金属熱処理のポピュラーサイエンス

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金属の熱処理とは、金属製の部品を特定の媒体の中で適切な温度まで加熱し、その温度で一定時間保持した後、異なる速度で冷却する工程です。 金属の熱処理は機械製造における重要な工程の一つであり、他の加工工程と比べて、熱処理は一般的に部品の形状や全体的な化学組成を変えることはせず、部品内部の微細組織を変化させたり、表面の化学組成を変えたりすることによって、部品の使用性能を付与したり向上させたりします。その特徴は、ワークの内部品質を向上させることであり、これは一般的に肉眼では見ることができない。 大型鋳鋼品の熱処理炉 金属製の部品に必要な機械的性質、物理的性質、化学的性質を与えるためには、適切な材料や各種成形工程を選択することに加えて、熱処理工程が不可欠な場合が多い。鋼は機械工業で最も広く使用される材料であり、その微細組織は複雑であるが熱処理によって制御することができるため、鋼の熱処理は金属熱処理の主要な内容となっている。また、アルミニウム、銅、マグネシウム、チタンなど及びその合金も、熱処理によって機械的、物理的、化学的性質を変化させ、異なる使用性能を得ることができる。 石器時代から青銅器時代、鉄器時代へと進む過程で、熱処理の役割が徐々に人々に認識されるようになった。紀元前770年から紀元前222年の頃には、中国人たちは実際の生産活動の中で、銅や鉄の性質が温度や加圧によって変化することをすでに発見していました。白口鋳鉄の軟化処理は、農具を製造する上で重要な工程です。 紀元前6世紀、鋼製の武器が次第に採用されるようになり、鋼の硬度を高めるために焼入れ技術が急速に発展した。中国河北省易県の燕下都で発見された2本の剣と1本の戟の微細組織には、いずれもマルテンサイトが存在しており、焼き入れが施されていたことを示している。 焼入れ技術の発展に伴い、人々は徐々に冷却剤が焼入れ品質に与える影響に気づくようになった。三国時代の蜀の人、蒲元はかつて現在の陝西省の斜谷で諸葛亮のために3000本の剣を作った。伝えられるところによると、水を取りに成都へ人を派遣して焼き入れを行ったという。これは、中国が古代において異なる水質の冷却能力に気づいていたこと、また油や尿の冷却能力にも注目していたことを示している。中国で発見された西漢時代（紀元前206年～紀元24年）の中山靖王の墓から出た剣では、刃の中心部の炭素含有量は0.15％～0.4％であるのに対し、表面の炭素含有量は0.6％以上に達しており、浸炭処理が施されていたことがわかる。しかし当時は個人の「技」としての秘密であり、外部に漏らすことを拒んだため、発展は非常に遅かった。