焼なましとは

読み: やきなまし

焼なましとは、鋼をある温度まで加熱したのち炉内などでゆっくり冷却し、組織を軟化・均一化させて被削性や成形性を高める熱処理である。焼入れによる硬化とは逆に、材料をあえて軟らかく扱いやすい状態に戻す処理である。

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概要

焼なましは、鋼材の硬さを上げる焼入れとは逆方向の処理である。鋳造・鍛造・圧延といった素材製造の過程で生じた組織のムラや内部応力、あるいは冷間加工による加工硬化を取り除き、切削しやすい軟らかい状態に戻すのが主な目的になる。

深穴加工のような、長い距離を工具が削り続ける工程では、素材の硬さがムラなく安定していることが工具寿命と加工精度に直結する。焼なましは、この安定性を作るための下地の処理として位置づけられる。

加熱・冷却の考え方

焼なましでは、鋼を変態点付近まで加熱して一定時間保持したのち、炉の中に入れたまま徐々に冷却する(炉冷)。冷却をゆっくり行うことで、組織が安定した状態に落ち着き、硬さが下がって被削性が上がる。

焼なましには、組織全体を作り直す完全焼なましのほか、炭化物を球状に変化させて被削性をさらに高める球状化焼なましなど、目的に応じた種類がある。いずれも共通するのは、炉冷という比較的ゆっくりした冷却方法を使う点である。

焼ならしとの違い

焼なましと名前がよく似た熱処理に焼ならしがある。両者は混同されやすいが、冷却方法が異なる。焼なましは炉冷でゆっくり冷やすのに対し、焼ならしは大気中に取り出して自然に冷ます(空冷)。冷却速度が違うため、得られる組織の細かさや硬さも変わってくる。

目的の重心も異なり、焼なましは軟化そのものを重視するのに対し、焼ならしは組織を均一で微細に整えることを重視する。どちらを選ぶかは、素材の状態と後工程で求められる特性によって決まる。

深穴加工前の位置づけ

圧延材や鍛造材は、供給された状態のままでは断面内で硬さにムラが残っていることがある。焼なましを行ってから粗加工に入ると、切削条件を安定させやすく、工具摩耗のばらつきも抑えやすくなる。特に深穴加工では、穴の途中で材質の硬さが変わると穴曲がりの原因になりやすいため、素材段階での均一化は無視できない要素である。

材料調達から粗加工までを一貫して依頼できる場合、熱処理の有無や時期を含めて工程順を先に決めておくことで、後工程での手戻りを減らせる。

よくある誤解

✕ 焼なましと焼ならしは同じ処理である。

○ 冷却方法が異なる(焼なましは炉冷、焼ならしは空冷)ため、得られる組織も硬さも変わる。名前が似ているが、目的の重心も軟化重視か均一化重視かで異なる。

✕ 焼なましをすれば材料の強度が上がる。

○ 焼なましは軟化・応力除去が目的の処理であり、強度はむしろ焼入れ前より下がる方向に働く。強度を上げたい場合は焼入れ・焼戻し(調質)が必要になる。

✕ 焼なましは仕上げ加工済みの高精度部品にも同じように行える。

○ 焼なましは加熱・徐冷を伴うため、既に仕上げ加工した高精度部品に行うと寸法が変わるおそれがある。通常は素材段階または粗加工前に行う。

よくある質問

焼なましはどんなときに必要ですか？+

鋳造・鍛造・圧延で生じた組織のムラや内部応力を取り除き、切削しやすい状態にしたいときに行います。冷間加工で硬くなった材料を再び軟化させたい場合にも使われます。

焼なましと焼ならしはどちらを選べばいいですか？+

軟化そのものを優先したいなら焼なまし、組織の均一化・微細化を優先したいなら焼ならしが選ばれる傾向があります。どちらも冷却方法が異なるだけで目的が近い部分もあるため、素材の状態と後工程の要求で判断します。

焼なまし材はそのまま深穴加工できますか？+

できます。焼なましは被削性を高める処理なので、むしろ深穴加工には向いた状態になります。ただし焼なまし後の硬さのばらつきが残っていないか、材質証明とあわせて確認しておくと安心です。

焼なましは何度でもやり直せますか？+

回数に厳密な制限はありませんが、加熱・冷却を繰り返すと結晶粒が粗大化するなど組織に影響が出ることがあります。目的に応じて必要な回数にとどめるのが一般的です。

出典

JIS G 0201（熱処理用語）
BTA・ガンドリル加工.com 技術コラム「材料～旋盤、BTA/GD、熱処理までワンストップ対応で調達効率化」（深江特殊鋼）

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