焼戻しwww.tool-tool.com

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焼戻しとは焼入れ又は焼ならしを行った鋼について、硬さを減少させ粘さを増加させる目的で行う熱処理です。一般的に焼戻温度は粘さを目的とする構造用鋼などの場合は、４００℃以上の温度で、また、硬さを必要とする場合には２００℃前後の温度です。高温の場合を高温焼戻し又は調質、低温の場合は低温焼戻しと呼んでいます。なお、焼ならしの後に行う場合はノル・テンと云っています。いずれの場合も、

①Ａ１変態点以下の温度で加熱します。

②ＳＫＤ、ＳＫＨ材を除き、高温焼戻しの場合は急冷、低温焼戻しは空冷です。

焼戻しは原則として、焼入れ直後に行います。焼入れ後長時間放置しておくと、置割れが発生する場合があるからです。焼戻保持時間は１時間程度を標準にしていますが、長時間１回行うことよりも、短時間で２～３回繰返し行う方が効果的です。また、焼戻し温度においては、ぜい性を起こす温度があるから、注意をする必要があります。

　　　　低温焼戻ぜい性＝３００～４００℃

（鋼材特有な性質ですからこの温度では絶対に行ってはいけません）

高温焼戻ぜい性＝５５０～６５０℃

（空冷を行うと生じます。加熱温度から必ず急冷をしましょう）

（１）低温焼戻し

高い硬さと耐摩耗性が要求される工具類やゲージ類には、この低温焼戻しが行われなます。焼戻温度は１５０～２００℃であり、保持時間は１時間が原則です。低温焼戻しによって、硬くてもろい焼入マルテンサイトが、粘い焼戻マルテンサイトに変化します。また、焼入れによるストレスが除去でき、経年変化の防止、研磨割れの防止、耐摩耗性の向上などに役立ちます。

（２）高温焼戻し

高温焼戻しは強じん性が要求されるシャフト類、各種の歯車類、また、ＳＫＨやＳＫＤなどの工具類に適用されます。強じん性を必要とする場合には、５５０～６５０℃に１時間程度加熱し、高温焼戻ぜい性阻止のため急冷をします。得られる組織は約４００℃焼戻しでトルースタイト、約６００℃ でソルバイト組織となります。いずれの場合も基本的にはフェライトとセメンタイトの混合相です。また、焼戻硬化用の戻し温度は５００～６００℃で、冷却は空冷です。この処理によって、焼入れによって残っていたオーステナイト（残留オーステナイト）がマルテンサイトに変態します。したがって、急冷では焼割れと同じような割れを生ずる恐れがあるからです。１回目の焼戻しで残留オーステナイトをマルテン化させ、２回目で本来の意味の焼戻しと云うことになります。つまり、硬化用では必ず２回以上は行う必要があります。

なお、焼戻温度と長さの関係には、３つの段階が考えられます。

第１段階：８０～１６０℃の範囲で収縮が起こります。これは正方晶のマルテンサイトの分解とＦｅ２．３Ｃの析出が起こるためです

第２段階：２３０～２８０℃の範囲で起こる膨張です。これは残留オーステナイトが下部ベイナイトに分解する過程です。残留オーステナイトが存在しない鋼やサブゼロ処理した鋼には現れません。

第３段階：３００℃位に現れる大きな収縮で、立方晶のフェライトとセメンタイトが出現するため、大きな収縮が起こります。また、一般的に硬さはセメンタイトが析出し、さらに凝集してくると低下する現象を示しますが、高速度鋼や合金鋼のような合金鋼は５００～６００℃焼戻しにおいて上昇します。このようにある温度で硬さが上昇する現象を二次硬化現象と云っています。これは残留オーステナイトのマルテン化と複炭化物の析出によるものです。なお、高温焼戻しで硬さが低下する度合いを、焼戻し軟化抵抗が大きい、小さいと表現をしています。したがって、Ⅳ形の硬さ曲線を示す高合金熱間金型用鋼などは、高温での軟化抵抗が大きいといえましょう。

サブゼロ（深冷処理）

サブゼロ処理は深冷処理とも呼ばれているもので、０℃以下の温度に冷やす処理です。焼入れした鋼中には多少（１０～３０％）に関わらず写真８に示す残留オーステナイトが存在しています。このオーステナイトは置狂いや置割れの原因となるばかりでなく、硬さの低下もきたしています。したがって、０℃以下の温度に冷やし、人為的にマルテンサイト化させる必要があります。サブゼロ処理はその１つの方法です。寒剤にはドライアイス、炭酸ガス、液体窒素などがあります。ドライアイスとアルコール（メチル、エチルどちらも可）で約－８０℃、炭酸ガスで－１３０℃、液体窒素では－１９６℃まで冷やすことができます。－８０℃程度までのサブゼロを普通サブゼロ、－１３０℃以下の温度を超サブゼロと云い、温度が低い方が耐摩耗性向上には効果的です。処理時間はその温度になってから３０分程度で良く、保持後は空冷でも良いが、水中か湯中に投入することがベターな方法です。これをアップ・ヒルクエンチングと云っています。処理後は所定の焼戻しが必要です。

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