焼き入れ、焼き戻しの保持時間

質問

技能検定の問題に外径７５ミリのリンク状で３５ミリの空洞になっていて厚みが６０ミリのものを焼き入れ焼き戻しするというものがありました。材質は
SUS420J2で、加熱炉には箱型電気炉を使用するようです。
焼き入れ加熱温度と保持時間、焼き戻し温度と保持時間を問う問題で、答えは
焼き入れ加熱には９５０℃で１時間、焼き戻しには７００℃で４時間ということでした。答えはわかったのですが、なぜ、このようになるのかわかりません。これらの保持時間というのは　どうやって　求めたものなのでしょうか？
また、材質によっても、これらの保持時間は　違ってくるかと思いますが、
それは　どうやって求めるのでしょうか？
よろしくご教授願いたいと思います。よろしくお願いします。

回答No.1

noname#230359

焼入れ、焼き戻しなど、熱処理をする場合、熱は表面から、内部に伝わっていきます（熱伝導）。

熱伝導は温度差に比例します。
内部の温度が表面と比較して低い時は熱伝導は大きくなりますが内部の温度が上がってくると熱伝導は小さくなます。

熱伝導比は材料によって違います。

熱処理は加熱温度が重要になってきますが（高すぎても低すぎても×）表面の温度が高くなりすぎず（炉内温度）、芯（内部）まで十分に温度を上げる為の時間です。

上記の理由によって、材質だけでなく形状（主に肉厚）によっても変わります。

＞以前、焼き入れや焼き戻しの保持時間に関して肉厚25ミリに対して何分とか・・。

多分、これが熱伝導に関係してくるのだと思います。
前回の回答ではもれましたので、追記します。

熱伝導は温度差に比例して、距離に反比例する。
つまり、距離（この場合は表面からの距離なので肉厚の半分）が倍になれば、保持時間も倍になると思います。

詳しい計算方法は専門家ではないので不明です。
ただ、現状で私が調査しても貴方が調査しても出る答えは同じだと思うのでご自身で調査をする事をお勧めします。
その過程でこれ以外の疑問や今まで気付かなかった事も解明出来ると思います。

補足

メカニズムを解りやすく書いていただきありがとうございます。とても参考になりました。ところで、この問題の答え「焼き入れ加熱には９５０℃で１時間、焼き戻しには７００℃で４時間」の時間は、どのような　計算式で求めたものなのでしょうか？以前、焼き入れや焼き戻しの保持時間に関して肉厚25ミリに対して何分とか・・。　そんな話を聞いたことがありましたが。それとは関係あるのでしょうか？技能検定の問題集には答えのみ　載っていて　解説がありませんので、わからないのです。誠に勝手なお願いですが、よろしく願いします。