主な違い – アニーリング vs 硬化 vs 焼き戻し
熱処理とは、特に冶金において、熱を使用して材料の特性を変更することです。これは、金属および金属合金の化学的および物理的特性の変更に関与する工業プロセスの一種です。熱処理方法には、主に焼鈍、焼戻し、焼入れ、焼きならしの4種類があります。アニーリングは、材料を軟化させるため、または機械加工性、電気的特性、寸法安定性などの他の望ましい特性を得るために使用される熱処理プロセスです。硬化または急冷は、金属の硬度を高めるプロセスです。焼き戻しとは、物質をその臨界範囲未満の温度に加熱し、保持してから冷却するプロセスです。焼きなまし硬化と焼き戻しの主な違いは、焼きなましは金属または合金を柔らかくするために行われ、硬化は金属または合金の硬度を高めるために行われるのに対し、焼き戻しは焼き入れされた金属または合金の脆さを減らすために行われることです。
対象となる主な分野
1.アニーリングとは
– アニーリングの定義、プロセス、目的
2.硬化とは
– 硬化プロセスの定義、プロセス、タイプ
3.テンパリングとは
– 定義、プロセス、オーステンパー
4.焼きなまし硬化と焼き戻しの違いは何ですか
– 主な相違点の比較
重要な用語:合金、アニーリング、オーステンパリング、浸炭、火炎硬化、硬化、高周波焼入れ、金属、冶金、窒化、正規化、焼入れ、表面硬化、焼き戻し
アニーリングとは
アニーリングとは、材料を軟化して目的の化学的および物理的特性を得るプロセスです。これらの望ましい特性には、機械加工性、溶接性、寸法安定性などがあります。これは熱処理の一種です。
アニーリング プロセスでは、金属を臨界温度またはその近くまで加熱します (臨界温度とは、金属の結晶相が変化する温度です)。このような高温に加熱すると、製造に適しています。加熱後、金属を室温まで冷却する必要があります。これはオーブンでできます。
図 1:銀ストリップのアニーリング
金属をゆっくりと冷却すると、洗練された微細構造が生成されます。これにより、成分が部分的または完全に分離される場合があります。焼鈍処理プロセスは、純金属や合金にも使用できます。プロセスに従って、鉄金属は次のように分類されます。
- 完全にアニールされた鉄合金 (非常にゆっくりとした冷却プロセスを使用)
- 焼なまし鉄合金の処理 (冷却速度が速くなる場合があります)
真鍮、銀、銅などの他の金属は、完全に焼きなますことができますが、急速に冷却されます。これは、水で急冷することによって行うことができます。
硬化とは
硬化とは、材料の硬度を上げるプロセスです。硬化により、材料の強度が増します。多くの場合、硬化は焼き入れによって行われます .金属の急冷工程では、金属を加熱してオーステナイト結晶相にし、その後急速に冷却します。冷却は、強制空気、窒素、オイル、ブラインなどの他のガスのいずれかで行うことができます (合金の種類とその成分に応じて選択されます)。
硬化処理により、金属の強度と耐摩耗性が向上します。しかし、十分な炭素および合金含有量の存在は、硬化の前提条件です。鋼などの金属合金の焼入れが可能です。しかし、このように硬化すると、金属はもろくなります。したがって、焼戻しプロセスは通常、硬化プロセスに続いて行われます。
硬化プロセスには主に 2 つのタイプがあります。表面硬化とケース硬化。
表面硬化
表面硬化により外面の硬さが増し、芯は柔らかいままです。表面硬化は、浸炭、窒化、火炎硬化/高周波焼入れなど、いくつかの方法で行うことができます。
- 浸炭で 、金属合金は炭素質環境で数時間高温に置かれます。
- 窒化 窒素と熱を利用します。これは通常、燃料噴射ポンプに使用されます。
- 火炎焼入れ/高周波焼入れ 、熱が炎の形で短時間適用され、金属がすぐに急冷されます。
図 2:燃料噴射ポンプ
