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コラム

金属加工法「熱処理」

  • 2017.06.15
  • カテゴリ: 製造|Manufacturing

熱処理|熱処理とは

 

金属を加工する上で、「熱処理」と呼ばれる手法があります。

人類が最も長く、そして多くの恩恵を受けている金属の代表と言えば、鉄であると思います。

その理由の一つが、鉄の中で、鋼(炭素量 0.03%か ら2.10%含有)に用いられた「熱処理」技術があったからとされています。

 

「熱処理(heat treatment)」とは金属材料に加熱 と冷却の組み合わせによって、製品の形を変えることなく性質を向上させる加工技術のことです。

変化させる性質としては、強さ、硬さ、粘り、耐衝撃性、耐摩耗性、耐食性、被削性、冷間加工性などがあります。

熱処理を最も多用されてきた金属は、前述の通り鉄ですが、ステンレス鋼やその他の非鉄合金 (ア ルミニウム合金やチタン合金など)にも熱処理が施されています。

 

 

|熱処理の手法

 

一般的な鋼製品に用いられる「熱処理」の手法です。(参照:日本金属熱処理工業会)

 

焼き入れ

鋼をある温度以上に加熱し、オーステナイトと呼ばれる組織にした後、水あるいは油によつて急冷し、マルテンサイトとい う組織にします。焼入れにより鋼は2~ 3倍硬く強くなりますが、一方で脆い性質も加わります。

 

焼き戻し

高温焼戻しは約450~650℃ の範囲で再加熱し、冷却します。高温焼き戻しによって生まれた組織をソルバイトと言い、 硬さはマルテンサイトに比べて下がりますが、粘い性質が付与され、強靭な鋼に変身します。低温焼戻しは約100~200℃ 程度の低温度の焼戻しで、硬く耐摩耗性に優 れた性質を得るために行います。

 

焼きなまし

オーステナイト組織になるまで加熱 し、炉の中でゆつくり冷却するとパーライトという組織になります。鋼を軟らかく、加工 しやすい材料にします。

 

焼きならし

オーステナイト組織まで加熱し、空冷します。この方法は鋼の標準状態をつくり出すもので、前加工の影響を除き、次の加工への準備になります。

 

例えば、熱処理を実施している身近な製品というと、スパナなどの工具類があげられます。

スパナは、ボルト・ナットなどを締め付ける際に力が加わりますので、相応の強度(硬さやねばりなど)が必要となります。

 

そのために、加工された製品を高温に加熱した後、急冷させる「焼入れ」を実施して金属を硬くします。

しかしながら、そのままだと脆く割れたり折れたりし易いため、「焼き戻し」を実施して少し柔らかく粘りのある状態に仕上げています。

また、加工時には加工をし易くするなどのために「焼きなまし」や「焼きならし」といった様々な熱処理を施しています。

 

 

|固溶化熱処理

 

メカニカルジョイントベンカンでは、合金鋼であるステンレス鋼製品が主体となりますので、「固溶化熱処理」と呼ばれる「熱処理」を実施しております。

「固溶化熱処理」とは 適温に加熱・保持し、材料の合金成分を固体の中に溶かし込み(固溶させる)、析出物を出さないように急冷する処理です。

オーステナイト系ステンレスに対して行われる事が多く、目的は加工・溶接などによって生じた内部応力の除去、劣化した耐食性の向上など組織改善のために行います。

ベンカン製品においては、「BKジョイント」や「EGジョイント」などの鋳造加工製品(SCS)は、日本工業(JIS)規格にて実施が義務付けられております。

 

コラム7

 

加えて、「モルコジョイント」や「ダブルプレス」などの塑性加工品に関しても、塑性加工時に加工硬化が生じると共に、ティーやレジューサ、アダプタ類に関しては溶接加工により接合していることから「固溶化熱処理」を実施しております。

SUパイプ

また、「SUパイプ(一般配管用ステンレス鋼鋼管 JIS G 3448)」の製造過程においては、日本工業(JIS)規格に規定されていないものの、その耐腐食性能を高めることを目的に自主的に「固溶化熱処理」を施しております。

 

 

ステンレス鋼(Stainless Steel)とは、錆びにくい(Stainless)、鋼(Steel)のことです。

絶対に錆ない金属ではありませんが、錆びにくい金属の代表として、その特性や性能を最大限に発揮させた製品づくりに適した条件での加工、適切な処理が必要となります。

 

これからも、ベンカンは、「品質のつくり込み」によるベンカン品質の追求に取り組んでまいります。

 

 

 

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