炉の熱処理温度は何度ですか？それは材料と目的にかかっています

重要なのは、熱処理の温度は炉自体ではなく、炉内の材料によって決定されるということです。 正しい温度は、金属の種類と、硬化や軟化などの望ましい結果に完全に依存し、鋼の一般的なプロセスでは150°Cから950°Cを超える範囲に及びます。

熱処理の中心的原則は、単一の温度というものは存在しないということです。正確な温度は、使用する特定の合金と達成しようとする機械的特性という2つの要因によって決定される重要な変数です。

基本原則：材料と結果が温度を決定する

最も一般的な誤解は、設備に焦点を当てることです。炉は制御された熱を提供する単なるツールであり、プロセスの真の主題は変形される材料です。

炉は幅広い温度範囲で動作するように設計されています。炉の熱処理温度を尋ねることは、パンを焼くのか鶏肉をローストするのかによってオーブンの調理温度が異なるように、完全に材料に依存します。

重要な温度は、金属合金内で特定の微細構造変化を引き起こす温度です。

異なる金属や合金は、大きく異なる温度で変形します。例えば、鋼の炭素含有量は、その熱処理温度の主要な要因です。

切削工具に使用される高炭素鋼は、構造ブラケットに使用される低炭素鋼とは異なる温度サイクルを必要とします。

熱処理の目的が温度範囲を決定します。金属をより硬くしたいのか、それともより柔らかくしたいのか？

実用的な枠組みを提供するために、一般的な炭素鋼の3つの一般的なプロセスを見てみましょう。これらは代表的な例であり、正確な値には材料データシートが必要です。

アニーリング（焼鈍）は、金属をできるだけ柔らかく延性のある状態にするために使用され、多くの場合、機械加工を容易にするためです。これには、鋼を高温に加熱し、その後非常にゆっくりと冷却する必要があります。

多くの一般的な鋼の場合、この温度は815°Cから950°C（1500°Fから1750°F）の間です。

焼き入れは、鋼を内部結晶構造がオーステナイトと呼ばれる相に変化する温度まで加熱し、その後急速に冷却（焼き入れ）して、非常に硬く脆いマルテンサイトと呼ばれる構造を固定するプロセスです。

この「オーステナイト化」温度は、通常790°Cから850°C（1450°Fから1560°F）の間です。

焼き入れ直後の部品は、実用には脆すぎる場合が多いです。焼き戻しは、硬度をわずかに低下させることで靭性を向上させる二次的な低温処理です。

温度は精密に制御され、硬度と靭性の望ましいバランスに応じて、150°Cから650°C（300°Fから1200°F）の範囲に及ぶことがあります。

正しい特性を達成するには、目標温度に到達するだけでは不十分です。プロセス全体を誤解すると、部品の破損につながります。

単に目標温度に到達するだけでは不十分です。材料は、表面から中心まで、部品全体が望ましい変態を経験するのに十分な時間、その温度で保持される必要があります。このプロセスを保持と呼びます。

加熱後の材料の冷却速度は、加熱温度自体と同じくらい重要です。

焼き入れには水や油での急速な冷却が必要ですが、アニーリングには炉内での非常にゆっくりとした冷却が必要です。誤った冷却速度は、加熱サイクルの効果を完全に打ち消してしまいます。

25〜50度のわずかな温度の誤りでも部品を台無しにする可能性があります。過熱は過剰な結晶粒成長を引き起こし、部品を弱くすることがあります。加熱不足は不完全な変態を引き起こし、望ましい硬度を達成できません。

正しい温度を見つけるには、まず材料と目的を定義する必要があります。

機械加工を容易にするために鋼を軟化させるのが主な目的の場合（アニーリング）： 高温、通常は800°C以上を使用し、その後非常にゆっくりとした冷却期間を設けます。
鋼部品を可能な限り硬くするのが主な目的の場合（焼き入れ）： 材料を特定のオーステナイト化温度まで加熱し、その後急速に冷却する必要があります。
すでに硬化した部品の靭性を高めるのが主な目的の場合（焼き戻し）： 硬度と脆性のバランスを慎重に調整するために、正確な、はるかに低い温度を使用します。

正確で安全かつ成功した熱処理を確実にするために、常に材料の特定のデータシートを参照してください。