ソルトバスでの恒温熱処理について ［ｋ45］
ここでの恒温熱処理（こうおんねつしょり）とは、焼入れの冷却途中で、品物を一定の温度の塩浴（ソルトバス）などをつかって行なう熱処理を「恒温熱処理」をいいます。
ソルトバス自体の設備も少なくなってきたこともあって、このような熱処理は次第に消えていくでしょうが、通常の熱処理では得られない特性を得ることができる熱処理法ですので紹介しておきます。
ソルトバスの温度のなかに、焼入れの冷却途中の品物を入れると、ソルトバスの持つ冷却速度に依存する状態で品物が冷えていきます。
そして、ソルトバスの所定の温度で品物を保持して、その後に放冷をする方法が恒温熱処理です。
ここでは、3つの恒温熱処理（オーステンパー、マルテンパー、マルクエンチ）を説明しています。
オーステンパーはパーライトの恒温変態という熱処理特性を利用したもので、マルテンパーとマルクエンチはマルテンサイトの変態の仕方を調節しているものと考えておくといいでしょう。
もっとも、これらを詳しく説明するには紙面がないので、簡単に説明していきます。
下がその説明用の図で、熱処理の「S曲線（恒温変態曲線）」に冷却過程を書き込んだ、あくまで説明用の特殊な図です。
オーステンパー
品物の冷却過程で、一定温度に保持すれば、S曲線に沿ってパーライト変態が起こるのですが、パーライトノーズ以下の温度で保持して変態させると、その温度による組織が得られることを利用した熱処理法です。
この図は、QTempの焼入れ温度から品物を青い線に沿って冷やしていき、「AT1Temp」または「AT2Temp」の温度のソルトバスで Ps－Pfのパーライト変態（組織変化）を完了した後に放冷する方法がオーステンパーという方法です。
保持温度が変わると、硬さも組織も変わります。つまり、特性の違った鋼になるのです。
炭素鋼では、ベーナイトという、柔らかいパーライト組織と非常に硬くてもろいマルテンサイトの中間的なベーナイトという組織になって、普通の焼入れでは得られない組織がえられます。
また、図の「AT1Temp」または「AT2Temp」の温度のように、保持温度を変えることで性質が変わることも特徴です。
そして、さらに、AT1～AT3に示すように、温度保持後の冷やし方によっても、変態線の通過の仕方が変わるので、それによっても、性質が変わってきます。
しかし、低合金鋼でも、そんなに多くのデータが公表されていませんから、どんな鋼種でも何か優れた性質が得られるかどうかはよくわかりませんが、特性を変えることができる方法だということです。
また、高合金鋼など焼入れ性のよい鋼種では、S曲線が右側によっているので、処理するのに時間がかかるので、実用的でないこともあって、それらでは行われないようで、このオーステンパーは主に、低合金鋼の強靭化ということで行われています。
【注意】 ダイス鋼やハイスでも、ソルトバスを用いて焼入れが行われてきましたが、これはオーステンパーのように、恒温変態させるための焼入れではなく、S曲線のパーラートノーズ以下までソルトバスの速い冷却でじん性を低下させることで炭化物生成を抑えて、さらに、冷却時の品物の温度を一定にしてから放冷することで、焼割れなどを抑えて焼入れする方法です。 これは、オーステンパーと混同しないように「熱浴焼入れ」という言い方が適当でしょう。
マルクエンチとマルテンパー
この2つは、ソルトバスなどを使って、マルテンサイト変態の仕方を調節するためのもので、Mｓ［エムエス点］の直上で保持するのをマルテンパー、Ms点直下で保持するのをマルクエンチといいます。
マルテンサイト変態は、温度の低下によって進行するので、その変態のタイミングで、いい特性が出るところをつかむために分けられていたようで、Msを基準に処理の名前を変えていると考えていいでしょう。
実際に処理をやってみるとわかるのですが、品物の大きさや鋼種の違いで、いい条件をつかむのが大変ですから、これら2つの処理名を明確に分けることも難しい感じがします。
私の勤めた第一鋼業の例でいえば、融点が140℃の中性ソルトを使って、160～180℃の中に焼入れることが多かったのですが、油焼入れする鋼種では、ソルト冷却は油焼入れよりも冷却が遅く、空気焼入れ鋼では空冷よりも冷却が早いので、品物の硬さや全体の硬さバランスが通常の焼入れとは変わりますし、変形の傾向などが本来の冷却と変わるので、それぞれの品物の特徴に合わして熱処理するということをやっていました。
ソルトバスによる熱処理は特殊なものになってきました
これらの処理は、恒温槽（ソルトバスなど）を用いなくてはならず、今後は、ソルトバス設備がなくなっていく状況にあるので、このような恒温処理の内容は消えていく運命にあるようです。
しかし、今後は、恒温槽ではなく、通常の焼入れにおいて、冷却をコントロールすることで、パーライトノーズにかからないように初期の急速冷却を行っておき、パーライトノース以下の温度域からMs点温度以上の温度範囲での冷却速度を変えるような技術もできてくるでしょうから、そうなると、このような恒温槽を用いなくても、恒温処理をした時のような組織ができる可能性は考えられます。
だからもしも、このような恒温変態処理で強力な鋼にすることができるのであれば、今後は、研究の対象として見直されるかもしれません。
現在は、「熱処理」の考え方や理論は「確立されたもの」と考えられる傾向が強くて、このような特殊な熱処理技術はあまり研究が進んでいないようですが、このような特殊な熱処理は、未知の内容を含んでいて、興味深いものがあります。
たとえば、焼が入らない高い温度においては「やわらかいオーステナイト状態」であることを利用して、それを加工するなどの「成形＋熱処理」技術などへの応用性も考えられますし、塩浴を用いずに、冷却ガスで変態をコントロールすることで、焼割れ、変形対策や、いろいろな性質を持った鋼板鋼材の製造などに応用が可能な内容が含まれているのですから、これらの恒温熱処理の知識は頭に残しておくといいと思います。
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