熱処理用語熱処理変形

熱処理変形　（ねつしょりへんけい）　［n12］

熱処理をすることで生じる変形は非常に問題ですが、この原因は、品物に応力や外力が加わった結果ですが、熱膨張・熱収縮で生じた応力、組織変化に伴う体積変化、自重や置き方で生じる外力の影響・・・などが複雑に関係して変形を発生してしまいます。

熱処理工程中に生じた寸法や形状の狂い（変化）を「熱処理変形」といいます。これを熱処理歪み（ひずみ）や「曲り」ともいう場合もあります。

熱処理による組織変化などで生じた寸法変化を「変寸（へんすん）」といい、その他の変形と区別する場合があります

変形が生じる熱処理の原因は、熱によるものと、変態によるものと、外力によるものがあり、通常はそれらが複合して生じます。

鉄鋼では、加熱冷却時の熱膨張、熱収縮があり、熱処理変態における体積変化に伴う応力による作用が発生するために、変形を避けることができません。

そのために、熱処理中の温度の不均一や変態による体積変化などで生じる形状変化が最終的に変形につながらないように対策をする必要があるのですが、形状が複雑なものや品物自体が大きいものは、変形しないように熱処理するのは難しいといえます。

単純な形状で、繰り返して同様の熱処理をされる品物の場合には、変形量や変形傾向を把握して、あらかじめ変形を予測した形状にしてから熱処理する方法もとられることもありますが、ほとんどの場合は完全な対策は難しい状況です。

ただ、ゆっくり加熱することで加熱時の熱変形を抑えたり、焼入れ性の良い鋼を使用して、ゆっくりした冷却でも硬化させるなどの対策ができる場合もありますが、鋼種による変形度合いや傾向が異なりますし、下に示したSLDの焼戻し温度による寸法変化に見られるように、鋼種や要求硬さによっても複雑に変化するので、非常に対策が取りにくいものです。

熱処理後の形状の狂いについては、硬さが非常に低い場合（30HRC程度以下）は外力を加えた「矯正」作業も可能ですが、矯正できるものは硬さや形状が限られるので、一般的には、仕上げしろを付けて熱処理したあとに、機械加工で除去します。　さらに、機械加工が難しい硬さになると、研磨をして形状を修正することになります。

熱処理したときの長さや体積変化を予想して、例えば、長尺品の穴ピッチなどは、あらかじめ加工寸法を修正して熱処理することで軽減できる・・・ということも行われますが、実際的には、鋼材の製造履歴までを詳しく把握できないなどもあって、正確に予測することは難しいので、予め修正しても、最終寸法や形状は思い通りになってくれません。

また、熱処理前に「仕上げしろ」をつけて熱処理するのですが、変形に影響する要素が多いために、変形量の予測は経験的に決定することが多く、始めて熱処理する形状のもの（これを「初品、初回品」という言い方をしますが）の変形量を正確に予想するのは困難です。