第一鋼業株式会社~熱処理用語

固溶化 (こようか)   [k58]

すでに析出している組織や炭化物などの構成物を、温度を上げて固溶体(組成の中)に溶け込ませることをいいます。

オーステナイト系ステンレスのように、高い加熱温度(溶体化温度)から急冷すると、常温でもオーステナイト組織の状態の鋼になっています。


これは、焼入れと同じような操作ですが、オーステナイト系ステンレスなどは常温でも、普通の鋼のように高温域でのオーステナイトと同じ状態ですので、耐食性があり、常磁性で、硬さも柔らかい状態になります。

この処理を固溶化処理、または溶体化処理といいます。


常温の鋼の温度を高めてA1変態温度以上(亜共析鋼では750℃程度)の温度に保持すると面心立方格子のオーステナイトに変化します。

この状態から、通常の鋼では急冷すると、マルテンサイトなどに変化して硬化しますが、オーステナイト系ステンレスでは、急冷しても常温でオーステナイトの状態のままの状態になり、硬化しないだけでなく、耐食性などに優れた鋼になります。

この操作が「固溶化処理」「溶体化処理」です。

もしも、急冷する際の冷却速度が遅いと、結晶粒界に耐食性や耐熱性を阻害する組織が析出します。

これは好ましくないもので、この変化を 鋭敏化 といいいます。

鋭敏化すると、結晶粒界からの耐食性劣化が生じるので、これを防止するには、溶体化処理をやり直さなければなりません。


固溶化処理とは無関係ですが、熱処理の公演会の解説などでは、「組織中に炭化物を固溶する」という言葉がしばしば出てきます。

たとえばSKD11などの高合金工具鋼の焼なまし状態では、高温の溶湯が凝固するときに析出する共晶炭化物とオーステナイト域以下の温度で析出する共析炭化物が混在しているのですが、焼入れの際には、この共析炭化物をオーステナイト中に溶け込ませる必要があります。

この焼入れ温度においては、組織中の共晶炭化物は固溶しませんが、焼戻しによって析出する「共析炭化物」を固溶するためには、『焼入れ温度に品物を保持して、炭化物を固溶させる・・・』という説明を聞かれるかもしれません。(これは固溶化処理とは関係ありません)

焼入れ時においても溶体化のための加熱時においても、加熱によって合金成分を鋼中に固溶させるのは似たような処理の仕方で、すなわち、きっちりとオーステナイト化される温度に加熱して、その温度から急冷します。

講演会などでは、それを下の状態図などで説明されるので、余計にわかりにくいかもしれませんが、一般的に理解するには、この図はどうでもよいことで、重要なことは、鋼種ごとに決められた加熱温度や冷却指示に従う・・・ということが重要です。

鉄-炭素2元系平衡状態図の例
【参考図】この図はWEBから引用


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