熱処理

精密鋳造品の熱処理は、金属の形状を変えることなく、金属の機械的特性や物理的特性を変化させるために、金属を制御された温度で加熱・冷却する金属加工技術です。この技術では、金属の硬化や軟化など、望ましい結果を得るために、通常は極端な温度まで加熱または冷却を行います。一般的な熱処理技術には、焼きなまし、表面硬化、焼き戻し、焼入れなどがあります。実際、熱処理という用語は、特性を意図的に変化させることを基本目的として加熱・冷却を行うプロセスにのみ適用されます。ただし、加熱・冷却は、熱間成形や溶接などの他の製造方法の付随的な工程として発生することもあります。

熱処理は主に材料の強度を高めるために行われますが、加工性の向上、成形性の向上、冷間加工後の延性の回復など、特定の製造目的を変更するためにも使用できます。したがって、熱処理は非常に汎用性の高い製造プロセスであり、他の製造方法を支援するだけでなく、強度やその他の望ましい特性を高めることで製品性能を向上させることもできます。

現在用いられている熱処理の基本的な種類は、焼きなまし、焼きならし、焼き入れ、焼き戻しの4つである。

各手法で使用される技術と、それらが鉄鋼労働者にどのように関係するかを以下に示します。

一般的に、焼きなましは焼き入れの逆の工程です。金属は、内部応力を緩和し、軟化させ、延性を高め、結晶粒構造を微細化するために焼きなましされます。焼きなましとは、金属を特定の温度まで加熱し、その温度で一定時間保持した後、室温まで冷却する工程です。冷却方法は、金属の種類と目的とする特性によって異なります。炉で冷却する金属もあれば、灰、石灰、その他の断熱材に埋めて冷却する金属もあります。

溶接では、溶融金属と室温の金属が接する部分が生じます。溶接部が冷却されるにつれて、内部応力が発生し、脆化や硬化が生じます。実際、溶接は金属を弱体化させる可能性があります。焼きなましは、これらの問題を修正するために用いられる技術の一つです。

焼きならしは鉄系金属のみに適用される熱処理の一種で、焼きなましとは異なり、金属をより高い温度まで加熱した後、炉から取り出して空冷する。

焼きならしの基本的な目的は、熱処理、溶接、鋳造、鍛造、成形、機械加工によって生じた内部応力を除去することです。応力が制御されないと金属の破損につながる可能性があるため、鋼を硬化させる前に、まず焼きならしを行うことで望ましい結果が得られます。一般的に、低炭素鋼は焼きならしを必要としませんが、焼きならしを行っても有害な影響はありません。通常、鋳造品は焼きならしの代わりに焼きなまし処理されますが、一部の鋳造品は焼きならしが必要です。

正規化処理された鋼は、焼きなまし処理された鋼よりも強度と硬度が高い。正規化処理された鋼は、他のどの構造状態よりも頑丈である。衝撃を受ける部品や、外部応力に対する耐性と最大限の靭性が求められる部品は、一般的に正規化処理される。正規化処理において、金属の質量は冷却速度と結果として得られる構造に影響を与える。薄い金属片は厚い金属片よりも冷却が速く、正規化処理後もより頑丈になる。

金属の硬化処理とは、鋼を一定の温度まで加熱した後、油、塩水、または水に浸して急速に冷却する処理のことです。ほとんどの鋼は硬化のために急速冷却（焼入れ）が必要ですが、一部の鋼は空冷でも同様の効果が得られます。硬化処理によって鋼の硬度と強度は向上しますが、延性は低下します。一般的に、鋼が硬くなるほど脆くなります。脆性を軽減するために、硬化処理後に焼き戻しを行う必要があります。

多くの非鉄金属は、制御された加熱と急速冷却によって硬化させることができ、強度を高めることができる。この場合、そのプロセスは硬化ではなく熱処理と呼ばれる。

鋼は焼入れ後、一般的に必要以上に硬くなり、ほとんどの実用用途には脆すぎます。さらに、焼入れ温度からの急速な冷却中に、厳しい内部応力が発生します。内部応力を緩和し、脆さを軽減するために、鋼は焼入れ後に焼き戻しを行う必要があります。焼き戻し工程は、鋼を特定の温度（焼入れ温度以下）まで加熱し、その温度で一定時間保持した後、冷却する工程からなり、通常は空気を注入します。最終的な硬度、強度、延性は、焼き戻し中に鋼を加熱する温度によって決まります。

