鋼の4種類の熱処理とは何ですか?より強く耐久性のある鋼の秘密を解き明かす

熱処理は、鋼の物理的特性、場合によっては化学的特性を変化させ、硬度の向上、延性の向上、強度の向上などの望ましい特性を達成する冶金学における重要なプロセスです。鋼の 4 つの主な熱処理は、焼きなまし、焼きならし、焼き入れ、焼き戻しです。各方法には、鋼を特定の温度に加熱し、その温度に一定時間保持し、その後制御された速度で冷却することが含まれます。これらのプロセスは、建設から製造まで、さまざまな用途の要求を満たすために鋼の機械的特性を調整するために不可欠です。

重要なポイントの説明:

アニーリング:
- プロセス: アニーリングには、鋼をその臨界点を超える温度 (通常は 700°C ～ 900°C) に加熱し、その温度に保持して微細構造を均一にし、炉内でゆっくりと冷却することが含まれます。
- 目的: 焼きなましの主な目的は、鋼を軟化させ、延性を向上させ、内部応力を軽減することです。これにより、鋼の機械加工や成形が容易になります。
- アプリケーション: アニーリングは、歯車、シャフト、構造部品など、大規模な機械加工や冷間加工を必要とする部品の製造に一般的に使用されます。
正規化:
- プロセス: 焼きならしは焼きなましに似ていますが、鋼を高温 (通常は 900°C 以上) に加熱し、その後空気中で冷却することが含まれます。このより速い冷却速度により、アニーリングと比較してより微細な結晶粒構造が得られます。
- 目的: 正規化は、鋼の粒子構造を微細化し、機械的特性を改善し、より均一な微細構造を達成するために使用されます。
- アプリケーション: このプロセスは、構造梁やプレートなど、強度と靱性のバランスが必要な鋼製コンポーネントによく適用されます。
硬化:
- プロセス: 硬化には、鋼を臨界点を超える温度に加熱し、その温度に保持した後、水、油、または空気中で急速に冷却 (焼き入れ) することが含まれます。この急速な冷却により、微細構造はマルテンサイトに変化します。マルテンサイトは非常に硬いですが脆いものです。
- 目的: 焼入れの主な目的は、鋼の硬度と強度を高めることです。ただし、このプロセスでは鋼がさらに脆くなります。
- アプリケーション ：切削工具、金型、ベアリングなど、高い耐摩耗性が要求される部品に焼入処理が施されます。
テンパリング:
- プロセス: 鋼の脆性を軽減するために、硬化後に焼き戻しが行われます。これには、硬化した鋼を臨界点（通常は 150°C ～ 650°C）未満の温度まで再加熱し、その後制御された速度で冷却することが含まれます。
- 目的: 焼き戻しは、硬度のかなりの部分を維持しながら、硬化中に発生する脆性を軽減します。また、鋼の靭性と延性も向上します。
- アプリケーション: バネ、ギア、構造部品など、衝撃や疲労に耐える必要がある部品には焼き戻しが不可欠です。

これらの熱処理プロセスはそれぞれ、特定のエンジニアリング要件を満たすために鋼の特性を変更する上で重要な役割を果たします。温度、時間、冷却速度を慎重に選択して制御することで、メーカーは目的に合わせた機械的特性を備えた鋼製コンポーネントを製造し、意図した用途で最適な性能を確保できます。

概要表:

熱処理	プロセス	目的	アプリケーション
アニーリング	700°C ～ 900°C に加熱して保持し、炉内でゆっくりと冷却します。	鋼を柔らかくし、延性を向上させ、内部応力を軽減します。	ギア、シャフト、構造部品。
正規化	900℃以上に加熱した後、空冷します。	粒子構造を微細化し、機械的特性を向上させます。	構造梁、プレート。
硬化	臨界点以上に加熱し、その後急速に冷却（急冷）します。	硬度と強度は向上しますが、鋼が脆くなります。	切削工具、金型、ベアリング。
テンパリング	硬化鋼を 150°C ～ 650°C に再加熱し、制御された速度で冷却します。	脆性を軽減し、硬度を維持し、靭性と延性を向上させます。	スプリング、ギア、構造部品。