熱処理変形 (ねつしょりへんけい)     [n12]

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。

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変形が生じる熱処理の原因は、熱によるもの、変態によるもの、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、熱収縮や熱処理変態における体積変化を完全に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、ほとんどの場合で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、鋼種や要求硬さによって複雑に変化するので、一定の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、硬さが低い場合は機械加工で除去しますが、硬さが硬くなると、研磨での修正が必要になります。

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ますが、それでも、最終寸法はばらついてしまいます。

熱処理前に「仕上げしろ」をつけて熱処理しますが、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の変形量を正確に予想するのは困難です。

変形を修正・除去することを「ひずみ取り」「矯正」などといいます。
それには、機械的な方法と熱処理的な方法があります。

機械的な方法は、比較的軟らかい品物の場合は、プレスなどで外力をかけて形状を修正します。

機械的な方法が無理な場合は熱を加えた上に外力を加えて形状を修正したり、焼戻し時に硬さや組織を変化させながら熱処理しながら修正することが行われています。



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