熱処理用語集
溶体化処理/solution heat treatment
合金において、一般に温度が高くなるほど基本金属に加える合金元素は溶け込みやすくなる。したがって、合金固有の温度に加熱した後急冷すると、低温では析出するはずの合金元素が固溶(溶け込み)したままとなる。これを固溶化処理といい、オーステナイト系ステンレスではJISでも固溶化熱処理したもので機械的性質を決めている。また非鉄金属(主にアルミニウム合金)では「溶体化処理」もしくは、「焼き入れ処理」とも言う。
    ステンレス1,000℃〜1,100℃前
    アルミニウム合金 450℃〜550℃前後 

光輝焼鈍(BA)/bright annealing
「光輝焼なまし」ともいう。光沢のある金属表面を保つために、表面の酸化脱炭を防ぎ、還元または中性ガスあるいは真空中で加熱し、焼きなましをすることを光輝焼鈍という。真中管やステンレス板のBA材、細棒3φ〜9φはこの光沢を利用し、そのまま商品化されている。

焼入れ/quenchig
一旦、加熱、保持したものを急冷するもので、常温の水や60℃〜80℃の油で冷やすことが多い。刃や刃物の焼入れはよく知られている様に、硬度、耐摩耗性を得ることができるが、反面もろくなったり、残留応力が生じ、条件によっては焼割れ、焼曲がりが発生する。

焼なまし/annealing
「焼鈍(ショウドン)」ともいう。再結晶温度に加熱、保持の後、普通炉冷によりゆっくり冷ます。残留応力の除去、材料の軟化、切削性の向上、冷間加工性の改善、結晶組織の調整などを目的とする。また鋼種、目的により加熱温度と徐冷の方法が変わってくる。

焼ならし/normalizing
「焼準(ショウジュン)」ともいう。圧延・鋳造、鍛造などで製造された製品内部の残留応力を除いたり、粗大化した結晶粒を微細化し、靭性や機械的性質の改善をはかるものである。鋼の場合、800〜900℃(オーステナイト化温度)まで加熱して大気中で放冷(空冷)する熱処理である。

焼戻し/tempering
低温焼戻し  高温焼戻し  焼戻しもろさ
焼入れ材を適温に再加熱し冷却することを焼戻しという。焼き入れした材料は硬くなりすぎたりもろくなり実用に適さない場合があり、こうした欠点の改善や、焼入れによって生じた残留応力の除去を目的とした焼入れ処理後の再熱処理といえる。またアルミニウム合金では「人工時効硬化」がこの焼戻しにあたる。150〜200℃の加熱、空冷を低温焼戻しといい、残留応力の除却、焼割れや寸法変化を防ぎ、硬度や耐摩耗性の必要な刃物・工具用の高炭素鋼によく用いられる。400℃以上の加熱後、水や油で急冷することを高温焼戻しといい、主に靭性(ねばり)を改善する。
注意点は、200℃〜400℃、特に300℃付近の加熱では鋼の場合、硬化しながらもろくなる「焼戻しもろさ」という現象が発生する。また、Ni−Cr鋼、Cr鋼、Mn鋼などP、Nを多く含む鋼では、600℃以上で加熱し、550℃付近で徐冷した時にも起きる。

融点/melting point
溶解温度のこと。結合力の強い金属ほど融けにくく高温となる。(タングステンW3410℃〜すずSn232℃)鉛327℃、亜鉛419℃、アルミ660℃、6/4黄銅905℃、青銅950℃、銅1083℃、ステンレス1420℃、ニッケル1453℃、鉄1535℃、チタン1668℃

オーステナイト/austenite
オーステナイト系ステンレス

面心立方格子のγ鉄に炭素(C)を最大2.1%まで固溶した固溶体組織で、727℃以上の高温で安定な組織であり、通常、常温では存在しない。しかし、オーステナイト生成元素のNi、Mnを多量に固溶すると常温においてもハチの巣のような六角形の結晶粒を示すオーステナイト組織が得られる。18Cr−8Niに代表されるオーステナイト系ステンレスはNiによりオーステナイト組織を持ち、粘り強く、柔らかく、成形性と耐食性に優れた性質を示す。溶接性も良好であるが、切削性に劣り焼入硬化性はない。またオーステナイトは常磁性体(非磁性体)であるが、加工等によりマルテンサイト組織が誘起されて磁性を帯びることがある。逆に、マルテンサイト組織にオーステナイト組織が残ることを残留オーステナイトと言っている。

