JP3379913B2 - 金属成品の表面強化加工熱処理方法 - Google Patents
金属成品の表面強化加工熱処理方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属成品の表面強化加
工熱処理方法に関し、より詳細にはショットの衝突によ
る金属成品表面の急速な加熱と、低温圧縮気体により該
部を常温以下に急冷することにより、被加工物の表面強
化を行う熱処理方法に関する。
工熱処理方法に関し、より詳細にはショットの衝突によ
る金属成品表面の急速な加熱と、低温圧縮気体により該
部を常温以下に急冷することにより、被加工物の表面強
化を行う熱処理方法に関する。
【０００２】なお、本明細書において「常温」とは「室
温」と同義であり、また、「低温」とは、前記「常温」
以下の温度をいう。
温」と同義であり、また、「低温」とは、前記「常温」
以下の温度をいう。
【０００３】
【従来技術】金属成品の表面を局所的に熱処理加工する
方法として、特許第１５９４３９５号に開示されている
ように鉄及び鉄基合金（以下「鉄系金属」という）の表
面にショットピーニングを施し、ショットの衝突により
金属成品の表面を瞬時に加熱すると共に常温への自己急
冷作用により疲労強度等の向上を得る方法はすでに行わ
れている。
方法として、特許第１５９４３９５号に開示されている
ように鉄及び鉄基合金（以下「鉄系金属」という）の表
面にショットピーニングを施し、ショットの衝突により
金属成品の表面を瞬時に加熱すると共に常温への自己急
冷作用により疲労強度等の向上を得る方法はすでに行わ
れている。
【０００４】また、前記ショットピーニングによる処理
の他に、金属成品の表面処理を行う方法として、レーザ
焼入れ、電子ビーム焼入れ等がある。
の他に、金属成品の表面処理を行う方法として、レーザ
焼入れ、電子ビーム焼入れ等がある。
【０００５】このうち、レーザ焼入れは高エネルギー密
度のレーザビームを鋼より成る金属成品の表面に照射
し、自己冷却作用により焼入れ硬化するもので、レーザ
による加熱は超急速であり、焼入れは自己冷却によるの
で短時間に照射部の表面を焼入れ硬化し得る。
度のレーザビームを鋼より成る金属成品の表面に照射
し、自己冷却作用により焼入れ硬化するもので、レーザ
による加熱は超急速であり、焼入れは自己冷却によるの
で短時間に照射部の表面を焼入れ硬化し得る。
【０００６】また、電子ビーム焼き入れは、真空中で電
子ビームを金属成品の表面上に走査させて加熱し、自己
冷却焼入れする方法で、前述のレーザ焼入れ同様照射部
の表面焼入れに威力を発揮する方法である。
子ビームを金属成品の表面上に走査させて加熱し、自己
冷却焼入れする方法で、前述のレーザ焼入れ同様照射部
の表面焼入れに威力を発揮する方法である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前述のように各種方法
により金属成品の表面強化処理を行うことが可能である
が、レーザビームや電子ビームの照射を必要とするレー
ザ焼入れ、電子ビーム焼入れにあっては、レーザや電子
ビームを発生するための複雑かつ高価な手段が必要であ
り、特に、電子ビーム焼入れにあっては電子ビームの照
射に真空を必要とすることから、該方法による焼入れに
は多大な設備投資を必要とする。
により金属成品の表面強化処理を行うことが可能である
が、レーザビームや電子ビームの照射を必要とするレー
ザ焼入れ、電子ビーム焼入れにあっては、レーザや電子
ビームを発生するための複雑かつ高価な手段が必要であ
り、特に、電子ビーム焼入れにあっては電子ビームの照
射に真空を必要とすることから、該方法による焼入れに
は多大な設備投資を必要とする。
【０００８】また、例えば前述のショットピーニングに
よる表面硬化やレーザビーム、電子ビームにより焼入れ
の効果を得る場合、通常の鉄系金属については所望の加
工強化を得ることはできるが、例えば再結晶温度が低い
非鉄金属及びその合金（以下「非鉄系金属」という）よ
り成る金属成品にあっては、一般の鉄系金属成品に比較
してレーザビーム、電子ビームによる焼入れの効果を十
分に得ることができない場合がある。
