鉄鋼の熱処理

熱処理の焼入れ作業などは標準化する傾向になっています。標準化された熱処理は不具合は防げますが、ベストなものを生み出しませんし、標準化やパターン化は事なかれ主義に陥る危険性もあります。

JIS鋼種であっても、メーカー鋼種には独自性があり、熱処理や品質特性は各社ごとに違います。メーカーのカタログに沿って熱処理すればいいのですが、ベストな熱処理を考える場合はその他の知識も必要です。

合金鋼・工具鋼の焼入れなどの熱処理仕様は、メーカーの技術資料やカタログなどに示されています。構造用鋼の熱処理関連図表とは違った図表もあり、それに慣れていく必要はあります。標準熱処理条件、熱処理曲線などを理解することから始めます。

固溶化熱処理は、安定したオーステナイト状態の鋼にするための熱処理です。オーステナイト系のステンレス鋼で行われている熱処理で、高温のオーステナイト状態になった鋼を急冷する処理です。よく似た処理に、水靭があります。

焼ならしは、オーステナイト化温度から空冷する操作です。機械構造用鋼などでは結晶粒の調整や硬さや強さの均一化の目的で行います。ノルテンという、焼ならしと焼戻しを行う操作で硬さ調整などをする場合もあります。

機械構造用鋼の熱処理の熱処理の基本を知れば、安価で高品質な機械部品を作ることができます。調質と焼入焼戻しを混同する方も多いのですが、熱処理操作的には同じです。ここでは、あまり書籍では紹介されない実際的な考え方なども紹介しています。

熱処理の焼入れ保持時間・冷却の考え方について説明しています。焼入れの保持時間は不要ともいわれますが、温度の影響に比べて時間の影響は小さく、炉の温度特性や品物部位の昇温状態もあるので、適当な保持時間をとるのが安心です。

熱処理の焼入れ温度について説明しています。基本は、鋼種ごとに標準熱処理条件が示されていて、それをもとに熱処理しますが、その決め方の考え方を知っておいて、焼入温度を高くしすぎないことが大切です。

焼入れに関係する熱処理用語のうちで、質量効果、マスエフェクト、調質、臨界直径、臨界冷却速度、有効直径、Uカーブ、有芯焼入れなどについて説明しています。

鉄鋼の焼入れ性を高めるマンガン、モリブデン、クロムなどの合金元素ついて説明しています。焼入れ性は、鉄鋼を評価する一つの指標で、合金量が多いほど良い鋼種というものではありません。レアメタル・レアアースについて簡単に紹介。