高温焼戻し (こうおんやきもどし)  [k47]

【用語の意味と説明】
工具鋼などで2次硬さが出る鋼種を500℃以上の高温で焼戻しすることを、通常の200℃程度の焼戻しに対して、高温焼戻しといいます。この200℃程度で行う焼戻しは「低温焼戻し」と表現することもあります。

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日立金属SLDの熱処理曲線

この図は、日立金属のSLD(SKD11相当材)の焼戻し曲線です。

炭化物を形成する合金(特にMoなど)が多い鋼種では、図のように、500℃を超えたあたりの温度で硬さの上昇がみられます。これを2次硬化と呼び、「焼戻しの第4段階」として説明される場合もあリますが、これは残留オーステナイトの分解に伴う共析炭化物の凝縮によるものと説明されます。

これらの2次硬化する鋼種で、例えばSKD11の場合は、59HRC(80HS)の硬さを得ようとする場合に、250℃の低温焼戻しの場合と520℃の高温焼戻しで同じ硬さが得られるのですが、この場合、高温焼戻しをすることで、工具刃先などがその温度になるまで硬さが低下しないので「耐熱性」が高い状態になるということが言えます。しかし、シャルピー衝撃値は残留オーステナイトが残っている低温焼戻しのほうが、それがショックアブソーバーとなって、高い値になります。

さらに高合金の高速度鋼では、それらの多くは、低温焼戻しの硬さのほうが高温焼戻しに比べて硬さが低い状態のものも多い。そして、シャルピー衝撃値は低温焼戻し状態のほうが高いものも多いのが通例です。

  

しかし、これは残留オーステナイトがショックアブソーバーになって衝撃値を高めているものなので、本来の耐熱性、耐熱強度などを生かすためには高温で焼き戻しすることが重要になります。

例えば、高速度鋼で、耐熱要素よりじん性を重視したいので低温焼戻しでいいかというと、それは一般的には正しくありません。この理由は、高合金工具鋼などは鋼材価格が高いので、その特性を生かす使い方をするのがよく、単にじん性を求めるのなら、もっと安い鋼材やセミハイスなどの異なる材料を使うのが一般的な考え方といえるからです。

【真空焼入れとソルト焼入れ】
近年は真空炉の性能が上がったために、高速度鋼を真空炉を使って熱処理することが多くなっています。

多くの場合は、作業性の面から、焼入れ温度を固定して、焼戻し温度を変えて硬さを調整する熱処理方法をとることが多いようです。

従来のソルトバスで焼入れする場合には、焼戻し温度をあまり変えずに(560℃程度が基本)、焼入れ温度を変えて硬さを調整する熱処理方法が一般的でした。

どちらが良いかということを簡単に説明することは難しいのですが、使用目的によって長短所があります。

大雑把に言えば、同じ硬さであれば、耐熱性を重視する場合は、焼戻し温度が高くなるのが良く、じん性を重視する場合は、焼入れ温度が低いほうがいいのですが、高速度鋼で作る工具類などは、同じ目的用途で使用するものを1チャージ分用意できることは少なく、熱処理条件を指定することもできない場合も多いのですが、特に重要な工具製品などでは、ソルトバスで条件を変えて様子を見ることも良いかもしれません。

  

このように、「標準」といわれている熱処理方法であっても、いろいろな見方や考え方があり、それによる特性や性能の違いが出ます。

逆に言えば、もっと良い特性が得られる熱処理方法があるかもしれないということですが、最近の熱処理の風潮は「標準化」「パターン化」する方向にあるために、小口の熱処理が可能なソルトバスなどの設備を持つ業者さんなどに相談するのもいいかもしれません。



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