熱処理技術の基礎とトラブル対策

軟らかくする、削りやすくする、硬くする、強さとネバさ (靭性) を併せ持つようにする、あるいは耐摩耗性を改善する、繰返し荷重に対する疲れ強さを高めるなどの目的で、鋼には、さまざまな熱処理が利用されている。鋼の機械的性質をこのようにコントロールするには、適切な炭素量の鋼を選び、必要に応じてクロム、ニッケル、モリブデンなどを添加した合金鋼を採用することとともに、焼なまし、焼ならし、焼入れ、焼戻し、あるいはオーステンパーやサブゼロ処理など、目的に応じた熱処理を施して、鋼の“組織”を適切な状態に仕上げることが不可欠である。 　この講演では、まず鋼の加熱・冷却にともなう組織の変化を説明し、次にその組織と機械的性質の関係を解説する。また、焼入れのような急冷をすると、しばしば焼割れや変形などのトラブルを経験することも多いが、その焼割れや変形、変寸などが現れるメカニズムと、それらを防止する考え方や新しい方法について概説する。

1. 熱処理の基礎
   1. 組織とは?
   2. 純鉄の変態と組織の変化
   3. 鉄-炭素系の平衡状態図と炭素鋼の標準組織
   4. 標準組織の炭素鋼を加熱したときの組織変化
   5. 炭素鋼を高温のオーステナイト状態から冷却したときの組織変化
   6. 等温変態と連続冷却変態
   7. パーライト変態、マルテンサイト変態、ベイナイト変態
   8. 変態に及ぼす合金元素の効果
2. 熱処理の方法
   1. 焼なまし
   2. 焼ならし
   3. 焼入れ
   4. 焼戻し
   5. オーステンパー
   6. 表面硬化
      1. 浸炭と窒化
      2. 高周波誘導焼入れ
   7. 代表的な合金鋼の熱処理
      • 軸受鋼
      • 工具鋼
      • ステンレス鋼
3. 熱処理にともなうトラブルと対策
   1. 残留応力
   2. 焼割れ
   3. 焼ひずみ
      • 変形
      • 変寸
   4. 結晶粒の粗大化
   5. 浸炭の際の粒界酸化
4. まとめ
   • 鋼とアルミニウム合金、ニッケル基超合金、およびチタン合金の熱処理との違い
• 質疑応答