熱処理とは

  熱処理とは一口に云えば〔赤めて〕、〔冷やす〕操作であり、この加熱、冷却によって目的とする特性を得る、つまり、体質改善作業といえるでしょう。体質改善には種々な方法がありますが、一般的には（１）焼なまし、（２）焼ならし、（３）焼入れ、（４）焼戻しの４つの方法があります。この４つの大きな目的は、

１）焼なまし（Ａ）：軟化・・・・軟らかくする。

２）焼ならし（Ｎ）：強化・・・・強くする

３）焼入れ （Ｑ）：硬化・・・・硬くする

４）焼戻し （Ｈ）：じん化・・・粘くする

です。これらの目的を達するためには種々なルールがあります。

（１）赤め方（加熱方法）

  加熱方法には温度、速度、時間の３つがあります。加熱温度はＡ１変態点の上か下かで全く熱処理の内容が異なり、得られる特性も異なります。Ａ１変態点の上で加熱するのが焼なまし、焼ならし、焼入れで、変態点以下の温度で加熱するのが焼戻しです。なお、焼入れにはＡ３又はＡｃｍ変態点以上に加熱し、完全なオーステナイト状態から焼入れする１相焼入れ、Ａ１とＡ３変態点の中間から焼入れする２相焼入れがあります。

（２）赤める速度（加熱速度）

  加熱速度はゆっくりな場合と急速な場合とがあります。一般的な熱処理ではゆっくり加熱ですが、表面のみを体質改善する高周波焼入れ、炎焼入れ、レーザ焼入れなどの表面硬化焼入れは急速加熱です。

   熱処理方法を大きくわけると、一般熱処理と表面熱処理の２つがあります。一般的な熱処理は、部品全体を加熱し、冷却して全体を体質改善する処理ですが、表面熱処理は、部品の表面のみを加熱して、表層だけを改質する方法と、全体を加熱し、表層のみを改質する２つの方法があります。以下これらの処理について概略解説しましょう。

加熱時間は一般的に昇温時間と保持時間の合計ですが、特に保持時間の方が大切です。つまり、処理品の内外部が同一温度になってから、どの程度保持するかが重要なファクターです。パーライト系の構造用鋼などは、オーステナイト中に容易に炭化物が固溶するため０時間で良いが、カーバイト系（ＳＵＪ、ＳＫＳ、ＳＫＤ、ＳＫＨなど）の材料は、固溶に時間がかかるため、十分保持時間を取る必要があります。

  なお、焼戻しにおいては、析出現象ですから最低でも６０分は必要でしょう。この場合の時間は保持時間で昇温時間ではありません。温度計に現れる温度は炉温であり、部品の温度ではないので注意して下さい。

  冷やし方にもルールとキーポイントがあります。表１０は冷やし方と熱処理の種類を示したものです。ルールは〔必要な温度範囲を冷やすだけ〕、〔必要な速さで冷やす〕この２つです。必要な温度範囲には２つあります。加熱温度（ＴＡ）から赤い火色が消える温度（約５５０℃）までの範囲、つまり、加熱温度から前述したＡｒ′変態までの温度範囲と、約２５０℃以下の温度範囲、つまり、Ａｒ″変態以下の温度範囲です。いずれの場合も焼入れには重要な温度範囲です。前のＡｒ′までの温度範囲は、焼が入って硬くなるかならないかの運命が決まる温度範囲で、臨界区域とも云っています。つまり、この温度範囲を速く冷やせば硬くなる運命が決まり、ゆっくり冷やせば硬くならない大切な温度範囲です。もう１つのＡｒ″以下の温度は、焼割れや焼入ひずみなどが生ずる危険性のある温度範囲で、別名危険区域と呼んでいます。

次に必要な速さで冷やすというルールです。つまり、焼なましはゆっくり（炉冷）、焼ならしはやや速く（空冷）、焼入れは速く（水冷、油冷、ガス冷）冷やすことが大切なのです。焼戻しは処理する材料によって異なります。ある程度軟らかくし、じん性を得たい場合は急冷し、硬さを必要とする場合には徐冷をします。

（５）冷却方法（冷やし方の３タイプ）