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焼戻しパラメータ・雰囲気温度
焼戻しは拡散現象であるという考え 方から「温度と時間」の関数としてあらわされることがあります。（焼戻しパラメーターとして示されている場合があります：一例はここに）　しかし、温度の 上昇につれてマルテンサイトやオーステナイトが変化していくことなどを考えると、それだけの説明では不十分で、「回数」や「やり方」を含めて、いろいろな 問題を考慮する必要がありそうだということは予想されます。　焼戻し時の状況と問題点について順に追っていきます。
まず、品物を加熱し、周囲（雰 囲気）温度が一定の目的温度になっているとき、表面から熱が伝わっていきます。　そして、ある時間が経過して内部まで均一な温度になります。　
こ のときには各部の温度の不均一は熱膨張によって応力変化を与えます。　その間に焼戻しによる組織変化などを生じる温度にまたがると、応力不均衡は助長され ますので、急激な温度上昇は変形を生じさせなどで、好ましくないことは想像できます。
しかし、雰囲気からの対流による昇温よりも鋼内を伝導で伝わ るほうが速いので、実際的には残留オーステナイトが変化しない200℃程度以下の温度においては、（単純形状のものに対しては）　ほとんど焼戻しの加熱速 度は考慮していませんが、断面形状が複雑かつアンバランスなものであって、500℃以上の高温に焼戻しする工具類などにおいては「割れ」の危険を避けるた めにも段階加熱をするなどの配慮をします。
焼戻しの保持時間とは、品物の温度が目的の温度に達して、全体が均一になったとされてからその温度に保 持している時間をいい、それまでの加熱時間を昇温時間といいます。　それらは加熱設備の熱容量や雰囲気や目的温度などで異なりますし、温度測定の方法に よっても異なりますので、通常は実際温度を測定しておいて技術標準として保持しておいて、それをもとに作業します。
ただ、焼戻しの適正時間は焼入 れ保持時間とは異なり、長時間になることで極端に性能が劣化するということはほとんどありません。　長時間化すると硬さ低下として現れますので、逆にそれ を利用して微妙な硬さ調整をする場合もあります。
時間が短すぎると均一性が損なわれる恐れがありますので、目的温度や品物の厚さ、形状によって技 術標準を決めて作業をしていますが、当社では小さなものでも最低1時間以上の保持時間をとっています。　また、合金工具鋼は必ず2回以上の焼戻しをして品 質を安定させます。

焼戻しの回数

【キーワード】焼戻し回数・曲りとり（矯正）
工具などに使用される合 金鋼は最低でも2回の焼戻しをします。
合金元素が多く、高温焼戻しするものは、3回の焼戻しが必要な場合もあります。
これは焼入 れにかかる問題と焼戻し時の組織変化が関係します。
この内容を簡単に説明します。
焼入れして常温になった鋼の多くは未変態の残留オーステ ナイトが存在しています。　何よりも、焼入れ直後の鋼の状態は温度・組織的に不安定なうえに、焼き割れを防ぐために常温に長く置かないようにして焼戻し処 理に移行するようにします。
焼戻しによって、焼入れ時の変態や相変化は中断されますので、微小な部位的にみれば鋼材の内部では複雑な状況になって いるはずですが、その上に焼戻しの加熱での変化が加わります。　
そしてまた、焼戻し保持完了後の冷却時には、中断された変態が再開したり、新たに 焼戻しによる組織変化が加わったりしますので、1回目の焼戻しが終わっても安定した組織や応力状態にはなっていないと考えられます。　
このため に、構造用鋼などのように合金量が少ないものについては500℃以上に焼戻しする場合でも　1回の焼戻しで問題ありませんが、工具に使用する合金鋼では必 ず最低2回の焼戻しが必要です。
少し具体的な説明になりますが、焼戻し時においては、およそ４００℃以上の高温で、残留オーステナイトが焼戻しマ ルテンサイトより脆い「ベイナイト」などに変化したり、焼戻しの冷却中にマルテンサイトに変化します。（鋼種によってその変化は異なります）　それを2回 目の焼戻しをすることによって、焼戻し時に変化したマルテンサイト組織などを焼戻しして、全体を安定な状態にします。　これによって、その時点で残ってい る残留オーステナイトも安定して変化しにくくなります。これを「安定化」と呼ばれます。（残留オーステナイトはおよそ10％以上残留することは好ましくな いとされていますが、前項のここを 参照ください）
当然、2回目の焼戻し温度は硬さを決めるためには高めの温度をとることになるでしょうが、（鋼種によるのですが）目 的温度が残留オーステナイトの変化に関係する250℃以上の温度であればそれが分解するために1回目より高い温度にすることは「？（Ｑｕｅｓｔｉｏｎ）」 といえるかもしれません？　(ただ、この是非については専門家の間にも諸説があり、あまり深く考えずにおいておきます)
3回の焼戻しが 必要な場合があります。これには、やはり残留オーステナイトの影響があります。
550℃程度以上の温度では残留オーステナイトがほぼ完全に分解し ます。1回目の焼戻し後にそれはマルテンサイトやベイナイトに変化しますが、この温度では炭化物の析出が同時に進んでいますので、2回の焼戻しでは不均一 さが残ります。　このために3回の焼戻しが必要とされるのですが、現実的にＣｏやＷなどを多く含む鋼種では、特に大型品での型寿命が短くなったり、じん性 値の低下などが報告されています。
焼戻しを兼ねて曲り取り(矯正)をする場合があります。焼戻しの仕組みから言うと初回にするのが効果的ですし、 繰り返す場合は以前より高い温度でしないと効果が少なくなります。　残留オーステナイトなど、焼戻しして組織などが変化する要素があればうまくいきます が、通常は２回目以降の焼戻し時に矯正する場合は、温度を高くとって、硬さを下げなければ難しくなります。

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