中間焼鈍の主な目的は、アルミナ形成オーステナイト（AFA）鋼の製造プロセスにおける重要な機械的「リセット」として機能することです。
高温炉（通常は1050℃で1時間）で実施されるこのプロセスは、特に冷間圧延中に蓄積される内部応力を除去するように設計されています。これらの応力を解放することにより、この処理は鋼の塑性を回復させ、さらなる厚さ減少のプロセス中に割れや破損を防ぎます。
コアの要点 冷間圧延はAFA鋼を著しく硬化させ、脆く破損しやすくします。中間焼鈍は、材料の微細構造を緩和することによってこの「加工硬化」を逆転させ、構造的破損なしに加工を継続できるようにします。
構造回復のメカニズム
内部応力の除去
冷間圧延中、鋼の結晶格子は物理的に変形され圧縮されます。この変形は、応力という形で大量の内部エネルギーを蓄積します。
この残留応力が放置されると、材料に予荷重として作用します。中間焼鈍はこのエネルギーを解放し、格子を低エネルギーで安定した状態に戻します。
塑性の回復
塑性とは、材料が破断することなく永久変形を起こす能力のことです。鋼が冷間加工されると、塑性を失い硬くなります。
1050℃での高温暴露は材料を軟化させます。これにより、鋼が次の圧延パスに耐えるために必要な延性が回復し、折れることなく加工できるようになります。
加工硬化の相殺
脆性の蓄積
変形中に材料がより硬く強くなるが、著しく脆くなる現象は加工硬化として知られています。
硬度は最終製品で望ましいことが多いですが、加工段階では有害です。過度の加工硬化は、鋼が破損する前にどれだけ薄く圧延できるかを制限します。
材料破損の防止
中間焼鈍がない場合、加工硬化した鋼は圧延中に最終的に破壊限界を超えてしまいます。
これにより、エッジの割れやシートの壊滅的な破損が発生します。焼鈍ステップは、実質的に結晶構造を「アンロック」し、厚さを安全にさらに減少させることを可能にします。
加工段階の区別
中間焼鈍と均質化焼鈍
どちらも高温炉を使用しますが、中間焼鈍と均質化焼鈍を区別することが重要です。
均質化は、初期のインゴットで、通常はより高い温度（約1200℃で3時間）で、より早い段階で行われます。その目的は、樹枝状偏析を除去し、圧延による機械的応力を除去するのではなく、熱拡散を通じて化学的均一性を確保することです。
中間焼鈍と時効処理
同様に、中間焼鈍は長期間の時効処理とは異なります。
時効処理は、第二相析出（NiAlやLaves相など）を研究するために、しばしばより低い温度（例：923 K）で行われます。時効はサービス条件をシミュレートしますが、中間焼鈍は加工を容易にするための厳密な加工ステップです。
加工戦略の最適化
AFA鋼部品の生産を成功させるためには、正しい段階で適切な熱処理を適用する必要があります。
- 圧延中の亀裂防止が主な目的の場合：冷間加工パス間に塑性を回復させるために、1050℃での中間焼鈍を優先してください。
- インゴット品質が主な目的の場合：化学偏析を除去するために、溶融直後に1200℃での適切な均質化を確保してください。
- 耐用年数の研究が主な目的の場合：微細構造の進化と相析出をシミュレートするために、正確な等温処理（例：923 K）を使用してください。
中間焼鈍を戦略的に適用することにより、脆くて加工できない中間製品を、最終成形準備のできた延性のある材料に変えることができます。
要約表：
| 処理タイプ | 典型的な条件 | 主な目的 | 主な利点 |
|---|---|---|---|
| 中間焼鈍 | 1050℃で1時間 | 機械的応力除去 | さらなる圧延のための塑性を回復 |
| 均質化 | 1200℃で3時間 | 化学的均一性 | インゴットの樹枝状偏析を除去 |
| 時効処理 | 約650℃（923 K） | 相析出 | 耐用年数と微細構造をシミュレート |
| 冷間圧延 | 常温 | 厚さ減少 | 硬度を増加させるが、脆性を加える |
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参考文献
- O.M. Velikodny, O.C. Tortika. STRUCTURE AND PROPERTIES OF AFA STEEL FE-NI-CR-AL WITH VARIABLE ALUMINUM CONTENT. DOI: 10.46813/2024-150-062
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Solution ナレッジベース .
