金属の硬度を高める焼入れ処理とは対極に位置し、材料を軟らかくすること、加工によって内部に蓄積された残留応力を取り除くこと、そして不均一になった結晶組織を規則正しい状態へとリセットすることを目的とします。切削、プレス、引抜といったあらゆる金属加工の前後において、材料の加工性を回復させるための手段として機能しています。

熱力学的な駆動力と転位の消滅

金属を常温で変形させる冷間加工を行うと、結晶格子の中には転位と呼ばれる線状の原子配列の乱れが無数に発生し、増殖します。これらの欠陥が絡み合うことで金属は硬くなりますが、同時に内部には高いひずみエネルギーが蓄積され、極めて不安定な状態に置かれます。

ここに外部から熱エネルギーを加えることは、結晶を構成する原子に激しい熱振動を行わせることに他なりません。熱という活性化エネルギーを得た原子は、よりエネルギー状態の低い、安定した配置へと自発的に移動を開始します。これを拡散と呼びます。拡散現象の活性化により、転位同士が引き合って対消滅したり、エネルギーの低い配列へと再編成されたりすることで、蓄積されたひずみエネルギーが解放されていきます。

加熱によって原子の拡散が活発になると、刃状転位が結晶の余分な半面を拡張あるいは縮小させる上昇運動や、らせん転位が障害物を迂回する交差すべりといった微視的なメカニズムが連続的に引き起こされます。

これにより、エネルギー状態の高い転位の絡み合いが解け、より安定した二次元的な転位網へと再構成されます。

回復、再結晶、結晶粒成長

加熱温度の上昇に伴い、金属内部では三つの段階が順を追って進行します。

第一段階は回復です。比較的低い温度域で発生し、結晶粒の外形はそのままに、内部の残留応力のみが解放されます。原子のわずかな移動により、点欠陥が消滅し、転位が規則的に並び直すポリゴナイゼーションという現象が起きます。この段階では硬さはそれほど低下しませんが、応力腐食割れなどを防ぐための内部応力の除去には十分な効果を発揮します。

第二段階は再結晶です。さらに温度が上がると、ひずみエネルギーが極度に集中した結晶粒界や変形帯を起点として、内部に歪みを全く持たない新しい無傷の結晶粒が核生成します。この新しい結晶が、古い歪んだ結晶を侵食しながら成長し、やがて材料全体が真新しい結晶組織に置き換わります。転位密度は激減し、材料の硬さは劇的に低下して延性がに回復します。

第三段階は結晶粒成長です。再結晶が完了した後も加熱を続けると、新しい結晶粒同士が境界の面積を減らそうとして融合を始めます。結晶粒界は高い表面エネルギーを持つため、全体のエネルギーを減らす方向へと駆動力が働くのです。これにより結晶粒は粗大化しますが、大きすぎる結晶粒は材料の機械的強度を低下させ脆くするため、過度な成長を抑制する温度と時間の管理が求められます。

相変態を利用した組織制御

アニーリングには目的と対象材料に応じて多様な種類が存在しますが、鉄鋼材料において基本的なのが完全焼鈍です。

完全焼鈍による軟化と微細化

鋼を例にとると、オーステナイトと呼ばれる高温で安定な面心立方格子の結晶構造へと完全に変態する温度よりも数十度高い温度域まで加熱します。この温度で十分に保持し、炭素などの合金成分を均一に固溶させた後、炉内で極めてゆっくりと冷却します。これを炉冷と呼びます。 ゆっくり冷やすことで、オーステナイトからフェライトとセメンタイトが層状に並んだパーライト組織へと変態する際、その層の間隔が広い粗大パーライトが形成されます。このパーライトの層間隔は、冷却速度が遅いほど広くなるという特性を持っています。層間隔が広い粗大パーライトは、切削工具の刃先が軟らかい基地組織を容易に通過できるため、切りくずの排出性や工具寿命を劇的に向上させます。

サイクルタイムを短縮する等温焼鈍

完全焼鈍は炉内で極めてゆっくり冷やすため、多大な処理時間を要するという欠点があります。これを解決し、かつより均一な組織を得るために考案されたのが等温焼鈍です。 オーステナイト化温度まで加熱した後、パーライト変態が最も早く完了する温度帯である摂氏600度から700度付近の別の空間へと素早く移動させ、その温度帯で一定時間保持します。温度を一定に保つことで、材料全体のあらゆる場所で一斉に変態が進行するため、場所による硬さのばらつきが生じにくくなります。変態が完了した後は空気中で素早く冷却して構わないため、全体の処理時間を大幅に短縮でき、量産部品の加工前処理として広く普及しています。

