焼入れすると何で硬くなるの？
HTML-код
- Опубликовано: 22 авг 2024
- 焼入れすると何故硬くなるのでしょうか？
また、何故脆くなるのでしょうか？
そもそも、硬いとか脆いって一体どういうことなのでしょうか？
『硬さ』『脆さ』『靭性』というワードの定義をしてから、
オーステナイトから徐冷した組織（フェライト＋パーライト）と、
オーステナイトから急冷（焼入れ）した組織を比較しております。
転位の動きがキーとなっている？？
連絡先：mitsu.asai.6@gmail.com
大学で学んだ事ありますがこんなに解りやすい説明ではありませんでした。感動しました。
おもしろかったです！専門知識がなくても理解できるよう、定義から結果までかみ砕いての説明、めちゃくちゃありがたい。あと話し方も聞き取りやすくていい。
とてもうれしいコメント ありがとうございます。
この動画は素晴らしいです。金属材料系の動画をもっと上げていただきたいです。硬さと靭性の定義を教えていただいたのがありがたいです。
すごく嬉しい。。
めちゃくちゃ分かりやすかったです！
材料系の動画をもっと上げていただきたいです！！
分かりやすい解説ありがとうございます！焼き戻しについての解説、組成硬化で脆くなった金属を柔らかく戻したり、徐冷した場合や、バネになったり、磁力を帯びるのも含めて、解説して頂けると嬉しいです！
焼入れ焼鈍しは半導体製造でも良く使う手法です。半導体の場合は結晶欠陥(この動画で言う「転位」)の除去や分散(拡散)につかいます。
半導体の主原料であるシリコン単結晶はダイヤモンド並みに硬くて煎餅並みに脆いものです。機械的な加工を施す前に焼鈍しで靭性を増し、化学的物理的加工の前後に焼入れをするという作業を繰り返して製品が完成します。
昔ソーラー関係で Si 単結晶インゴットを加工する機械を設計しましたが、
Si も熱処理していたとは知りませんでした・・
（ソーラーの場合はウエハの値段が安いから熱処理は不要なのかしら？？）
金属素材の職についたので、大変勉強になりました。
材料の開発ってとても重要な仕事だと思っております。
かっこいい。
ソセイ変形しづらさが硬さだと、ゴムは硬いことになっちゃいます。
物質を構成する粒子同士の結合力が強く、且つ、変形しづらい、という二つの性質の併存が、硬いということと理解しています。
転位が多く存在すると転位が起きにくくなる、というのが、よくわかりませんでした。
例によって、大学の授業より何倍も分かり易いです。この分かり易さで、「相図の見方」もよろしくお願いします。その際、スピノーダル分解の話も分かり易くしていただけると助かります！
私もこのお話、お聞きしたいです。
なるほど～！
焼き入れは、鉄に炭素を楔のように混入させていくのは、何となく知っていたけど、
転位のことは知らなかったなぁ～
めちゃくちゃ判りやすかったです。
でも、いつも通り動画が突然終わるので、WIFIが通信エラーを起こして、動画が突然と停止したのかと思って、いつもビックリさせられますね😅
どうも～。
そうなんです。転位ってあまり有名ではないのですが、重要なんです。
動画の終わり方の件、改善しますので。。
大学で単位上限の関係上今学期一部の力学の授業が取れなかったのでこの手の動画すんごい為になりゅ
左官屋ですが、めっちゃ分かりやすいです！！
いやぁ嬉しい。
刀の焼き入れをするとき、冷却のために水や油を使いますがその温度には秘伝があって
その秘伝を盗もうとした者が師匠に水に漬けた腕を切り落とされたなんて話を聞きますが
この動画を見て納得できました！
温度が高いと固まるのに時間が掛かって硬くならず、温度が低すぎると速く硬くなり過ぎて脆くなる
だから焼き入れした刀を適切な状態で冷却するには適切な温度が必要ってことだったんですね！
＞温度が高いと固まるのに時間が掛かって硬くならず、温度が低すぎると速く硬くなり過ぎて脆くなる
勉強になります。
学部学生に叩き込みやすいいい動画でした
特に靭性については、人によって定義が違うので難しいですね...
