金属熱処理の2つのプロセス

金属の熱処理プロセスは、一般的に加熱、断熱、冷却の3つのプロセスで構成されます。加熱と冷却の2つのプロセスのみで構成される場合もあります。これらのプロセスは相互に関連しており、中断することはできません。

1.加熱

加熱は熱処理における重要なプロセスの一つです。金属熱処理には様々な加熱方法があります。最初は木炭や石炭を熱源として用い、その後液体燃料や気体燃料が用いられるようになりました。電気を利用することで加熱制御が容易になり、環境汚染もありません。これらの熱源は、直接加熱、溶融塩や溶融金属、さらには浮遊粒子を介した間接加熱など、様々な用途に利用できます。

金属を加熱すると、ワークピースは空気にさらされ、酸化と脱炭（つまり、鋼部品の表面の炭素含有量が減少する）がしばしば発生し、熱処理後の部品の表面特性に非常に悪影響を及ぼします。そのため、金属は通常、制御雰囲気または保護雰囲気、溶融塩、真空中で加熱する必要があります。保護加熱は、コーティングや包装方法によって行うこともできます。

加熱温度は、熱処理プロセスの重要なプロセスパラメータの1つです。加熱温度の選択と制御は、熱処理の品質を確保するための主要な問題です。加熱温度は、処理される金属材料と熱処理の目的によって異なりますが、通常は、高温組織を得るために、特定の特性変態温度以上に加熱されます。また、変態には一定の時間がかかります。したがって、金属ワークピースの表面が必要な加熱温度に達したら、内部と外部の温度を一定にして微細組織変態を完了させるために、この温度で一定時間維持する必要があります。この時間を保持時間と呼びます。高エネルギー密度加熱と表面熱処理を使用する場合、加熱速度は非常に速く、通常、保持時間はありませんが、化学熱処理の保持時間は長くなることがよくあります。

2.冷却

冷却もまた、熱処理工程において不可欠なステップです。冷却方法は工程によって異なり、主に冷却速度を制御します。一般的に、焼鈍は最も冷却速度が遅く、焼ならしはより速く、焼入れはより速い冷却速度となります。ただし、鋼種によって要求される条件は異なります。例えば、空気焼入れ鋼は、焼ならしと同じ冷却速度で焼入れできます。