熱処理は材料の強度を高める。
しかし、熱処理はしばしば靭性とのトレードオフを伴い、脆さをもたらすこともある。
この問題を解決するため、材料は熱処理後に焼き戻しを行い、強度と延性のバランスをとる。
熱処理と強度に関する4つの重要な事実
1.熱処理と強度向上
材料の強度を向上させるために、ケース硬化や貫通硬化のような熱処理工程が用いられます。
これらの処理では、材料を特定の温度まで加熱した後、急速に冷却します。
これにより、材料の硬度が増し、強度が向上します。
例えば、高温焼結は材料の引張強度、曲げ疲労強度、衝撃エネルギーを向上させる。
2.靭性とのトレードオフと脆さの導入
熱処理は強度を向上させるが、その代償として靭性が低下し、脆性が増大することが多い。
これは、急冷により材料が硬くなる一方で、応力下で割れや破断が生じやすくなるためである。
3.焼き戻しによる強度と延性のバランス
もろさの問題を解決するために、材料は焼入れの後に焼戻し工程を受けます。
焼戻しとは、硬化した材料を低温に再加熱し、ゆっくりと冷却することである。
このプロセスによって硬度が下がり延性が増すため、材料はもろくなくなり、衝撃や衝撃に対する耐性が高まります。
焼き戻しの程度は、材料の最終的な強度に依存する。
4.熱処理のその他の利点
強度を高める以外にも、熱処理にはいくつかの利点があります。
熱処理は材料の応力を緩和し、機械加工や溶接を容易にします。
また、耐摩耗性を導入したり、金属の電気的・磁気的特性を向上させたりすることもできます。
これらの利点により、熱処理は材料の全体的な性能と耐久性を向上させる重要なプロセスとなっています。
結論として、熱処理は強度を向上させますが、機械的特性を効果的にバランスさせ、靭性と延性を確実に維持するためには、その後、材料を焼き戻すことが不可欠です。
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