケットについての判断です。試験片が語るのは、その溶解のことです。

試験片を鋳型のどこに置くか

ブラケットは一つの断面ではありません。肉厚は 8～12 mm、荷重がかかるボスは 25～30 mm で、どちらも設計目標です。ボスは最後に凝固します。薄い肉厚のそばに置いた試験片は冷えが速く、引張ればきれいに破断します。ただし、厚い断面の中心は一度も見ていません。

本数より位置が効きます。正しい位置の試験片一本は、ランナー上の三本に勝ります。工程表には、どこに置くか、どの断面を代表するかを書きます。何も書かれていなければ、型の承認前に決めてください。位置を固定するのは鋳型であって、発注書ではないからです。

同じ湯、同じ熱処理

840～860 °C で焼入れし、550～600 °C で焼戻し、本体を HB 220～250 に収めます。三つの許容幅はどれも狭いです。試験片だけを 550 °C で、ブラケットの負荷を 600 °C で焼戻せば、同じ炉から出るのは別の材料二つです。一つのチャートの上で 50 °C 違います。

負荷と一緒に処理すれば、この差は消えます。昇温も保持も一回で、ロット記録の行も一本です。記録の後ろにある材料は、GB/T 699-2015 の 45 鋼を調質したものです。鋼種だけで結果が決まるわけではありません。

炉のチャートは、負荷番号と試験片のタグが載ったものを求めてください。調質とだけ書かれ、負荷の識別がない証明書は、引張った試験片と突き合わせられません。

ASTM A370：引張試験の報告に載るもの

ASTM A370 は方法を定める規格で、合否の数値を定めるものではありません。試験片の引張り方と、報告に載せる項目を決めます。降伏強さ、引張強さ、伸び率、絞りです。その結果を照らし合わせる数値は図面が与えます。355 MPa は設計目標であって、鋼種の性質ではありません。

引張強さだけがあり、降伏強さがない報告では、目標は未確認のままです。355 MPa を上回る引張強さが、その代わりにはなりません。別の方法で引張った試験片は、別の試験です。

証明書が使えるかどうかは、三つの欄で決まります。試験片のタグの溶解番号、ASTM A370 と明記された方法、MPa で示された降伏強さの結果です。前の二つがあれば、何年後でも三つ目を説明できます。

試験片が埋められない差

試験片と本体は冷え方が違います。試験片の断面は 25～30 mm のボスより小さいので、芯まで焼きが入りますが、ボスの中心は入らないことがあります。この差には代償があります。試験片が合格しても本体が 355 MPa を下回ることがあり、証明書のどこにもそれが現れません。

試験片を大きくしても、この差は埋まりません。断面に押し湯を付け、本体を読む必要があります。HB 220～250 に入る硬さを、試験片ではなくブラケットで測った値が、二つ目の記録です。これは降伏強さの値ではなく、その値に換算することもできません。これが捉えるのは、焼きが入らなかった厚い断面です。試験片が報告できない唯一の不良です。

発注書に入れる項目は三つです。ASTM A370 で引張る鋳込み試験片と溶解ごとの報告、工程表に書く試験片の位置、指定した測定点で読む本体の硬さ（HB 220～250）。三つとも、型の承認前に決めてください。