焼入れ、焼き戻し、焼きならし、焼きなましの4段階の熱処理

金属材料の熱処理には焼きならし、焼きなまし、焼き戻し、焼き入れなどが含まれます。このうち、焼鈍と焼きならしは主に予備熱処理として使用され、ワー​​クの性能要求が高くない場合にのみ最終熱処理として使用されます。
焼入れの目的は、マルテンサイト組織を得て金属材料の性能を向上させることです。焼き戻しは主に、必要な機械的特性を取得しながら、焼入れ応力を軽減または除去して、変形や亀裂を防止することを目的としています。
I. 焼入れ
1. いわゆる焼き入れ: 鋼の焼き入れとは、鋼を臨界温度 Ac3 (亜共晶鋼) または Ac1 (過共晶鋼) 以上の温度に加熱し、一定期間絶縁して、オーステナイト化のすべてまたは一部を除去することです。 、そしてその後、マルテンサイト（またはベイナイト）熱処理プロセスの変態のためのMs（または等温に近いMs）までの急速冷却の冷却速度の臨界冷却速度よりも速くなります。通常、アルミニウム合金、銅合金、チタン合金、強化ガラスなどの材料の溶体化処理や、急冷と呼ばれる急冷プロセスを伴う熱処理プロセスも行われます。
2. 焼き入れの目的: 金属材料または部品の機械的性質を向上させること。例: 工具、ベアリングなどの硬度と耐摩耗性を改善するため、バネの弾性限界を改善するため、シャフト部品の全体的な機械的特性を改善するため。一部の特殊鋼の材料特性または化学的特性を向上させます。例えば、ステンレス鋼の耐食性の向上、磁性鋼の永久磁性の向上などです。
焼入れと冷却には、焼入れ媒体の合理的な選択に加えて、正しい焼入れ方法、一般的に使用される焼入れ方法、主に一液焼入れ、二液焼入れ、段階的焼入れ、等温焼入れ、局所焼入れなども必要です。 。
3. 金属ワークの焼入れ特性: ① マルテンサイト、ベイナイト、残留オーステナイトおよびその他の不均衡な (すなわち、不安定な) 組織が得られます。 ②大きな内部応力の存在。 ③ 機械的特性が要求を満たすことができない。したがって、鋼製ワークは一般的に焼き戻し後に焼き入れされます。
第二に、テンパリング
1.焼き戻しと呼ばれるもの：焼き戻しは、焼き入れされた金属材料または部品を一定の温度、保持時間、ある意味での冷却熱処理プロセスに加熱することです。焼き戻しは、焼き入れ直後の焼き入れ操作であり、通常は最後のプロセスでもありますワークピースの熱処理、つまり最終処理として知られる接合プロセスの焼き入れと焼き戻し。
2. 焼き入れと焼き戻しの主な目的は、内部応力を軽減し、脆性を軽減することです。焼き入れされた部品には多大な応力と脆性があり、適時に焼き戻しを行わないと、変形や亀裂が発生する傾向があります。
ワークピースの機械的特性、ワークピースの焼入れ、高硬度、脆性を調整し、さまざまなワークピースのさまざまな性能要件を満たすために、焼き戻し、硬度、強度、可塑性、靭性によって調整できます。
ワークの寸法を安定させます。焼き戻しにより、冶金組織が安定化する傾向があり、将来のプロセスの使用においてさらなる変形が発生しないようにすることができます。
特定の合金鋼の切削性能を向上させます。
3. 焼き戻しの役割は次のとおりです。 ① 組織の安定性を向上させ、プロセスの使用中にワークピースの組織内で変態が発生しなくなり、ワークピースの形状と性能が安定性を維持します。
② 内部応力を除去し、ワークの性能を向上させ、ワークの形状を安定させます。
③ 使用要件に合わせて鋼の機械的特性を調整します。

焼き戻しにはこれらの効果があります。温度が上昇すると、鉄、炭素、その他の合金元素の原子活性能力が向上し、原子の拡散、原子の再配列、結合が速くなり、組織の不安定な不均衡が徐々に解消されるためです。安定均衡組織へと変革します。内部応力の除去は、高温での金属強度の低下にも関係します。一般に鋼を焼き戻すと、硬度と強度が低下し、可塑性が増加します。焼き戻し温度が高くなるほど、これらの機械的特性の変化は大きくなります。合金元素の含有量が高い一部の合金鋼は、特定の温度範囲で焼き戻すと、微粒子の金属化合物が析出し、強度と硬度が上昇します。この現象を二次硬化といいます。
