焼入れは、材料の機械的特性、特に硬度と強度を高めるために用いられる熱処理工程である。
このプロセスでは、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、より硬く安定した結晶構造が得られます。
硬化が機械的特性に及ぼす影響とは？考慮すべき7つのポイント
1.降伏強度の増加
硬化は材料の降伏強度の増加につながります。
降伏強さとは、材料が永久変形せずに耐えられる最大応力のことです。
降伏強度の増加により、材料は荷重下での変形に対してより強くなります。
2.表面硬度の増加
硬化は、材料の表面硬度を著しく増加させます。
表面硬度は、圧痕や引っかき傷に対する材料の耐性を示す尺度である。
硬化は、摩耗や磨耗に耐える材料の能力を向上させます。
3.脆さの増加
硬化は材料の強度と硬度を向上させますが、同時に脆性も増加させます。
もろさとは、材料が大きな変形を伴わずに破壊または破損する傾向を指します。
硬化した材料は、特に衝撃や急激な荷重条件下で脆性破壊を起こしやすくなります。
4.強度と靭性の向上
硬化は材料の強度と靭性を向上させますが、トレードオフの関係にあります。
材料の強度を高めると、靭性が低下し、脆くなる可能性があります。
このトレードオフを軽減するために、硬化された部品は、脆性を減少させるために焼戻しまたは引き戻しが必要になる場合があります。
焼き戻しとは、硬化した材料を特定の温度まで再加熱し、その後ゆっくりと冷却することである。
このプロセスは、材料の硬度、強度、靭性のバランスをとるのに役立つ。
5.磁気特性の改善
1008や316のような特定の材料は、加工硬化させると磁性を得ることができる。
しかし、特定の焼きなまし処理を施すことで、これらの材料の透磁率を下げることができる。
これは、電子部品用途では重要である。
6.加工性と被削性の改善
焼入れは、以前の加工工程で生じた内部応力を除去することで、材料の加工性と被削性を改善することができる。
材料が硬すぎて機械加工や曲げ加工が困難な場合は、アニールや応力除去を行って硬度を下げることができます。
同様に、機械加工中に材料が変形する場合は、応力除去やアニール処理によって変形を防ぐことができる。
7.耐摩耗性と耐久性の向上
焼入れは、材料の耐摩耗性と耐久性を大幅に向上させます。
表面硬化（ケース硬化）または全体硬化（貫通硬化）により、材料はより強く、靭性が増し、耐摩耗性が向上する。
これは特に安価な鋼の耐久性を高めるのに有効です。
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