鋼材に用いられる熱処理は、「焼き入れ・焼もどし・焼なまし・焼ならし」の4パターン。どれも、鋼材を構成する微細な組織を加熱・冷却によって調整して、硬さや強さなどが得られます。こちらでは、焼き入れ・焼もどし・焼なまし・焼ならしの違いについて紹介しています。
焼き入れとは、組織の構造が変化するポイントである変態点以上の温度まで上昇させ、一定時間置いた後に急冷すること。この焼き入れの目的は鋼を硬くすることですが、硬化の程度は、鋼に含まれる炭素量で決定されます。
炭素やさまざまな合金元素によっても、どこまで硬くなるかや、硬化の深さが異なり、その変化の度合が高い鋼ほど「焼き入れ性が良い」という言い方をします。
「焼き入れ性がよい」鋼種は、冷却媒体（空気や油など）を選びません。一方で焼き入れ性が悪い鋼種の場合は、空気や油ではなく、水などで急速に冷却しなければ求める硬さは得られません。
焼き入れによって、鋼の組織はマルテンサイト化して硬くなります。しかし、そのままではもろく、クラックなどが発生しやすい状態。焼もどしとは、さらに再加熱し、硬さを調整しながら粘りや強靭性を高める作業のことをいいます。
一般的に、焼き入れと焼もどしはワンセットで行うもので、硬くて丈夫な製品づくりに活用されています。この焼もどしは、大きく分けて「低温焼もどし・高温焼もどし」があります。
硬くてもろい焼き入れマルテンサイトから、粘りのある焼もどしマルテンサイトに変化させるための焼もどし温度は、150〜200°C。保持時間は1時間です。
このプロセスによって、焼き入れによるストレスを取り除き、耐摩耗性や割れなども防止。経年変化にも強くなるという特徴があります。
高温焼もどしは、強靭性が必要な工具類、シャフト、歯車類の製造に用いられている焼もどし方法。処理は550〜650°Cの高温で1時間程度加熱し、空気で急冷。
その際に焼き入れで残っていたオーステナイトがマルテンサイトに変化しますので、ここから再度焼もどしを実施。この工程を高温焼もどしといいます。
切削が簡単にできる鋼が工具や機械部品を製作するために必要。そのためには、鋼を軟らかくする処理が重要です。その処理を焼なましといい、焼なましには組織を均一にする役割があります。
処理が不完全なままだと鋼材の硬さや組織が均一とならず、加工ムラなどといった不具合の一因となってしまいます。また、加工の際に曲がりや反りが発生したり、焼き入れした際の硬さも揃わなかったりする場合もあります。
そんな焼なましには、「拡散焼なまし・完全焼なまし・応力除去焼なまし・球状焼なまし・等温変態焼なまし」などにがあり、目的によって使い分けられます。
「鋳造・鍛造・圧延」という方法で作られる鉄鋼製部品の材料となる鋼材。しかしこれまでの加工で生じたひずみによって、鋼の組織が不均一となっているため、強度などが不十分です。
そんな時、鋼の組織を均一化し、微細化するのが焼ならしという処理。焼ならしは、変態点より高めの温度で再加熱を行い空冷。それにより結晶粒が微細化し、強靭性などの性質が向上します。
それと同時に、外部からの力や熱が内部に残る現象である残留応力も除去可能です。
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