熱処理は金属の機械的特性に大きな影響を与える。
これは、微細構造を変化させることによって行われる。
その結果、硬度、強度、靭性、延性、弾性に影響を与えます。
これは、マルテンサイトの形成と合金内の元素の拡散という2つの主なメカニズムによって達成される。
5つの重要な洞察
1.マルテンサイトの形成
熱処理中、特に焼き入れのような工程では、金属の急冷がマルテンサイトの形成につながることがある。
マルテンサイトは硬く脆い組織であり、金属が十分に急冷されたときに形成され、そうでなければ起こる通常の拡散に基づく変態を妨げる。
この急冷によって高温の結晶構造が固定され、硬度と強度が大幅に向上する。
しかし、これは延性と靭性を低下させ、材料をより脆くする傾向もある。
2.拡散メカニズム
熱処理は、合金内の元素の拡散を促進することもある。
高温になると、原子は金属の格子構造内をより自由に移動するのに十分なエネルギーを得る。
これは合金の均質化につながり、異なる元素がより均等に分布するようになる。
このプロセスは、特定の合金組成と処理パラメータ（温度と時間）に応じて、硬度や延性などの金属の機械的特性を変化させることができる。
3.機械的性質の改善
焼きなまし、焼き入れ、焼き戻しなどの熱処理は、特定の特性を向上させるために行われる。
例えば、焼きなましは金属を加熱した後、ゆっくりと冷却させることで、硬度を下げ、延性と靭性を高める。
これは、機械加工や成形などのさらなる加工を行う際に、金属をより加工しやすくするのに有効である。
一方、焼き入れは、金属を急速に冷却して硬化させる。焼き戻しは、焼き入れした金属を低温に加熱して脆さを減らし、靭性を向上させる。
4.耐摩耗性と耐久性
熱処理は金属の耐摩耗性を大幅に向上させることができる。
金属の表面を硬化させる（ケース硬化）か、全体を硬化させる（貫通硬化）ことで、材料の耐摩耗性が向上する。
これは、A-36や1018のような安価な鋼にとって特に有益であり、より耐久性のある材料へと変化させる。
5.局所硬化
火炎焼入れや高周波焼入れのような技術では、部品の特定部分を局所的に硬化させ、他の部分はそのままにすることができます。
これは、部品の特定の部分のみが高い摩耗や応力に耐える必要がある用途で特に有用です。
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