焼き戻し要件: さまざまな目的のワークピースは、使用時の要件を満たすためにさまざまな温度で焼き戻しする必要があります。
① 切削工具、ベアリング、浸炭焼入れ部品、表面焼入れ部品は通常250度以下の低温で焼き戻しされます。低温焼戻しでは硬さはあまり変わりませんが、内部応力が軽減されて靭性が若干向上します。
②中温下で350-500度で焼き戻されたスプリングは、高い弾性と必要な靭性を得ることができます。
③中炭素構造用鋼部品は、適切な強度と良好な適合性を得るために、通常500〜600度の高温焼戻しで製造されます。

鋼は約 300 度で焼き戻されるとさらに脆くなることが多く、この現象はタイプ I 焼き戻し脆化として知られています。通常、この温度範囲では焼き戻しを行わないでください。一部の中炭素合金構造用鋼は、室温までゆっくりと冷却すると高温で焼き戻されますが、脆くなりやすくなります。この現象はタイプ II 焼戻し脆化として知られています。鋼にモリブデンを添加するか、焼き戻し中に油または水で冷却すると、タイプ II の焼き戻し脆化を防ぐことができます。 2 番目のタイプの鋼の焼き戻し脆性は、元の焼き戻し温度まで再加熱することで、この脆性を取り除くことができます。生産では、多くの場合、ワークピースの特性の要件に応じて行われます。異なる加熱温度に応じて、焼き戻しは低温焼き戻し、中温焼き戻し、高温焼き戻しに分けられます。焼き入れとそれに続く高温焼き戻しは、焼き戻しとして知られる熱処理プロセスを組み合わせたもので、高い強度と同時に良好なプラスチック靭性も得られます。
（1）低温焼戻し：150-250度、Mバック、内部応力と脆性を軽減し、プラスチックの靭性、高硬度、耐摩耗性を向上させます。ゲージ、切削工具、転がり軸受の製造に使用されます。
（2）中温焼戻し：350-500度、Tバック、高弾性、ある程度の可塑性と硬度を備えています。バネ、鍛造金型などの製作に使用されます。
3 高温焼戻し: 500-650 度、S バック、良好な全体的な機械的特性。歯車、クランクシャフトなどの製造に。
第三に、正規化
1. 焼きならしとは：焼きならしとは、鋼の靭性を向上させるための熱処理です。鋼部品を空冷から一定時間保持した後、30 ～ 50 度以上の Ac3 温度まで加熱します。主な特徴は、冷却速度が焼鈍より速く、焼入れより遅いことです。焼きならしは鋼の結晶粒微細化においてわずかに速く冷却することができ、満足のいく強度が得られるだけでなく、靭性（AKV値）を大幅に向上させることができます。コンポーネントに亀裂が入る傾向を軽減します。一部の低合金熱間圧延鋼板、低合金鋼鍛造品および鋳物は焼ならし処理を行うことにより、材料の総合的な機械的特性が大幅に向上するだけでなく、切削性能も向上します。
2. 焼きならしの目的と用途: ① 共晶鋼、過熱による粗大な結晶組織と魏の組織の鋳造、鍛造、溶接部分を除去するための焼きならし、縞状組織の圧延材。穀物の精製。予熱処理前の焼き入れとしても使用できます。
② 共晶鋼、焼ならしは二次浸炭のネットワークを除去し、パーライトの微細化を可能にし、機械的特性を改善するだけでなく、その後の球面焼鈍にも役立ちます。
③ 低炭素深絞り薄鋼板は、焼きならしにより粒界の自由浸炭を除去し、深絞り特性を向上させることができます。
④ 低炭素鋼と低炭素低合金鋼、焼きならしを使用すると、より細かいフレークパーライト組織が得られ、硬度がHB140-190に増加し、「スティッキーナイフ」現象の切断を回避し、切削加工性。中炭素鋼の場合、焼きならしと焼きなましのどちらの場合でも、焼きならした方が経済的で便利です。
⑤ 通常の中炭素構造用鋼の場合、必要な機械的性質がそれほど高くないため、焼き入れの代わりに焼入れや高温焼戻しを行うことができ、操作が簡単であるだけでなく、鋼の組織や寸法を整えることもできます。安定性。
