01 冷却媒体の種類

空気などガスは冷却剤の中では最も冷却能が小さいので、できるだけ急冷したい場合には、ファンによる強制冷却が行われています。SKD61やSKD11などは焼入性が良好ですから、ガス冷却でも焼入硬化することが可能です。

水は最大の冷却能を持つ焼入冷却剤ですが、液温が上昇したり、冷却時の攪拌が不十分な場合には、極端に冷却能が低下して焼むらを生じやすくなります。

焼入油には通常鉱油が用いられ、JIS K 2242では熱処理油として一般焼入用の１種、熱浴焼入れ用の２種および焼戻し用の３種を規定しています。

この他に高分子化合物の水溶性冷却剤や硝酸系塩浴がありますが、これらは水と油の間の冷却能を持っています。

02 冷却剤中における冷却挙動

水や油で焼入冷却する際は、上図に示すように、３つの段階を経て冷却が進行します。すなわち、焼入れ直後は処理物は蒸気膜で覆われます（蒸気膜段階）から、冷却速度は最も遅いのですが、特性温度に達するとその蒸気膜が破壊されて、処理物表面から激しく泡が発生(沸騰段階)して冷却速度が最も早くなります。さらに冷却が進行すると冷却速度は遅くなり、対流段階になります。水や油の冷却能を高めるためには蒸気膜を早期に破壊する必要がありますから、強く攪拌するほど有利になります。すなわち、最も冷却能の高い冷却法は、水を用いて噴射冷却することなのです。塩浴の場合には、水や油のような蒸気膜段階がありませんから、比較的均一な冷却速度が得られます。

03 焼入硬さへの影響

焼入硬さに及ぼす冷却剤の影響は、焼入性の優れた合金鋼の場合には顕著に表れませんから、この場合には一般に油焼入れが行われています。しかし、焼入性の悪い炭素鋼などの焼入硬さは冷却剤に極端に左右されます。すなわち、表面硬さ、中心部硬さとも水冷したときに最も高い値が得られます。