よる表面硬化やレーザビーム、電子ビームにより焼入れ
の効果を得る場合、通常の鉄系金属については所望の加
工強化を得ることはできるが、例えば再結晶温度が低い
非鉄金属及びその合金（以下「非鉄系金属」という）よ
り成る金属成品にあっては、一般の鉄系金属成品に比較
してレーザビーム、電子ビームによる焼入れの効果を十
分に得ることができない場合がある。
【０００９】すなわち、再結晶温度が低い非鉄系金属に
あっては、ショツトピーニング後に該ショットピーニン
グの施された箇所が常温に冷却されたとしても急冷とな
らず、鉄系金属で得られたような組織の微細化、高密度
化が得られないことがあつた。
あっては、ショツトピーニング後に該ショットピーニン
グの施された箇所が常温に冷却されたとしても急冷とな
らず、鉄系金属で得られたような組織の微細化、高密度
化が得られないことがあつた。
【００１０】焼き入れを行った後さらにこれを常温以下
の温度に冷却するサブゼロ処理が行われている。このサ
ブゼロ処理により、常温に冷却した状態において未だ残
留するオーステナイトをマルテンサイトに変態させるこ
とで、硬さの向上と経年変形、時効変形等を防止するこ
とが行われている。
の温度に冷却するサブゼロ処理が行われている。このサ
ブゼロ処理により、常温に冷却した状態において未だ残
留するオーステナイトをマルテンサイトに変態させるこ
とで、硬さの向上と経年変形、時効変形等を防止するこ
とが行われている。
【００１１】しかし、このようなサブゼロ処理は、一旦
焼き入れ処理した鋼をさらに冷却剤等を使用して常温以
下に冷却するものであり、このような処理はレーザビー
ム、電子ビームの照射等の焼入れの工程とは別個に行う
必要がある。そのため、該処理を行う場合、サブゼロ処
理のための一工程を別途設ける必要があり該作業が煩雑
であると共にそのためのコストが嵩む。
焼き入れ処理した鋼をさらに冷却剤等を使用して常温以
下に冷却するものであり、このような処理はレーザビー
ム、電子ビームの照射等の焼入れの工程とは別個に行う
必要がある。そのため、該処理を行う場合、サブゼロ処
理のための一工程を別途設ける必要があり該作業が煩雑
であると共にそのためのコストが嵩む。
【００１２】そこで、本発明の目的は、上記従来技術に
おける欠点を解消するためになされたものであり、比較
的簡易な設備により行うことのできるショットピーニン
グによる表面強化熱処理の際に、金属成品表面を常温以
下まで急冷することで、再結晶温度が低い非鉄金属に対
しても硬さの向上や時効変形、経年変形の防止等の効果
を付与する表面強化加工を好適に行うことのできる金属
成品の表面強化加工熱処理方法を提供することを目的と
する。
おける欠点を解消するためになされたものであり、比較
的簡易な設備により行うことのできるショットピーニン
グによる表面強化熱処理の際に、金属成品表面を常温以
下まで急冷することで、再結晶温度が低い非鉄金属に対
しても硬さの向上や時効変形、経年変形の防止等の効果
を付与する表面強化加工を好適に行うことのできる金属
成品の表面強化加工熱処理方法を提供することを目的と
する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の表面加工熱処理方法は、金属成品の表面に
成品硬度と同等以上の硬度を有する２０〜２００μmの
ショットを０℃以下の低温圧縮気体を用いて噴射速度５
０m/sec以上、又は噴射圧力０．２MPa以上で噴射し、表
面付近の温度を、鉄系の金属成品についてはＡ３変態点
以上に、非鉄系の金属成品については再結晶温度以上に
上昇させると共に、前記低温圧縮気体により瞬時に常温
以下に急冷させることを特徴とする。
に、本発明の表面加工熱処理方法は、金属成品の表面に
成品硬度と同等以上の硬度を有する２０〜２００μmの
ショットを０℃以下の低温圧縮気体を用いて噴射速度５
０m/sec以上、又は噴射圧力０．２MPa以上で噴射し、表
面付近の温度を、鉄系の金属成品についてはＡ３変態点
以上に、非鉄系の金属成品については再結晶温度以上に
上昇させると共に、前記低温圧縮気体により瞬時に常温
以下に急冷させることを特徴とする。
【００１４】
