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残留オーステナイトとは・・・・
【キーワード】高速度鋼（ハイス）・サブゼロ処理・クライオ処理
焼入れした鋼の中に残っているオーステナイトを「残留オーステナイト」と言っています。(data6写真参照) ナイフや工具に使われる鋼は、Ｍｆ点が常温以下のものが多いために通常はいくらかの量が残っています。（Mf点は、マルテンサイト変態が終了する温度でしたね。 SKD11などの高合金工具鋼では焼入れ状態で20-40％も残留している場合も多いようです）
残留オーステナイトが多くなるにつれて、焼入れした時の硬さが低下します。また、弾性限が低下したり、経年変化が出やすいことや着磁力の低下などの悪影響がでてきます。しかし、経験的には10％程度の残留オーステナイトはじん性を向上させ、ショックアブソーバーとなって焼き割れや使用中の割れを防ぐとされています。
図11-43にあるように、残留オーステナイト量は指定の焼入れ温度範囲を超えると急激に増加することや、冷却速度が遅い場合にも増加することがわかります。
残留したオーステナイトを減少させるには、焼戻しして温度をあげるか、Ｍｆ点以下の温度まで冷却する方法（０℃以下に冷却することから「サブゼロ処理」と呼ばれます。また、 -１００℃以下の処理を「クライオ処理」と呼ばれます）や、それらの低温で非常に長時間保持する方法などがありますが、熱処理費用は多額になりますので、特別な品物以外はほとんど行われることは少ないようです。
温度を上げた場合は、250℃程度以上の焼戻しによって残留オーステナイトが分解を始めますので、ナイフ用に用いられる高硬度で用いられるＳＫＤ11やＳＵＳ440C、ＡＴＳ34、カウリＸなど通常その分解温度以下の焼戻しで使用されるものでは、焼戻しによって残留オーステナイトは減少しませんので、硬さが必要なものは焼入れ温度を上げすぎたりしないように注意します。
残留オーステナイトは、Ｃ・Ｍｎ・Ｎｉ・Ｃｒなどの合金成分が多いほど多く残留するために、ナイフや工具に多用される鋼種ではかなりの量が残留しています。 しかし、焼戻しをすると残留オーステナイトが安定になって、その後の冷却では分解や変化することが少なくなりますので、残留オーステナイトの悪影響はあまり真剣に考えなくてもよいとおもいます。
400℃以上で残留オーステナイトは分解し始め、550℃以上で焼戻しすれば数％以下～ほとんどゼロ％ちかくになっています。
少し専門的に説明しますと、残留オーステナイトが分解していくとき、400℃以上でツルースタイト、500℃以上でソルバイトと呼ばれる組織になっており、いずれもフェライト（α鉄）とセメンタイト（炭化物）に変化したり、成分によってはベイナイトと呼ばれる組織になります。それ以上では合金元素によって炭化物が生成してきます。これらについては、焼戻しの項でもう少し説明します。
残留オーステナイトのもう一つの減少させる方法としては、Ｍｆ点以下の温度まで冷却する方法です。これを「サブゼロ処理（深冷処理ともいわれる）」と言い、通常はドライアイスの温度（-75℃程度）が多く用いられていますが、クライオ処理と呼ばれる、液体窒素を用いて-150℃以下で処理する場合もあります。
残留オーステナイトを低減させるためには、この処理は焼入れ直後に実施するのが効果的で、焼入れ後に温度が上昇したり、時間が経過すると残留しているオーステナイトが安定化してマルテンサイトに変態しにくくなったり変態しなくなります。
当社の実験例では、高合金鋼をいろんな冷却条件で焼入し、Mf点以下にサブゼロ処理やクライオ処理をしてもそれが完全に消失せず、数％は安定化して残ってしまい、それを完全に消失させるには高温焼戻し以外になかった経験があります。
すなわち、高い硬さを必要とする場合や、周囲温度の影響を避ける場合などで焼戻し温度を高めておきたい・・・などの特別な理由がなければ、「残留オーステナイトを少なくする適正温度での焼入れと、充分な焼戻しをすること」で経年変化などの未然に防ぐ対策をしておれば、そんなに神経質に考える必要がないように思います。
残留オーステナイトの分解によって、それがマルテンサイトなどに変化すれば硬さが上昇します。しかし、その後の焼戻し温度に対する硬さ低下度合い（これを焼戻し温度抵抗、焼戻し抵抗または焼戻し軟化抵抗などといいます） は大きくなっており、温度を上げた時の硬さが下がりやすくなっています。 これらは、「焼戻し」の項で触れます。
これとは別に、加工誘起マルテンサイトというものがあり、オーステナイトが加工変形によってマルテンサイトになる場合がありますが、ナイフや工具の通常使用においては意識しなくてよいと思いますが、非常に興味ある未知の問題を含んでいます。
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