熱処理
材料にいろいろな組み合わせの加熱と冷却を行い、材料の性質を改善、変更する処理のこと。金属材料の場合では、熱処理によって金属組織が変化し、必要とされる性質や状態を付与することができる。鉄鋼材料の焼き入れ、焼きなましなどが代表的なものである。自動車ではエンジン、ミッション、アクスル関係の鍛造部品を主体に種々の熱処理が行われていて、機械加工前に行う調質(焼入れ焼もどし)や、機械加工完了後に熱処理を行うものがある。なお、最近は非調質鋼の採用が増え、調質処理を行うことは少なくなっている。
熱処理
| heat treatment | ||
固体の鉄鋼製品が全体として又は部分的に熱サイクルにさらされ、その性質及び／又は組織に変化をきたすような一連の操作。
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熱処理
鉄鋼に代表される、一部の金属は加熱や冷却によってその内部組織に変態が起こり、性質が大きく変化する場合がある。
熱処理とはこうした特性を利用して、材料の特性向上を目的に行われる処理のことである。
圧延など、金属を冷間加工した場合、組織の格子欠陥が増大して硬化する（加工硬化）。これを融点の半分程度まで加熱すると、熱エネルギーにより結晶が再構築されて元の硬さに戻る（回復）。このときの温度を再結晶温度と呼ぶ。
鋼の場合、温度と冷却時間によって、パーライト、オーステナイト、マルテンサイト、ソルバイトといったそれぞれ異なった結晶構造に変態する。
焼ならしは鋼をパーライト組織にする熱処理で、高温に熱して一旦オーステナイト組織にした後、徐々に冷却してパーライト組織を得る。この際、加工硬化の影響が無くなり、靭性が改善される。焼ならしは前処理として行われることが多い。
焼入れは、鋼を熱してオーステナイト状態にした後、水中または油中で急冷してマルテンサイト組織に変態させる。これにより硬度は硬くかつもろくなる。
マルテンサイト組織の鋼は、もろいので再度熱処理を行い、靭性を回復させる。これを焼戻しという。
金属を再結晶温度以上に熱することを焼なまし（焼き鈍し）といい、これにより加工硬化などを起こしていた組織が再結晶によって整えられる。これにより硬度は下がり、加工応力が除去される。結晶組織も均質化するため、加工の前後工程として行われることが多い。
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熱処理の種類
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|---|---|---|
| 鋼をオーステナイト状態から徐々に冷却して、パーライト組織にする。 | 加工硬化の除去。靭性の改善。 | |
| 鋼をオーステナイト状態から急冷してマルテンサイト変態を起こさせる処理。 | 硬度が増す。 靭性が低くなる。 |
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| 焼戻し | 焼入れした鋼を、再度600度付近熱処理することにより、マルテンサイト組織がソルバイトに変態する。 | 焼入れによって低くなった靭性を高くする。 |
| 焼なまし | 金属を再結晶化温度以上に熱することにより、組織を均質化し加工応力を除去する。 | 残留応力の除去、硬度を低くする、結晶組織を均質化する。 |
用語解説
熱処理
熱処理
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/10/19 05:02 UTC 版)
熱処理の種類
全体熱処理
- 焼入れ
- 広義には、金属を所定の高温状態から急冷させる操作全般を指す[1][2]。狭義には、鉄鋼材料を金属組織がオーステナイト組織になるまで加熱した後、急冷してマルテンサイト組織にする熱処理のこと[3][4]。
- 焼戻し
- 焼入れされた材料を適切な温度へ再度加熱し、組織を安定化、機械的性質を改善する処理[5]。マルテンサイト化させる焼入れの後には、ほとんど必ず行われる[6]。鉄鋼材料の焼戻しの場合、加熱温度は最大でもオーステナイト変態点以下とするのが原則で、実際には 100–250 °C の低温焼戻しや 450–680 °C の高温焼戻しが行われる[7][5]。
- 調質
- 鉄鋼材料に対しては、焼入れと高温焼戻しの組み合わせを意味する[8][9]。
- 焼なまし
- 残留応力の除去、延性の向上、被削性の向上、組織中の化学組成の均一化、結晶組織の調整などを目的として行う熱処理の総称[10][11][12]。鉄鋼材料に対しては、組織が平衡状態あるいはそれに近い状態になるように、加熱・冷却する熱処理を指す[13]。いずれにしても、「焼なまし」という語は非常に一般的な表現なので、「完全焼なまし」「中間焼なまし」「等温焼なまし」などのようにより具体的な表現が望ましいとされる[12][13]。鉄鋼材料に対して単に「焼なまし」と言った場合、オーステナイトになるまで加熱して十分な時間保持した後に徐冷する「完全焼なまし」を指すことが多い[11][14]。焼鈍しと表記したり、焼鈍（しょうどん）と呼んだりもする[15]。
- 焼ならし
- サブゼロ処理
- 温度 0 °C 以下に冷やす処理[7]。深冷処理や零下処理とも呼ばれる[16][17]。主に焼入れ直後の鉄鋼材料に対して経年変化の元となる残留オーステナイトを減少させるために行う[16]。セミオーステナイト系析出硬化型ステンレス鋼などでは、準安定オーステナイトをマルテンサイト化させるために行う[18]。およそ −80 °C まで冷やすようなサブゼロ処理ではメタノールとドライアイスなどが冷却材として使われ、−200 °C 近くまで冷やすような場合は液体窒素が使われる[19]。
- 溶体化処理
- 加熱・急冷することによって、析出を起こさせずに析出物が十分に溶け込んだ室温の材料を得る熱処理[9][20]。溶解させる析出物の固溶限度線以上まで加熱する[21][22]。固溶化熱処理とも呼ばれる[9][20]。アルミニウム合金、チタン合金、析出硬化系ステンレス鋼に対しては溶体化処理は時効硬化処理の前処理として行われる[23][22][24]。オーステナイト系ステンレス鋼では主に耐食性確保のために行われる[21]。
- 時効硬化処理
- 溶体化処理した材料を、適切な高温または室温で保持する処理[9]。析出硬化処理などともいう[25][24]。析出硬化型の合金について行われる熱処理で、微細な相を材料中に析出する[25]。上述のアルミニウム合金、チタン合金、析出硬化系ステンレス鋼などに対して行われる。
- 水靭
- 高マンガン鋼に行われる処理で、1050–100 °C の炭化物が固溶化する温度まで加熱したのち、急冷して組織を均一なオーステナイトにする処理[26][27]。水じんとも記す[27]。
表面熱処理
炉の種類
- 空気炉
- 真空炉
- ソルトバス炉
関連項目
出典
- ^ JIS B 6905 1995, p. 3.