【００１５】低温圧縮気体としては、アルゴン、窒素等
各種の気体を使用することができ、好ましくは窒素、よ
り好適には液体窒素の気化ガスを使用する。
各種の気体を使用することができ、好ましくは窒素、よ
り好適には液体窒素の気化ガスを使用する。
【００１６】さらに、低温圧縮気体として窒素を使用す
る場合、金属成品を窒化物生成元素を含むものとするこ
ともできる。
る場合、金属成品を窒化物生成元素を含むものとするこ
ともできる。
【００１７】さらに、前記ショットとしては、好ましく
は金属又はセラミック又はこれらの混合物を使用し、よ
り好ましくは球状のショットを使用する。
は金属又はセラミック又はこれらの混合物を使用し、よ
り好ましくは球状のショットを使用する。
【００１８】なお、ここでショットとは、金属、合成樹
脂に限らずあらゆる研削もしくは表面清浄に用いられる
細粒、微粉を含む遊離粉粒体を含み、球状のもののみな
らず多角形状のもの（グリッド）をも含む。また、本明
細書においてショットピーニングとは、前記金属等のシ
ョットと気体との固気２相流を噴射する手段を総称し、
いわゆるブラストないしはサンドブラストを含む。
脂に限らずあらゆる研削もしくは表面清浄に用いられる
細粒、微粉を含む遊離粉粒体を含み、球状のもののみな
らず多角形状のもの（グリッド）をも含む。また、本明
細書においてショットピーニングとは、前記金属等のシ
ョットと気体との固気２相流を噴射する手段を総称し、
いわゆるブラストないしはサンドブラストを含む。
【００１９】また、平均粒径とは、最大粒子の平均径
と、最大粒子から３０番目の粒子の平均径との平均で表
示するものである。
と、最大粒子から３０番目の粒子の平均径との平均で表
示するものである。
【００２０】例えば、平均粒径８０μmの微粉は、最大
粒子の平均径が１７１μm以下で、最大粒子から３０番
目の粒子の平均径が１２０μm以下で、平均径の平均が
８７．５〜７３．５μmである（ＪＩＳＲ６００１）。
粒子の平均径が１７１μm以下で、最大粒子から３０番
目の粒子の平均径が１２０μm以下で、平均径の平均が
８７．５〜７３．５μmである（ＪＩＳＲ６００１）。
【００２１】以上の本発明の作用につき簡単に説明する
と、以下の通りである。ブラスト処理により、金属成品
の表面にショットを高速の噴射速度で噴射すると、ショ
ットの金属成品の表面への衝突前後の速度変化により、
エネルギー不変の法則を考慮すると熱エネルギーが生じ
る。このエネルギーの変換は、ショツトが衝突した変形
部分のみで行われるので、金属成品の表面付近の温度が
局部的に上昇する。
と、以下の通りである。ブラスト処理により、金属成品
の表面にショットを高速の噴射速度で噴射すると、ショ
ットの金属成品の表面への衝突前後の速度変化により、
エネルギー不変の法則を考慮すると熱エネルギーが生じ
る。このエネルギーの変換は、ショツトが衝突した変形
部分のみで行われるので、金属成品の表面付近の温度が
局部的に上昇する。
【００２２】また、温度上昇はショットの衝突前の速度
に比例するので、ショットの噴射速度を高速にすると、
ショット及び金属成品の表面の温度をより高温に上昇さ
せることができる。一例として、金属成品の母材と同等
以上の硬度を有する２０〜２００μmのショットを５０m
/sec以上の噴射速度、又は０．２Mpa以上の噴射圧力で
噴射することにより、鉄系金属にあってはＡ3変態点以
上に、非鉄系金属にあっては再結晶温度以上に金属成品
の表面温度を局部的に瞬時に上昇させることができる。
に比例するので、ショットの噴射速度を高速にすると、
ショット及び金属成品の表面の温度をより高温に上昇さ
せることができる。一例として、金属成品の母材と同等
以上の硬度を有する２０〜２００μmのショットを５０m
/sec以上の噴射速度、又は０．２Mpa以上の噴射圧力で
噴射することにより、鉄系金属にあってはＡ3変態点以
上に、非鉄系金属にあっては再結晶温度以上に金属成品
の表面温度を局部的に瞬時に上昇させることができる。
【００２３】一方、前記ショットを噴射する低温圧縮気
体は、常温以下、好ましくは０℃以下であるために、前
記ショットの噴射によりＡ3変態点以上又は再結晶温度
以上の高温に加熱された金属成品の表面にショットと共
