鉄鋼の熱処理には、硬度、強度、延性、靭性など、材料の物理的・機械的特性を変化させるための様々なプロセスが含まれます。これらの工程は、鉄鋼部品が特定の性能要件を満たすように製造する上で不可欠です。最も一般的な方法には、焼きなまし、焼き入れ、焼き戻し、焼きならし、場合焼入れ、マルテンサイト変態などがある。それぞれの方法は、鋼を特定の温度まで加熱し、その温度で一定時間保持した後、制御された方法で冷却します。どの方法を選択するかは、硬度の向上、延性の改善、内部応力の緩和など、求める結果によって異なります。
キーポイントの説明
-
アニーリング:
- プロセス:焼きなましは、鋼を特定の温度（通常1,500°Fから1,600°Fの間）まで加熱した後、通常は炉の中でゆっくりと冷却する。
- 目的:この工程は鋼を軟化させ、より延性に富み、もろくなくする。また、内部応力を緩和し、結晶粒組織を微細化するため、機械加工性が向上します。
- 用途:焼きなましは、延性の向上と硬度の低下が要求される工具、機械、構造部品の製造に一般的に使用される。
-
焼き入れ:
- プロセス:焼入れとは、鋼を高温（多くの場合1500°F以上）に加熱した後、水、油、ポリマー溶液などの焼入れ媒体に浸漬して急速に冷却することである。
- 目的:この工程は、ミクロ組織をマルテンサイト（非常に硬く脆い鋼）に変化させることで、鋼の硬度と強度を高める。
- 用途:焼入れは、高い表面硬度と耐摩耗性を必要とする工具、歯車、その他の部品の製造に使用される。
-
焼き戻し:
- プロセス:焼入れ後の鋼は、実用には脆すぎる場合が多い。焼戻しとは、焼入れした鋼を低温（通常300°F～700°F）に再加熱し、ゆっくりと冷却することです。
- 目的:この工程は、鋼の硬度のかなりの部分を維持しながら、鋼の脆さを減少させる。また、靭性と延性も向上します。
- 用途:焼戻しは、バネ、切削工具、構造部品など、硬さと靭性のバランスが必要な部品に不可欠です。
-
焼ならし:
- プロセス:焼ならしとは、鋼を臨界温度（通常1,600°F～1,800°F）以上に加熱し、空気中で冷却することである。
- 目的:このプロセスは、結晶粒組織を微細化し、機械的特性を向上させ、内部応力を緩和する。アニールと比較して、より均一で微細な組織が得られます。
- 応用例:焼ならしは、大型の鍛造品や鋳造品など、機械的特性の向上と均一な組織を必要とする部品に使用されます。
-
場合焼入れ:
- プロセス:炭素や窒素を鋼の表層に添加する一方、中心部は比較的軟らかい状態に保つこと。一般的な方法には浸炭、窒化、浸炭窒化などがある。
- 目的:このプロセスは、強靭で延性のあるコアを維持しながら、硬く耐摩耗性のある表面を作り出します。
- 用途:表面は硬く、芯は強靭であることが要求されるギア、シャフト、その他の部品に使用される。
-
マルテンサイト変態:
- プロセス:マルテンサイト変態は、鋼が急冷される焼入れ時に起こり、オーステナイト相からマルテンサイト相に変態する。
- 目的:この変態は鋼の硬度と強度を著しく高めるが、同時に脆くもする。
- 用途:マルテンサイト変態は、切削工具、ナイフ、ベアリングのような高強度、高硬度部品の製造において重要である。
-
応力緩和:
- プロセス:応力除去では、鋼材を臨界温度（通常500°F～1,200°F）以下に加熱し、その後ゆっくりと冷却します。
- 目的:このプロセスは、鋼の硬度や強度を大きく変えることなく、機械加工、溶接、冷間加工によって生じる内部応力を低減します。
- 用途:応力除去は、大型構造部品や精密部品など、大きな機械加工や溶接が施された部品に使用される。
-
析出硬化:
- プロセス:析出硬化は、鋼を特定の温度に加熱して過飽和固溶体を形成し、その後、低温で時効処理して材料を強化する微粒子を析出させる。
- 目的:この製法は、延性と靭性を維持しながら、鋼の強度と硬度を高める。
- 用途:析出硬化は、航空宇宙、自動車、その他の高性能用途の高強度合金に使用されます。
これらの熱処理方法はそれぞれ、特定の用途要件を満たすように鋼の特性を調整する上で重要な役割を果たします。どの熱処理法を選択するかは、硬度、強度、延性、靭性 の望ましいバランスと、具体的な製造工程によって決ま ります。
総括表
| プロセス | 温度範囲 | 用途 | 用途 |
|---|---|---|---|
| アニール | 1,500°F - 1,600°F | 鋼の軟化、延性の向上、応力の緩和、結晶粒組織の微細化 | 工具、機械、構造部品 |
| 焼入れ | 1,500°F以上 | マルテンサイト形成による硬度と強度の向上 | 工具、歯車、耐摩耗部品 |
| 焼戻し | 300°F - 700°F | もろさの低減、靭性と延性の向上 | ばね、切削工具、構造部品 |
| ノーマライジング | 1,600°F - 1,800°F | 結晶粒組織を微細化し、機械的特性を向上 | 大型鍛造品、鋳造品 |
| ケース焼入れ | さまざま | 強靭な芯材で硬い表面を形成 | ギア、シャフト、耐摩耗部品 |
| マルテンサイト変態 | 急冷 | 硬度と強度を高めるが、鋼を脆くする | 切削工具、ナイフ、ベアリング |
| 応力緩和 | 500°F - 1,200°F | 硬度を変えずに内部応力を低減 | 機械加工部品、溶接部品、精密部品 |
| 析出硬化 | 特定の温度 | 延性を維持しながら強度と硬度を向上 | 航空宇宙、自動車、高性能合金 |
お客様の鉄鋼部品に適した熱処理を選ぶのにお困りですか？ 当社の専門家に今すぐご連絡ください までご連絡ください！
