ステンレス鋼の熱処理タイプ
ステンレス鋼の熱処理は、ほとんどの場合、金属表面での浸炭、脱炭、およびスケーリングを回避するために制御された条件下で実行されます。
アニーリング
焼きなまし、または溶体化処理は、加工硬化オーステナイト系ステンレス鋼を再結晶化し、加工硬化ステンレス鋼の周囲に析出した炭化クロムを溶液に引き込むために使用されます。さらに、この処理により、冷間加工中に発生した応力が除去され、樹枝状のステンレス鋼の溶接部が均質化されます。
ステンレス鋼の焼きなましは1040°Cを超える温度で行われますが、特定の種類の鋼は、細粒サイズを考慮しながら、1010°C未満の非常に制御された温度で焼きなましすることができます。表面のスケーリングを防ぎ、粒子の成長を制御するために、プロセスは短い間隔で維持されます。
焼入れ焼鈍
オーステナイト系ステンレス鋼の焼入れ焼鈍は、感作を克服するために水焼入れによって金属を急速に冷却するプロセスです。
アニーリングの安定化
安定化焼鈍は、グレード321および347の従来の焼鈍に続いて行われることがよくあります。これらのグレードの組成に存在する炭素は、焼鈍中にグレード321のチタンおよびグレード347のニオブと結合することができます。ニオブまたは炭化チタンの形での炭素の析出は、870〜900℃の温度で2〜4時間さらに焼きなましした後、急冷することによって起こり、それによって炭化クロムの析出を防ぎます。
この処理は、厳しい腐食性の操作条件または400〜870°Cの範囲の温度を伴う条件下で実行できます。
クリーニング
オーステナイト系ステンレス鋼の表面は、熱処理または焼きなましの前に、炭素質の残留物、グリース、および油を除去するために徹底的に洗浄する必要があります。残留物の存在は浸炭を引き起こし、その結果、耐食性が低下するためです。
プロセスアニーリング
すべてのフェライト系およびマルテンサイト系ステンレス鋼は、フェライト温度範囲で加熱することによってプロセス焼鈍するか、オーステナイト範囲で臨界温度を超えて加熱することによって完全に焼鈍することができます。亜臨界アニーリングは、通常760〜830°Cの温度で実行できます。球状化およびフェライト炭化物の軟質構造は、材料を完全な焼きなまし温度から25°Cで1時間冷却するか、臨界未満の焼きなまし温度で1時間保持することによって生成できます。完全焼鈍後に冷間加工された製品は、亜臨界温度で30分未満で焼鈍できます。
動作温度範囲全体で単相構造を保持するフェライト鋼グレードは、760〜955°Cの温度での短時間の再結晶焼鈍のみを必要とします。
制御された雰囲気
ステンレス鋼は一般に、スケーリングを減らすために制御された条件で焼きなましされます。この処理は塩浴で行うことができますが、高還元条件で行われる明るいアニーリングが最も好ましいです。製造業者は、水素と窒素の存在下でワイヤー、チューブ、およびフラットロールコイル製品の明るい焼きなましを実行します。明るい焼きなまし製品は「BA」と呼ばれます。
硬化
低合金鋼と同様に、マルテンサイト系ステンレス鋼は焼戻し、焼入れ、オーステナイト化を使用して硬化されます。オーステナイト化温度は980〜1010°Cの範囲です。980°Cのオーステナイト化温度では、焼入れ時の硬度は最初に増加し、次に保持後に低下する傾向があります。特定の鋼種の最適なオーステナイト化温度は、次のプロセス焼戻しの温度に基づく場合があります。
高炭素鋼と低炭素鋼の複雑な部分の割れは、オーステナイト化の前に鋼を790°Cに予熱することで防ぐことができます。
冷却と焼入れ
マルテンサイト系ステンレス鋼は合金含有量が高いため、焼入れ性が高くなります。完全な硬度は、オーステナイト化温度での空冷によって達成できますが、より大きなセクションを硬化するには、オイル焼入れが必要になる場合があります。硬化した部品は、特に割れを防ぐために油焼入れを使用した場合は、室温で冷却した直後に焼き戻しする必要があります。場合によっては、コンポーネントは焼き戻し前に-75°Cで凍結されます。マルテンサイト鋼の焼戻しは510°Cを超える温度で行われ、その後、脆化を防ぐために400°C未満の温度で鋼が急速に冷却されます。
一部の析出硬化ステンレス鋼は、標準的なマルテンサイト系ステンレス鋼と比較して、厳密な熱処理が必要です。たとえば、時効、氷点下冷却、トリガー焼きなまし、および焼きなましには、半オーステナイト析出硬化タイプが必要になる場合があります。一方、マルテンサイト析出硬化型は、時効処理のみが必要な場合があります。
応力緩和
400°C未満でのストレス緩和が最も一般的な方法ですが、結果として中程度のストレス緩和しか得られません。425〜925°Cまでの温度で応力を緩和すると、寸法の不安定性や応力腐食割れの原因となる残留応力が大幅に減少します。870°Cで1時間の応力緩和により、残留応力の約85％が緩和されます。ただし、この温度範囲では、粒界に炭化物が析出し、多くの媒体の耐食性に影響を与える増感が生じる可能性があります。これらの影響を回避するために、安定化ステンレス鋼または低炭素タイプの鋼が好ましい。
ステンレス鋼の完全溶体化処理は、約1080°Cに加熱した後、急速に冷却することにより、すべての残留応力を排除します。ただし、ほとんどの大規模または複雑な製造には実用的ではありません。
低温応力緩和
オーステナイト系ステンレス鋼の冷間加工を行って強度を向上させながら、低温応力緩和により圧縮降伏強度と比例限界が増加する傾向があります。粒界抵抗が重要でない場合、応力緩和は最大345〜425°Cの温度で実行されます。温度が高くなると材料強度が低下するため、冷間加工製品の応力緩和には適していません。
溶接後の焼きなまし
ステンレス鋼の溶接製品は、高い残留応力を最小限に抑えるために、標準の焼きなまし温度よりも低い温度に加熱されますが、焼きなましとそれに続く溶接は不可能です。応力緩和は、多くの場合、大きな溶接セクションまたは複雑な溶接セクション、またはステンレス鋼に溶接された低合金鋼で構成される異種溶接で実行されます。
フェライト系またはマルテンサイト系ステンレス鋼の応力緩和は、一部のタイプの耐食性の回復に加えて、溶接および熱影響部を焼き戻します。これらのステンレス鋼グレードの焼鈍温度は比較的低いです。
表面硬化
ステンレス鋼では、特定の種類の表面硬化方法のみを実行できます。ほとんどの場合、低合金鋼と炭素の硬化はマルテンサイト変態に依存するため、結果として生じる硬度は炭素含有量に関連します。ただし、マルテンサイト系ステンレス鋼の炭素含有量は低いものから非常に低いものまであるため、この硬化方法は広く採用されていません。
窒化
オーステナイト系ステンレス鋼は、窒化によって表面硬化させることができます。ステンレス鋼のコアは柔らかく、重い用途では強度が非常に低いため、このプロセスの用途は非常に限られています。もう1つの大きな制限は、窒化鋼は元のステンレス鋼と比較して耐食性が低いことです。
物理蒸着（PVD）
物理蒸着により、ステンレス鋼を含む多くの材料に薄くて硬い層を堆積させることができます。窒化チタンは最も一般的に適用されるコーティングであり、審美的に心地よい金色で入手できます。その外観のために、このコーティングは、金のパネルが埋め込まれた建築用パネルを製造するために、一般的に8番の鏡面研磨された表面に適用されます。