に前記低温圧縮気体が吹きつけられると、この低温圧縮
気体の吹き付けられた金属成品の局部的表面は、ショッ
トとの衝突によりＡ3変態点以上又は再結晶温度以上の
高温に加熱された状態から常温以下の温度に急速に冷却
され、金属成品の表面部分の組織が好適に微細となり機
械的強度の向上や時効変形や経年変形等を好適に防止し
得る。すなわち、本願発明では、低温のため、金属が変
形されにくく、粒界の滑りも発生しにくく、従って衝撃
エネルギーが吸収されずに、高熱となり、結果的に急熱
・急冷作用が得られ組織の微細化、高密度化が達成され
るものと考えられる。
体は、常温以下、好ましくは０℃以下であるために、前
記ショットの噴射によりＡ3変態点以上又は再結晶温度
以上の高温に加熱された金属成品の表面にショットと共
に前記低温圧縮気体が吹きつけられると、この低温圧縮
気体の吹き付けられた金属成品の局部的表面は、ショッ
トとの衝突によりＡ3変態点以上又は再結晶温度以上の
高温に加熱された状態から常温以下の温度に急速に冷却
され、金属成品の表面部分の組織が好適に微細となり機
械的強度の向上や時効変形や経年変形等を好適に防止し
得る。すなわち、本願発明では、低温のため、金属が変
形されにくく、粒界の滑りも発生しにくく、従って衝撃
エネルギーが吸収されずに、高熱となり、結果的に急熱
・急冷作用が得られ組織の微細化、高密度化が達成され
るものと考えられる。
【００２４】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を添付図
面を参照しながら以下説明する。
面を参照しながら以下説明する。
【００２５】本発明の方法は、ブラスト装置によりショ
ットを低温圧縮気体により噴射して金属成品の表面に衝
突させるものであり、該ショットの加速は既知のエア式
のブラスト装置を使用して行うことができる。
ットを低温圧縮気体により噴射して金属成品の表面に衝
突させるものであり、該ショットの加速は既知のエア式
のブラスト装置を使用して行うことができる。
【００２６】このエア式のブラスト装置としては各種の
型式のものを使用することができ、例えばショットの投
入されたタンク内に圧縮空気を供給し該圧縮空気により
搬送されたショットを別途与えられた圧縮空気の空気流
に乗せてブラストガンより噴射する直圧式のブラスト装
置、ショットのタンクから重力により落下したショット
を圧縮空気に乗せて噴射する重力式のブラスト装置、圧
縮空気の噴射により生じた負圧によりショットを吸引し
て圧縮空気と共に噴射するサイフォン式のブラスト装置
等の各種のブラスト装置を使用することができる。
型式のものを使用することができ、例えばショットの投
入されたタンク内に圧縮空気を供給し該圧縮空気により
搬送されたショットを別途与えられた圧縮空気の空気流
に乗せてブラストガンより噴射する直圧式のブラスト装
置、ショットのタンクから重力により落下したショット
を圧縮空気に乗せて噴射する重力式のブラスト装置、圧
縮空気の噴射により生じた負圧によりショットを吸引し
て圧縮空気と共に噴射するサイフォン式のブラスト装置
等の各種のブラスト装置を使用することができる。
【００２７】なお、本発明にあっては、前記ブラスト装
置においてショットを加速する気体は、前述の圧縮空気
に代えて０℃以下の低温圧縮気体を使用している。この
低温圧縮気体としては、冷媒中を通過させた空気その他
の気体、ドライアイスや液体窒素、液体ヘリウム等を気
化させて得たガス等の０℃以下の低温気体であれば各種
の気体を使用することができる。本実施形態にあって
は、液化空気から酸素を取り除くことにより安価に入手
できる窒素、特に気化させることにより容易に０℃以下
の低温の気体を得ることのできる液体窒素の気化ガスを
使用している。
置においてショットを加速する気体は、前述の圧縮空気
に代えて０℃以下の低温圧縮気体を使用している。この
低温圧縮気体としては、冷媒中を通過させた空気その他
の気体、ドライアイスや液体窒素、液体ヘリウム等を気
化させて得たガス等の０℃以下の低温気体であれば各種
の気体を使用することができる。本実施形態にあって
は、液化空気から酸素を取り除くことにより安価に入手
