金属加工における熱処理の中でも、基本中の基本とされる「焼き入れ（焼入れ）」と「焼きなまし（焼鈍）」。この二つは、加熱するという点では共通していますが、その目的と得られる結果は正反対です 。金属の特性を理解し、適切な加工を行うためには、この根本的な違いを正確に把握しておく必要があります。
焼き入れの目的：鋼を硬く、強くする
焼き入れの最大の目的は、鋼の硬度と強度、そして耐摩耗性を向上させることです 。鋼をオーステナイト組織と呼ばれる状態になるまで高温に加熱し、その後、水や油などを用いて急激に冷却します 。この急冷プロセスにより、非常に硬い「マルテンサイト」という組織が形成され、鋼は劇的に硬くなります。この特性を利用して、刃物や工具、ベアリング、機械部品など、高い硬度や耐摩耗性が求められる製品に適用されます。
焼きなましの目的：鋼を軟らかく、加工しやすくする
一方、焼きなましは、焼き入れとは逆に鋼を軟らかくすることを主な目的とします 。鍛造や圧延などの冷間加工を行うと、金属は「加工硬化」を起こして硬くなり、同時に内部に応力が蓄積してしまいます 。この状態のままさらに加工を続けると、ひび割れや変形の原因となります。そこで、焼きなましを行うことで、硬化した組織を軟化させ、内部応力を取り除き、加工しやすい状態に戻すのです 。これは、いわば金属組織を「リセット」する作業であり、後工程の切削加工や塑性加工をスムーズに進めるために不可欠な処理と言えます。
このように、焼き入れが「強化」の熱処理であるのに対し、焼きなましは「軟化と調整」の熱処理であり、両者は製造プロセスの異なる段階で、それぞれの重要な役割を担っているのです。
より詳細な熱処理の基礎知識については、以下のリンクも参考になります。大手熱処理メーカーによる解説です。
熱処理の基礎知識 | 高周波熱錬株式会社
焼き入れと焼きなましが正反対の性質をもたらす理由は、その具体的な方法、特に「加熱温度」と「冷却速度」の違いにあります 。どちらも鋼の変態点（組織が変化する温度）以上の高温に加熱しますが、その後の冷却プロセスが決定的な違いを生み出します。
鋼の熱処理における加熱温度は、その炭素含有量によって基準となる変態点が異なります。一般的に、焼き入れも焼きなましも、A3変態点（亜共析鋼の場合）またはA1変態点（過共析鋼の場合）より30～50℃高い温度まで加熱し、組織を均一なオーステナイト状態にします 。この温度帯まで加熱することで、炭化物が鋼の素地（基地）に溶け込み、熱処理による組織変化の準備が整います。加熱時間が短すぎると組織が不均一になり、長すぎると結晶粒が粗大化してしまい、どちらも狙い通りの機械的性質が得られなくなるため、適切な温度と保持時間が重要となります。
熱処理の成否を分ける最も重要な要素が冷却速度です 。
以下の表は、焼き入れと焼きなましの方法を比較したものです。
| 項目 | 焼き入れ | 焼きなまし |
|---|---|---|
| 加熱温度 | A3またはA1変態点 +30～50℃ | A3またはA1変態点 +30～50℃（目的に応じてA1変態点以下の場合もある） |
| 冷却方法 | 水、油、ガスなどによる急冷 | 炉中での徐冷 |
| 冷却速度 | 速い | 遅い |
| 目的 | 硬度・強度の向上（マルテンサイト化） | 軟化、内部応力除去、組織の均一化 |
このように、加熱プロセスは似ていても、その後の冷却という「冷やし方」一つで、鋼の性質を硬くも軟らかくも変えることができるのです。これが熱処理の奥深さであり、面白い点でもあります。
「焼き入れ」「焼きなまし」と一言で言っても、その目的や材料に応じて様々な種類が存在します。ここでは、現場でよく使われる代表的な熱処理方法とその特徴について解説します。
焼きなましは、主に「何を目的として軟らかくするか」によって、いくつかの種類に分類されます 。
焼き入れは、主に「何を使って冷やすか」という冷却媒体によって分類されます。適切な冷却媒体の選択は、焼き割れを防ぎ、狙い通りの硬度を得るために極めて重要です。
これらの熱処理は、JIS（日本産業規格）によって記号が定められています。例えば、完全焼きなましは「HAF」、応力除去焼きなましは「HASR」と表記されます。図面に記載された記号を正しく理解することも、金属加工従事者にとって必須のスキルです。
