鉄鋼の熱処理と加工

熱処理の焼入れでの「質量効果」という言葉は、焼入れ時に品物が大きくなってくると、表面硬さや焼入れ深さが減少することを表現する言い方です。数値表現ではなく、漠然としたいい方で使われます。

昔からの慣用的な言い方で「JIS硬さ」とは、過去のJIS規格票の付表などに掲載されていた、標準熱処理をした場合の硬さなどの数値のことをこう呼ばれています。

焼入れ冷却中に冷却材から引き上げるときに、自分の持つ温度で焼戻しされることを自己焼戻しといいます。オートテンパーやセルフテンパーとも言われます。

温度を加えて、時間変態を促進させる処理を時効処理といいます。析出硬化型のステンレス鋼やマルエージング鋼は、これによって、硬さが上昇します。

鉄鋼の温度を上げていくと強磁性から常磁性になる温度が磁気変態点です。平衡状態図には、セメンタイトの時期変態点A0とキューリー点A2が示されています。

TTT曲線、S曲線は、オーステナイト状態からある温度に冷却した時の恒温変態の様子を表した時間－温度の関係を示した変態図ですが、熱処理説明では、焼入れ時の時間経過と出現する組織などの説明のために使われます。

焼入れ中に冷却液の温度になるまでを連続に冷却しないで、水や油から引き上げて冷却の過程を調整することを時間焼入れといいます。これは、日常の作業では通常的に行われています。

鋳物のシーズニングについて説明しています。「枯らし」とも呼ばれ、製品になってからの経年変化を防ぐために行われています。低温焼なましなどの熱処理で代用されることもあるのですが、問題もあります。

温度や変態によって発生し、品物の表面や内部で変化している応力を残留応力といいます。これは、どのような場合でも内在します。品物の一部分に応力や外力が集中すると、破壊・割れなどの原因になります。

残留オーステナイトは焼入れで加熱してオーステナイト状態に変化した組織が焼入れ後にも組織の一部として残っているもので、不安定で経年変化しやすく、消失させるか安定化しておくのが望ましいでしょう。