金 属 熱 処 理 技 能 検 定 試 験 受 験 対 策 テ キ ス ト 第 10 版 発 刊 にあ た っ て

東部金属熱処理工業組合
理 事 長大屋 和雄

担当 副 理 事長 竹内 博 次

昔から、天 然 資 源に乏 しい日 本は、技 術 立 国として「ものづくり」に心 血をそそいで発 達 してきました。優 れた技 術 と製 品 で我 が国 経 済 を支 えてきました。現 代に於 いても、他 国 を凌 駕 するものづくりの技術の開 発に国力を傾 注しております。
我 々の金 属 熱 処 理 業 は、鋳 造 業 、鍛 造 業 、金 属 プ レス業 、金 型 製 造 業 など 日 本 の素 形 材 産 業の一 員 であると経 済 産 業 省 からも認 知 されており、その重 要 性 も年 々高 く認 められてきております。
金 属 熱 処 理 加 工 は、金 属 材 料 の特 性を十 分 に発 揮 すべく、加 熱 ・冷 却 などの種 々の熱 パターンの組 み合わせ技 術 でありますが、近 年 は技 術の開 発 、その処 理 方 法の改 善 が著 しく進んでおります。
これ等に携わる技 術者の優 れた技能を一 定の基 準 で検 定 し、金 属 熱処 理 技 能士 として公 証する国家検 定 制 度が昭 和 46 年に制定 されております。当 組合 では、技 能 士検 定 制度に対 処するとともに業 界 の 技 術 の向 上 のため、又 、社 員 教 育 の 必 要 上 から、当 組 合 の技 術 委 員 会 では、これまで、テキストの発 行 と改 定 を逐 次 して まいりました。当 該 テ キストは、毎 年 金 属 熱 処 理 技 能 検 定 試 験 の実施前に行なわれる当組 合 主 催の金 属 熱処 理 技 能 検定 試 験 受験 対 策講 習 会 で使 用されているものです。今 般の第 10 版は、JIS 規 格の変更に伴い、一部 見 直しを行い、受 験 される皆 様方に適 切なテキストをお届けしようと企画 されたものであります。受 験 者の皆 様 におかれましては、当 該テキストを活用 し、見 事 合格 され、業界の発 展にご尽 力 くださいますよう期 待いたします。
最後にこのテキスト第 10 版の作 成に当たり技 術 委 員 会 およびテキスト委 員 の多大な努 力に深く感謝 いたします。
平 成 29 年 4 月

目次

第 1 編 学科試験
1 鉄鋼材料の組織と変態.................................................................................................................... 11.1 鉄‐炭素系平衡状態図......................................................................................................... 11.2 鉄鋼材料の組織とその特徴.................................................................................................. 5
1.3 加熱および冷却による鉄鋼材料の変態................................................................................ 8
1.4 焼入性と質量効果............................................................................................................... 13
2 基本的熱処理法............................................................................................................................. 18
2.1 材料別による熱処理法....................................................................................................... 18
2.2 作業別による熱処理........................................................................................................... 23
2.3 一般熱処理作業法............................................................................................................... 33
2.4 浸炭、浸炭窒化、窒化作業法............................................................................................ 75
2.5 高周波熱処理作業..............................................................................................................111
2.6 表面熱処理........................................................................................................................ 128
3 加熱装置及び冷却装置................................................................................................................ 133
3.1 金属熱処理用加熱装置（熱処理炉）............................................................................... 133
3.2 金属熱処理用冷却装置..................................................................................................... 141
3.3 各種熱処理装置................................................................................................................ 145
4 温度測定法及び温度自動制御法................................................................................................. 147
4.1 温度測定の方法................................................................................................................ 147
4.2 温度測定の計器................................................................................................................ 147
4.3 温度制御の方法................................................................................................................ 150
4.4 熱電温度計の基本構成..................................................................................................... 151
4.5 熱電対用補償導線............................................................................................................. 153
4.6 熱電温度計の校正方法..................................................................................................... 154
4.7 温度測定の現場における留意点....................................................................................... 157
5 前処理・後処理........................................................................................................................... 159
5.1 前処理後処理の種類と目的.............................................................................................. 159
5.2 脱脂 .................................................................................................................................. 159
5.3 酸洗い............................................................................................................................... 161
5.4 ショットブラスト、サンドブラスト............................................................................... 161
5.5 ショットピーニング（ shot peening ） ........................................................................ 162
5.6 浸炭焼入れにおける浸炭防止.......................................................................................... 164
5.7 高周波焼入れにおける局部過熱防止............................................................................... 164
5.8 変形矯正........................................................................................................................... 165
5.9 防錆処理........................................................................................................................... 165
6 金属材料...................................................................................................................................... 166
6.1 金属材料の製造方法......................................................................................................... 166
6.2 鉄鋼材料の分類................................................................................................................ 167
6.3 鉄鋼材料の種類................................................................................................................ 169
6.4 鉄鋼材料の欠陥 .................................................................................................................178

