鋼の熱処理について

はじめに
このHPは鋼の熱処理について解説しており、いずれも長い文章ですから、スマホよりもパソコンのほうが読みやすいでしょう。
特定の記事を見つける場合は、サイトマップのページやサイドメニューの「熱処理ページの目次」のリンクから関係ページをご覧ください。

熱処理を学ぼうとする人に

「熱処理はわかりにくい」ということをよく耳にします。

その一つの原因は、(このHP記事もそうですが) 目に見えない変化が多いことと、書かれている内容が実際の品物に対応していないことかもしれません。

例えば、多くの熱処理試験データは10mm丸棒のような小さな試験片を用いて、大きさの影響を受けにくいデータを紹介されるものが多いのですが、実際の品物はもっと大きいものが多いので、それを水の中に入れて急冷しても、冷却速度が全く違って、得られる硬さや組織化は小さい試験片のデータ通りにはなりません。

そして、品物の硬さを測定でも、通常の硬さ計(硬さ試験機)では、品物の表面中央などと測定できる箇所は限られていますので、製品が仕上がったときの硬さが低くなってしまったり、製品の寿命が短くなってしまうことも生じてしまいます。

大きな品物のデータは作るのも大変ですし汎用性も乏しいので、ほとんどデータはありませんから、結局は「わからない」で終わってしまうかもしれません。

つまり、熱処理がわかるということは、個々の品物に対してではなく、小さな試験片のデータから大きい通常の品物に対しての状態を推定することができるようになることと言ってもいいでしょう。

しかしこれには広範囲の熱処理の内容を知る必要があるために、そこまで到達するのは大変なことでしょう。

そしてさらに、適当な市販の書籍(教科書)がすくなくなってきていることも問題です。

鋼についての技術や熱処理が活発に研究されたのは1980年代までで、それ以降は、技術的な進歩で鋼製品の品質は上がっているものの、基礎理論などは進展していませんから、書籍の内容もありきたりになる傾向になっていくのはしかたありませんが、このHPの随所で紹介する書籍もご覧いただくといいでしょう。

ただ、その1冊の日本熱処理技術協会さん編集の「熱処理ガイドブック」の基礎編をとっても、約250ページに次のような多くの項目があるので、簡単に理解できるものではないことをご承知ください。(実際の目次とは違います)

1.鋼材の履歴・鋼種選定(25ページ)
2.鋼材の特性を活かすための熱処理(21ページ)
3.鋼の状態と組織(31ページ)
4.熱処理加熱装置と温度制御(27ページ)
5.熱処理作業・表面熱処理作業(51ページ)
6.熱処理欠陥と対策(27ページ)
7.工具鋼の熱処理(31ページ)
8.鋼材の試験(19ページ)

これだけ学んでも「基礎」レベルというのです。

ちなみに、私のHPも約50ファイルありますので、特定の熱処理用語について知りたい場合はサイトマップ(→こちら)で探した内容を拾い読みするか、用語の説明のHP(→こちら)と合わせながら読んでいただくのがいいでしょう。

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以下に、記事の全体イメージと主な項目を書き出しています。太字の項目は、関係ページにリンクしています。

このHPの全体像とページへのリンク

熱処理に関係する図の例

01.鋼と鋼の状態を理解しよう

鉄の4つの状態と変態
鉄と鋼と鋳鉄
鉄-炭素平衡状態図

02.焼入れ・焼戻し

紛らわしい熱処理用語
鋼の強さと硬さ
鋼の炭素量と硬さ

焼入焼戻しと残留オーステナイト
不完全焼入れ

Ms・Mf点  焼入れ性
合金元素の影響  

焼入れに関する熱処理用語
鋼種と焼入れ条件

焼入れ保持時間と冷却
機械構造用鋼の焼入焼戻しと調質

構造用鋼の焼ならし・ノルテン
溶体化処理

工具鋼の焼入焼戻し(1) (2) (3)  

熱処理線図(S曲線) (CCT曲線)  