ケース硬化
表面硬化は、材料の表面に元素を注入し、より硬い合金の薄い層を形成することにより、表面の硬度を高めます。表面硬化により、内部部品を変更することなく、機器の耐摩耗性が向上します。
テンパリングとは
テンパリングとは、物質を臨界温度より低い温度に加熱し、保持してから冷却するプロセスです。これは、望ましい特性を得るために行われます。焼き戻しは、多くの場合、焼入れまたは焼きならしされた鋼に対して行われます。焼き戻し処理は、焼き入れされた鋼の脆さを軽減するのに役立ちます。焼き戻しが行われる温度は、材料の硬度に直接影響します。温度が高いほど硬度が低下します。
図 3:鋼の焼戻し色
焼き戻しは、合金を臨界温度 (臨界温度とは金属の結晶相が変化する温度) よりも低い温度に再加熱することによって行われます。次に、材料をその温度でしばらく保持した後、冷却します。冷却は、急冷または空冷操作のいずれかです。
テンパリングのサブカテゴリはオーステンパリングです .主に鋼やダクタイル鋳鉄などの鉄系金属に適用されます。歪みを低減または排除することにより、金属合金の機械的特性を改善するために使用されます。
焼きなまし硬化と焼き戻しの違い
定義
アニーリング: アニーリングは、材料を軟化させて目的の化学的および物理的特性を得るプロセスです。
硬化: 硬化または急冷は、材料の硬度を高めるプロセスです。
テンパリング: 焼戻しとは、物質をその臨界範囲未満の温度に加熱し、保持してから冷却するプロセスです。
プロセス
アニーリング: アニーリング プロセスでは、金属を臨界温度またはその近くまで加熱した後、オーブンで非常にゆっくりと室温まで冷却します。
硬化: 硬化プロセスでは、金属はオーステナイト結晶相に加熱され、その後急冷されます。
テンパリング: 焼き戻しは、金属合金を臨界温度よりも低い温度に再加熱し、しばらく保持してから冷却することによって行われます。
目的
アニーリング: アニーリングは材料を柔らかくします。
硬化: 硬化は、金属合金などの材料の硬度と強度を高めます。
テンパリング: 焼戻しは金属の脆さを軽減します。
アプリケーション
アニーリング: アニーリングは、金属および金属合金に使用されます。
硬化: 硬化は、十分な炭素および合金含有量を含む金属合金に使用されます。
テンパリング: 焼き戻しは主に鋼に使用されます。
結論
アニーリング、硬化、焼き戻しは熱処理プロセスです。焼きなまし硬化と焼き戻しの主な違いは、焼きなましは金属または合金を軟化するために行われ、硬化は金属または合金の硬度を高めるために行われるのに対し、焼き戻しは焼き入れされた金属または合金の脆さを軽減するために行われることです.
参照:
1. ヒマンシュ ヴェルマ。 「熱処理工程」 LinkedIn SlideShare、2017 年 5 月 4 日、こちらから入手可能。
2.「金属硬化 / 金属焼入れ / 金属焼き戻し」。ペンシルバニア州ウィンドムーアの Metlab での硬化、焼入れ、焼き戻しはこちらから入手できます。
3. Gulfam Hussain、材料エンジニア フォロー。 「焼入れ（熱処理）焼入れ」。 LinkedIn SlideShare、2016 年 3 月 28 日、こちらから入手可能。
画像提供:
1. 「シルバー ストリップのアニーリング」マウロ カテブ著 – 自作 (CC BY-SA 3.0)、コモンズ ウィキメディア経由
2. 「シムズ燃料噴射ポンプ、フォードソン トラクター、コフィル ファーム ヴィンテージ ラリー 2012」アンディ ディングリー著 – 自著仕事 (CC BY-SA 3.0) コモンズ ウィキメディア経由
3.「鍛冶で使用されるテンパリング基準」ザエレス著 – 自身の仕事 (CC0) コモンズ ウィキメディア経由