被削性を極大化する球状化焼鈍

高炭素鋼や軸受鋼など、炭素量が多く硬くて加工が困難な材料に対して特化して行われるのが球状化焼鈍です。鋼を硬くしている最大の要因は、層状あるいは網目状に存在するセメンタイトという非常に硬い炭化物の存在です。 この処理では、変態点の直上と直下の温度を反復して行き来させたり、変態点直下で長時間保持したりする特殊な温度制御を行います。この処理により表面張力が働いて層状のセメンタイトが分断され、丸い球状に変化します。鋭利なエッジを持った層状構造から独立した球状構造へと炭化物の形態が変わることで、刃先が炭化物に引っ掛かりにくくなり、被削性が飛躍的に向上します。

偏析を解消する拡散焼鈍

巨大な鋳造インゴットの製造直後に行われるのが拡散焼鈍です。金属が液体から固体へ凝固する際、炭素やリンなどの合金成分は不均一に分布し、偏析と呼ばれる濃度の偏りを作ります。これを解消するため、摂氏1100度を超える高温で数十時間という長時間の加熱を行い、原子の拡散を促進させて化学成分を均一化させます。

相変態を伴わないアニーリング

相変態を利用しないアニーリングも、精密な機械部品の製造において重要な役割を担います。

寸法安定性を担保する応力除去焼鈍

切削加工、冷間プレス、あるいは溶接を行った後の部品には、局所的な塑性変形や熱収縮による不均一な残留応力が残っています。これを放置すると、時間の経過とともに部品が反り返ったり、使用中のわずかな負荷で亀裂が入ったりする原因となります。これを防ぐのが応力除去焼鈍です。 この処理は相変態を伴わない変態点以下の温度域で行われます。金属の降伏強度は温度が上がると低下します。部品を加熱していくと、材料の降伏強度が内部の残留応力よりも低くなる温度域に達します。すると、応力が集中していた部分で微小な塑性流動が起こり、応力が材料の降伏強度レベルまで解放されます。さらに、温度を保持している間にクリープ現象と呼ばれる時間依存の微小な変形が進行し、残留応力は限りなくゼロに近づいていきます。その後ゆっくり冷却することで、安定した寸法の部品が得られます。

非鉄金属における再結晶焼鈍

銅やアルミニウムといった相変態を持たない非鉄金属においては、再結晶焼鈍が唯一の軟化手段となります。伸線加工で極細の銅線を作る際などは、加工硬化で脆くなった線を何度も再結晶焼鈍で軟らかく戻しながら、段階的に細く引き抜いていきます。この場合、加熱温度と時間は再結晶の完了状態に直結するため、厳密な熱管理が製品の品質を決定づけます。

表面品質と雰囲気制御

高温の炉内に空気が存在すると、金属表面はたちまち酸素と反応して分厚い酸化スケールを形成し、また鋼の表面からは炭素が抜け出して脱炭層が生じてしまいます。これらの致命的な表面劣化を防ぐために用いられるのが光輝焼鈍です。

加熱炉の中を真空状態にするか、あるいは窒素やアルゴンなどの不活性ガス、水素などの還元性ガスで満たした状態で熱処理を行います。酸素と水分を完全に遮断することで、処理前の金属光沢を維持したまま軟化させることが可能になります。特にステンレス鋼の薄板や極細線材、あるいは精密電子部品など、後工程での酸洗いや研磨によるスケール除去が困難な製品において、この光輝焼鈍は最終の表面品質を決定づける必須のプロセスとなっています。

雰囲気制御にはガスの露点管理が極めて重要であり、炉内に微量に含まれる水蒸気が酸化の引き金となるため、ガスの純度を極限まで高め、炉の密閉性を完璧に保つ構造が要求されます。また、水素ガスを使用する場合には爆発の危険性を伴うため、燃焼排ガスを変成させた吸熱型ガスや発熱型ガスなどの混合ガスを安全かつ経済的な雰囲気として利用する技術も高度に発達しています。

プロセス設計と熱伝達

アニーリング処理の成功は、単に設定温度に到達させることではなく、対象物全体をいかに均一な温度プロファイルで推移させるかにかかっています。巨大な金属ブロックと極細のワイヤーでは、熱容量と熱伝導率の関係から、中心部が設定温度に達するまでの時間が全く異なります。

