●焼入れ【やきいれ】

最も基本的な金属材料の熱処理技術。要は高温状態を急冷して低温まで凍結することで，いわば偽平衡組織の人工的形成であるから，高温と低温の組織が同じ材料では意味がない。典型的適応材料は鉄鋼類と軽合金類で，他に銅合金，ニッケル合金にもある。鉄鋼以外の焼入れはすべて高温で溶体化処理後急冷するだけで，理論上でも技術的にもあまりむずかしくないが，鉄鋼のそれはやや特異である。炭素鋼は高温でオーステナイト組織で，ゆっくり冷却するとこれがフェライト＋パーライト，セメンタイト＋パーライトあるいはベイナイトになるが，焼入れるとマルテンサイトになる。マルテンサイトとして十分焼戻すと強度としなやかさのバランスのよい鋼となるので，鋼の場合はその生成量をもって焼入れ効果を判定する (→質量効果 ) 。焼入れの実際方法は高温の鋼を水または油中に突込んで攪拌し，蒸気膜付着による焼きむらのないように急冷する。比熱の大きい水は冷却能はよいが，臨界冷却速度以上の急冷は不必要なので沸点が高く焼きむらの少い油も使われるわけである。マルテンサイトは生成のとき膨張するので焼きそり，焼割れの危険がある。これを防ぐためマルクエンチ (→マルテンパー ) のような階段焼入れ法が考案された。またニッケル，クロム，マンガンなどを含む合金鋼は臨界冷却速度が小になるので，急冷しなくても安全に焼きが入る。日本刀の刀匠は焼きそりを逆に利用する。刀身の峰だけに断熱性の粘土を塗って水中に焼入れると，刃のほうだけ焼きが入って硬化とともに膨張するので，日本刀特有の美しい「そり」ができる。 (→TTT曲線 ) 　

鋼の硬度を高めるために高温に加熱してから、水や油などに入れて急激に冷却する操作。

熱処理の一種。もとは鋼を赤熱状態から水，湯，あるいは油の中に入れて急冷･硬化させることをいったが，現在では材料組織に意図的に非平衡状態をつくる，つまり熱平衡状態では起こってしまう相変態を起こさせない(たとえば高温の相を凍結する)ために，および熱平衡状態では起こらない相変態(たとえばマルテンサイト変態)を起こさせるために，高温から急速冷却する操作を総称していう。所望の状態を得るのに必要な冷却速度が小さいほど，その材料の焼入れ性がよいという。

鉄鋼材料の熱処理の一種で、高温に加熱した鋼を水（または油）に入れて急冷する操作をいう。この処理によって、鋼は著しく硬くなる。これを焼入れ硬化といい、古くから刀剣の仕上げ工程などで実施されてきた。人間に対して強い制裁を加えることを俗に「焼きを入れる」というが、これは、焼入れの操作が高温に加熱したり急冷したりする過酷なもので、しかも、なまくらであった刀が切れ味のよいものに生まれ変わることから転じた俗語である。

　焼入れによって鋼が硬化する理由は、面心立方晶のオーステナイトが急冷によって体心正方晶のマルテンサイトに変態し、この際に、多数の格子欠陥が結晶中に導入されるためである。この特性は鉄鋼材料に固有のものであり、他種の材料を高温から急冷しても一般には硬化しない。

　焼入れの際の急冷によって、鋼材が曲がったり割れたりすることがある。これらを焼入れひずみ、焼割れという。一方、冷却速度が遅いと、マルテンサイトよりも硬さが著しく劣るパーライトの混在した組織（不完全焼入れ組織）になってしまう。これらの不都合を除くために、ニッケル、クロム、モリブデン、ホウ素などを適量添加して、遅い冷却でも中心部まで完全に焼きが入るような、焼入れ性のよい合金鋼が20世紀初頭以来、盛んに開発されてきた。

　なお、高周波焼入れや火炎焼入れは、鋼材の表面部または一部だけを加熱・水冷して、その部分だけをマルテンサイト組織にする方法である。

［西沢泰二］

溶解度線以上の温度から，析出や変態を阻止するほど十分に速く急冷する操作．鋼では，オーステナイト域に加熱したものを急冷すると，マルテンサイトに変態する．急冷には通常，水あるいは油などが用いられ，水焼入れ，油焼入れなどとよばれる．得られたマルテンサイトは高強度で硬いが，非常にもろい．鋼の強度と靭性の組合せを最良の条件とするには，十分に焼きの入った状態を得たのち，適当な温度で焼戻しを行わなければならない．鋼の焼入れ性とは，焼きの入る深さおよび内部の硬さの分布を決める因子である．いいかえると，マルテンサイト組織を得るために必要な冷却速度であって，鋼の化学組成とオーステナイト粒度によって決まる．焼入れ性をよくするために，実用鋼においては種々の合金元素が添加されている．