焼入れ
焼入れ完了した加工品に常温放置中に生じる割れを置割れ、あるいは自然割れ、時効割れなどとも呼ぶ。特に、焼入れ後に焼戻ししないで加工品を放置すると発生しやすい。焼入れ後の組織には、マルテンサイトの他に残留オーステナイトも発生する。残留オーステナイトは常温でも時間経過によりマルテンサイトへ変化するので、その際の変態応力の発生で加工品の残留応力のバランスが崩れて割れに至る。これが置割れの原因である。
対策として、焼入れ後は間を置かずに焼戻しを実行して、材質を安定化させることが望ましい。必要に応じてサブゼロ処理も組み合わせる。
焼割れとは焼入れの過程で発生する割れのことで、焼入応力を主原因とする。焼入応力が加工品の引張強さを超えると割れが発生する。
焼割れ発生を防止するためには、
冷却を全体で均一になるように、加工品の形状を工夫する。穴が開いている加工品は肉厚が均等になるように穴位置を決める、形状の隅角部はなだらかにする、などである。
Ms点からはゆっくり全体で均一になるよう冷却を行う。そのための方法として、上記の二段焼入れや等温焼入れが有効である。
応力集中部となる、肌荒れや傷などの表面欠陥が無いようにする。
加工品の材質と冷却剤の組み合わせを最適にする。焼入れ性が高い材料を採用して、ゆっくり冷却しても焼きが入るようにする。
鍛造品などは十分な焼なましを事前に行う。
焼入れ温度を上げ過ぎないようにする。
などの対策が挙げられる。
オーステンパ(austemper)は、等温焼入れの一種で、焼入れ温度からの急冷途中に300 - 500°Cの温度で停止させ、等温変態が完了したら、再び空冷などのゆっくりとした冷却に切り替えて焼入れを完了させる方法である。焼入れ後に得られる組織はベイナイトで、そのためベイナイト焼入れとも呼ぶ。
ベイナイトは硬さと靱性が高い組織で、オーステンパ後は焼戻しを必ずしも必要としない利点がある。また、高温域で変態が徐々に進行するので、マルクエンチ、マルテンパ以上に、ひずみ、焼割れの危険性は小さくなる。同じベイナイトでも、高めの温度で等温変態させることで靱性が高い上部ベイナイトとなり、低めの温度で硬めの下部ベイナイトとなる。境目の温度は約350°Cである。硬さ調整のため、オーステンパ後も焼戻しすることはある。
加工品が大形品だと内部でパーライト変態が発生する場合があり、加工品の大きさに制限がある。一次冷却を行う熱浴には、塩浴の他に金属浴を使用する場合もある。
マルテンサイト変態や冷却の不均一などを原因として、焼入れにより割れ(き裂)が発生する。焼入れにより発生する割れを分類すると、焼割れ、置割れ、研削割れの種類がある。加工品に割れが発生すると再生が利かずほとんどの場合使用不可になるので、致命的な焼入れ欠陥の一つである。