「熱処理」と聞くと、難しい金属組織や温度の話を想像するかもしれません。でも、最初に覚えることは意外とシンプルです。

熱処理とは、金属を熱して冷ますことで、目的に合った性質に調整する技術です。

この連載では、専門用語をいきなり暗記するのではなく、「何をすると、どうなるのか」から順番に見ていきます。

この記事でわかること

• 熱処理とは何をするものなのか
• なぜ金属を熱したり冷ましたりするのか
• 焼入れ・焼戻し・焼なまし・焼ならしとは何なのか

まず結論｜熱処理は「熱して、冷ます」

熱処理をかなり簡単に表すと、金属 → 加熱 → 冷却 → 性質が変わるという加工です。

たとえば、「硬くしたい」「すり減りにくくしたい」「粘り強くしたい」「加工しやすくしたい」など、部品によって必要な性質は違います。そこで、加熱する温度や冷やし方などを調整して、目的に合った状態へ近づけていきます。

なぜわざわざ熱処理をするの？

たとえば歯車は、ほかの歯車とかみ合いながら何度も力を受けます。表面がすぐにすり減ってしまえば、長く使えません。

一方で、「それなら、とにかく硬くすればいいのでは？」と思うかもしれません。実際には、硬い＝何に対しても強いというわけではありません。用途によって、硬さ・粘り強さ・加工しやすさなど、求められる性質が変わります。

熱すると何が起きるの？

金属は、温度を上げたり下げたりすると、内部の状態が変化することがあります。

第1回では難しい金属組織の名前を覚える必要はありません。まずは、「金属は、熱したり冷ましたりすることで中の状態が変わることがある」と覚えておけば十分です。

実は「冷やし方」も重要

熱処理という名前から、「何℃まで加熱するのか」ばかりが重要に見えるかもしれません。ところが、その後の冷やし方も非常に重要です。

同じように加熱した鋼でも、ゆっくり冷ます場合と、急いで冷ます場合では、最終的な性質が変わることがあります。

つまり熱処理では、どこまで熱するか・どのくらい保つか・どう冷ますかを組み合わせて性質を調整します。

熱処理にはどんな種類があるの？

まずは、鋼の代表的な熱処理として「焼入れ・焼戻し・焼なまし・焼ならし」の4つを知っておきましょう。今は名前を暗記するより、何のために行う処理なのかをつかめれば十分です。

焼入れ

鋼を加熱したあと、適切な条件で急冷して、主に硬くするための熱処理です。

焼戻し

焼入れした鋼を再び適切な温度まで加熱し、硬さと粘りなどのバランスを調整する熱処理です。

焼なまし

鋼を加熱したあと適切に冷却し、軟らかくしたり、加工しやすくしたりするための熱処理です。

焼ならし

鋼を適切な温度まで加熱したあと、主に空気中で冷却し、組織や機械的性質を整えるための熱処理です。

熱処理は身近なものにも使われている

熱処理は特殊な研究室だけの技術ではありません。歯車・シャフト・工具・刃物など、多くの機械部品や製品に関係しています。

「硬くするだけ」が熱処理ではない

熱処理＝焼入れ＝硬くするもの、というイメージを持ちやすいかもしれません。しかし、硬くすることもあれば、軟らかくすることもあります。硬さと粘りのバランスを調整する場合もあります。

熱処理は、金属の性質を、その部品に必要な状態へ近づけるための技術。

第1回のまとめ

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次回｜鉄と鋼は何が違う？

熱処理について調べると、「鉄」だけではなく「鋼」という言葉が何度も登場します。鉄と鋼は同じものなのでしょうか？ 次回は、熱処理を理解するための土台になる「鉄と鋼の違い」を、できるだけ専門用語を使わずに解説します。