- ^ ASTM A941-10a, p. 5.
- ^ 日本機械学会（編）、2007、『機械工学辞典』第2版、丸善 ISBN 978-4-88898-083-8 p. 1307
- ^ 山方 2010, p. 96.
- ^ a b 日本熱処理技術協会（編） 2013, p. 131.
- ^ 山方 2010, p. 102.
- ^ a b JIS B 6905 1995, p. 4.
- ^ JIS G 0201 2000, p. 11.
- ^ a b c d JIS B 6905 1995, p. 5.
- ^ JIS B 6905 1995, p. 2.
- ^ a b 日本熱処理技術協会（編） 2013, p. 121.
- ^ a b ASTM A941-10a, p. 1.
- ^ a b JIS G 0201 2000, p. 8.
- ^ ASTM A941-10a, pp. 1, 3.
- ^ "焼きなまし(焼鈍し)". 世界大百科事典 第２版. コトバンクより2020年9月22日閲覧。
- ^ a b 日本熱処理技術協会（編） 2013, p. 134.
- ^ 大和久 2008, p. 16.
- ^ 田中 良平（編）、2010、『ステンレス鋼の選び方・使い方』改訂版、日本規格協会〈JIS使い方シリーズ〉 ISBN 978-4-542-30422-2 p. 112
- ^ 山方 2010, p. 110.
- ^ a b JIS G 0201 2000, p. 13.
- ^ a b ステンレス協会（編）、1995、『ステンレス鋼便覧』第3版、日刊工業新聞社 ISBN 4-526-03618-8 p. 89
- ^ a b 土田 信・吉田 英雄、1989、「アルミニウムの熱処理」、『軽金属』39巻8号、軽金属学会、doi:10.2464/jilm.39.587 pp. 592–594
- ^ 村上 陽太郎、1987、「チタン合金の相変態と熱処理」、『鉄と鋼』73巻3号、日本鉄鋼協会、doi:10.2355/tetsutohagane1955.73.3_420 pp. 424–426
- ^ a b 大和久 2008, p. 26.
- ^ a b “析出硬化”. 伸和熱処理. 2020年7月22日閲覧。
- ^ 日本熱処理技術協会（編） 2013, p. 135.
- ^ a b JIS G 0201 2000, p. 12.
参照文献
- JIS B 6905:1995「金属製品熱処理用語」（日本産業標準調査会、経済産業省）
- JIS G 0201:2000「鉄鋼用語（熱処理）」（日本産業標準調査会、経済産業省）
- 日本熱処理技術協会（編）、2013、『熱処理ガイドブック』4版、大河出版 ISBN 978-4-88661-811-5
- 山方 三郎、2010、『図解入門 よくわかる最新熱処理技術の基本と仕組み』第2版、秀和システム ISBN 978-4-7980-2573-5
- 大和久 重雄、2008、『熱処理技術マニュアル』増補改訂版、日本規格協会 ISBN 978-4-542-30391-1
- ASTM A941-10a, Standard Terminology Relating to Steel, Stainless Steel, Related Alloys, and Ferroalloys, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2010, www.astm.org
外部リンク
熱処理
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2020/10/21 09:17 UTC 版)
褐色電融アルミナの研磨材は、加熱すると壊れにくくなる。粒内の非晶質が表面に滲み出し、破壊の起点となる傷を埋めるためである。
※この「熱処理」の解説は、「研磨材」の解説の一部です。
「熱処理」を含む「研磨材」の記事については、「研磨材」の概要を参照ください。
熱処理
「熱処理」の例文・使い方・用例・文例
- あなたはこの部品を熱処理してください。
- 食べるための料理に熱処理をしていない
- 特に熱処理によって、堅くなる、柔軟になる、また弾力的になる
- ベッセマー製鋼法で銑鉄を鉄に変換するのに使用される耐熱処理した炉
- 強度を上げたり熱処理を容易にするための、合金を作るのに必要な成分（通常はニッケル、クロミウム、銅、モリブデン）を含んだ鋳鉄
- 熱処理する
- 低炭素鋼の表面を硬化させる熱処理をすること
- 焼き均しという,金属の熱処理
- 窯で鉱物質原料を高熱処理して製品を作る工業
- 搾っただけで加熱処理をしていない醤油
- 加熱処理をしていない肉
- 加熱処理をしていない味噌
- 塩浴炉という,鋼の脱炭や酸化防止用の熱処理炉
- 水酸化アルミニウムという化合物を熱処理して,気体の脱湿乾燥能をもつようになったもの
- 天然の蛋白質を熱処理,化学処理で人工的に変化させた蛋白質
- 型くずれを防ぐために衣服を樹脂などで熱処理すること
熱処理と同じ種類の言葉
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