できる窒素、特に気化させることにより容易に０℃以下
の低温の気体を得ることのできる液体窒素の気化ガスを
使用している。
【００２８】また、本実施形態にあっては、上記エア式
のブラスト装置のうち直圧式及び重力式のものを使用し
た例を紹介し、他の型式のものについてはその説明を省
略する。
のブラスト装置のうち直圧式及び重力式のものを使用し
た例を紹介し、他の型式のものについてはその説明を省
略する。
【００２９】〔実施例１〕図１に示す直圧式ブラスト装
置３０は、被加工物Ｗを出し入れする出入口３５を備え
たキャビネット３１内にショット等の研磨材を噴出する
ノズル３２が設けられ、キャビネット３１の下部にはホ
ッパ３８が設けられ、ホッパ３８の最下端は導管４３を
介してキャビネット３１とは別途隣接して設置された回
収タンク３３の上方側面に連通している。
置３０は、被加工物Ｗを出し入れする出入口３５を備え
たキャビネット３１内にショット等の研磨材を噴出する
ノズル３２が設けられ、キャビネット３１の下部にはホ
ッパ３８が設けられ、ホッパ３８の最下端は導管４３を
介してキャビネット３１とは別途隣接して設置された回
収タンク３３の上方側面に連通している。
【００３０】さらに、上方に回収タンク３３と、該回収
タンク３３の下方にダンプバルブ５２を介してショット
圧送用のタンク５１が設けられ、このタンク５１の下端
が、ショツト調整器５３を介して管５４に連通され、該
管５４はキャビネット３１内に設けた前記ノズル３２に
連通している。
タンク３３の下方にダンプバルブ５２を介してショット
圧送用のタンク５１が設けられ、このタンク５１の下端
が、ショツト調整器５３を介して管５４に連通され、該
管５４はキャビネット３１内に設けた前記ノズル３２に
連通している。
【００３１】回収タンク３３内には、ショットとして被
加工物Ｗたるギヤの母材である浸炭、焼入、焼戻後のＳ
ＣＭ鋼の硬度よりも高いHv９００を有し、且つショット
平均粒径が０．１mm（♯１５０）のハイス鋼のショット
を投入する。
加工物Ｗたるギヤの母材である浸炭、焼入、焼戻後のＳ
ＣＭ鋼の硬度よりも高いHv９００を有し、且つショット
平均粒径が０．１mm（♯１５０）のハイス鋼のショット
を投入する。
【００３２】被加工物Ｗたるギヤを出入口３５からキャ
ビネット内へ投入し、図示せざるフットスイッチ又はマ
イクロスイッチ等を作動すると、電磁弁が作動してタン
ク５１内のダンプバルブ５２が上がり回収タンク３３と
タンク５１との連通が遮断される。と同時に、図示せざ
る低温圧縮気体の供給源よりタンク５１内に、低温圧縮
気体、本実施形態にあっては窒素が送り込まれてタンク
５１内は０．３Mpaの圧力、０℃の低温圧縮気体が充満
してこの圧縮気体に押されたタンク５１内のショットと
圧縮気体とがタンク５１の下部研磨材調整器５３内に入
り、この研磨材調整器５３で低温圧縮気体とショットと
が適当に混合されて管５４内に入りノズル３２より噴射
圧力０．３９Mpa、圧縮気体の温度０℃、噴射距離２０
０mmで被加工物Ｗであるギヤの表面に噴射される。
ビネット内へ投入し、図示せざるフットスイッチ又はマ
イクロスイッチ等を作動すると、電磁弁が作動してタン
ク５１内のダンプバルブ５２が上がり回収タンク３３と
タンク５１との連通が遮断される。と同時に、図示せざ
る低温圧縮気体の供給源よりタンク５１内に、低温圧縮
気体、本実施形態にあっては窒素が送り込まれてタンク
５１内は０．３Mpaの圧力、０℃の低温圧縮気体が充満
してこの圧縮気体に押されたタンク５１内のショットと
圧縮気体とがタンク５１の下部研磨材調整器５３内に入
り、この研磨材調整器５３で低温圧縮気体とショットと
が適当に混合されて管５４内に入りノズル３２より噴射
圧力０．３９Mpa、圧縮気体の温度０℃、噴射距離２０
０mmで被加工物Ｗであるギヤの表面に噴射される。
【００３３】１のギヤに対して、各方向から６０秒づつ
３方向よりショットの噴射を行った後、前記スイッチを
元に戻すと、タンク５１内の低温圧縮気体が回収タンク
３３内に逃げ出し、タンク５１内は大気圧になる。その
直前にダンプバルブ５２が下方に押し下げられると、直
ちにショットの噴出は止まる。と同時に回収タンク３３
