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焼戻し

焼戻しとは

焼戻しとは、焼入れまたは焼ならしを行った鋼について、硬さを減少させて粘りさや強靭さを増加させる目的で行う熱処理です。

英語ではテンパリングと呼ばれ、JISの加工記号では「HT」と記載されます。

一般的には、焼戻温度は粘さを目的とする構造用鋼などの場合は400℃以上の温度で、また硬さを必要とする場合には、200℃前後の温度で行います。高温の場合は、高温焼戻し、低温の場合は低温焼戻しと呼びます。

 

焼戻しの目的

靭性を与え、組織の安定化を目的としています。焼入れによって鋼材内には大きな内部応力が生じており、そのまま研削などの仕上げ加工をすれば、応力のつり合いが変わって、変形や割れが生じます。また、マルテンサイトは組織そのものが不安定であり、炭素原子の分散が速いため、過飽和に固溶している炭素が炭化物として析出し体積の収縮が起きます。またマルテンサイトも残留オーステナイトも不安定な組織であるため、相変化を起こして、鋼材の形状の寸法に狂いが生じます。工具鋼などのマルテンサイト特有の硬さをを必要とする時は、低温焼戻し(150~200℃)を行い、寸法の安定と靭性を与えます。一方で、構造用鋼では、大きな靭性を得るために、高温焼戻しを行います。

 

焼戻しの種類

1.低温焼戻し

高い硬さが要求される工具類には、低温焼戻し(150~200℃)が行われます。この低温焼戻しによって、硬くて脆い焼入れマルテンサイトが靭性のある焼戻しマルテンサイトに変化します。さらに、焼入れで生じる内部応力が除去され、経年変化や割れの防止、耐摩耗性の向上が期待されます。

2.高温焼戻し

強靭性が要求される、歯車類やシャフト類、SKDなどの工具類に行われます。得られる組織は約400℃ではトルースタイトで、約600℃ではソルバイトになります。

 

焼戻しの注意点

焼戻しするときには、焼戻し脆性に注意しなければなりません。焼戻し脆性には、以下の種類があります。

1.低温焼戻し脆性(300℃脆性)

300℃~400℃で焼戻しを行った場合、鋼材特有の性質により、軟化します。

2.高温焼戻し脆性

オーステナイト粒界にそって、不純物が偏析して粒界結合力を弱め、粒界破壊が生じます。防止策として、加熱温度から急冷することが重要です。また、モリブデン(Mo)やタングステン(W)を添加してリン(P)の粒界偏析速度を小さくします。

3.不完全焼入れをなくす