応力歪み曲線の面積 と定義される方も多いのでそれを示してみたらわかりやすいかもです。
パーライトやフェライト という単語を用いるのであれば、
マルテンサイト というワードまで含めていただけるとありがたかったです
歪についても詳しく解説して頂きたいです。
分かりやすいです！FeとCの顔が並んでいる絵の説明が最高、大学の教科書にも載せてほしかった。
そう言って頂けると嬉しいです。
（教科書って何であんなにわかりづらく書くんですかね・・。理解できている人にはいい本なのかも知れませんが、理解したいからその本を読むわけで・・。謎ですわ。。）
鉄には興味があっていろいろな動画を見てきたけど、これが一番わかりやすい。説明もだが特に絵がうまいんだ。なんかすっきりわかって感謝です。あと、焼きなましや焼き戻しの説明動画が欲しいな。
それから、ある動画で、鉄は熱処理を繰り返すたびに品質が悪くなるみたいなことを述べていたのですが、どういうことでしょうか？手に入れ時の状態には戻せないということ？
＞焼きなましや焼き戻しの説明動画
いつかやりたいです
＞ある動画で、鉄は熱処理を繰り返すたびに品質が悪くなるみたいな
おそらく、
「A3変態点（オーステナイトになる温度）以下で熱処理を繰り返すと、
材料内に『ひずみ』が残ったり、結晶粒のサイズもバラバラになる」
ということなのかなと
＞手に入れ時の状態には戻せないということ？
自分は熱処理のプロではなく（いつも加工屋さんに相談してもらっています）なんとも言えませんが、
鋼を熱してオーステナイト状態で十分な時間保持すれば、熱処理の履歴はリセットされるはずです。
熱処理屋さんからの返信を希望いたします。。
早速のご返信ありがとうございました。少しづつでもじっくり勉強していこうと思います。
一番大事なFCC⇒BCCへの結晶構造の変化 ･･･マルテンサイト変態の話が抜けています。
刃物などでも用途に合わせて焼き入れを徐冷と急冷、焼き戻しをやりますよね。刃物だと鋭さがフォーカスされますが、「硬い=鋭い」と勘違いしてる人が結構います。
わかりやすい
浸炭焼入れや焼き戻しについてもよろしくお願いします。
本当に硬い鉄を作りたければ転位を端に寄せて極限まで純度を高くして急冷って事ですか！
分かりやすくてめちゃいいですね！
再生リスト整理してもらえたら見る人増えるんじゃないかしら？👀
コメント嬉しいです。
再生リスト整理してみようかな～。
@@user-vm3yc6jf9x
是非是非❗️✨
マルテンサイト変態
急冷した場合、破断させるために必要な力は大きいのと、エネルギーは低くて済む の関係がわかりません。矛盾するような
焼き入れが出来ない金属として
『軟鉄(炭素含有量が少ない)』
が挙げられますが、
例えばですが、
赤くなるまで加熱した軟鉄の
板材２本を、
片方は急冷して
もう一方をゆっくり冷ます
(徐冷)したとします。
この場合、
結晶の大きさが異なる2種類の軟鉄の板材が出来る事になると思うのですが、
硬度や靱性に何か変化は有るのでしょうか？
仮説①
結晶の大きさによる硬度の変化は確かに存在するが、この場合
そもそも焼き入れに必要な炭素含有量が少ないので
『体感出来るほどの変化は起こらない。』
仮説②
鉄の結晶構造は炭素等の不純物が混入する事によって初めて起きる現象であり、純粋な鉄かそれに近い軟鉄では
結晶化が起こらない、もしくは結晶構造の境目が曖昧であるため、硬度や靱性においては変化が見られない。
うーん、分からない
(*´･ω･)
炭素量の少ない金属であっても、とんでもない速度で急冷できたのであれば
マルテンサイト変態しますので、硬くすることが可能です。
（とんでもない速度の急冷というのが技術的に可能なのかどうかはわかりませんが・・）
ご質問は、マルテンサイト変態しなかった場合の（すなわちフェライト・パーライト変態での）、
冷却速度と結晶粒サイズの関係に関することと想定して回答します。
知識不足だったので調べてみたところ、簡単に申し上げれば、
『冷却速度が速いほど、フェライト粒の析出核が多数発生するので、
フェライトは微細化され、材料の降伏強さは大きくなる。
また、パーライトの層間隔も小さくなるため、硬くなる。』
ということでした。
（ソース：金属材料学概論 朝倉書店 宮川、坂木、共著 第５章より）
金箔のように原子 1個の厚みにすると、転移部分がほぼないから固くなるということですか？
溶接の講習の テキストにて、変位 オーステナイト パーライト等の ワードが グラフと 一緒に有った。
当時は ピンと来んかったけど、この説明だと よぉ判る。
これから学ぶ方々、知っとくと ドヤ顔出来るで :)
う～ん。よくわからん。焼き入れに炭素がいるのか？とか。硬さの単位についてとか。焼き戻しとか。オーステナイトやマルテンサイト？？。難しくてわからなくなったｗ。
申し訳ない・・
材料工学の先生が恐い人ばかりなのはなぜですか？
う～ん。いいボケが思いつかない・・
お題はいいのに悔しいです。
動画を見ての疑問
2:09
転位が起きて、転位記号が中央から、右端にズレましたけど、
同時に線2本も中央寄りにズレましたね。
これは、ズレる前にいったん結合を断ち切って、中央にズレるんですか？