⑥ 高温焼ならし（Ac3 150 ～ 200 度以上）は、高温での拡散速度が速いため、鋳物や鍛造品の成分の偏析を低減できます。粗粒化後の高温焼ならしは、その後の2回目の低温焼ならしにより微細化することができます。
(vii) タービンやボイラーの一部に使用される低炭素および中炭素合金鋼は、焼きならしを行ってベイナイト組織を取得し、その後高温焼戻しを行って、400 ～ 550 度で使用され、優れた耐クリープ性を備えています。
⑧ 焼きならしは、鋼部品や鋼に加えて、ダクタイル鋳鉄の熱処理にも広く使用されており、パーライトマトリックスを得てダクタイル鋳鉄の強度を向上させます。
ノーマライズ空冷の特性により、周囲温度、スタッキングモード、エアフロー、ワークサイズが組織やノーマライズ後の特性に影響を与えます。正規化組織は合金鋼の分類方法としても使用できます。通常、900度に加熱された25 mmの試験片の直径に応じて、空冷組織、合金鋼はパーライト鋼、ベイナイト鋼、マルテンサイト鋼、オーステナイト鋼に分けられます。
4、アニーリング
1. アニーリングとは: アニーリングとは、金属を特定の温度までゆっくりと加熱し、十分な時間維持し、その後適切な速度で冷却する金属熱処理プロセスです。焼鈍熱処理は完全焼鈍、不完全焼鈍、歪取り焼鈍に分けられます。焼きなましされた材料の機械的特性は、引張試験と硬度試験によって検出できます。多くの鋼材は焼きなまし熱処理された状態で供給されており、鋼の硬さ試験にはロックウェル硬さ試験機、HRB硬さ試験を使用できます。薄い鋼板、鋼帯、薄肉鋼管には表面ロックウェル硬さ試験機を使用できます。 HRT の硬さをテストします。

2. 焼鈍の目的： ① 鋼の鋳造、鍛造、圧延、溶接の各工程において生じるさまざまな組織欠陥や残留応力を改善または除去し、ワークの変形、割れを防止します。
②ワークを柔らかくして切削します。
③ 結晶粒を微細化し、組織を改善し、ワークの機械的特性を向上させます。
④組織を整えるための最終熱処理（焼き入れ、焼き戻し）を行います。
3. 一般的に使用されるアニーリングプロセス: ① 完全アニーリング。粗大な過熱組織の機械的性質が低下した後、鋳造、鍛造、溶接によって中低炭素鋼を精製するために使用されます。ワークピースは30〜50度以上の温度でフェライトがすべてオーステナイトに変態するまで加熱され、一定時間保持され、その後炉でゆっくりと冷却され、冷却プロセスで再びオーステナイトが形成され、鋼の組織を微細にすることができます。
② 球状焼鈍。鍛造後の工具鋼や軸受鋼の高硬度を低減するために使用されます。ワークは、鋼がオーステナイトを形成し始めた温度が20～40度以上になるまで加熱され、徐冷保持後、冷却過程で層状炭晶中のパーライトが球状になり、硬度が低下します。
③等温焼鈍。切断用に、ニッケルとクロムの含有量が高い特定の合金構造用鋼の高硬度を下げるために使用されます。一般に、まずオーステナイトを最も不安定な温度まで速い速度で冷却し、適切な時間絶縁し、オーステナイトをトサイトまたはソステナイトに変態させ、硬度を下げることができます。
④再結晶焼鈍。冷間引抜、冷間圧延工程における金属線、シートの硬化現象（硬度が増加し、塑性が低下する）を除去するために使用されます。鋼の加熱温度は一般に50～150度以下でオーステナイトが形成され始めますが、これは金属を軟化させる加工硬化効果がなくなるためです。
⑤黒鉛化焼鈍。 ⑤黒鉛化焼鈍。浸炭量の多い鋳鉄を塑性の良い可鍛鋳鉄に変えるために使用されます。プロセス操作は、鋳物を約950度に加熱し、適切に冷却した後、一定時間保温し、カービュライトを分解して綿状黒鉛を形成します。
⑥拡散焼鈍。合金鋳物の化学組成を均一にし、性能を向上させるために使用されます。鋳物を可能な限り高い温度に加熱し、長時間の保温を前提とした溶けない製法であり、徐冷後に合金中の各種元素が均一に拡散しやすくなります。
（７）歪取り焼鈍。鋼鋳物や溶接物の内部応力を除去するために使用されます。鉄鋼製品は100～200度以下に加熱した後にオーステナイトが生成し始めますので、空気中で絶縁・冷却することで内部応力を取り除くことができます。