JP2014040657A - 鋼部材の焼入方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 焼入れ温度に加熱する前の鋼部材の表面の一部または全部を黒鉛で被覆する被覆処理を行ってから、該被覆処理後の鋼部材を、発熱体を具備する加熱炉内で焼入れ温度に加熱し、冷却する鋼部材の焼入方法である。好ましくは、前記焼入れ温度への加熱は、その加熱中の少なくとも一時期を真空中または減圧雰囲気中で行うこととする。前記被覆処理は、鋼部材の表面に浸炭防止剤または脱炭防止剤を被覆した上に行うことができる。
【選択図】図1
Description
本発明においては、前記被覆処理は、鋼部材の表面に浸炭防止剤または脱炭防止剤を被覆した上に行うことができる。
赤外線加熱の場合、その加熱効率は、加熱対象物の表面状態に大きく左右される。そして、加熱対象物の表面の赤外線放射率が低いと、線源から放射された赤外線エネルギー量に対して、加熱対象物が吸収するエネルギー量が少なく、加熱温度に達するまでの所要時間が長くなる。赤外線放射率とは、線源から放射された赤外線エネルギー量の全てを吸収できる「完全黒体」を基準にして、実際の加熱対象物の「加熱のされやすさ」を評価できる指標であり、完全黒体のそれを1としたときの比(1未満)で表される。そして、焼入れされる鋼部材の表面が、例えば金型等の製品のごとく金属光沢肌であれば、そのときの赤外線放射率は0.05〜0.3程度と低く、赤外線による加熱効率が悪い。したがって、現実的には、金属光沢肌を有した鋼部材の焼入加熱には、加圧された雰囲気ガスの導入による対流加熱が適用されていた。そして、この対流加熱においても、赤外線加熱の作用を併用しているが、その程度は小さいものであった。
0.5以上の前記赤外線放射率の値は、例えば、金属光沢肌を有する鋼部材の表面に黒鉛を、色むら(陰影)なく均一になるよう、ある程度厚く被覆することで、調整が可能である。このとき、被覆する黒鉛は、黒鉛を含んだ溶媒の状態で塗布または吹き付けることが、上記色むら(陰影)なく均一な被覆の達成に効果的である。
本発明に係る上記鋼部材の焼入れ温度への加熱は、通常の方法に従って行うことができる。このとき使用する加熱炉も、金属や炭化ケイ素等の各種発熱体を具備した、通常の焼入れ加熱に使用される加熱炉であればよい。そして、例えば、発熱体が温まるまで(赤外線加熱の作用が高まるまで)の間で、さらに加熱効率を確保すること等を理由にして、炉内に雰囲気ガス等を導入することも可能である。この場合、鋼部材の加熱には対流加熱の作用が大きく働くが、赤外線加熱の作用も生じている。そして、表面に黒鉛を被覆する被覆処理を行った本発明に係る鋼部材であれば、このときの赤外線加熱の作用を、その線源である発熱体の温度が低いときから最大限に享受することができるので、一連の熱処理に要するヒートサイクル時間の短縮に有利である。
本発明の鋼部材の焼入方法は、その焼入れ冷却の際の冷却むらの抑制にも効果を発揮する。すなわち、赤外線放射率が高い物体の表面は、熱しやすいとともに、冷めやすい。そして、黒鉛を被覆する被覆処理を行った本発明に係る鋼部材の表面であれば、加熱時には速やかに昇温される一方で、冷却時には速やかに降温されるので、鋼部材の全体を均一に冷却することができる。そして、加熱時の昇温速度が遅い部分は、冷却時の降温速度が遅い部分でもあるので(つまり、鋼部材の肉厚部や表面の凹部)、加熱むらを軽減するために上記の部分のみに本発明に係る被覆処理を行ったものは、結果として、冷却むらも軽減できて、鋼部材の全体を均一に冷却することができる。そして、この結果、冷却後の鋼部材に発生する熱処理変形を抑制できる。
本発明に係る被覆処理として、例えば鋼部材の表面に黒鉛を被覆した場合、加熱から冷却の工程にかけて、その被覆した表面が黒鉛によって浸炭することが考えられる。そこで、被覆処理をする前の鋼部材の表面には、浸炭防止剤を被覆することで、浸炭を予防することができる。但し、浸炭防止剤を被覆する表面は、次に本発明に係る被覆処理を行う部分に限らず、浸炭を予防したい表面に被覆してもよい。浸炭防止剤としては、従来、熱処理で使用されている、または、知られる各種のものを使用することができる。
Claims (3)
- 焼入れ温度に加熱する前の鋼部材の表面の一部または全部を黒鉛で被覆する被覆処理を行ってから、該被覆処理後の鋼部材を、発熱体を具備する加熱炉内で焼入れ温度に加熱し、冷却することを特徴とする鋼部材の焼入方法。
- 前記焼入れ温度への加熱は、その加熱中の少なくとも一時期を真空中または減圧雰囲気中で行うことを特徴とする請求項1に記載の鋼部材の焼入方法。
- 前記被覆処理は、鋼部材の表面に浸炭防止剤または脱炭防止剤を被覆した上に行うことを特徴とする請求項1または2に記載の鋼部材の焼入方法。
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