7 金属材料の試験及び検査............................................................................................................ 182
7.1 硬さ試験........................................................................................................................... 184
7.2 硬化層深さの測定............................................................................................................. 191
7.3 引張試験（JIS Z 2241 抜粋） ........................................................................................ 195
7.4 衝撃試験（JIS Z 2242 抜粋） ........................................................................................ 197
7.5 金属組織試験.................................................................................................................... 199
7.6 焼入性試験方法................................................................................................................ 202
7.7 非破壊試験方法................................................................................................................ 203
8 品質管理...................................................................................................................................... 207
8.1 品質管理........................................................................................................................... 207
8.2 検査 .................................................................................................................................. 208
8.3 品質管理手法.................................................................................................................... 210
8.4 工程能力........................................................................................................................... 218
9 機械工作法.................................................................................................................................. 219
10 機械製図...................................................................................................................................... 221
10.1 製図通則、普通寸法公差及び表面あらさ........................................................................ 221
10.2 図面の大きさ.................................................................................................................... 221
10.3 図面の尺度........................................................................................................................ 221
10.4 投影法............................................................................................................................... 221
11 電気............................................................................................................................................. 227
11.1 電流と電圧........................................................................................................................ 227
11.2 電気抵抗........................................................................................................................... 227
11.3 電力及び電気量................................................................................................................ 228
12 関係法令...................................................................................................................................... 229
12.1 環境基本法について......................................................................................................... 229
12.2 大気汚染防止法................................................................................................................ 229
12.3 水質汚濁防止法................................................................................................................ 230
12.4 騒音規制法........................................................................................................................ 231
13 安全衛生...................................................................................................................................... 232
13.1 労働安全衛生法................................................................................................................ 232
13.2 整理整頓........................................................................................................................... 232
13.3 作業場の照度について（労働安全衛生規則 604 条）..................................................... 233
13.4 重量物の取扱作業の安全.................................................................................................. 231
13.5 熱処理装置の取扱い安全作業標準について.................................................................... 234
13.6 各種機械及び工具の使用上の安全................................................................................... 234
13.7 高所作業、高熱物の安全と毒劇物取り扱いの安全......................................................... 235
13.8 その他............................................................................................................................... 235

第 2 編 実技試験
1 火花試験...................................................................................................................................... 237
1.1 火花試験とその特徴......................................................................................................... 237
1.2 火花試験に必要な器具..................................................................................................... 237
1.3 火花試験の実施方法......................................................................................................... 238

1.4 炭素鋼の火花特性............................................................................................................. 239
1.5 合金元素の火花の特徴..................................................................................................... 240
1.6 火花試験に際しての注意.................................................................................................. 241
1.7 炭素鋼の火花スケッチ例 (JIS G 0566 付図１抜粋） 1............................................ 242
1.8 合金鋼の火花スケッチ例 (JIS G 0566 付図２抜粋） 1............................................ 243
1.9 合金鋼の火花スケッチ例 (JIS G 0566 付図２抜粋） 2............................................ 244
1.10 技能士に求められる力量.................................................................................................. 245
2 顕微鏡による組織判定................................................................................................................ 246
2.1 試験概要........................................................................................................................... 246
2.2 重要な顕微鏡組織名......................................................................................................... 247
2.3 基本となる顕微鏡組織写真.............................................................................................. 248
3 組織写真による熱処理条件の判定 ............................................................................................. 258
3.1 鉄鋼組織の再現性............................................................................................................. 258
3.2 加熱による組織の変化..................................................................................................... 258
3.3 加熱温度と結晶粒の成長.................................................................................................. 258
3.4 冷間加工組織の挙動......................................................................................................... 260
3.5 熱間鍛造亜共析鋼の加熱挙動.......................................................................................... 262
3.6 過共析鋼の球状炭化物組織.............................................................................................. 265
3.7 加熱・冷却による金属組織の変化................................................................................... 266
3.8 炭素量の異なる鋼の冷却過程の組織............................................................................... 267
3.9 亜共析鋼（S43C 材）熱処理別の組織写真..................................................................... 269
3.10 組織写真による熱処理条件の判定・練習問題と解説...................................................... 273
4 変形測定...................................................................................................................................... 275
4.1 熱処理加工品の変寸、変形とその原因............................................................................ 275
4.2 焼入れによる変形............................................................................................................. 275
4.3 変形測定方法.................................................................................................................... 276
4.4 測定物への配慮................................................................................................................ 276
4.5 測定器への配慮................................................................................................................ 276
4.6 測定器の種類.................................................................................................................... 277
4.7 マイクロメータ(JIS B 7502 抜粋) ................................................................................ 278
4.8 ダイヤルゲージ(JIS B 7503 抜粋) ................................................................................ 280
5 脱炭層深さ、浸炭硬化層深さ及び炎・高周波焼入れ硬化層深さの測定方法............................ 281
5.1 鋼の脱炭層深さ測定方法（JIS G 0558 抜粋）.............................................................. 281
5.2 鋼の浸炭硬化層深さ測定方法（JIS G 0557 抜粋）....................................................... 283
5.3 鋼の炎焼入れ及び高周波焼入れ硬化層深さ測定方法（JIS G 0559 抜粋）.................. 287
6 温度測定の構成........................................................................................................................... 289
6.1 熱電対温度計の基本構成.................................................................................................. 289
6.2 加熱温度(火色)測定......................................................................................................... 289
7 硬さ試験...................................................................................................................................... 290
7.1 硬さ試験の原理................................................................................................................ 290
7.2 ロックウェル硬さ試験と試験機（JIS B 7726 抜粋） ................................................... 292
7.3 ロックウェル硬さ試験の注意点....................................................................................... 297