シームレス鋼管の熱処理工程

焼鈍処理とは、冷間圧延された精密ブライト鋼管を適切な温度まで加熱し、材質とワークのサイズに応じて異なる保持時間を採用した後、徐冷することです。その目的は、金属の内部組織を平衡状態に到達または近づけ、良好な加工性能と使用性を得ることです。あるいは、組織を更なる焼入れに備えることです。
焼準処理とは、冷間圧延された精密光輝鋼管を適切な温度まで加熱し、その後空気中で冷却することです。焼準処理の効果は焼鈍処理と似ていますが、得られる組織がより微細になります。焼準処理は、材料の切削性を向上させるためによく用いられますが、特定の要件を満たすために用いられる場合もあります。最終熱処理として高強度部品に使用されることはありません。

焼入れとは、冷間圧延された精密ブライト鋼管を加熱・保温した後、水、油、その他の無機塩類、または有機水溶液などの焼入れ媒体中で急冷することです。焼入れ後、冷間圧延精密ブライト鋼管は硬くなりますが、同時に脆くなります。

冷間圧延精密ブライト鋼管の脆性を低減するため、焼入れされた冷間圧延精密ブライト鋼管を室温以上650℃以下の適切な温度で長時間保持した後、冷却する焼戻し処理が行われます。この処理は焼戻しと呼ばれます。

焼鈍、焼ならし、焼入れ、焼戻しは、熱処理全般における「四火」と呼ばれています。中でも、焼入れと焼戻しは密接に関連しており、しばしば併用され、必要不可欠なものです。

「四火」は、加熱温度と冷却方法が異なる様々な熱処理プロセスを生み出してきました。一定の強度と靭性を得るために、焼入れと高温焼戻しを組み合わせた処理は、焼入れ焼戻しと呼ばれます。一部の合金は、焼入れによって過飽和固溶体を形成した後、室温またはわずかに高い温度で長時間保持することで、合金の硬度、強度、または電磁気特性を向上させます。この熱処理プロセスは時効処理と呼ばれます。

冷間圧延精密光輝鋼管の良好な強度と靭性を得るために、圧力加工による変形と熱処理を効果的に密接に組み合わせる方法を変形熱処理と呼び、負圧雰囲気または真空中で行う熱処理を真空熱処理と呼びます。この熱処理は、冷間圧延精密光輝鋼管の酸化や脱炭を防止し、処理後の冷間圧延精密光輝鋼管の表面を滑らかで清浄に保ち、ワークピースの性能を向上させるだけでなく、浸透剤を浸透させて化学熱処理を施すこともできます。

表面熱処理は、冷間圧延精密光輝鋼管の表面層のみを加熱して、その表面層の機械的性質を変化させる金属熱処理プロセスです。 冷間圧延精密光輝鋼管の表面層のみを加熱し、ワークピースの内部に過度の熱を伝達しないようにするには、使用する熱源のエネルギー密度が高くなければなりません。つまり、単位面積あたりに大量の熱エネルギーを冷間圧延精密光輝鋼管に与えて、冷間圧延精密光輝鋼管の表面または一部を短時間または瞬間的に高温にすることができます。 表面熱処理の主な方法には、火炎焼入れと誘導加熱熱処理があります。一般的に使用される熱源には、酸素アセチレンまたは酸素プロパンなどの炎、誘導電流、レーザー、電子ビームなどがあります。

化学熱処理は、冷間圧延精密光沢鋼管の表層の化学組成、組織、および特性を変化させる金属熱処理プロセスです。化学熱処理と表面熱処理の違いは、後者がワークピースの表層の化学組成を変化させることです。化学熱処理は、炭素、窒素、またはその他の合金元素を含む媒体（気体、液体、固体）でワークピースを加熱し、長時間保温することで、ワークピースの表面に炭素、窒素、ホウ素、クロムなどの元素を浸透させます。元素が浸透した後、焼入れや焼戻しなどの他の熱処理プロセスを実行することもあります。化学熱処理の主な方法には、浸炭、窒化、メタライジングなどがあります。

熱処理は、機械部品、工具、金型の製造工程における重要な工程の一つです。一般的に、熱処理は冷間圧延精密光輝鋼管の耐摩耗性、耐腐食性など、様々な特性を確保・向上させます。また、ブランクの組織や応力状態を改善することで、様々な冷間・熱間加工を容易にします。

例えば、白鋳鉄は長時間焼きなましすることで可鍛鋳鉄となり、可塑性が向上します。歯車に適切な熱処理プロセスを採用することで、熱処理なしの歯車よりも耐用年数を2倍、あるいは数十倍に延ばすことができます。また、安価な炭素鋼を浸透させると、特定の合金元素が高価な合金鋼の特定の特性を持ち、一部の耐熱鋼やステンレス鋼を置き換えることができます。ほぼすべての工具や金型は、使用する前に熱処理する必要があります。