熱処理用語（熱処理による）変形

変形　（へんけい）　　　　　　　　［h37］

ここでは、熱処理により生じる変形を取り上げます。

これは、ひずみ・熱処理ひずみ（歪）　などともいわれます。

熱処理の加熱冷却の過程では、寸法変形と形状変形が生じますが、この寸法変形を「変寸」とって、形状の「変形」と区別する場合もあります。

焼入れ時の冷却速度による寸法変化
この図は、焼入焼戻し中に、熱膨張収縮と組織変化に伴う鋼の寸法変化を示した図です。

例えば、共析鋼（炭素量が約0.8％の炭素鋼）をA点から加熱するとオーステナイト変態温度（約800℃）までは熱膨張し、B点でオーステナイトに変態すると少し収縮し、その後の冷却でマルテンサイトに変態すると、H点のように膨張します。

その後は、焼戻しによる炭化物の析出や残留オーステナイトの分解などの組織変化が生じるために長さが複雑に変化する・・・という過程が示されています。

これは、2次元的な長さ変化を示していますが、通常の品物では3次元的変化が加わって、寸法変化や形状変化が起きます。

この結果、品物には、複雑な「変形」が生じますが、このグラフでいえば、変形の度合いの大きいのは、焼入れ硬化に伴う膨張で、AからHに変化するのはどうしようもありません。

加熱冷却時に品物各部の温度差を少なくすると、熱膨張収縮時に生じる内部応力の変化を小さくできるので、これは変形対策に有効な方法です。

しかし組織変化に対しては、硬さなどの必要な特性はどうしようもないので、画一的な対策がとりにくいのですが、熱処理の過程では、　①ゆっくり加熱する　②段階加熱をする　③焼入れ時に中途引き上げなどで品物の温度をコントロールする・・・などで変形を緩和する加熱冷却対策が取られます。

しかし、この熱の要因に変態による要因が加わり、さらに、品物の形状や加熱設備の要素が加わるなどの、変形に及ぼす要因が多すぎることもあって、3次元的な品物の形状の変化までを確実にコントロールすることは実際的には難しいことです。

このため、一部の製品では、「矯正」「曲り取り」など、熱処理後に生じた変形を修正することが行われます。

もちろん、焼入れの工程中に、焼入れ性のよい鋼種では、形状を測定しながら冷却をコントロールしたり、品質特性を犠牲にしても冷却をコントロールする熱処理方法も実施sれることはありますが、これらは、単純形状のものや量産品では有効的な場合がありますが、それは一般論的に確実で有効な対策方法とは言えません。

さらに、変形の要因は熱処理以外の、例えば、鋼材の製造履歴（メーカーごとの違い、鋼材の成分的な特徴や鋼材の製造過程の違い）によって異なっているのが実情で、この変形を制御するのは難しい問題です。

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