オーステナイトの安定化         [a26]

残留オーステナイトをその分解温度以下で焼戻しした場合などに、マルテンサイトなどへの変態が起こりにくくなること、またはそのための処理をいいます。


一般に焼入れ時に生成した残留オーステナイトは400℃程度以上の温度で分解をはじめ、560℃程度で消失します。

しかし、冷間工具鋼の多くは低温焼戻しをして使用されるので、焼入れで生じた残留オーステナイトは、正規の焼戻しをしっかりやって残留オーステナイトが時効変化しないように安定にしておくのが基本で、これは「残留オーステナイトを安定化させる」という言い方をされます。(安定化処理)

通常の工具類では、焼入れ時のマルテンサイトが焼戻しによって「焼戻しマルテンサイト」に変わる200℃程度の焼戻しが行われますが、そうすることで、焼戻し温度の200℃程度までは熱変化がほとんど生じないという考え方ができます。

また、例えば高合金工具鋼SKD11で、焼入れ後にすぐにサブゼロすると64HRC以上の硬さが得られますが、焼割れの危険性を防止するために150℃程度で焼き戻ししてからサブゼロ処理をする場合があるのですが、この場合には、150℃の焼戻しが影響して、サブゼロ処理をしても、硬さが充分に上がらないことを経験することがあります。

つまり、150℃の焼戻しによっても「オーステナイトが安定化」してサブゼロをしても組織変化をしにくい状態になってしまった・・・と言えます。

このように、厄介な残留オーステナイトですが、残留オーステナイトの処置を間違うと早期破損につながりやすい・・・という内容を紹介します。

残留オーステナイトは使用中に強加工を受けたり熱変化によって、マルテンサイトその他に変化します。これは「加工誘起マルテンサイト」などとよばれますが、品物の早期破損の原因になります。
このために、工具などは、残留オーステナイトを少なくして、それを安定化する熱処理が基本になります。
それには、サブゼロ処理やできるだけ高い温度での焼戻しが有効です。


しかし、低温焼戻しの工具で、「焼戻し1回でOK」という仕様でダイス鋼などが熱処理されているという話を耳にします。これは、非常に怖いことなのですが、その経緯はよくわからないのですが、書物などにも、それを見たことがあります。

熱処理試験片のような小さな品物では、焼入れ後に常温まで完冷しても、割れや変形を気にすることはないので、完冷しておれば1回の焼戻しで問題ありませんが、通常の熱処理では、品物が大きくなると、焼割れや変形防止のために、焼入れ後に常温まで完冷(完全冷却)しない場合がほとんどですので、実際の作業を知る熱処理従事者ならば、この「焼戻し1回」という仕様は、非常に危険なことだとわかるのですが、「焼戻し1回でOK」がまかり通っているのは不思議でなりません。

また、残留オーステナイトの量については、10%程度の残留オーステナイトはじん性値を上昇させるので「良い」と考えられています。
確かに残留オーステナイトによってシャルピー衝撃値などは上昇することは確かです。

しかしこれは、シャルピー試験などでの「見かけの」じん性向上であって、寿命が向上するかどうかは別問題と考えています。

これらの考え方には、議論や検証が必要なのですが、このように、熱処理(特に工具鋼の熱処理)では、残留オーステナイトに関係する話題は重要で、話題に事欠きません。
(これらの内容については諸説もあって説明するのも大変ですが、興味ある方は、こちらの当社の記事などを参考にしてください)



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(来歴)H30.11 文章見直し

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