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この処理は鋼を硬く、強くするために行う熱処理です。硬く焼き を入れるにはオーステナイト化温度から急冷を行うことが必要です。急冷をクエンチング、硬くすることをハードニングと云いますが、急冷が必ずしも焼入れで はありません。急冷しても硬くならない時は水靱処理（ＳＣ、ＭｎＨ材）とか固溶化熱処理（ＳＵＳ３０４材）とか呼んでいます。したがって、焼入れの場合は クエンチング・ハードニングと呼ぶのが正解でしょう。なお、焼入れのルールは、
①Ａ３又はＡ３－１変態点以上＋５０℃に加熱し、十分にオーステナイト化させます。
② 臨界区域を急冷し、危険区域は徐冷します。オーステナイト化温度は、焼入れルールの内で最も大切なのは急冷方法です。臨界区域のみを急冷し、危険区域は徐 冷する。そのためには、種々知恵を出さなければなりません。臨界区域を速く冷やすには水や油を使いますが、水は危険区域までも速く冷やし、焼割れや変形が 生じやすくなります。油では火災などの危険性もあります。そこで最近ではポリマー焼入冷却剤が活用されていますが、オールマイティではありません。焼入冷 却のコツとして、割れず、硬く焼入れるには〔速く、ゆっくり〕冷やすことです。どうしたら良いでしょう。ここが熱処理屋のノウハウなのです。
（１）引上げ焼入れ
速 く、ゆっくり冷却を行う方法は、引上げ焼入れです。時間焼入れとも云っていますが、これはオーステナイト化温度から焼入液の中に投入後、ある時間経過した ところで引上げてゆっくり冷やす方法です。焼入液の中に漬けておく時間は、液の種類と処理品の大きさによって違いますが、大体の目安は、
水焼入れ：品物の直径３ｍｍにつき１秒間水浸漬
油焼入れ：品物の直径３ｍｍにつき３秒間油浸漬
（板厚の場合は浸漬時間は５０％増）
です。浸漬後は引上げて空冷で良いのですが、水の場合は空冷よりも油冷が効果的です。
（２）マルテンパー
この方法は〔割れず、硬く、曲がらず〕焼きを入れるのに、最も適した処理方法の１つです。油又は塩浴をＭｓ点の温度付近に保ち、この熱浴に焼入れし、表面と内部が同じ温度になった頃見計らって引上げます。
（３）オーステンパー
マ ルテンパーよりもさらに高い温度（３００～５００℃）の熱浴を用い、この中に焼入れを行い変態が完了したら引上げて空冷を行います。この処理はＳ曲線を上 手に使うことと、部品を変態終了まで保持しなければならないため、あまり大物は処理できません。得られる組織をベイナイトと云い、焼戻し無しでも相当硬 く、また、じん性があります。Ｓ曲線の鼻直下のオーステンパーで得られる組織を上部ベイナイト、Ｍｓ点に近いところでベイナイト変態を起こさせた組織を下 部ベイナイトと呼び、硬さは処理温度が低い方が大きな値を示します。
焼入れの注意事項
（１）焼入冷却液
焼 入冷却液の種類と性能には、水、油、熱浴種々ありますが、水は冷たく人肌以下に、油は熱く８０℃程度が常識です。水が人肌以上になると冷却速度が小さくな り硬くなりません。また、油は温度が低いと粘性が高くなり、冷却速度が遅くなります。油の場合はホットクエンチと云って、１２０～１５０℃程度に温度を上 げて用いていることもあります。これは焼入ひずみが少なくなるので、精密部品の焼入れなどに利用されています。焼入冷却液の冷却能力は、撹拌の程度によっ ても異なります。均一に急速冷却するためには、工夫をし十分に撹拌する必要があります。まず、真っ赤に加熱された鋼を冷却剤中へ投入します。鋼に触れた液 体の表面は、沸点まで温度が上昇しますが、この一瞬の間鋼の表面は熱を奪われますから、温度がわずか下がります。続いて鋼の表面は薄い蒸気膜で全面が覆わ れます。この蒸気膜は断熱の働きをするため、冷却は緩やかとなります。この段階を蒸気膜段階と云います。さらに鋼に触れている部分は、猛烈に沸騰を始め蒸 気の泡が出ます。この蒸気が鋼から離れるとき熱を奪い冷えてくるのです。この段階を沸騰段階と呼んでいます。また、冷え始める時の温度を特性温度と云って います。この段階は非常に重要で、焼きが入るか否か、つまり前述した臨界区域に相当するところです。なぜ均一に十分撹拌しなければならないか、理解をして 頂けたと思います。さらに鋼の温度が下がり、約４００℃位になると沸騰もおさまり、対流をし始め冷却が緩やかになります。この段階を対流段階と云います。 この後の冷却でマルテンサイト変態が開始するのです。この段階が速いと焼割れや焼ひずみが生じやすくなります。また、同じ液でも部品の形状や大きさによっ て、冷え方が異なります。焼入れに当たっては、この冷え方を十分に頭に入れて、各部が一様に冷えるよう考えましょう。
（２）焼入硬さ
焼入れを行うと硬くなります。工具鋼材の場合はＷ、Ｃｒ、Ｖなどの合金元素によって変わりますが、構造用鋼の場合は、含まれているＣ％の量のみによって変化し、合金元素には影響されません。つまり、構造用鋼の場合は、
最高焼入硬さ（ＨＲＣ）＝３０＋０．５Ｃ％（フル・マルテン）
最低焼入硬さ（ＨＲＣ）＝２０＋０．５Ｃ％（ハーフ・マルテン）
例えばＳ４５Ｃの場合には、
最高焼入硬さ（ＨＲＣ）＝３０＋０．５×４５＝５３
最低焼入硬さ（ＨＲＣ）＝２０＋０．５×４５＝４３
になります。この関係式はＳＣＭ４３５などの場合においても同じです。
（３）焼入深さ
焼 きがどの程度の深さまで入ったかは、含まれている化学成分によって大きく影響されます。この焼入深さを左右する性質を焼入性と云います。焼入性に最も影響 を及ぼすのがＣ％です。次はＢ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｃｒに順で影響をしますが、ＳｉやＮｉはそれほど影響をしません。また、焼入性にはオーステナイト化温度にお ける結晶粒度の大きさも影響します。結晶粒が粗いほど焼入性が大きく、深く硬化します。一般的に焼入性が大きい鋼（特殊鋼）は油焼きで十分硬くなります が、小さい鋼（炭素鋼）は水焼入れでなければ硬くなりません。
④ 質量効果：同じ成分の鋼でも太さや厚みが異なると、硬さが入り難くなります。つまり、硬さと深さは鋼材の質量によって変化するのです。これを焼入れの質量 効果と呼んでいます。質量効果が大きいと云うことは、鋼材の大きさによって硬化の差が大きいことを意味し、大物になるほど焼きが入りにくと云うことになり ます。また、逆に質量効果が小さいと云うことは、質量による影響が小さく、大物まで良く焼きが入ると云うことになります。一般的に炭素鋼は質量効果が大き く、特殊鋼は小さいと云えましょう。
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