金属熱処理において「焼入れ〜焼戻し」は基本工程とされています。しかし、もし焼入れだけで処理を終えた場合、金属はどのような状態になるのでしょうか。本記事では、焼入れのみを行った鋼の組織変化や機械的性質、実用上のリスクについてわかりやすく解説します。
焼入れとは何をしているのか
焼入れは、鋼をオーステナイト域まで加熱し、その後急冷することでマルテンサイト組織を生成する処理です。
マルテンサイトは非常に硬く、高強度な組織ですが、同時に内部応力が大きくなります。
この段階では硬度は高いものの、材料は不安定な状態にあります。
焼入れのみの状態の特徴
焼入れだけを行った鋼は、最大硬度に近い状態になります。
しかし、極めて脆く（もろく）、衝撃や応力集中に弱いのが特徴です。
内部には大きな残留応力が存在し、使用中や時間経過で割れが発生する可能性があります。
なぜ焼戻しが必要なのか
焼戻しは、焼入れ後に再加熱して内部応力を緩和し、組織を安定化させる工程です。
これにより、マルテンサイトの一部が分解し、靭性（粘り強さ）が向上します。
硬さと靭性のバランスを取るために、焼戻しは不可欠です。
焼入れのみで起こり得る問題
例えば、工具鋼を焼入れのみで使用すると、使用開始直後に欠けや割れが発生することがあります。
また、内部応力による遅れ破壊（時間差で割れる現象）が起きることもあります。
寸法精度が重要な部品では、応力による歪みも問題になります。
例外的に焼入れのみを使うケース
一部の用途では、焼入れ直後の高硬度状態を短時間だけ利用する場合もあります。
しかし工業製品として長期使用する部品では、通常焼戻しは必須です。
特に機械部品や構造部材では、安全性の観点から焼戻し工程を省略することはほとんどありません。
まとめ
焼入れのみで処理を終えた鋼は、非常に硬い反面、脆く内部応力の大きい不安定な状態になります。
焼戻しは応力緩和と靭性向上のために重要な工程であり、実用上はほぼ不可欠です。
金属熱処理では「硬さ」だけでなく「バランス」が重要であることが理解のポイントです。
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