第10章　炭素鋼の熱処理と実用炭素鋼 

＊各種熱処理（焼・・・）  目的，方法，組織，特性を理解 

＊焼入れ共析鋼の焼もどし過程 　　組織，特性の変化 ＊恒温変態曲線（TTT） 　　目的，特性 ＊連続変態曲線（CCT） 　　臨界冷却速度，焼入れ性との関係 

残留マルテンサイトの 割合による

セメンタイトの球状化　　　　　高靭性化

目的：　靭性の改善 方法：　A1線付近で保持後，徐冷

（1）：　共析セメンタイトの分断 （2）：　共析セメンタイトの分断+初析セメンタイトの微細化

大型部材用

亜共析鋼 過共析鋼

球状化焼なまし ＝セメンタイトの球状化処理

焼ならし =γ域からの空冷処理

高強度 高靭性

目的：　微細パーライト組織を得る 方法：　A3線 or A3線直上で保持後，空冷

微細パーライト：　ソルバイト，トルースタイト

パーライト組織 の微細化による

冷却開始温度　　　　A3, Acm線よりわずかに高い温度　　　　　γ粒の粗大化を抑制

パーライトの強度，靭性：　フェライトとセメンタイトの中間

焼入れ温度高すぎても，硬さの上昇はみられない。

焼入れ =マルテンサイトを得る処理

目的：　γ→マルテンサイトにする 方法：　A3線 or A3線直上で保持後，水冷

焼もどし =マルテンサイト組織の分解

目的：　マルテンサイトに靭性を持たせる 方法：　100℃~A1線で等温保持後，炉冷

焼もどし =マルテンサイト（M）の時効処理

共析鋼では，以下の３つの段階で焼もどしが進行する

第１段階（80~220℃）：　Mからの炭素排出

M(bct) →　Fe2.4C(ε-M，六方晶)+　低炭素M(bcc)

第2段階（200~300℃）：　残留γの分解

残留γ　→　Fe2.4C(ε-M，六方晶)+　低炭素M(bcc)

第３段階（200~500℃）：　低炭素Mからの炭素排出，Fe2.4C→Fe3C

低炭素M(bcc)　→　α（フェライト） Fe2.4C(ε-M，六方晶)　→　Fe3C(セメンタイト，斜方晶)

体積↓ 電気抵抗↓

体積↑ 電気抵抗↓ 磁化

非平衡状態から平衡状態へ遷移過程

500℃以上では平衡状態図どおりの組織になる

強度

靭性

恒温変態：　時間依存型の相変態

恒温変態曲線（Time-Temperature-Transformation (TTT) Curve）

共析鋼

ベイナイト： 微細セメンタイト（or Fe2.4C） と高ひずみフェライト の混合組織

（形態） 上部ベイナイト；羽毛状 下部ベイナイト：針状

ベイナイト組織：強度を維持しながらも，高い靭性を示す（図10.23）。

恒温変態を利用した熱処理として

○恒温焼なまし ○オーステンパー ○マルクエンチ ○マルテンパー ○パテンティング ○オースフォーミング

連続冷却変態：　速度依存型の相変態

連続冷却変態曲線（Continuous-Cooling-Transformation (CCT) Curve）

共析鋼

上部臨界冷却速度

合金元素を含む鋼（高張力鋼）のCCT曲線

焼入れ性の評価（ジョミニー試験）

臨界直径：

中心まで焼きが入る ような最大直径

焼入れ硬さHRC55が目安

U曲線

圧縮残留応力を表面に残すのが 実用的には好ましい形。 

疲労き裂の伝播を抑制

熱型残留応力

残留応力 圧縮（熱型）

引張（変態型）

SPCC：  S: Steel, P: Plate, C: Cold, C: Commercial（汎用） SPCD：  S: Steel, P: Plate, C: Cold, D: Drawing（絞り） SPCE：  S: Steel, P: Plate, C: Cold, E: Electroly>c(めっき) 

SPCC（冷間圧延鋼板）

C<0.12%

最近では， 自動車用途への割合が大きい

炭素鋼生産の約５０％が薄鋼板

第10章　炭素鋼の熱処理と実用炭素鋼　（まとめ）

○ 焼なまし，焼ならし，焼もどし，焼入れ 　→名称は似ているが，中身は全く異なる ○ 焼入れ共析鋼の焼き戻し過程 　→マルテンサイト，残留γの分解を伴い平衡状態に戻る ○恒温変態曲線（TTT） 　→一定温度で相変態させる、各種の恒温変態あり ○連続変態曲線（CCT） 　→冷却で相変態させる ○焼入れ性の判断 　→冷却速度遅くてもマルテンサイト変態が生じる 　　＝焼入れ性良好