再結晶/recrystallization
冷間加工によって加工硬化した材料をある温度まで加熱すると急に軟化する。これは、加工によって変形した結晶が、多角形の細粒に分割結晶するためで、増加していた転移も消滅し、結晶粒は内部ひずみを持たない安定したものとなる。これを再結晶といい、この再結晶の始まる温度を「再結晶温度」という。またこの再結晶温度以上の加熱後に除冷することが「焼なまし」に当たる。


サブゼロ処理/subzero cooling
焼き入れしたものをすぐに0℃以下(実際には-80℃ぐらい)に再急冷する処理をいう。鋼の場合、焼き入れによる硬化(オーステナイト組織→マルテンサイト化)をさらに進めるために残留オーステナイト組織を除去する処理のことであり、時効変形を防ぐ効果がある。「深冷処理」ともいう。

時効硬化/age hardening
「固溶化熱処理」(非鉄金属、特にアルミニウム合金では「溶体化熱処理」という)した合金は、本来ならば低温で析出するはずの合金元素が急冷により析出する間もなくむりやり溶け込まされた状態となっており不安定である。これが時間の経過につれ本来の安定な状態にもどろうとして、ところどころ析出してくる。この析出により結晶はすべりにくく硬くなる。これを時効硬化または「析出硬化」という。時効硬化には常温時効硬化と人工時効硬化があり、後者を「析出硬化処理」ともいう。

析出硬化処理
固溶化熱処理(溶体化処理)の後、時効硬化(析出硬化)を人工的に行うことをいい、ベリリウム銅、ステンレス鋼の600番台のものやアルミニウム合金の2000番系、6000番系、7000番系及びアルミニウム合金鋳物などのT6処理が代表例である。熱処理としての析出硬化処理は、合金に応じて人工的に温度を上げ、溶け込んでいる元素の原子運動を容易にしてから冷やして行くもので、時効硬化を早める。これを人工時効硬化ともいい、アルミニウム合金では「焼戻し」に当たる。一方常温で行われる時効硬化を「常温時効硬化」あるいは「ゥ然時効硬化」という。アルミニウム合金ではT4処理が代表的であり、人工時効硬化(T6)とは区別されている。

ナマシ
適当な温度に加熱し、その温度に保持した後、徐冷する操作。その目的は残留応力の除去、硬さの低下被削性の向上、冷間加工性の改善、結晶組織の調整、所要の機械的、物理的又はその他の性質を得ることなどである。O材ともいう。

マルテンサイト/martensite
 マルテンサイト系ステンレス
炭素(C)を過飽和に固溶したオーステナイトから急冷(焼き入れ)した焼入組織であり、急冷により面心立方格子のγ鉄から体心立方格子のα鉄に変わる(変態という)。マルテンサイトは針状のこまかな組織で、鋼の焼入組織としては最も硬く、強磁性体である。したがってオーステナイト系ステンレスが加工などによりマルテンサイトを誘起すると磁性を帯びることになる。マルテンサイト系ステンレスは、このマルテンサイト組織をもった高Cr鋼であり、特性は同様に、強磁性体で焼入れ硬化性に優れ、刃物などによく使われる。しかし、硬くて脆いという欠点もあり、また耐食性、溶接性、加工性はオーステナイト系ステンレスに劣る。

粒界腐食
結晶粒界に析出物ができ、その影響で付近の析出元素の不足から集中的に腐食が進むことをいう。ステンレスではCrの析出であり、600℃〜800℃の高温域で特に起こりやすい。また粒界腐食はニッケル合金、アルミニウム合金にもみられる。アルミニウム合金では、特に2000番系が最も粒界腐食の可能性が高く、7000番系、5000番系でも発生する。

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