熱処理とは|熱処理の基礎知識

2012年12月12日更新

熱処理は、QT処理(焼入れと焼き戻しの記号から)ともいいますが、材料の強度や硬度などの性質を変えることが可能な加工処理の一つで、金属材料を扱う上では必須のものです。端的に言うならば、材料を熱したり、冷ましたりすることで組織を変え、硬さや強度を調整したり、応力を除去したりする技術です。

物質は熱を加えると、固体から液体、液体から気体というような変化をします。このような状態変化を広い意味で変態と呼びますが、金属の場合、こうした固体から液体、液体から固体といった状態変化のほかに、同じ成分の金属および合金などのような固体の場合でも、温度によって違った性質を持つという特徴があります。

これは固体から他の違った固体への変化と考えられるので、特に「金属の変態」ともいわれます。金属の場合、ある温度の変化で異なる固体に変化する温度を、「変態点」といいますが、鉄鋼は、この変態点を利用し、冷却速度をいろいろと変えて鋼の性質を変化させることが出来ます。実際に使われているほとんどの鉄鋼材料はこうした熱処理を経ることで、実用に耐えうる構造材料や機械材料として使われています。

鋼の場合、硬さを増すために行う「焼入れ」、材料を軟化させたり、内部応力を除いたりするために行う「焼きなまし」、焼き入れして、硬化させた材料に粘さを与えるために行う「焼き戻し」は、すべてこの変態点を利用した技術です。

このように材料の加熱と冷却を組みあわせて、材料の性質を改善したり、新たな付加価値をつけていくことを金属の熱処理といいます。

また、熱処理の種類には金属の一部分だけ硬化させるために行う表面硬化法、例えば浸炭や窒化といった方法もあります。

金属は持って生まれた「成分」と、あとから加えるこうした「熱処理」、形状を出すのに用いた「加工法」によって最終的に性質が決まります。

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