熱の伝わり方には放射、対流、熱伝導の三つの形態がありますが、高温のアニーリング炉内では主にヒーターからの熱放射が支配的になります。対象物の表面積と体積の比率、表面の放射率、さらには炉内に積み重ねられた部品同士の遮蔽効果などを総合的に計算し、すべての部品が均一な熱履歴をたどるようにバッチ炉や連続炉のコンベア速度、各ゾーンの温度設定が最適化されます。特に連続炉においては、予熱、加熱、均熱、徐冷、急冷といった複数の区画を部品が順番に通過することで、理想的な温度曲線と時間曲線を高い生産性の中で実現しています。

このプロセスは、鋼の特性を根本から変える強力な手段であり、工具、刃物、歯車、軸受といった、高い耐摩耗性や強度が求められる、あらゆる機械部品の製造に不可欠です。しかし、焼き入れされたままの鋼は、硬さと引き換えに「もろさ」を抱えており、その真価を発揮するためには、必ず後続の「焼き戻し」という処理が必要となります。

硬化の原理とマルテンサイト変態

焼き入れによって鋼が硬化するメカニズムは、鉄と炭素の合金である鋼が持つ、特有の「変態」という物理現象にあります。

1. オーステナイト化：加熱による炭素の固溶

まず、鋼をオーステナイト化温度と呼ばれる高温域（鋼種によりますが、一般に摂氏750度から900度程度）まで加熱し、その温度で一定時間保持します。

• 常温での鋼の組織は、柔らかい「フェライト」と、硬い「セメンタイト」が層状になった「パーライト」という混合組織です。
• これを高温に加熱すると、鋼の結晶構造は根本的に変化し、オーステナイトと呼ばれる、均一な一つの固溶体組織になります。

このオーステナイト相（面心立方格子）の工学的な最重要特性は、炭素を最大で約2.14%まで溶かし込むことができる点にあります。焼き入れの第一歩は、硬さの源となる炭素を、このオーステナイトという「器」の中に、完全に均一に溶かし込むことです。

2. 急速冷却：変態の阻止

次に、炭素が均一に溶け込んだオーステナイト状態の鋼を、水や油といった冷却剤の中に投入し、急速に冷却します。

• もし、この冷却がゆっくりであれば、溶け込んでいた炭素原子は、ゆっくりと拡散・移動する時間を持ち、鋼は再び、常温で安定なパーライト組織に戻ってしまいます。
• しかし、焼き入れにおける急速冷却は、炭素原子が拡散・移動する時間を与えません。

この現象を工学的に説明するのが、TTT曲線（時間-温度-変態曲線）です。この曲線は、オーステナイトが、各温度で、どれくらいの時間でパーライトへの変態を開始するかを示しています。焼き入れの成功とは、この変態が開始する「鼻」と呼ばれる時間よりも速い冷却速度で、この領域を通過し、パーライト変態を阻止することにあります。

3. マルテンサイト変態：硬さの獲得

パーライトへの変態を阻止されたオーステナイトは、さらに冷却が続くと、ある温度（Ms点：マルテンサイト開始温度）で、マルテンサイト変態と呼ばれる、全く異なる種類の変態を起こします。

これは、炭素原子の拡散を伴わない、無拡散変態と呼ばれるもので、原子が協調的にずれることで、瞬時に結晶構造が変化する現象です。

• マルテンサイトとは、本来オーステナイトに溶け込んでいた炭素原子が、行き場を失い、鉄の結晶格子の中に無理やり過飽和に閉じ込められた状態の組織です。
• その結果、鉄の結晶格子は、本来の形（体心立方格子）を取れず、一方向に引き伸ばされた、極めてひずみの大きい体心正方格子という、不安定な構造になります。

このマルテンサイト組織こそが、焼き入れによって得られる硬さの正体です。

マルテンサイトが硬い理由

マルテンサイトが、鉄鋼組織の中で最も硬い理由は、その内部に蓄えられた、膨大な内部ひずみにあります。

1. 格子のひずみ: 鉄の結晶格子に、炭素原子が無理やり詰め込まれているため、格子全体が著しくひずんでいます。
2. 転位の移動阻害: 金属の塑性変形、すなわち「柔らかさ」や「延性」は、結晶内部にある転位と呼ばれる線状の欠陥が、滑り面上を移動することによって起こります。
3. 硬化: マルテンサイト組織内部の巨大なひずみは、この転位の移動に対する、極めて強力な障害物として作用します。転位が動けなくなるため、金属はそれ以上変形できなくなります。これが「硬い」状態です。

