変形 (へんけい)         [h37]

熱処理により生じた変形。ひずみ・熱処理ひずみ などともいいます。

熱処理では、寸法変形と形状変形が生じます。この、寸法変形を「変寸」と言い、「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、焼入焼戻し中の寸法変化を示した図で、共析鋼をA点から加熱するとオーステナイト変態温度までは熱膨張し、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、変形の度合いの大きいのは、焼入れ硬化に伴う膨張です。

熱処理操作での変形対策

加熱冷却時に品物各部の温度差を少なくする以外は組織変化に対しては、画一的な対策がとりにくいのですが、考えられる方法としては 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・・・などがあります。

そしてさらに、これに変態による原因が加わりますので、変形に及ぼす要素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。

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、特性を犠牲にしても冷却を遅らせるなどで熱処理することはあリます。

これらは、単純形状のものや量産品では有効なのですが、それは一般論的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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