火炎焼入れ

火炎焼入れとは

火炎焼入れとはバーナーで炎を鋼や合金鋼製の材料やワーク（加工物）に吹付けて硬化させる表面熱処理です。変態点である800℃まで加熱させることで、炭素が鉄に固溶し、組織がより強固なものになります。その後、水や冷却油などで急速に冷却させることで、ワークの強度や耐摩耗性、疲労強度がアップするのです。熱処理の方法としては歴史が古く、日本でも昔から行われてきました。

火炎焼入れには酸素、アセチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、メタンなどのガスが使用されますが、発熱量や燃焼速度、火炎温度が得られる酸素とアセチレンを混合したガスが使われることが多いようです。温度の測定や炎の調整、火口の製作が難しいため、火炎焼入れを行うには熟練した技術や経験が必要とされます。

火炎焼入れの特徴

火炎焼入れ後は炭素が鉄と固溶するので、高い硬度と耐摩耗性をもたせることができます。また、残留応力が発生するので、金属疲労にも強くなります。鋼の性能向上はもちろん、鋳鉄に耐摩耗性をもたせるために行われることも多いです。

急速加熱・急速冷却するため、処理時間が短い、ワーク全体が加熱・冷却されないため、他の熱処理よりも変形を少なくできるという長所があります。また、高周波焼入れなどと違い、必要とされる設備も比較的簡素でコストを抑えることも可能です。

一方で、片側だけを火炎焼入れした場合は変形が生じるというのがデメリットです。前述のとおり、温度の調整や設備の製作などの難易度が高く、高い専門技術や経験が必要。大量生産品にはあまり適しておらず、多品種少量生産に向いている熱処理方法と言えます。

主な火炎焼入れの方法

火炎焼入れには「定置法」「回転法」「漸進回転法」という3つの方法があり、ワークの形状や焼き入れる箇所などに応じて適切な方法を選択します。これによって、必要な箇所に必要な性能をもたせ、より効果的で効率的な熱処理が実現可能です。

【目的別】熱処理の種類