焼き入れで得られる最大の硬さは、このひずみの大きさに依存し、そのひずみの大きさは、鋼に含まれる炭素の量によってほぼ一義的に決まります。炭素量が多いほど、マルテンサイトのひずみは大きくなり、より高い硬度が得られます。

焼き入れの実際と工学的課題

実際の焼き入れプロセスでは、理論通りの硬さを得るために、いくつかの重要な工学的パラメータを制御する必要があります。

1. 冷却剤の選定

冷却剤は、鋼から熱を奪う速度（冷却能）を決定します。

• 水: 冷却能が非常に大きい、最も強力な冷却剤です。しかし、冷却が急激すぎるため、後述する「焼割れ」や「歪み」のリスクが最も高くなります。
• 油: 水よりも冷却能が穏やかです。冷却ムラが少なく、歪みや割れのリスクを低減できます。合金鋼の焼き入れに広く用いられます。
• ガス: さらに冷却能が穏やかです。高圧ガスを用いる真空熱処理などで使用されます。

2. 焼入性：いかに深く硬化させるか

焼き入れにおいて、炭素量が「到達可能な最高の硬さ」を決定するのに対し、焼入性は、「どれだけ深く中心部まで硬化させられるか」を示す能力を意味します。

炭素鋼は、焼入性が低いため、水で急冷しても表面層しか硬化せず、中心部はパーライト組織になってしまいます。これに対し、クロム、モリブデン、ニッケルといった合金元素を添加した合金鋼は、焼入性が著しく向上します。

これらの合金元素は、TTT曲線の「鼻」を右側（長時間側）に移動させる働きをします。これにより、パーライト変態が起こりにくくなるため、油のような穏やかな冷却でも、部品の中心部までマルテンサイト組織にすることが可能となります。大型の機械部品では、この焼入性の確保が、設計上、極めて重要です。

3. 焼割れと歪み：最大の敵

焼き入れは、製品に強烈な熱的・物理的ストレスを与えるため、常に**変形（歪み）や割れ（焼割れ）**のリスクを伴います。

• 熱応力: 部品の表面と中心部との間に生じる冷却速度の差によって発生します。先に冷えて収縮しようとする表面と、まだ高温で膨張している中心部との間で、アンバランスな応力が発生します。
• 変態応力: 焼き入れの過程で、組織がオーステナイトからマルテンサイトに変態する際、その体積は膨張します。この変態のタイミングが、表面と中心部でずれることで、熱応力とは比較にならない、巨大な内部応力が発生します。

この二つの内部応力が、材料の強度を超えた瞬間に、部品は割れてしまいます。これを防ぐためには、適切な冷却剤の選定、予冷、あるいは、より焼入性の高い合金鋼を選択して穏やかな冷却を行う、といった高度なノウハウが必要となります。

焼き入れ後の必須工程

焼き入れによって得られたマルテンサイト組織は、硬度は最高ですが、靭性が著しく低く、非常にもろい状態です。ガラスのように、わずかな衝撃で割れてしまうため、このままでは工具や機械部品として使用することはできません。

焼き入れを行った鋼材は、必ず焼き戻しと呼ばれる後処理を施されます。焼き戻しとは、焼き入れ後の鋼を、その変態点よりも低い温度（例：摂氏150度から650度）で再加熱する処理です。

この処理により、マルテンサイトの過剰な内部ひずみが解放され、組織が安定化します。これにより、硬度をわずかに低下させることと引き換えに、靭性（粘り強さ）を劇的に回復させることができます。

焼き入れと焼き戻しは、常に一対のプロセスとして扱われます。この二つの熱処理を組み合わせることで、初めて、設計者が狙った通りの「高い強度」と「実用的な靭性」を両立させた、信頼性の高い鋼材部品が完成するのです。

まとめ

焼き入れは、鉄と炭素の合金である鋼が持つ、相変態というユニークなポテンシャルを、急速冷却という非平衡なプロセスによって最大限に引き出す、冶金学的な技術です。その本質は、炭素原子を意図的に結晶格子内に閉じ込めたマルテンサイト組織を創出し、転位の動きを封じ込めることで、究極の硬さを獲得する点にあります。

しかし、そのままで得られるのは、不完全で「もろい」強さです。その後の焼き戻しという調整工程を経て、初めて鋼は、硬さと靭性を兼ね備えた、現代工学を支える、最も信頼できる構造材料へと生まれ変わるのです。

