過熱 (かねつ)     [k19]

目的温度を超えて加熱し、結晶粒の増大など好ましくない状態が起こる状況を「過熱」といいます。またこれを、オーバーヒートと言われます場合も多いようです。


熱処理でのこの言葉は、熱力学でいう、液体を静かに加熱して沸点を超えても沸騰しないという「過熱状態」とは異なる意味で用いられています。

この熱力学的な「過熱・過冷」とは、物質が相変化する際に、本来変化する温度になっても変化しない状態をいいます。(過熱状態・過冷却状態も同じ)

この現象は、熱処理においても見られます。

品物を加熱・冷却するときには、温度勾配があるために、平衡状態図の変態温度(多くはA1変態の場合をさす)では変態せずに、加熱時には平衡状態図に示された変態温度よりも高い温度で変態しますし、冷却時には変態温度が下がリます。

ここで言う「過熱」はこれとは異なり、熱処理で「過熱」と言われる場合は、目的温度を超えて加熱することでの不具合を言う場合がほとんどです。

温度を上げすぎることで、結晶粒の増大や部分的な溶融などを発生する加熱のことを指します。

顕微鏡組織 細粒と混粒の例

顕微鏡組織の例(説明用):左が正常組織で、それを高い温度で加熱すると、一部の結晶粒が成長し、しばしば、右図のように混粒状態になります。

さらに温度が高いと、結晶粒界に異常な組織(溶融など)が見られるようになることで、オーバーヒート(過熱)の有無を見ることができるのですが、表面が溶融するような高温になれば外観でそれがわかるのですが、通常のオーバーヒートは、外観を目視で確認してもわからない場合がほとんどです。

また、過熱組織の例で、ウィドマンステッテン組織というのがありますが、熱処理でこのような高温に晒したことによる異常組織になるような加熱は経験したことはありません。

熱処理実験で現出しようとしましたが、その組織が観察できませんでしたので、ウィドマンステッテン組織は、教科書的には教えられるものですが、通常の熱処理で生じる異常組織とは考えていません。

通常は焼入れ時の加熱の際に、温度を上げすぎてしまう不具合が起こることがあります。

そうなると、上記の「結晶粒増大」「混粒組織の出現」が見られるのですが、一度高すぎる温度に加熱してしまうと、じん性の低下などが生じ、これは、通常の熱処理では改良することはできませんので、注意しなければなりません。



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