焼戻し(やきもどし)     [y08]

【用語の意味】

焼入れした品物を700℃程度以下の適当な温度に加熱して、硬さや組織を調節する処理
高合金工具鋼などでは500℃以上の処理を、特に「高温焼戻し」と言って区別していう場合があります。


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【補足説明】
SCM435の調質における機械的性質SKD11の熱処理硬さ曲線

左はSCM435の調質、右はSKD11の焼入れ焼戻しの硬さなどの推移を示す熱処理曲線です。

調質は、品物の表面と内部の硬さなどの機械的性質を均質にする目的で500℃以上の焼戻しをするので、通常はこのような温度範囲について示されています。また、工具鋼などでは焼入れ温度の影響が大きいので、ここにあるような図が示されていることが多いようです。

焼戻しは、焼入れ後に硬さや機械的性質を調整するために再加熱する処理です。炭素鋼や低合金鋼では、左図のように加熱温度が上がるにつれて硬さが低下しますが、右図のようなSKD11などの高合金鋼では、500℃付近で硬さの上昇がみられるものがあります。これを2次硬さといいます。

SKD11は高い硬さの工具類などに使用されることが多いので、その多くは200℃前後の焼戻しによって、高硬さの状態で使用されますが、高温特性を良くしたい場合などには、520℃以上の温度で焼戻しをします。その場合に「高温焼戻しする」といって区別する場合もあります。

低合金鋼での焼戻し回数は1回で問題ありませんが、高合金鋼の場合は、焼入れ終止温度や残留オーステナイトなどの影響があるために、低温焼戻しであっても、必ず、2回以上の焼戻しをする必要があります。

こわい硬さの話・・・

この場を借りて、硬さを過信するのは「こわい」という内容の話を2つ紹介しておきましょう。

一つ目は、指定の硬さに入れる方法は幾通りもあるという話です。
最良の熱処理条件は「1つ」のはずです。しかし、焼入れ温度が少々高くても低くても、焼入れ硬さが不十分でも、焼戻しの際に目的の硬さに調節できてしまう怖さがあります。 

例えば、耐熱性を高めるために「焼入れ温度を高めにする」というものであればいいのですが、焼入れ温度がどうであっても、焼戻しによって、硬さを簡単に合わせることができてしまう怖さがあるので注意しないといけません。

二つ目は、測定したところの硬さは正しい。しかし・・・という話です。
硬さは検査しますので、測定した値は信頼できます。しかし、例えばロックウェル硬さであれば、測定できる部位は「重心で安定した平面」ですので、その部分の硬さは正しいというだけで、それ以上の保証はほとんどありません。
また、とんがった刃先の硬さがどうなっているのかや、奥まった部分の硬さはどうなのかは、ほとんど測定できないので、実際にはわかりません。

焼戻し硬さは温度と時間の関数(焼戻しパラメータの話)ですので、とんがった先端の硬さは低くなっている可能性は高く、品物中心の硬さも測定部位と差がある可能性は高いのです。

ISO9001を取得していると、このようなことに関して、「妥当性の確認」が求められます。要するに、それらの問題に対策して確認しておきなさい・・・ということになっています。しかし、現実問題、指定された硬さは、測定できる部位の硬さになっていることの保証以外はできませんし、確認を求められても解決は難しいと言えます。
それならどうすればいいのか?・・・ということになると、これも簡単にはいきません。

変な話ですが、そこまで制約を受けると、熱処理すること自体が難しくなる場合も出てきます。また、正直にそれをお客様に話しても、本質を理解してもらうこともできないので、藪蛇になってしまうだけなので、指定した硬さを測定できる部分でそれになるように熱処理している・・・という状況です。



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