焼入れ     [y01]

鋼をオーステナイト化温度から急冷して硬化させる処理を焼入れといいます。

焼入れすることでマルテンサイトやベイナイト組織になります。通常は、焼入れ+焼戻しが一連の作業となります。焼入れしたままで放置するのは良くありません。



ここで、「急冷」とは、あいまいな表現ですが、教科書的には「鋼を加熱してオーステナイトの状態から、その大部分がマルテンサイトになる速度で冷却すること」とあります。
これは鋼種(鋼材の成分)や大きさの影響を受けますし、鋼種によっては、早く冷やしすぎると残留オーステナイトが増えすぎていろいろな問題が起きることもあります。

そのことから、通常は、鋼種の規格やカタログなどには標準熱処理条件が示されていますので、「焼入れ加熱温度から指定の冷却方法で冷却する」というイメージが「焼入れ」です。

焼入れの加熱では、大気雰囲気の加熱以外に、酸化や脱炭を防ぐために真空や不活性ガスその他を使う場合も多くなっています。これらを総称して「無酸化焼入れ」といいます。

もちろん、焼入れした結果で、カタログなどにある硬さや機械的性質などの値が出ない場合があります。(出ないほうが多いです)
これに対しては、熱処理を委託する場合では「事前の取り決めをする」ということになっていますし、一般的には、硬さなどの条件は焼戻し条件を変えることで硬さに合わせた工程をとるのは言うまでもありません。

通常は、カタログなどの試験値は小さな試験片を用いた結果ですので、通常の品物では硬さや機械的な性質は掲載されているものよりも低下します。

熱処理にたいする品質条件は、硬さと外観以外はほとんど指定しません。これは、費用の面と、硬さによって、その他の機械的性質の推定ができるという理由からです。

標準熱処理条件以外の方法(例えばサブゼロ処理や冷却方法の変更)で焼入れを行うこともあります。これらも打ち合わせをして実施することになりますが、費用などが大幅に変わる場合もあるので、あわせて事前に打ち合わせするようにします。

焼いてみないとわからない
通常、熱処理業者などに焼入れ焼戻しなどの熱処理を依頼するときに、しばしば、「焼いてみないとわからない」という回答をされる場合があります。

これはかなり無責任な言い方ですが、しばしば聞くことがあるかもしれませんので、簡単に紹介します。

熱処理硬さは一般的には表面の硬さを指定しますが(内部の硬さではありません)、
1)品物が大きいので表面硬さがでない
2)表面硬さは出るが、焼入れ性が低い鋼種では、内部硬さが保証できない
3)曲がりや割れの危険性のために、硬さを犠牲にしたり、通常の熱処理方法を変えて熱処理しないといけない・・・

など、指定した硬さを保証するのが難しいことが多いので、このような言い方でお客様に了解を取ることがしばしばあります。

硬さは製品の強さや寿命に関係しますので、「用途に適した硬さ」が当然あるはずですが、鋼材の特性を含めると、いろいろな問題が出てきます。

航空機部品や重要保安部品では様々な試験によって熱処理内容が規定されますが、単発の一般部品では目的の硬さを決めることすら難しいことも多いので、書籍などにある値や、旧JISに掲載されていた値を採用することも多いのですが、ほとんどは小さな品物にしか適用できないものであるために「焼いてみないとわからない」ということになってしまうのかもしれません。
しかしこれには、鋼材の特徴を知って熱処理要件を決めることで、機械や部品の寿命を格段に向上できるポイントが含まれていますので、任せきりにしないで、目的とする硬さや性質をはっきり決めておくことは重要と言えるでしょう。


【熱処理用語の表記について】
パソコンの変換で「やきいれ」は、まず、「焼き入れ」と変換されるでしょう。
同様に、焼きなまし、焼き戻しなども同様ですが、JISでは「焼入焼戻し」「焼なまし」などと表記されています。
これは、現在のJISの前身で「熱処理工業会規格JHS」というのがあって、それがJIS規格になっていったのですが、その時の表記が引き継がれているようです。
この熱処理解説でも、現状はそれらが入り混じっており、どちらが正しいとは言えない状況ですし、これをどうすることもできないのですが、少し記憶にとどめておくといいかもしれません。



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