そうだとすると、中央寄りに（1マスずつ）ズレたあと、また結合が回復しているように見えますが、結合って、そんなに簡単に回復するんですか？
結合が回復する＝高温で熱して融解、ということであれば理解できます。
逆に、「塑性変形する」をイメージすると、結合が断ち切られて、中央にズレて、しかも結合はズレたあとは回復しない。
これだと、まだイメージしやすいです。
3:48
これって、ドロドロに融解させるんじゃなくて、熱するんですよね？
溶けた状態で、原子が移動すると言われると、理解できるんですが、
光るまで熱しても、あくまで固体なので、その状態でも、炭素原子は鉄原子をくぐり抜けて、移動するってことですか？
4:26
炭素原子の数が急増したんですけど、これってどこから来たんですか？
以上、何も知識がないまっさらな状態の人から見た疑問です。
【転位の動きに関して】
転位の動きの詳細に関して自分は知識不足なのですが、
こんな動画はいかがでしょうか？
英語ですが、音声を消してもわかりやすいです。
ruclips.net/video/4ppzNpVVK_c/видео.html
ただしホントのところは、量子力学とかが必要になるのかもしれません。
原子の結合って、上の動画のように簡単に図で表現できるものではないような気もしますし。
【炭素原子の動きに関して】
コレに関しても自分は知識不足でしたので調べてみました。
高温になって原子の運動が活発になると、原子がジャンプして近くの原子空孔へ飛び込むのだそうです。
ちなみに、金属結晶中の原子は融点直下の温度では１時間当たり0.1mmも移動するとのことです。
（ソース：金属材料学概論 朝倉書店 宮川、坂木、共著 第２章より）
【炭素原子の数が急増】
動画の絵が間違っております。実際には、炭素原子の数は増えも減りもしません。
@@user-vm3yc6jf9x
コメントありがとうございます。
紹介いただいた海外の動画確認しました。
最初の球体だと、イメージしやすかったです。
ただ、これ以上の理解には専門知識が必要そうですね。
炭素原子が動く件は、
固体なのに動くのかなと疑問でしたが、高温下では本当に動いているんですね。
しかも、0.1mm/hというと、結構な動き。
原子の数量の増減は、承知しました。
ありがとうございます。
金合金のバネの製作を趣味でやってます。鋳造後1分で水冷すると焼き入れ完了と何人かの職人に言われ疑問でした。丁寧な職人は急速冷却での変形を危惧し、ある程度徐冷して取り出した鋳造体を一回赤変するまで加熱し水冷します。鋳造体の変形を無視したとして、この二つの熱処理方法は同じ硬さなのでしょうか？
遅らせ焼入れの一種でしょうか？？
遅らせ焼入れすると硬くなる と聞いたことがあります。
@@user-vm3yc6jf9x 製造工程で材料を溶解ると等焼入れ温度以上に昇温してそれを常温まで冷やす時の冷却速度を速くして熱処理する方法の事だと
思いますが原理的には硬さは同じです。但し結晶粒がバラバラであったり不純物が混入していたりして材料本来の性能を出すのは難しいです。
それでも要求特性を満足するのであればコストダウンの一つです。
急冷での変形が怖いので、全て遅らせ焼き入れです。材料の物性の発揮させるために、工程を簡略化しない方が良いと再確認しました、お返事ありがとうございます。
焼き入れをすると硬くなる じゃなくて
硬くする熱処理を焼き入れていう
焼き入れの目的は硬くすることだけじゃないし、一般的に加熱⇒急冷することを焼き入れというんだから何もおかしくないだろ。
空気中で焼き入れすれば酸化も起きると思うけれど、実際はどうなんだろう？
おこるぞ
@@user-tu3lx5kg3m
当然起きますよね。アルミみたいに酸化皮膜ができるんでしょうけど。
日本刃のルーツ
分かって読んでるのかなぁ〜
もっとわかりやすく説明 出来ないかぁ〜
自分が理解できなかったからってこれ以上簡単にならないよ
全然解らないし、理屈に合わない、説明が矛盾、？？？が多い。
理屈に合わない点や矛盾している点をシェアしていただければ勉強になりますので是非。
「この動画は素晴らしいです」という人もいます。
「私はもう見ない」というだけです。
かみ砕いた解説も不十分で的外れ、専門用語の使いすぎ。でしょうか。
解らないのに何で理屈や矛盾に言及できるのだろう？
こういう偉そうなコメントする奴って、たいてい句読点の使い方おかしかったり頭悪そうな文章書くよね
焼入の冷却速度で結晶粒が決定される事は聞いた事ありません。捏造は駄目です。もう少し勉強してくださいね
どこが間違っているのでしょうか？
私も動画で言われているのと同じことを大学で学んだのですが…
＞焼入の冷却速度で結晶粒が決定される
そんなこと言ってないよ。急冷（焼き入れ）と徐冷を比較してるだけだよ
＞焼入の冷却速度で結晶粒が決定される事は聞いた事ありません
結晶の組成のことでしょうか？結晶粒サイズのことでしょうか？
どちらにしても、冷却速度と関係があると認識しております。
冷却速度によってマルテンサイト変態するかどうかが決まりますし、
フェライト・パーライト変態を考えた場合は、
『冷却速度が速ければフェライト核が多数析出するので、フェライト結晶粒は小さくなる』のだそうです。