■火炎焼入れとは 火炎焼入れとは、バーナーを使用して炎を吹きつけ加工品の表面を加熱・急冷を行い硬化させる熱処理です。吹き出す炎は酸素アセチレン炎等を使用します。加熱方法は、位置を固定して一定の箇所を過熱する定置法と、回転させて円周上に加熱する回転法、火口を直線上に動かさず漸進上に全体を加熱する漸進回転法などがあります。

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■高周波熱処理とは 高周波熱処理は「高周波焼入れ」「誘導加熱焼入れ」とも呼ばれ電磁誘導現象を利用した熱処理です。電磁誘導によって誘起された電流により、金属製品が拮抗してジュール熱が発生し加熱されます。直接加熱のため熱効率がよく、また周波数によって表面からの硬化深度も調整できるため、中心部は硬化せず、表面は圧縮応力の分布により、硬さと耐摩耗性、高い疲労強度を向上させます。

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■窒化処理とは 窒化処理とは、鋼の表面に窒素をしみ込ませ硬くする方法の総称です。 熱処理による寸法の変化が小さく、低温で処理を行うため歪や変形が少ないことが特長です。窒化処理を行うことで窒素を含む窒化層が作られ耐摩耗性にすぐれ、浸炭層と比較した場合、数倍の強度を持つと言われています。窒化の中でもプラズマイオン窒素は、環境に考慮した気体を使用する加工手法であり、安全面・環境面への影響も少なく地球環境に優しい処理方となります。

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■浸炭焼入れとは 浸炭焼き入れとは、炭素含有率の少ない金属の表面に炭素を拡散浸透させ、表面に硬化層を作る熱処理の総称です。 鋼材に含まれる炭素量は、硬度や強度に影響する要素ですが、炭素量を増やし鉄鋼は硬くなるほど靭性(ねばり)がもろくなり、割れやすくなってしまいます。浸炭焼入れを行うことで、表面だけを硬化し、内部は柔らかい状態になり、耐摩耗性と靭性を両立させることができます。

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■サブゼロ処理とは サブゼロ処理とは、「真空焼入れ」「浸炭焼入れ」「ソルト焼入れ」などの様々な焼入後に-80℃程度まで急冷を行い、発生した残留オーステナイトをマルテナンサイトに変態させる処理になります。この処理によって経年変化等の不具合を防ぎ、また素材の硬度が増加します。通常より低い温度の-100℃以下で行うサブゼロ処理を「超サブゼロ処理」または「クライオ処理」と呼びます。 耐摩耗性は温度の低いほうが効果があり、より高い効果が期待できます。冷却処理にはドライアイス、炭酸ガス、液体窒素を使用します。使用する寒剤によって温度は変わりドライアイス＋アルコールで約-80℃、炭酸ガス＋アルコールで約-130℃、液体窒素＋アルコールで-196℃まで冷却されます。処理時間は温度を均一に保ってから30分程度で、処理後は所定の焼戻しが必要となります。

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【焼なまし・焼ならしとは】 焼なましとは、素材を柔らかくして加工しやすくする熱処理方法です。切削加工や冷間加工を行う際、加工性を高めるため素材を柔らかくする必要があります。また、焼きなましにより素材内の組織を均一化させることで、曲がりや反りなどの品質のばらつきを抑えることができます。 焼ならしとは、加工によって発生する硬さのむらや残留応力を除去する熱処理方法です。鋼材は鋳造・鍛造・圧延という工程で作られていますが、そのまま加工してしまうと、歪が生じてしまい強度や十分ではありません。焼ならしを行うことで、鋼材の組織が均一化され強度や引張強さが向上します。また低炭素鋼は素材時に焼きならしをすることによって被削性を向上させます。

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【焼入焼戻しとは？】 焼入れは、鋼を硬くすることが目的です。炭素が一定以上含まれる鋼(機械構造用炭素鋼や合金鋼)を加熱してオーステナイト組織にしたあと急冷し、マルテンサイト化します。マルテンサイトは非常に硬い組織で、硬度は高まりますが、その反面、脆くて割れやすい状態です。 焼戻しを行うことで、硬化した鋼に靭性(粘り)を与えます。硬度が調整され、同時に反り曲がりを矯正します。焼戻しでは、マルテンサイト組織の状態から再加熱し、一定時間ののちに冷却を行います。 この焼入れ・焼戻し熱処理により、鋼の機械的性質を調整できます。つまり、焼入れで硬度を高め、焼戻しによって硬度は低下しますが靭性があがり、引張強度、耐力、伸び、絞り、衝撃等の機械的性質が向上します。耐摩耗剤、切削工具、強度部品に使用される鋼に対して、焼入れ焼戻しが行われます。

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【真空熱処理とは】 真空熱処理とは、真空中で加熱、冷却する熱処理の総称です。 鋼材を大気中で熱処理を行うと、大気中の酸素と鋼材が化学反応を起こし、鋼材の表面が酸化して黒くなってしまいます。一方、真空熱処理では、熱処理炉内を真空状態(窒素ガス雰囲気)にして、熱処理を行います。そのため鋼材の表面を酸化させず、熱処理後も鋼材の表面の光沢性が保たれることが特長です。また、冷却においては、窒素ガスによるガス冷却が行われます。

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