自動車用の精密部品や金型用鋼材などに使用される素材は、硬度を上げて耐久性や靭性を上げて、壊れにくくする必要があります。素材の硬度を高めるためには、熱を加えて硬くする「焼き入れ」と呼ばれる熱処理方法が大切です。

 

焼き入れとは

焼き入れは、素材に熱を加えて特定の温度まで加熱した後、急速に冷却する工程を指します。この過程で、素材の内部構造が変化し、硬さや耐摩耗性が劇的に向上します。また、焼き入れ後には「焼き戻し」と呼ばれる工程を加えることで、適切な靭性を付与することが可能です。

これらの熱処理プロセスは、製品の長寿命化や安全性の確保において極めて重要であり、弊社では品質管理を徹底し、最適な熱処理条件を追求しております。

 

焼き入れの種類【ズブ焼き入れ】

「ズブ焼き入れ（別名：全体焼き入れ）」とは、内部まで熱を加えて素材全体を硬くする焼き入れ方法です。芯部まで焼き入れをすることで、素材全体が硬く、引っ張りや圧縮に強い特徴を持ちます。

ズブ焼き入れは、小さいサイズの素材なら短い時間で芯部まで熱が加わります。しかし、サイズが大きくなるほど内部までの焼き入れが難しく、時間もかかります。

 

【表面焼き入れ】

「表面焼き入れ」とは、素材の表面のみを焼き入れする熱処理方法です。表面焼き入れすると、素材の表面は硬くなりますが、内部は素材本来の硬度のままになります。

また、表面焼き入れにも主に4つの焼き入れ方法があるので、注意しておきましょう。

• 高周波焼き入れ：高周波の電磁波で素材表面を加熱して焼き入れする
• 炎焼き入れ：バーナーなどの炎を吹き付けて焼き入れする
• レーザー焼き入れ：レーザー光を素材に当てて焼き入れする
• 電子ビーム焼き入れ：真空状態で電子ビームを照射して焼き入れする。

 

【浸炭焼き入れ】

「浸炭焼き入れ」とは、熱処理する素材の表面に炭素を浸透させてから、焼き入れする処理方法です。浸炭方法はいろいろありますが、現在一般的なのはガス浸炭と呼ばれる方法になります。ガス浸炭とは、浸炭用ガスを充満させた炉の中で、浸炭させる素材を加熱する方法です。

浸炭焼き入れの特徴は、炭素が浸透した部分だけが硬くなり強度を高められる点です。浸炭焼き入れをすると、素材の摩耗性や耐摩耗性と靭性の両立などの効果が得られます。

また、炭素を浸透させた部分だけを焼き入れできるので、焼き入れ部分の選択が比較的自由なのも特徴です。

素材の内部や炭素が浸透していない部分は、素材もともとの硬度のままになっています。浸炭焼き入れした素材は、主に自動車部品や機械部品に使用される場合が多いです。

 

【高周波焼き入れ】

高周波焼き入れとは、高周波を使って起こした電磁誘導の熱をもちいて、焼き入れをする熱処理方法です。熱を加えた後には、急速冷却をおこないます。高周波焼き入れは、表面だけを硬くする「表面焼き入れ」に使用される場合が多いです。

また、高周波焼き入れは、自動化がしやすいため、製造業などでよく使用されています。複数の素材を同時に炉に入れて熱処理ができ、熱を加えてから冷やすまでの時間も比較的短いです。

高周波焼き入れを、製造ラインの一貫として組めば、全自動で焼き入れ作業ができます。そのため、自動車用部品や金型用鋼材などのいろいろな場面で、高周波焼き入れは使用されています。

 

【真空焼き入れ】

「真空焼き入れ」とは、簡単にいうと真空状態で熱処理をおこなう焼き入れ方法です。素材を入れた炉の内部を、真空もしくは減圧した後に、製品を加熱して窒素ガスで冷却をします。

真空焼き入れをする真空炉の中は、酸素がない状態です。酸素がないため、素材表面と酸素が反応して発生する「酸化皮膜」と呼ばれる黒ずみのようなものができません。その結果。光沢のある品質が高い素材を生み出せます。

真空焼き入れ後の素材品質が高いため、仕上げ作業や研磨作業などの後工程を削減できるメリットがあります。金型用の鋼材やプレート、部品などいろいろな分野で、真空焼き入れをした素材は使用可能です。

 

【窒化焼き入れ】

窒化焼き入れとは、素材の表面のみを熱処理して硬度を高める焼き入れ方法です。浸炭焼き入れと同じように、加熱炉内に「窒化用のガス」を充満させ、その中で素材を加熱させる方法が一般的になります。熱を加えると、窒素が染み込んだ部分のみ硬度が上がり硬くなります。

窒化焼き入れの特徴は、焼き入れ後の変形（ひずみ）が比較的少ないことです。そのため、精密部品をより硬く仕上げたい場合に、窒化焼き入れが使用されています。窒化焼き入れには、素材の耐摩耗性や耐熱性などの性質が向上する効果があります。

 

焼き入れ以外の熱処理

鋼材などの硬度を上げることを目的としているのが「焼き入れ」です。しかし、実は他にも大きく分けて3種類ほどの熱処理方法があります。

ご紹介する熱処理方法は、どれも素材に熱を加える作業は同じです。ただ、熱する温度や時間、冷却するまでの時間が異なります。

ここでは、それぞれの熱処理方法の名称と処理の目的を解説していきます。

 

焼きなまし

「焼きなまし」は、機械加工による切削や、プレス加工などを簡単にするために、材料を軟らかくすることが目的の熱処理方法です。素材を適切な温度で熱した後に、長時間かけてゆっくりと冷却するのが特徴になります。

 

焼きならし

「焼きならし」とは、素材を鍛造や鋳造する工程で発生した、素材の組織のムラなどを均一にするための熱処理方法です。焼きならしをすることで、素材本来の強度や靭性などの機械的性質を高められます。

また、焼きならしは、焼き入れの代替処理としても利用される場合が多いです。

 

焼き戻し

「焼き戻し」とは、一度焼き入れして冷やした素材を、そこからさらに加熱する熱処理方法です。「焼き入れ」の時よりも低い温度で再度加熱をすることで、より粘りや靭性を高められます。

焼き入れと焼き戻しは基本的にセット。焼き入れした素材にもよりますが、焼き入れ後は必ずと言っていいほど焼き戻しをおこないます。焼き戻しをすることで、鋼材にヒビ割れや破損が起きる可能性を減らせるからです。

 

焼き入れのメリット

焼き入れ作業は、多くの製造業などで用いられている作業工程になります。社内で対応できない場合には、外注をして焼き入れする企業も多いです。

そんな焼き入れ作業で得られるメリットには、以下のようなものがあります。

焼き入れ作業のメリット

• 鋼材を硬くできる
• ヒビ割れや破損を防げる
• 鋼材の品質を高められる
• 摩耗性や靭性、耐久性などを高められます

 

焼き入れの活用例

• 工具類: ドリル、ハンマー、刃物など。
• 自動車部品: シャフト、ギア。
• 機械部品: 軸受、歯車。
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弊社では、中国本社からの製品出荷に際し、熱処理の硬度証明書を添付させていただくこととなりました。これにより、製品の品質と信頼性をより一層ご確認いただけるものと存じます。

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