強度と硬度: 熱処理プロセスは、鍛造材料バーの強度と硬度を高める上で極めて重要です。具体的には、所望の機械的特性を達成するために、焼き入れや焼き戻しなどの方法が使用されます。熱間鍛造棒を水または油中で急速に冷却する焼き入れでは、微細構造がマルテンサイト（高硬度で知られる相）に変化します。この後、高い硬度レベルを維持しながら脆性を軽減するために焼き戻しが適用されます。この二重プロセスのアプローチにより、特定の用途のニーズに合わせて強度と硬度のバランスを制御することができます。
延性と靱性: 熱処理により、鍛造棒の延性と靱性を向上させることができます。これは、応力下での材料の信頼性を確保するために重要です。焼入れは硬度を高めますが、脆性も誘発する可能性があります。これに対処するために、高温で焼き戻しを行って内部応力を緩和し、靭性を高めます。これにより、材料のエネルギー吸収能力が向上し、破断することなく塑性変形します。このプロセスにより、材料の延性が維持され、突然の破損が起こりにくくなります。
応力緩和: 鍛造プロセスでは、熱勾配や機械的力により材料内に残留応力が生じます。歪取り焼鈍は、これらの内部応力を緩和するために使用される熱処理技術です。材料を変態点以下の温度まで加熱し、その後ゆっくりと冷却することにより、内部応力が最小限に抑えられます。この処理により、鍛造バーの寸法安定性が向上し、その後の機械加工や運用上の使用中に反りや歪みが発生する可能性が軽減されます。
微細構造制御: 熱処理プロセスにより、鍛造材料バーの微細構造を正確に制御できます。アニーリング、焼きならし、浸炭は、微細構造を変更して特定の材料特性を実現する熱処理技術の例です。アニーリングにより結晶粒構造が微細化され、柔らかさが向上します。一方、焼きならしにより機械的特性が向上し、より均一な微細構造が生成されます。浸炭処理により表層に炭素が導入され、硬度と耐摩耗性が向上します。微細構造を調整することで、材料がさまざまな用途に必要な特定の性能基準を確実に満たすようになります。
耐摩耗性: 鍛造材料バーの耐摩耗性は、熱処理によって大幅に向上します。浸炭や窒化などの硬化プロセスにより、摩耗力に耐える硬化した表面層が形成され、使用中の材料損失が減少します。この強化された耐摩耗性は、表面耐久性が重要である機械部品や工具などの高摩耗用途で特に価値があります。
耐食性: 特定の熱処理により、鍛造棒の耐食性を向上させることができます。たとえば、浸炭により表面に炭化物層が形成され、腐食剤に対するバリアとして機能します。さらに、肌焼きは、環境劣化に対する耐性がより高い強靭な外殻を作成することにより、全体的な耐食性を向上させることができます。これらの処理は、過酷な条件にさらされるコンポーネントに特に役立ち、耐用年数を延ばします。
寸法安定性: 熱処理は、使用条件下で形状とサイズを確実に維持するため、鍛造材料バーの寸法安定性に影響を与えます。適切な熱処理により、内部応力や熱影響による寸法変化のリスクが軽減されます。この安定性は、寸法精度が重要な用途で正確な公差を維持するために非常に重要です。
耐疲労性: 鍛造材料バーの耐疲労性は、熱処理によって強化され、破損することなく繰り返し荷重に耐える材料の能力に対処します。焼き戻しや焼きならしなどの熱処理により、材料の靭性が向上し、亀裂の発生や伝播のリスクが軽減されます。疲労耐性の強化は、シャフトや構造要素など、繰り返し応力にさらされるコンポーネントにとって不可欠です。