焼戻し過程
工具鋼の焼戻しタイプ
構造用鋼の調質・焼戻し

サブゼロ・クライオ処理
熱処理の話

03.焼なまし

焼なましの種類と概要
機械加工と焼なまし

04.熱処理設備   

熱処理炉
加熱炉の雰囲気・冷却

05.硬さ試験

硬さと硬さ試験
硬さ試験の注意点

06.工具と工具鋼

工具鋼の選び方
工具に必要な要素
技術資料の見方

07.材料試験 

耐摩耗性  じん性

08.感覚と温度

五感で感じる熱処理温度

09.火花試験

実用的な簡易火花試験のやり方

10.熱処理の不具合

変形  割れと時効変形

11.表面熱処理

炎焼入れ ・ 浸炭 ・ 窒化

12.顕微鏡組織

観察の仕方
熱処理標準組織の例

13.硬さ値の換算

硬さ換算・硬さ換算表

14.その他

あとがき・引用文献
サイトマップ

全体を把握できる書籍を1冊購入しておけば理解しやすい

1冊で理解は大変ですが、熱処理全般を把握できれば理解も早いでしょう。 オススメ書籍を紹介します。 熱処理ガイドブックは熱処理従事者を対象にしたもので、理論的なことまでを含んだ内容で、もう1冊は、多くの熱処理を手掛けている不二越さんの技術者が書いた現場的な内容を含んだ解説書です。これらは大手書店にもありますので、ぜひ手にとってご覧になってみてください。

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熱処理作業をイメージするための動画を2つ

日本刀の焼入れをTVでご覧になった方もおられると思いますが、ここでは、熱処理作業をイメージしていただくために2つの作業例を紹介します。 

現在は、このような「高温の品物を間近にして熱処理する例」は少なくなっているのですが、これらは熱処理作業のイメージがよく分かる例です。
(リンクをクリックするとYUTUBEの動画を見ていただくことができます:[協力]第一鋼業)

(1)ソルトバスでの焼入れ
(2)縦型炉での型鋼の焼入れ風景

ソルトバスの作業風景 型鋼の油焼入れ風景

(1)左はソルトバスによる手作業での焼入れ作業です。
850℃程度に加熱したソルトバスを使って、薄い鋼板を加熱して、それを水に入れて焼入れする作業風景です。
熱処理の基本は、加熱と冷却です。

(2)右は、 鍛造用の金型素材を大気炉で加熱し、油冷して硬化させる作業風景です。自動化された加熱設備を使っていますが、小ロット品なので、運搬や焼入れ操作は、作業者が手動で操作しています。

大きな型鋼の焼入れ操作は、冷却までに時間がかかりますが、これが実際の現場の熱処理です。

実際の熱処理作業には、焼戻しや検査などの様々な作業工程があります。 

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(来歴)H30.11 全ページを見直し  R1.7 見直し   R1.8 リンク見直し   R2.4 CSS変更 R2.8写真の整合化 最終確認R6.9月
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(リンク)Amazonの熱処理関連本

第一鋼業(株)のHPへ
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関連記事へのリンク
熱処理用語の解説のページへ

ソルトバスの熱処理について

この熱処理について教えて下さい

金属せん断刃物について

熱処理ページの目次

各ページにリンクしています。
鉄と鋼の温度と状態
鉄と鋼と鋳鉄について
熱処理温度状態と平衡状態図
焼入れ
熱処理による強さ・硬さ
鋼の炭素量と焼入れ硬さ
焼入焼戻しと残留オーステナイト
不完全焼入れ
エムエス点・エムエフ点
焼入れ性
焼入れ性を増す合金元素
焼入れに関係ある用語
鋼種と焼入れ条件
焼入れ保持と冷却
機械構造用鋼の調質と焼入焼戻し
構造用鋼の焼ならし・ノルテン
固溶化(溶体化)処理
合金鋼の焼入焼戻し
工具鋼の熱処理の留意点
標準熱処理と熱処理の本質
恒温変態曲線(S曲線)
CCT曲線・恒温熱処理
焼もどし温度と鋼の変化
工具鋼の焼戻しについて
構造用鋼の焼戻しと調質
工具鋼の焼戻しに関係するもの
サブゼロ処理・クライオ処理
焼なましの種類と概要
機械加工と焼なまし
加熱設備・熱処理炉
炉の雰囲気や冷却の問題
鋼の硬さと硬さ試験機について
硬さ試験の注意点
工具鋼の材料選び
工具に必要な特性と要素
耐摩耗性とその試験方法
じん性とその試験方法
工具鋼の技術資料やデータの見方
五感で感じてわかる熱処理温度
簡単な鋼の火花試験をしよう
熱処理変形や変寸について
熱処理での割れ・時効変化について
鋼の炎焼入れ・浸炭・高周波焼入れ
鋼の顕微鏡組織観察
熱処理した鋼の顕微鏡組織
鋼の硬さ換算表
あとがき

INDEXのページ
サイトマップ

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