熱処理のサブゼロ処理について

熱処理のサブゼロ処理は、対象物の硬度を均等にし、品質を高めるために重要な工程です。本記事では、熱処理のサブゼロ処理の目的や、メリット・デメリット、処理を行う上での注意点等について解説します。

熱処理のサブゼロ処理とは？

サブゼロ処理の目的

焼入れ後の鋼材には、未変態の残留オーステナイトが存在し、これが寸法変化や硬度低下の原因となります。サブゼロ処理により、これをマルテンサイトに変態させ、組織を安定化させることが目的です。また、材料の硬度を上げる、寸法を一定にすることや、硬度を均一にして耐摩耗性を高める、経年劣化を防ぐなどの目的でサブゼロ処理を行う事もあります。

サブゼロ処理のメリット

材料を安定させる
残留オーステナイトをマルテンサイトに変態させることで、組織を均一で安定した状態になります。
耐摩耗性を高める
サブゼロ処理によって硬度が向上し、耐摩耗性が高まります。これにより、工具や金型などの寿命が延びる点がメリットです。また、長期間使用する部品での組織変化を抑制し、性能を維持します。
寸法安定性の向上
オーステナイトが遅れてマルテンサイトに変態するのを防ぎ、寸法を安定させます。
硬度を高める
サブゼロ処理によってマルテンサイトの割合が増え、材料の硬度が高まります。

サブゼロ処理のデメリット

錆びが生じやすくなる
低温処理によって材料が変化することで、鋼材の耐食性が下がり錆びが生じやすくなる場合があります。耐食性が求められるステンレス鋼等を処理する場合は、慎重な選定が重要です。
処理時の寸法変化が大きい
残留オーステナイトがマルテンサイトに変態する際に、寸法変化が大きくなる場合があります。寸法変化を考慮した温度設定や後加工が必要です。

熱処理のサブゼロ処理に関する注意点

冷却タイミングに気をつける

サブゼロ処理は、焼入れ直後に行うことで効果を発揮する処理方法です。時間が経過してから処理を行うと、残留オーステナイトの変化が進んでしまいます。目的とする硬度や寸法安定性が得られにくくなるため、処理のタイミングが非常に重要です。

冷却材の選定や温度管理が重要

サブゼロ処理では、ドライアイスや炭酸ガス、液体窒素などの冷却材を使い、温度を-80℃から-196℃まで制御します。材料に適した冷却方法を選ばないと、処理の効果が得られないだけでなく、ワークのひび割れや変形のリスクも高まるため、慎重な対応が必要です。素材や目的に応じて、適切な冷却手法を選定することが求められます。