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焼入れとは

【キーワード】変態点・焼入れ・適正焼入れ温度・冷却速度
鋼を硬化させるために、鋼を変態点以上の温度に保持した後に「急冷」する操作を「焼入れ」と言います。　英語ではハードニングＨａｒｄeｎｉｎｇ・クエンチハードニングＱｕｅnch hardeningと称されます。クエンチやクエンチングと呼ばれることもあります。
炭 素を含有する工具鋼は急冷することにより鋼が硬化しますが、その冷却には水、油、熱浴、空気などを用い、それを静止したり撹拌したりして冷却速度を調節し ます。　金型ではさんでその伝導を利用して冷却する方法は、曲り取りを併用する焼入れとして利用する場合があります。（プレス焼入れ、金型焼入れと呼びま す）
必要とする急冷の度合いは鋼によって異なりますが、水冷ではなく油冷、油冷ではなく空冷というように、ゆっくりと冷やしても硬化する材料を「焼入れ性が良い」と言います。「空気焼入れ鋼」と言われるものは、空冷で硬化する、非常に焼入れ性が高いものです。
焼入れ性は、Ｍｎ（マンガン）・Ｃｒ（クロム）などの焼入れ性を高める合金元素量が影響しますが(こちらの １-８図を参照）、規定の表面硬さや中心硬さが得られる最大直径を示すことでそれを表します。　カスタムナイフなど薄い品物に加工される場合には厚さや断 面がさほど大きくなく、近年は高級鋼が使用されているようですので、焼入れ性を気にしなければならないということはないでしょう。（日本刀などのように水 焼入れをしなければならない刃物類は、当社においてもそうですが、工業的な内容を超えていますので、一般熱処理をしている熱処理屋さんでは個別注文を受け てくれるところはほとんどないと思います）
焼入れのための加熱温度を「焼入れ温度」といい、鋼種によって適正温度が異なります。
適正な焼入れ温度は、硬さや組織判定によって規格化されるのが普通で、メーカーのカタログなどでそれが公表されています。

焼入れ設備

【キーワード】真空炉・ソルトバス・高速度鋼（ハイス）
最 近は高級鋼に対しては「真空炉」が使用される割合が増えています。多くの真空炉では冷却（焼入れ）する際に圧力の高い不活性な窒素ガスを炉中に多量に流し て冷却するタイプが多く（「加圧冷却」と呼ばれます）　これによって酸化スケールなどが生成しない状態で冷却速度を高めて焼入れすることができます。　
近年、このタイプは油焼入れと同等の冷却能力を持っているとされますが、品物の曲りや風圧の影響を避けるために、冷却するためのガス量を制限することが多く、一般的には油冷ほど冷却速度が速くないと考えたほうがよいでしょう。
今後は、油の温度をコントロールして油冷をしたり、冷却過程をガス制御出来るものなど、この分野の性能が向上して、幅広い熱処理ができるようになることが期待されています。
小口のロットに対して当社がおすすめしているのは、「ソルトバス（熱浴）」といって、塩を溶かした槽を用いて加熱冷却する方法があります。
それに用いる熱処理剤（ソルト）は塩化カルシウムや炭酸カルシウムなどの中性塩を溶融させ、その中に品物を浸漬して処理する方法で、普通は加熱冷却の一連の操作は品物の肌荒れや変質を防ぐためにすべてソルトバスが用いられます。
これによって、加熱中の品物は空気と遮断されていて、ソルト自体もほとんど金属と反応しないために表面の変質もなく、また硬化する直前の温度域のソルト浴中に焼入れするために、焼き割れや焼曲りが少なく、ソルト冷却中の冷却速度も油冷に近いという特徴があります。　
ソルトバスを用いると、焼の入リ始める温度（Ms点といいます）の少し上で保持して恒温変態を利用する「マルクエンチ」と呼ぶ特殊な焼入れ方法ができるほか、オーステンパーと言われる熱浴ならではの温度冷却コントロールができる特徴があります。
1100℃ を超える温度で焼入される高速度鋼（ハイス：High speed steel)などは、永年にわたって「ソルトバス」で熱処理されてきましたが、近年では、仕上がった表面の色が金属光沢をして美しいことや熱処理のクリー ンさが買われて、真空炉を利用した熱処理に移行しています。　
真空炉はガス冷却が主流であり、このためにソルトバス焼入れに比べて冷却速度が小さ いので、少し大きな品物になると、硬さが規定値にあっても機械的性質が劣化するというケースがあったり、また、いろいろな品物を混載して一括に処理される ことも多く、個々の品物にあった品質が得られない熱処理がなされる場合があるようですので注意する必要があります。
高周波電源やレーザーを用いて表面を加熱する方法もありますが、工具鋼などの高合金鋼に対してはほとんど行われていないようですので、ここでは品物全体を加熱する方法を中心に説明しています。

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