化学における焼き入れとは、鉄合金では硬度を高め、非鉄合金では硬度を下げるなど、特定の特性を得るために製品を急冷することを指す。このプロセスは、ブレードや貯蔵タンクなど、変形や腐食に対する高い耐性が要求される材料にとって極めて重要である。
焼入れのメカニズム
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焼入れには、主に蒸気段階、沸騰段階、対流段階の3つの段階がある。蒸気段階：
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高温の部品が最初に焼入れ油に浸されると、その周囲は蒸気ブランケットで覆われる。この層は、熱が主に蒸気を通して放射によって除去されるため、最初は冷却プロセスを遅らせる。この段階を促進するために、添加剤を使用して蒸気層の攪拌を高め、蒸気の迅速な分散を促すことができる。沸騰段階：
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成分の温度が下がると、蒸気ブランケットが破壊され、オイルと成分が直接接触するようになる。この段階は急速な沸騰が特徴で、冷却速度が大幅に向上する。対流段階：
部品の温度がオイルの沸点以下に下がると、対流によって冷却が続く。オイルは部品の周囲を循環し、所望の温度に達するまで部品から熱を奪う。
- 焼き入れの種類クエンチングオイル：
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このタイプの焼き入れでは、熱伝達を制御し、濡れ性を高めて歪みや割れを最小限に抑えることで、部品を硬化させるよう特別に設計されたオイルを使用する。真空焼入れ：
- 真空炉で行うこの方法は、制御された雰囲気下で材料を加熱し、その後急速に冷却する。2つのサブタイプがある：
- ガス焼入れ： ワークを真空中で加熱し、窒素などの高純度中性ガスで冷却する。この方法は、マルテンサイト形成の臨界冷却速度が低い材料に適している。
液体焼入れ： 真空中で加熱した後、ワークを高純度窒素を満たした冷却チャンバーに移し、急冷オイルバスで急冷する。
焼入れ後工程：
焼入れ後、材料はしばしば焼戻しを受けます。これは、焼入れされた材料を臨界点以下の温度まで再加熱し、その後ゆっくりと冷却することを含みます。この工程は、脆性を減らし、焼入れによって生じた応力を除去し、材料全体の靭性と延性を向上させるのに役立つ。
