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・熱処理
・溶接
・表面硬化処理
・平滑処理
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・固溶化熱処理 |
合金において、一般に温度が高くなるほど基本金属に加える合金元素は溶け込みやすくなる。したがって、合金固有の温度に加熱した後急冷すると、低温では析出するはずの合金元素が固溶(溶け込み)したままとなる。これを固溶化処理といい、オーステナイト系ステンレスではJISでも固溶化熱処理したもので機械的性質を決めている。また非鉄金属(主にアルミニウム合金 )では「溶体化処理」もしくは、「焼き入れ処理」とも言う。 |
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| ・調質（焼入れ・焼戻し） |
炭素が一定以上含まれている鋼を加熱し、急速冷却することにより鋼の硬度を上げる処理を焼入れと言います。鋼を加熱すると、炭素が原子レベルで溶け込むようになります（この状態をオーステナイトと言う）。その状態から冷却すると炭素がそれ以上溶け込めなくなり、飽和状態となります。さらに冷却すると溶け込んでいた炭素原子が元に戻ります。しかしこの冷却が速すぎる場合、炭素原子が元に戻るよりも早く組織が固まってしまい、原子が過飽和な状態となります（マルテンサイト組織）。通常よりも原子の数が多い（=密度が高い）ことにより、その組織は外部からの衝撃に強い（=硬度が高い）ものとなっています。この現象を利用したのが焼入です。 焼入後150〜200℃程度に加熱し焼戻（低温焼戻）を行うことにより、組織が安定し耐磨耗性が上がり、より強靭になり、さらに経時寸法変化も実用上、問題なくなります。一般的に焼入は焼戻とセットで行います。一方、焼入し400℃程度の高温で焼戻を行い、硬さと靭性を両立させる（バネ組織）焼入・焼戻を「調質」とも言います。 |
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| ・焼鈍（焼きなまし） |
合金を含み尚且つ炭素量の多い難切削材を、よりスムーズに切削する前処理として多く利用されている熱処理である。適切な温度に加熱及び灼熱した後、室温に戻ったときに、平衡に近い組織状態になるような条件で冷却することからなる熱処理。 |
| ・球状化焼鈍（球状化焼きなまし） |
セメンタイト(板状のような炭化物)粒子を、安定な球状の形態へ発達させること。析出した炭化物の球状化をもたらすために、一般にAc1温度の近辺で長く灼熱する、又はこの温度周辺を振らすことにかかわる焼なまし。 |
| ・応力除去焼鈍（応力除去焼きなまし） |
熱処理や機械加工等により、金属内部に残留応力が残り、後の割れ、変形等を、未然防止するために多く利用される熱処理である。本質的に組織を変えることなく、内部応力を減らすために、適切な温度へ加熱又は灼熱した後、適切な温度で冷却する熱処理。 |
| ・焼準（焼きならし） |
オーステナイト化後空冷する熱処理。その目的は、前加工の影響を除去し、結晶核を細微化して、機械的性質を改善することである。鉄鋼の焼ならし加工は、JIS B 6911に規定している。 |
| ・オーステンパー（恒温変態処理） |
ひずみの発生と焼割れを防止し、強靭性を与える焼入れ方法です。(恒温焼入法)通常焼入し高温焼戻した、同一硬さ品に比べ、衝撃値が2〜3倍高いことが特徴です。Ac3点またはAc1点以上の安定なオーステナイト組織にまで加熱後、400〜500℃の熱浴で冷却、この温度にて比較的長時間保持し、恒温変態を完了させてから取り出し空冷します。この処理で得られる組織がベイナイトです。したがって「ベイナイト焼入」とも云われます。マルテンサイト変態を起さないで直接ベイナイト組織にするため、変態に伴う体積膨張収縮がなく、また400〜500℃の熱浴へ浸漬するため、焼入温度域からの温度差も少なくなっています。それら必要以上のストレスを与えないことから、変形・変寸が少なく、強靭性が得られます。一般にオーステンパーが可能な炭素鋼はC量は0.6%以上が適当です。 |
| ・サブゼロ処理（深冷処理） |
焼き入れ後の鋼をドライアイス、液化炭酸ガスや液体窒素により冷却することです。-80℃前後に材料を冷やすことで、この経年変化の抑制と硬度の均一化を目的とするのがサブゼロ処理です。-130℃以下の超サブゼロ処理では、さらに、耐摩耗性を向上させます。サブゼロ処理は、工具や金型、ゲージなどで用いられています。 |
