主な相違点 – 焼きなまし vs 焼入れ vs 焼き戻し
熱処理とは、特に冶金学において、熱を利用して材料の性質を変えることである。
金属や合金の化学的・物理的性質を変化させる工業プロセスの一種である。
熱処理には大きく分けて、焼きなまし、焼き戻し、焼き入れ、焼きならしの4種類があります。
焼なましは、材料を軟らかくしたり、機械加工性、電気特性、寸法安定性などの所望の特性を得るために行われる熱処理です。
焼入れは、金属の硬度を高める処理です。
焼戻しとは、物質をその臨界領域以下の温度まで加熱し、保持した後、冷却することである。
焼入れと焼戻しの大きな違いは、焼入れは金属や合金を柔らかくすること、焼戻しは金属や合金の硬度を上げること、焼戻しは焼入れした金属や合金のもろさをなくすことである。
アニーリングとは
焼鈍とは、材料を軟化させ、所望の化学的・物理的特性を得ることである。
望ましい特性には、機械加工性、溶接性、寸法安定性などがあります。
熱処理の一種である。
焼なましは、金属を臨界温度（臨界温度とは、金属の結晶相が変化する温度）付近まで加熱して行う。
このような高温に加熱することで、加工に適した状態にする。
加熱後、金属は室温まで冷却する必要がある。
これは、オーブンを使って行うことができる。
図1: 銀の帯の焼きなまし
金属をゆっくり冷やすことで、微細な組織が形成される。
このとき、成分の一部または全部が分離されることがあります。
アニール処理工程は、純金属だけでなく、合金にも使用することができる。
鉄系金属はその処理方法により、以下のように分類される。
- 完全焼鈍鉄合金（非常にゆっくりとした冷却過程を使用します。）
- プロセスアニール鉄系合金（冷却速度が速い場合があります。）
真鍮、銀、銅などの他の金属は、完全にアニールすることができますが、急速に冷却されます。
これは、水中で急冷することによって行うことができる。
ハードニングとは
焼入れとは、材料の硬度を上げることです。
焼入れをすると、材料の強度が向上する。
焼入れは、多くの場合、焼き入れによって行われる。
金属の焼入れでは、金属を加熱してオーステナイト結晶相にした後、急冷する。
冷却には、強制空気、窒素などの気体、油、塩水などが使われます（合金の種類とその成分によって選択されます）。
硬化処理により、金属の強度と摩耗特性が向上します。
しかし、十分な炭素と合金の含有量があることが、焼入れの前提条件となります。
焼入れは、鋼のような金属合金に対して行うことができます。
しかし、この方法で焼入れを行うと、金属がもろくなってしまう。
そのため、一般的には焼戻しを行った後に、焼入れを行う。
焼入れ工程には大きく分けて、表面焼入れと場合分け焼入れがあります。
表面硬化
表面硬化は、芯は柔らかいまま、外面の硬度を上げることです。
表面硬化には、浸炭、窒化、火炎焼入れ・高周波焼入れなどの方法があります。
- 浸炭は、炭素質の環境下で高温に数時間さらす。
- 窒化は窒素と熱を利用する。窒素と熱を利用する窒化処理で、燃料噴射ポンプなどに利用される。
- 火炎焼入れ・高周波焼入れは、火炎の形で短時間に熱を加え、すぐに焼入れを行う。
ケースハードニング
素材の表面に元素を注入し、より硬い合金の薄い層を形成することで、表面の硬度を高める処理です。
内部はそのままに、耐摩耗性を向上させることができる。
テンパリングとは
焼き戻しとは、物質をその臨界温度以下に加熱し、保持した後、冷却することである。
望ましい性質を得るために行われる。
焼き戻し処理は、焼入れや焼ならしを行った鋼材に対して行われることが多い。
焼き戻し処理は、焼き入れした鋼材の脆さを軽減するのに有効です。
焼戻しを行う温度は、材料の硬度に直接影響する。
温度が高いほど硬度は低くなる。
焼戻しは、合金を臨界温度（金属の結晶相が変化する温度）より低い温度まで再加熱して行う。
その後、その温度でしばらく保持し、冷却する。
冷却には急冷と空冷があります。
焼戻しの下位分類にオーステンパリングがあります。
主に鉄鋼やダクタイル鋳鉄などの鉄系金属に適用される。
金属合金の歪みを低減または除去して機械的性質を改善するために使用される。
アニーリング・ハードニング・テンパリングの違い
定義
アニーリング。
アニールとは、材料を軟化させて、望ましい化学的・物理的性質を得ること。
焼き入れ。
材料の硬度を上げること。
焼戻し。
物質を臨界温度以下に加熱し、保持した後、冷却すること。
プロセス
アニール処理。
金属を臨界温度付近まで加熱した後、炉の中でゆっくりと室温まで冷却する工程。
焼入れ。
金属を加熱し、オーステナイト結晶相にした後、急冷する工程。
焼戻し。
合金を臨界温度より低い温度に再加熱し、しばらく保持した後冷却することで焼き戻しする。
目的
アニーリング。
材料を軟らかくする。
焼入れ：材料を硬くする。
合金などの材料の硬度や強度を高める。
焼戻し（やきもどし 金属のもろさをなくす。
アプリケーション
焼きなまし。
金属や合金の焼きなましを行う。
焼入れ。
十分な炭素と合金を含む合金を焼入れする。
焼戻し。
主に鉄鋼に用いられる。
結論
焼きなまし、焼き入れ、焼き戻しとは、熱処理の一種である。
焼きなまし、焼き入れ、焼き戻しの大きな違いは、焼きなましは金属や合金を柔らかくすること、焼き入れは金属や合金の硬度を上げること、焼き戻しは焼き入れした金属や合金のもろさを減らすことである。
