ベイナイト焼入れ (べいないとやきいれ)  [h36]

じん性などを付加する目的で、冷却速度の調整や恒温処理によってベーナイト組織を得る焼入れ方法をいいます。


ベイナイトは、マルテンサイトとパーライトの中間的な組織で、マルテンサイトが生成する温度(Ms点)直上で長時間の恒温処理(一定温度で保持してから冷却するなどの方法)をすると、下部ベーナイトが生成されます。

低合金鋼などをベイナイト組織にすると、同硬さであってもじん性が高いものになる場合は多いので、このような人為的な組織操作をすることによって、優れた特性を出すことができる可能性も考えられる、あまり検討されていない熱処理の領域だと考えられますが、これについては、詳しい資料も少ないので、ここでは、用語の説明に留めます。

ただ、これとは別に、工具鋼や高速度鋼で、ベイナイトの生成についての賛否に関する話題がしばしば取り上げられますので、それについて若干の説明をします。(以下は、異論もあると思われる記述ですが、ここでは、一つの考え方を示したものと考えてください)

これは、冷却速度が遅くなり、本来のマルテンサイト組織ではなく、冷却が遅い場合に見られるベーナイト組織になることで、早期破壊の原因になっている・・・。という内容のものです。

焼入れ性の良い鋼種であっても、品物が大きくなると冷却が遅くなり完全なマルテンサイトでない状態になり、十分な硬さが得られない場合だけでなく、じん性値が教区たんに低下する場合があるのですが、これは、品物の大きさが主原因で、それは熱処理の不具合とは言えないのですが、ちょっと、混乱しそうな内容のようです。
SKD11の焼入れ冷却速度に伴う組織変化
これは、SKD61の焼入れ途中で、500℃以下の冷却速度(時間)を遅くしていった時の組織を比較したもの(日立金属の技術資料より)ですが、Ms点にかかるまでの時間が遅れると、マルテンサイト変態をせずに、ベーナイトに変態すると説明されています。

この場合は、焼入れ硬さもそれに連れて低下していきますし、シャルピー衝撃値も低下傾向になリます。

このように、使用中に早期破損した場合の事故品調査では、その品物からとった試験片でシャルピー試験をしてみると、たいていは非常に低い値になっています。

これを「ベーナイト熱処理になっている・・・」という言い方をされている場合があるのですが、少し誤解を招く表現と受け取られます。

通常の品物を熱処理すると、カタログの値とは違う(特性が劣る)のが当然で、さらに品物が大きいとそれが加速されるのですが、それを、「ベーナイト焼入れ→冷却不良→熱処理が原因・・・」と、短絡的に考えられている場合も少なくありませんので、この意味を理解していなければなりません。

つまり、ベーナイト焼入れになっているというのを、熱処理や品物の不具合の理由にしている話を度々聞くのですが、これは少し受け取り方が間違っています。

大きな品物の割れや変形を抑えて、さらに、指定された硬さに熱処理することが要求される場合に、このような焼入れ時の冷却が遅いために「早期破壊した」というように結論見解を言われると、大変困ります。

むしろこの場合は、作為的に冷却速度を低下させていればそれは問題ですが、そうでなければ、組織改善のための対策が取れるかどうかを考えることが必要で、ベイナイト組織になったからそれが熱処理不良だというように、短絡的に考えてはいけないということです。

硬さを下げてじん性を高めるか、鋼種を変えて考えるなどの対策をすることが正しい対応の仕方になるでしょう。


この冷却問題で、(一般品ではすることはありませんが)自社品では、空冷鋼を水焼入れする場合もあります。

もちろん、水冷すれば変形も大きいですし、変な応力状態になって割れてしまうなど、すべてが通常の焼入れ状態と変わってきますが、焼入れ組織はかなり改善されます。・・・。 でも、こういうやり方を正しい熱処理というのは無理があるでしょう。

このような間違った(いろいろな可能性や問題を考えない、正しいとは言えない)考え方をする人もいますので、やはり、幅広い熱処理知識を知っておくことは大切ですね。(閑話休題)

変な内容になりましたが、本来の「ベーナイト焼入れ」はこのような「これは悪い状態の熱処理である」ということを表現しているのではなく、「ベーナイト組織になるようにして「じん性」などを増強する熱処理」の意味ですので注意ください。



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