浸炭焼入時のテンパーカラーとは？

ご質問にあるように、焼入れ油の水分が多いとテンパーカラーが付くことは
よく知られています(参考URL)。
しかしそのメカニズムまで検討した事例を知りませんので、後はご参考まで。

参考URLによれば、安全な水分量としては油の溶解度以内で、これを越えると
水として底部に沈殿しているとのこと。油槽が攪拌されていれば、水分は油
中に水滴として懸濁している可能性もあります。

水として存在していれば、高温の熱処理物が入って来た時には気体（水蒸気
)と化しますが、H2Oのままで熱処理物と反応すれば、反応生成物はいわゆる
錆といわれるFe00H（Fe水酸化物）になるはずです。しかしテンパーカラーの
原因となっている薄い被膜はFe酸化物と考えられてます。これより推定され
るのは、水蒸気が分解して活性な酸素が発生し、Fe酸化物を生成しているす
るのではないでしょうか。

Feを酸化雰囲気中で加熱すれば酸化します。生成した酸化物被膜が薄い時
にはテンパーカラーと言われ、酸化物被膜の厚みにより色が変わり、最も
薄い場合は灰黄色ですが、厚くなるに従い、
褐色→紫色→濃青色→薄青色→灰青色→灰色となります。
つまりFeの酸化物は２００～３００℃だけで生成するのではなく、もっと
高い温度でも生成します。

一方、水蒸気の分解はそのような温度では起こることは考えにくく、焼入
直後の高温で起こっているものと推定します。
高純度の油による油冷ならば酸化は起きないのに、不純物の水分のために
わずかに酸化するため、あたかも大気中で焼戻し（テンパー）したような
色（テンパーカラー）が付いたものと考えられます。