完全焼なまし (かんぜんやきなまし) [k21]

組織調整と軟化のために、A1変態点直上で加熱した後に徐冷する処理です。


焼なましの種類には、完全焼なまし、球状化焼なまし、低温焼なまし(応力除去焼なまし)、拡散焼なましなどがある。(拡散焼なましは製鋼時に行うもので、一般熱処理では行いません)

完全焼なましは、A1変態以上に加熱して炉冷(炉の中でゆっくり冷やす)することで鋼を軟化させることと説明されることもあります。

熱処理温度は、下図のオレンジ色の部分のように、A3線 からA1線に沿った温度の30℃から50℃程度直上の温度に加熱して、徐冷します。
鉄-炭素2元系平衡状態図の例

完全焼なましの目的は、軟化と結晶粒の調整で、加工対象の品物の硬さが、およそ300HBを超えると通常は機械加工がしにくくなるので、それ以下の硬さに軟化する必要があリます。

通常販売されている状態の鋼材では、構造用鋼は、圧延のままの硬さは、あまり硬くないので、必ずしも、完全焼なましをされているというものではなく、様々な硬さの状態で流通していますが、工具鋼のほとんどは、完全焼なましされた状態で販売されているのが通例です。

熱処理の加熱の際に、A1変態点直上の温度にすることでオーステナイト化しますが、そのときに結晶構造が変化する際に、結晶粒が小さく均一に調整されますので、品質面において重要な熱処理です。
鋼種ごとの焼なまし温度は、通常、JISやカタログなどに記載されている温度で行います。

SUJ(ベアリング鋼)は、鋼材の組織が製品寿命に関係すると言われており、さらなる品質向上のために球状化焼なましが必須とされています。
これは、層状の炭化物(セメンタイト)を球状に分散させることで、完全焼きなまし以上に軟化・均質化させて、焼入れ焼戻しする製品の長寿命化に寄与します。

高合金工具鋼などは、通常に完全焼なましをすることで、自然に炭化物が球状化するので、完全焼なましと球状化焼なましは同じ意味にとっていいことになりますが、加熱温度と冷却速度の管理が必要なのは言うまでもありません。

高炭素高合金鋼の中には、完全焼なましをしても300HB以下にならない鋼種もあります。

焼なまし後の硬さが高いと、機械加工性が良くありません。特に高耐磨性の鋼種は、焼なまし硬さが低くなりにくい鋼種もあるので、カタログなどで標準の焼なまし硬さを確認しておくとよいでしょう。

焼なましの不具合は、硬さ不良や硬さのばらつきなどがありますが、メーカー製品ではほとんどみられません。しかし、その後に再鍛造する品物には、十分に硬さが落ちていない場合には、加工がしにくかったり、加工中に曲がりが発生するなどの問題が出る場合があります。

この場合に、きっちりとした温度で加熱されていれば、原因は冷却条件が不適当であるだけなので、その後の低温焼なましで軟化できますが、そうでない場合は、完全焼なましをやり直す必要があります。



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