歪硬化とも呼ばれるこの現象は、金属材料に塑性変形を与えると、変形の進行に伴って変形抵抗が増大し、硬さや強度が上昇する性質を指します。針金を同じ場所で何度も折り曲げていると、次第に硬くなって曲げにくくなり、最終的には破断してしまいますが、これこそが加工硬化の典型的な例です。

現代の製造業において、加工硬化は諸刃の剣です。プレス成形や冷間鍛造においては、製品の強度を高めるための重要な強化機構として積極的に利用されます。一方で、切削加工や多段階の絞り加工においては、工具寿命を縮めたり、材料の割れを引き起こしたりする厄介なトラブル要因となります。

変形の物理学と転位論

金属の硬化メカニズムを理解するためには、原子レベルでの変形の仕組みを知る必要があります。

弾性変形と塑性変形

金属原子は規則正しく並んで結晶格子を形成しています。これに力を加えると、原子間の結合距離が伸び縮みします。これが弾性変形であり、力を除けばバネのように元に戻ります。 しかし、ある限界すなわち弾性限度を超えると、原子の列同士がずれて位置を変えます。一度ずれてしまうと、力を除いても元の位置には戻りません。これが塑性変形です。 理論的には、原子の列全体が一斉にずれるには莫大な力が必要ですが、実際の金属は理論値よりもはるかに小さな力で変形します。この乖離を説明するのが転位と呼ばれる結晶欠陥です。

転位の増殖と絡み合い

転位とは、結晶格子の並びの中に存在する線状の乱れのことです。カーペットの一部にできたシワを想像してください。カーペット全体を一度に動かすのは大変ですが、シワを端から端まで移動させることで、少ない力でカーペット全体をずらすことができます。金属の塑性変形もこれと同様に、転位が結晶内を移動することによって進行します。 加工硬化の本質は、この転位の移動が困難になることにあります。 金属を変形させると、フランク・リード源などの発生源から新たな転位が次々と生み出され、転位密度が飛躍的に増大します。焼鈍された軟らかい金属では1平方センチメートルあたり百万本程度である転位密度が、激しく加工された金属では一千億本以上に達することもあります。 数が増えた転位同士はお互いに干渉し合い、衝突し、絡まり合います。これを転位の林と呼びます。混雑した交差点で車が動けなくなるように、転位が動きにくくなることで、さらなる変形にはより大きな力が必要になります。これが、加工硬化の物理的な正体です。

応力-歪み線図とn値

材料の加工硬化特性を定量的に評価するために、引張試験で得られる応力-歪み線図が用いられます。

降伏点と流動応力

引張試験片を引っ張っていくと、弾性変形領域を経て降伏点に達し、塑性変形が始まります。 ここからさらに引っ張り続けると、応力は低下せず、むしろ上昇していきます。この塑性変形領域における応力を流動応力と呼びます。流動応力が歪みの増加とともに上昇する勾配が急であるほど、加工硬化しやすい材料であると言えます。

結晶構造と材料による違い

全ての金属が同じように硬化するわけではありません。原子の並び方、すなわち結晶構造によって、転位の動きやすさや絡まりやすさが異なるため、加工硬化の程度も大きく異なります。

面心立方格子 FCC

オーステナイト系ステンレス鋼（SUS304など）、アルミニウム、銅などが属します。 これらは一般的に加工硬化しやすい材料群です。特にオーステナイト系ステンレス鋼は、加工硬化のチャンピオンとも呼ぶべき性質を持っています。これは、積層欠陥エネルギーが低いために転位が拡張しやすく、交差すべりと呼ばれる障害物を回避する動きが起こりにくいためです。逃げ場を失った転位は蓄積し、著しい硬化をもたらします。 一方で、アルミニウムは積層欠陥エネルギーが高く、転位が障害物を回避しやすいため、ステンレスに比べると加工硬化率は低くなります。

体心立方格子 BCC

鉄（フェライト鋼）、クロム、モリブデンなどが属します。 これらはFCCに比べてすべり面が多く、複雑な挙動を示しますが、一般的に中程度の加工硬化を示します。炭素鋼においては、固溶している炭素原子が転位の動きを固着するコットレル効果や、動的歪時効によっても硬化挙動が影響を受けます。

六方最密充填構造 HCP

チタン、マグネシウム、亜鉛などが属します。 すべり系が限定されているため、転位が動ける方向が限られます。そのため、変形させること自体が難しく、加工硬化というよりも、双晶変形などのメカニズムが支配的になる場合があります。