焼き戻しは主に、焼き入れによって生じた脆性を低減し、鋼材に特定の物理的特性を与えるために行われます。焼き戻しは必ず焼き入れ工程の後に行われ、決して先に行われることはありません。焼き戻しは脆性を低減するだけでなく、鋼材を軟化させる効果もあります。これは避けられない現象であり、失われる硬度の量は、焼き戻し工程中に鋼材が加熱される温度によって決まります。

焼き戻しは常に鋼の低温臨界点以下の温度で行われる。この点で、焼き戻しは、高温臨界点以上の温度で行われる焼きなまし、焼きならし、焼き入れとは異なる。

寧波精密鋳造では、幅広い熱処理サービスを提供しています。長年の専門的な熱処理パートナーとの連携により、以下の熱処理方法を低コストでご提供できます。

1. 正規化: 精密鋳造用ブランクを臨界点温度以上に加熱し、一定時間保持した後、空気中で冷却してパーライト組織を得る。正規化処理の目的は、低炭素鋼の機械的特性を向上させ、切削加工性を改善し、結晶粒を微細化し、組織欠陥を除去し、後続の熱処理に備えることである。正規化処理は、エンジニアリング炭素鋼精密鋳造品や、厚肉で大型かつ複雑な合金鋼精密鋳造品に特に適している。

2. アニーリング： 精密鋳造品を適切な温度まで加熱し、その後ゆっくりと冷却する熱処理方法の一種。焼きなましは主に、硬度を下げ、加工性を向上させ、残留応力を低減するために用いられる。

3. 焼き戻し： 製品の延性、耐亀裂性、展延性、靭性を向上させます。制御された再加熱により、精密鋳造品の脆性を迅速に低減できます。

4. 急冷： 焼入れとは、精密鋳造品を急速に冷却する工程です。これは主にマルテンサイト変態を起こさせるために行われます。鉄系合金では、焼入れによって金属が硬くなることが多い一方、非鉄合金では通常よりも軟らかくなります。焼入れによって硬化させるには、精密鋳造品（通常は鋼または鋳鉄）を上限臨界温度以上に加熱し、その後急速に冷却する必要があります。

注意： しかし、銅、アルミニウム、ニッケルなどの合金といったほとんどの非鉄金属鋳物、およびオーステナイト系ステンレス鋼精密鋳造品（304、316）などの一部の高合金鋼鋳物は、焼入れすると逆の効果、つまり軟化を起こします。オーステナイト系ステンレス鋼精密鋳造品は、加工硬化が著しいため、完全な耐食性を得るには焼入れが必要です。

5. 浸炭処理： 浸炭処理とは、精密鋳造品の表面に炭素元素を浸透させるプロセスです。これにより、製品の炭素組成が変化し、表面硬度と耐摩耗性が大幅に向上しますが、内部の硬度は低いまま維持されます。

6. 焼き戻しと焼き入れ： 精密鋳造品の焼入れと高温焼戻しを組み合わせた複合熱処理プロセス。この種の熱処理方法は、精密鋳造品の表面硬度と内部硬度の両方を向上させるために一般的に用いられます。特に、交換用摩耗部品に適しています。

7. 表面硬化処理： 表面硬化とも呼ばれるこの方法は、精密鋳造品の表面に硬化元素を注入することで、追加の保護層を形成する。

上記は、精密鋳造品の主な熱処理方法です。熱処理は、主に精密鋳造品の用途に応じて行われます。熱処理についてご不明な点がございましたら、お気軽にお問い合わせください。お客様の製品に熱処理が必要な場合、当社のエンジニアが最適な方法をご提案いたします。

お問い合わせ先 sales@nbinvestmentcasting.com 熱処理サービスが必要になった際は、ご連絡ください。