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ハードニングという熱処理用語について

英語で Hardening で、直訳すると「硬くすること」ですが、熱処理では、「焼入れして硬化させること」をいいます。

鋼の硬化の程度は焼入れしたときの「硬さ」で評価します。

鋼の焼入れした時の最高硬さは鋼材成分中の炭素量が関係します。

実際に使われる鋼材は炭素以外の合金元素もあってイメージしにくいのですが、65HRCは、鋼の最高硬さです。

切れ味の良い刃物などは58HRC程度以上の硬さが必要だということをイメージしておいて下の図を見ると理解しやすいでしょう。

炭素量と焼入れ硬さ

炭素と鉄の合金「鋼(はがね)」を決められた高温の温度に加熱して急冷することが「焼入れ」で、これによって、高温時にオーステナイト組織と言われる状態のものが、マルテンサイトという非常に硬い組織になります。

このグラフにみるように、炭素鋼では、マルテンサイトの硬さは炭素量が0.6%程度で飽和し、64HRC程度の硬さになりますが、鋼中の炭素量が少ないと最高硬さが制限されることがわかります。

 

また当然ですが、この図は小さな試験片でつくられたグラフなので、品物が少し大きくなってくると冷却速度が低下して、このような硬さになりません。

上の図中の50%マルテンサイトの記述については、詳細などは不明なので言及できないのですが、ここでは、マルテンサイト量が少なくなれば、硬さが低下すること、合金元素が添加されていると硬さ低下は少なくなるということで見ておく程度にして、この図での大事な点は、C量で焼入れ最高硬さが決まってしまうというところです。

余談ですが、この図は炭素鋼の炭素量に対してのものですが、合金を含むいろいろな鋼種にもかなりの確度で当てはまります。

また、炭化物を含む鋼種でも、素地(マトリックス)の炭素濃度がわかれば近似的に使えるなどの便利な図です。

もちろん、焼入れ性を高める合金元素を多く加えすぎると、焼入れ時に残留オーステナイトが増加するなどで、かえって硬くならないなどの問題も出ますから、すべてがこの図で分かるというものでもありませんが … 。