第一鋼業株式会社~熱処理用語

時間-温度変態図(じかんおんどへんたいず)[s09]

これは、TTT曲線、等温変態曲線、恒温変態曲線、S曲線ともいいます。

通常は、S曲線と言われることが多いようです。

鋼を高温のオーステナイト状態から常温までの途中の温度に等温保持すると、パーライト、ソルバイト、ベイナイトなどに変態します。

そのときの保持した温度で変態する開始時間と終了時間を結んで作成された図がこの時間-温度変態図です。

下図のように、その形が「S」のようになっているためにS曲線とよばれます。



共析鋼のTTT曲線

この図は約0.8%Cの共析鋼の時間-温度変態図(S曲線)で、550℃付近で左に張り出した部分をパーライトノーズといいます。

点線のように、焼入れ温度から、パーライトノーズにかからないように素早く冷却して500℃以下の温度で保持すると、パーライトとは違った組織が出てくる・・・ということがこの図の点線で示されています。

通常の線図(S曲線)には、この図にあるような組織や硬さの説明はありません。(これは、説明用にこれらが加えられた図です)

通常の焼入れでは、上図の点線のように、油冷や水冷などでMsと書かれているマルテンサイト変態をさせて硬い鋼を得る熱処理(焼入れ)をしますが、図のように、Ms温度より高い温度で保持すると、マルテンサイトとは異なった組織の鋼になります。

これが、強靭な鋼を作るためのオーステンパーという熱処理で、焼入れ温度から急冷して、一定の温度に保持する熱処理方法です。

パーライトノーズ以下の温度に保持するのがポイントで、それ以上の温度では、パーライトという柔らかい組織になってしまいます。

その条件を決めるには、この時間―温度変態を使って温度と保持時間を考えて処理条件を決めます。

この図は、しばしば、熱処理の説明のために用いられます。それは、
①焼入れ時に柔らかいパーライトを析出させない冷却
②恒温保持温度によって組織が変化すること
などを理解するために、この図を用いて説明されます。

しかし、この図は恒温変態図ですので、温度と時間における組織の状態を示しているだけで、冷却中の温度変化を表していません。

ただ、現実の熱処理では「硬さ」「組織」の状態がどのようになるのかを知りたい場合が多いので、この図の説明では無理があるのですが、説明しやすいために、この図を用いた説明をされることが多いのです。

むしろ、連続冷却変態曲線(CCT曲線)や焼入れ性に関する曲線(ジョミニ曲線、U曲線、半冷曲線)などのほうが現実的だと思うのですが、熱処理の説明では、ほとんど、このS曲線を用いて説明されることが多いようです。

この形がSの字のようになっているのでS曲線と呼ばれていますが、焼入れ性のいい高合金鋼では恒温に保持しても長時間かけても変態しないものもあったり、S字状にならないものも多いです。
下は、日立金属のハンドブックから引用したものです。

S曲線の例 日立金属

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