JISの熱処理記号については、以下の資料が参考になります。
JISに規定されている熱処理記号 - 東部金属熱処理工業組合
金属加工において、「内部応力」と「加工性」は、製品の品質と生産効率を左右する非常に重要な要素です。焼き入れと焼きなましは、これらを意図的にコントロールするための強力な手段となります。
金属の板を何度も折り曲げると、だんだん硬くなり、最後には折れてしまいます。これが「加工硬化」です 。塑性加工（プレス、圧延、引き抜きなど）によって金属に応力を加えると、内部の結晶構造が乱れて「転位」と呼ばれる格子のズレが増加し、互いに絡み合うことで、それ以上の変形が起こりにくくなります。これが硬化の正体です。加工硬化が進むと、延性（引き伸ばされる性質）や靭性（破壊に対する抵抗）が低下し、さらなる加工は困難になります。
ここで活躍するのが「焼きなまし」です。鋼を再結晶温度以上に加熱すると、乱れた結晶構造がリセットされ、ひずみのない新しい結晶粒が形成されます。これにより、加工硬化によって失われた延性や靭性が回復し、再び軟らかく加工しやすい状態に戻るのです 。特に、線材の引き抜きや薄板の深絞り加工など、大きな変形を伴う加工では、工程の途中で焼きなましを挟む「中間焼きなまし」が不可欠となります。
一方、焼き入れは、硬度を向上させる代償として、大きな「内部応力」を材料内部に発生させます。これは「熱応力」と「変態応力」の二つに分けられます。
これらの内部応力は、製品の変形や寸法変化の原因となるだけでなく、放置すると「置き割れ」や「研削割れ」といった致命的な欠陥につながる可能性があります。そのため、焼き入れを行った後は、必ず「焼き戻し（焼戻し）」という後処理を行わなければなりません。
焼き戻しは、焼き入れ後の鋼をA1変態点以下の適当な温度（150～650℃）に再加熱する処理です。これにより、硬さの源であるマルテンサイト組織を少し安定した組織に変化させ、硬度をわずかに低下させる代わりに、靭性を大幅に向上させ、内部応力を軽減することができます。焼き入れと焼き戻しは常にワンセットで行われるため、「焼入れ焼戻し」と一括りで呼ばれることも多く、これにより初めて、硬さと粘り強さを両立した実用的な部品が完成するのです。
つまり、焼きなましは「加工のための応力除去」、焼き戻しは「焼き入れによって生じた応力の除去と靭性の付与」と、同じ応力除去でもその目的とタイミングが異なるのです。
これまで焼き入れと焼きなましの違いを解説してきましたが、現場ではもう一つ重要な熱処理、「焼きならし（焼ならし、Normalizing）」があります。焼きならしは、焼きなましと目的が似ている部分もあり混同されがちですが、冷却方法と得られる組織が異なります。ここでは、より専門的な視点から、これら3つの熱処理の違いを「TTT曲線（等温変態曲線）」を用いて解説します。
焼きならしの目的は、鋳造や鍛造などで不均一になったり、粗大化したりした結晶粒を、均一で微細な標準組織に整えることです 。これにより、機械的性質（強度や靭性）を向上させます 。加熱温度は焼きなまし（完全焼きなまし）とほぼ同じですが、決定的な違いは冷却方法にあります。焼きなましが「炉冷（徐冷）」であるのに対し、焼きならしは「空冷（大気中で放冷）」で行います。
この冷却速度の違いが、組織と性質の違いを生みます。
TTT曲線（Time-Temperature-Transformation Diagram）は、鋼をオーステナイト状態から冷却した際に、「どのくらいの時間」で「どの温度」で「どの組織に変化するか」を示したグラフです。この曲線を理解すると、冷却速度と生まれる組織の関係が一目瞭然となります。
TTT曲線は、一般的に「鼻」と呼ばれるC字型のカーブを描きます。冷却曲線がこの「鼻」の部分に接触すると、パーライト変態が始まります。
このように、TTT曲線を基準に考えることで、「焼きなまし」「焼きならし」「焼き入れ」は、冷却速度をコントロールすることによって、意図的に異なる金属組織と機械的性質を得るための技術であることが論理的に理解できます。単に「硬くする」「軟らかくする」という知識から一歩進んで、なぜそうなるのかを組織レベルで把握することが、より高度な品質管理と技術応用につながるのです。
