熱処理とは

材料や製品に熱を加える操作を指し、広義では材料加工の一種である金属熱処理のほか、食品などの加熱殺菌処理なども含まれます。こちらでは鋼をはじめとした金属を加熱・冷却して素材の組織を制御し、金属の性能を向上させる熱処理の基礎知識をご説明します。

“熱処理”に関する知識がこの1冊で学べます！

熱処理の基礎知識や、方法・行程・加熱炉の種類、現代に至るまでの歴史などを詳しく解説しています。

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熱処理の性質変化
熱処理の基本
熱処理の大まかな分類

熱処理の性質変化

熱処理とは、日本金属熱処理工業会で「赤めて冷ますこと」と記載されており、金属材料に加熱と冷却を加えて形を変えることなく性質を向上させる加工技術と説明されています。また変化させる性質については、強さ、硬さ、粘り、耐衝撃性、耐摩耗性、耐腐食性、耐食性、被削性、冷間加工性などを指し、切断や塑性加工のような金属加工の一種に分類されます。

また、日本産業標準調査会では「JIS G 0201 鉄鋼用語(熱処理)」で熱処理について以下のように定義しています。

熱処理(heat treatment)

固体の鉄鋼製品が全体として又は部分的に熱サイクルにさらされ、その性質及び/又は組織に変化をきたすような一連の操作。
備考：鉄鋼製品の化学成分がこの操作の間に変化することもある。

熱処理の基本

熱処理には「焼入れ」「焼もどし」「焼なまし」「焼ならし」などの加工方法があり、硬くしたり、軟らかくしたり、さびにくくしたり、表面を均一化したり、さまざまな目的のために行われます。その中でも基本となる処理が硬さなどの機械的性質を調整する「焼入れ・焼もどし」です。ここでは、工具などの鉄鋼製品には欠かせない「焼入れ・焼もどし」を中心にご説明します。

熱処理の大まかな分類

一般的な鋼は約700°Cまで加熱すると素材が赤づき、結晶構造や性質の変化がはじまります。この性質変化を「変態」、その変化がはじまる温度を「変態温度」と呼びます。変態温度を超えると鋼は軟らかいオーステナイトと呼ばれる組織に変化します。その後に鋼が黒づく温度(約550°C)まで冷却すると、オーステナイトは硬いマルテンサイトという組織に変化します。

刃物の製造で鋼を真っ赤になるまで熱し、水で急速に冷やす光景を目にしたことのある方も多いのではないでしょうか？　鋼は熱したあとに急激に冷却すると硬くなるため、この性質を利用して素材を硬くする熱処理が「焼入れ」というわけです。その際、素早く約550°C以下まで冷却しなければ硬化しないため、焼入れでは冷却時間と冷却温度も非常に重要な要素になっています。