製造プロセスにおける利点

加工硬化は、単なる物理現象ではなく、ものづくりにおける強力なツールとして利用されています。

冷間鍛造による高強度化

ボルトやナット、ギアなどの量産部品製造において、冷間鍛造は中心的な技術です。 常温で材料を金型に押し込んで成形することで、製品の形状を作ると同時に、加工硬化によって強度を高めることができます。熱処理を行わなくても、中炭素鋼などで高い引張強度を得ることが可能であり、これを調質省略鋼あるいは非調質鋼として利用することで、エネルギーコストと製造時間を大幅に削減しています。

ばね用材料

ピアノ線や硬鋼線などのばね材料は、伸線加工（ダイスを通した引き抜き）によって極限まで加工硬化させることで、強靭な弾性を獲得しています。断面積が数分の一になるまで引き伸ばされた組織は、繊維状に配向し、転位密度が極限まで高まった状態にあり、極めて高い降伏点を持ちます。

表面改質技術

ショットピーニングやバニシング加工は、加工硬化を表面のみに適用する技術です。 多数の鋼球を高速で投射したり、ローラーで表面を押し潰したりすることで、表層に塑性変形を与え、硬化させます。同時に圧縮残留応力を付与することで、疲労強度や耐摩耗性を劇的に向上させます。自動車のギアや航空機のエンジン部品には不可欠な処理です。

加工における課題とトラブル

一方で、意図しない加工硬化は、製造現場において数々のトラブルを引き起こす原因となります。

切削加工における難削性

ステンレス鋼や耐熱合金を切削する際、刃物が通過した直後の加工面は、激しい塑性変形を受けて硬化しています。これを加工変質層と呼びます。 次に刃物が通過するとき、この硬化した層を削らなければならないため、切削抵抗が増大し、刃先が欠けたり、摩耗が加速したりします。特に、ドリルのように中心部の切削速度が遅い工具では、硬化した層をこすり続けることになり、工具寿命が著しく短くなります。 対策としては、硬化層よりも深く切り込む設定にする、切れ味の良い工具を使う、冷却を徹底するなどが挙げられます。

プレス成形における割れとスプリングバック

多段階の絞り加工を行う場合、1工程目で硬化した材料を2工程目でさらに変形させようとすると、延性が尽きて割れが発生します。これを置き割れや時期割れと呼ぶこともあります。 また、加工硬化によって流動応力が上昇すると、弾性回復量も大きくなるため、金型から外した瞬間に形状が戻ってしまうスプリングバックが顕著になります。高張力鋼板（ハイテン材）のプレス成形において、寸法精度を出しにくいのはこのためです。

回復と再結晶によるリセット

加工硬化によって限界まで硬くなり、これ以上変形できなくなった材料を、再び加工可能な状態に戻すのが焼鈍（アニーリング）処理です。

内部エネルギーの解放

加工硬化した金属は、内部に大量の転位と歪みを抱え込み、エネルギー的に不安定な状態にあります。これを適切な温度に加熱すると、原子が動き出し、安定な状態へ戻ろうとします。 まず、転位同士が合体して消滅したり、整列したりする回復過程が起きます。 さらに温度を上げると、歪みのない新しい結晶核が生成され、それが古い組織を食いつぶすように成長していきます。これが再結晶です。 再結晶が完了すると、転位密度は加工前のレベルまで低下し、材料は軟化して延性を取り戻します。冷間圧延で作られる薄板や銅線などは、この「加工して硬化したら、焼鈍して軟化させる」というサイクルを繰り返すことで、最終的な厚みや線径まで加工されます。

特殊な加工硬化現象

近年の材料科学の進歩により、従来の常識を超えた加工硬化特性を持つ材料が開発されています。

TRIP鋼とTWIP鋼

自動車の衝突安全性と軽量化を両立するために開発されたのが、変態誘起塑性（TRIP）鋼や、双晶誘起塑性（TWIP）鋼です。 TRIP鋼は、変形中に不安定な残留オーステナイトが硬いマルテンサイトへ変態することで、局所的な硬化を起こし、高い延性を維持しながら強度を上げます。 TWIP鋼は、変形中に結晶内に双晶（クリスタルの鏡像反転領域）が多数発生し、それが転位の障壁となることで、驚異的な加工硬化率と伸びを実現しています。

超微細粒組織

巨大ひずみ加工（SPD）などの特殊な手法を用いて、結晶粒径をナノメートルレベルまで微細化すると、加工硬化のメカニズムが変化し、従来の粗大粒材料とは異なる高強度と延性のバランスを示すことが分かってきています。