| ・電子ビーム溶接 |
電子ビーム溶接は高真空中で高電圧にて加速され、かつ集束・制御された極めてパワー密度の高い電子ビームを利用して、溶融溶接を行なう方法です。この電子ビームのパワー密度は通常106ワット/cm2以上(アーク溶接の約5000倍以上)あるため溶け込みが深く、しかも巾のせまい溶接部が得られます。 |
| ・浸炭処理 |
加工性の良い低炭素鋼または低炭素合金鋼を機械加工した後、その表面層の炭素量を増加させ、表面層のみを焼入硬化する処理法である。その内部は硬化不能で柔軟な組織のままであるため、処理品はじん性が高く、表面層は耐摩耗性を維持できる。自動車部品・船舶部品等をはじめ、各種の機械部品に幅広く応用され、最も普及している表面熱処理である。古くから行われていた固体浸炭を始め、昭和30年代初期に我が国に導入実用化された液体浸炭、続いてガス浸炭、最近では真空イオン浸炭と種類は多い。カッコ内削除(下表は主な4種類の浸炭法について、)実際には処理品の形状・処理量・処理費・処理後の寸法精度などあらゆる面からの検討が必要であろう。最近ではガス浸炭が後述するいくつかの雰囲気を用いての利用が大幅に増加している。 |
| ・窒化処理 |
鋼の表面に極めて硬い窒化層を形成させる処理方法である。現在窒化法にはガス法・塩浴法・プラズマ(イオン)法に大別される。各処理法は処理物の加熱方法と窒化に必要な活性窒素の供給法により大きく異なっている。窒化は浸炭焼入れおよび高周波焼入れとは異なり、NH_3ガス中で約500℃に加熱して鋼の表面に窒素を浸透させて窒化鉄の硬化層を生成させる事が特徴であり、その後焼入れなどの操作を必要としない。従って窒化の処理温度は他の表面硬化法とは異なり、500〜600℃の低温であって、α-Fe域の処理であるため窒化処理を施しても窒化による直接的な寸法変形の少ないこと、また窒化層の最表面層には安定な圧縮応力が存在するため耐摩耗性と耐疲労性を有し、約600℃近くまで温度が上昇しても軟化が起こらず、熱敵にも安定であり、耐食性も比較的良好であるので工業的に広く応用されている。 |
| ・コーティング処理 |
金属の表面を防食するため、その表面に皮膜を施す表面処理の方法をいう。セラミックコーティング、プラスチックライニング、グラスライニングなどがあります。 |
| ・セラミックコーティング |
酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、けい酸ジルコニウム、酸化クロムなどを溶融噴射などの方法によって、金属表面にセラミックの皮膜をする表面処理。 |
| ・ライニング |
金属の表面を防食するため、その表面に、他の複合材料を比較的厚く被覆すること。金属・無機物質などを溶射、焼き付け、はり合わせなどで被覆する無機質ライニングと、有機物質を流動浸せき、溶射、塗付、はり合わせなどで被覆する有機質ライニングとがあります。 |
| ・ショットブラスト加工 |
金属表面には、ミルスケール(黒皮)サビ、塵埃、油脂、その他の異物が付着している。その付着状態のまま塗装しても、素地を保護し密着性や塗膜の耐久性を得ることができない。このため、塗装にあたっては素地と塗装間の密着性や防錆効果を満足させる塗装前処理(表面処理)を行なう必要がある。この目的を十分に果たし、鋼材の保護と作業性の向上をはかるのがショットブラスト処理である。特殊加工の一種として、砥粒を工作物に吹き付けて加工する方法を総称してショットブラストという。その目的はスケール除去、塗装・めっき面の下地加工、工作物のバリ取り、工具など金属表面の梨地仕上げ加工、あるいは宝石やガラス面の加工などへと広がっている。金属粒を硬球とし、角の無い球を吹き付け仕上げる加工をショットピーニング(shot peening)といいスケール除去に用いられるほか、ショットピーニングでは非常に細かい粒子によって冷間鍛造を、行うのと同じ原理が働き、工作物表面が大きな衝撃力を受け加工硬化を起こし、表面に圧縮残留応力が発生して疲労強度の耐性が上がる。同時に表面も仕上がるためバネ類やシャフトなど繰り返し加重を受ける部品に良く使用される。ショットピーニングでは圧縮空気に代わり、羽根車などを使用して機械的に硬球を噴出させる方法もとられることがある。 |
| ・ボンデ処理 |
リン酸塩皮膜処理または化成処理とも言われる。この処理は金属の表面に各種のリン酸化合物の層を形成させ、金属そのものを守る働きをする。冷間鍛造用のボンデ処理の場合、加工素材に処理を行なうことで、冷間鍛造金型の寿命を延ばしたり、鍛造時の精度を上げることができる。 |
