大連鍛造品の焼き戻しの4段階

大連鍛造品は焼戻し温度が上昇するにつれて、焼入れ組織に一連の変化が発生する。組織転移の場合,焼戻しは一般にマルテンサイト分解,残留オーステナイト分解,炭化物転移,炭化物の凝集成長,フェライトの再結晶の4段階に分けられる。

大連鍛造品の焼戻し段階、マルテンサイト分解。80℃以下の温度で焼戻しすると、焼入れ鋼は明Sの組織転移がなく、このときマルテンサイト中の炭素の偏重のみが発生し、分解を開始しなかった。80〜200°Cで焼戻しすると、マルテンサイトが分解し始め、極めて微細な炭化物が析出し、マルテンサイト中の炭素の質量分率が低下する。

鍛造品はこの段階で焼戻し温度が低いため,マルテンサイト中に過飽和炭素原子の一部しか析出しなかったので,a−Fe中の炭素の過飽和固溶体であった。析出した極微細炭化物はマルテンサイトマトリックス上に均一に分布した。このような過飽和度の低いマルテンサイトと極微細炭化物の混合組織を焼戻しマルテンサイトと呼ぶ。

鍛造品の焼戻し第2段階、残留オーステナイト分解。温度が200〜300°Cに上昇するとマルテンサイト分解は継続したが,支配的な転移は残留オーステナイトの分解過程であった。残留オーステナイト分解は炭素原子の拡散によって先に偏重領域を形成し,さらにα相と炭化物の混合組織、すなわち下ベイナイトを形成する。この段階で鋼の硬度は著しく低下しなかった。

鍛造品の焼戻し第3段階、炭化物転移。この温度範囲では,温度が高いため炭素原子の拡散能力が強く,鉄原子も拡散能力を回復し,マルテンサイト分解と残留オーステナイト分解で析出した遷移炭化物はより安定な浸炭体に転移する。炭化物の析出と転移に伴い、マルテンサイト中の炭素の質量分率が低下し続け、マルテンサイトの格子歪みが消失し、マルテンサイトがフェライトに転移し、フェライトマトリックス内に微細な粒状(またはシート状)の浸炭体が分布する組織が得られ、この組織を焼戻し托氏体と呼ぶ。この段階では焼入れ応力がほぼ除去され,硬度が低下し,塑性,靭性が向上した。

鍛造品の焼戻しの第4段階は、炭化物の凝集成長とフェライトの再結晶である。焼戻し温度が高いため,炭素原子と鉄原子はいずれも強い拡散能力を有し,第3段階で形成された浸炭体シートは絶えず球化し成長する。500~600℃以上では、α相は次第に再結晶し,フェライト形態が元の板条状またはシート状を失い,多角形結晶粒を形成する。このとき組織はフェライト基体上に粒状炭化物が分布し,この組織を焼戻しソルバイトと呼ぶ。焼戻しソルバイトは良好な総合力学的性質を有する。この段階では応力と格子歪みが完全に除去される。