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図面のあの 1 行の熱処理、現場は結局なにをするのか

熱処理は図面でいちばん文字数が少なく、コストへの影響がいちばん大きい 1 行です。工順、使える道具、そして部品が変形するかどうかを決めてしまいます。

01よく使う 5 つの熱処理

名称	何をするか	目的	代表的な硬さ
焼なまし	加熱後、炉冷	軟化、内部応力の除去、被削性の改善	HB 150 ～ 200
焼ならし	加熱後、空冷	結晶粒の微細化、組織の均一化	HB 170 ～ 250
焼入れ	加熱後、急冷	マルテンサイト化。最も硬くなる	HRC 55 ～ 65
焼戻し	焼入れ後に再加熱して保持	脆さを下げ、寸法を安定させる	温度による
調質	焼入れ＋高温焼戻し	強度と靭性のバランス	HRC 25 ～ 35

焼入れのあとは必ず焼戻しをします。焼入れっぱなしの部品は脆すぎて使えません。

表面は摩耗に強く、心部には靭性が欲しい部品は多くあります。歯車、カム、軸などです。その場合は全体焼入れではなく表面硬化を使います。

方法	原理	硬化層深さ	適する材料
浸炭焼入れ	表面に炭素を拡散させてから焼入れ	0.3 ～ 2.0 mm	SCM415、SCr420 などの低炭素鋼
窒化	表面に窒素を拡散。焼入れ不要	0.1 ～ 0.6 mm	Al・Cr・Mo を含む窒化鋼
高周波焼入れ	表層を誘導加熱してから急冷	0.5 ～ 5 mm	S45C、SCM440 などの中炭素鋼
炎焼入れ	表層を炎で加熱してから急冷	1 ～ 6 mm	中炭素鋼、鋳鉄

窒化は処理温度が低く（約 500 °C）変形が最小なので、すでに精加工した部品に向きます。

図面の指示はふつう「浸炭焼入れ HRC58-62、有効硬化層深さ 0.8〜1.2 mm」と書きます。3 つの情報がすべて必要です。方法、表面硬さ、硬化層深さ。硬さだけで深さがなければ、耐摩耗寿命を指定したことになりません。

尺度	圧子と荷重	向く対象	換算
HRC	120° ダイヤモンド円錐、150 kgf	焼入れ鋼、HRC 20〜70	いちばん多い
HRB	1.588 mm 鋼球、100 kgf	軟鋼、銅合金	HRB 100 ≈ HRC 20
HV（ビッカース）	正四角錐ダイヤモンド	薄物、硬化層、めっき	HV 550 ≈ HRC 52
HB（ブリネル）	鋼球または超硬球	鋳物、大物、粗い結晶粒	HB 300 ≈ HRC 32

尺度間の換算は経験値（ISO 18265）であって厳密な変換ではありません。図面が求める尺度で測ります。

同じ部品でも、熱処理を精加工の前に置くか後に置くかで、まったく別の仕事になります。

だから「HRC58-62」と「円筒度 0.005」が同じ図面にあれば、それは熱処理後の研削を指定しているのと同じです。見積でここを落とすと、その受注の粗利は消えます。

マルテンサイトはオーステナイトより比容積が大きいため、焼入れ後の部品は膨らみます。炭素鋼では線寸法で +0.05% 〜 +0.15% が典型です。200 mm の軸なら焼入れ後に 0.1〜0.3 mm 伸びることがあり、これに冷却むらによる反りや楕円が加わります。