変形 （へんけい） ［h37］
ここでは、熱処理により生じる形状変化を変形といいます。
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。
この寸法変形は熱処理過程における結晶構造の変化で起こるもので、これは、「変寸」といいます。 そして、変寸だけでなく、熱による膨張収縮などで形状が変化することを「変形」と呼び、変寸と変形は区別して考えるといいかもしれません。
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組織に変態すると少し収縮します。
その後の冷却過程では、冷却が速い場合は点線のようにマルテンサイトに変態してH点に至る膨張が生じますし、ここでは示されていませんが、比較的冷却が遅い場合でも、組織変化のために長さが変化します。
H点からJ～Kと続く線は、焼戻し過程の寸法変化を示しています。
ここでは、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るのですが、この経過は鋼種や熱処理の仕方で変化するので、子らは一例です。
また、この図は、2次元の長さだけの変化を示していますが、通常の品物では3次元的に変化するので、寸法変化に伴って形状変化が起きます。
この結果、熱処理することで、品物は複雑な「変形」が生じます。
このグラフでいえば、変形の度合いの特に大きいのは、焼入れ硬化時のマルテンサイト生成に伴う膨張です。
このように、焼入れ焼戻しの過程では、熱による変化と組織変化による変化は避けられないので、変化の大小はあるものの、必ず、AからHの変化による変形はなくすることはできません。
PR
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く、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と変態をコントロールする … などで変形を緩和する対策が取られます。
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」などで、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さ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になる例がありますが、それは一般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熱処理では永遠の課題です。
（来歴）H30.11 文章見直し R1.11見直し R2.4 CSS変更 確認R7.4月