とダンプバルブ５２との間隙から、回収タンク３３の底
部に集積されているショットが一気にタンク５１内に落
下する。
３方向よりショットの噴射を行った後、前記スイッチを
元に戻すと、タンク５１内の低温圧縮気体が回収タンク
３３内に逃げ出し、タンク５１内は大気圧になる。その
直前にダンプバルブ５２が下方に押し下げられると、直
ちにショットの噴出は止まる。と同時に回収タンク３３
とダンプバルブ５２との間隙から、回収タンク３３の底
部に集積されているショットが一気にタンク５１内に落
下する。
【００３４】なお、噴射された研磨材３６及びこのとき
発生した粉塵３７は、キャビネット３１の下部ホッパ３
８に落下し、導管４３内に生じている上昇気流によって
上昇して回収タンク３３内に送られ、研磨材３６が回収
される。回収タンク３３内の粉塵３７は回収タンク３３
内の気流によって回収タンク３３の上端から管４２を介
してダストコレクタ３４へ導かれ、ダストコレクタ３４
の底部に集積され、清浄なガスがダストコレクタ３４の
上部に設けられた排風機３９から放出される。
発生した粉塵３７は、キャビネット３１の下部ホッパ３
８に落下し、導管４３内に生じている上昇気流によって
上昇して回収タンク３３内に送られ、研磨材３６が回収
される。回収タンク３３内の粉塵３７は回収タンク３３
内の気流によって回収タンク３３の上端から管４２を介
してダストコレクタ３４へ導かれ、ダストコレクタ３４
の底部に集積され、清浄なガスがダストコレクタ３４の
上部に設けられた排風機３９から放出される。
【００３５】以上説明した直圧式のブラスト装置による
加工条件は下記の通りである。なお、噴射気体として本
願発明にあっては窒素（０℃）を使用したに対して比較
例１については常温の空気（２８℃）を使用している点
を除き、他の加工条件については共通とした。
加工条件は下記の通りである。なお、噴射気体として本
願発明にあっては窒素（０℃）を使用したに対して比較
例１については常温の空気（２８℃）を使用している点
を除き、他の加工条件については共通とした。
【００３６】
【表１】 加工条件
【００３７】上記条件において加工された本願発明の金
属成品及び比較例１の金属成品の表面内部残留応力及び
表面硬度を比較した結果を表２に示す。
属成品及び比較例１の金属成品の表面内部残留応力及び
表面硬度を比較した結果を表２に示す。
【００３８】
【表２】 比較結果
【００３９】以上に示す通り、浸炭・焼入・焼戻し後の
ＳＣＭ鋼より成るギヤに対して、本発明の方法により表
面加工した場合、比較例１の条件により加工したギヤに
比較して表面部分が内部残留圧縮応力において２００Mp
a、表面硬度において２００Hv向上していることが確認
された。
ＳＣＭ鋼より成るギヤに対して、本発明の方法により表
面加工した場合、比較例１の条件により加工したギヤに
比較して表面部分が内部残留圧縮応力において２００Mp
a、表面硬度において２００Hv向上していることが確認
された。
【００４０】従って、低温圧縮気体として０℃の窒素を
使用した急冷が金属成品の表面内部残留圧縮応力の向
上、従って疲れ強さに対するピーニング効果の向上及び
表面硬度の向上に寄与していることが明らかである。
使用した急冷が金属成品の表面内部残留圧縮応力の向
上、従って疲れ強さに対するピーニング効果の向上及び
表面硬度の向上に寄与していることが明らかである。
【００４１】〔実施例２〕本実施形態にあっては、ショ
ットの加速装置の一例として重力式のブラスト装置を使
用した例を示す。なお、重力式ブラスト装置３０は、前
述のようにショットのタンクから重力により落下したシ
ョットを圧縮空気に乗せて噴射するもので、本実施例に
あってはショットのタンクである回収タンク３３内に♯
４００（４０μm）、硬度約１０００Hvのアルミナ、シ
リカビーズを投入すると共に回収タンク３３より重力落
下したショットを導管４１を介してノズル３２に導入す
ると共に、該ノズル３２内において低温圧縮気体の図示
せざる供給源と連通する導管４４と合流させて、該導管
４４を介して導入された低温圧縮気体に乗せてショット
を加速し得るよう構成したものである（図２参照）。
ットの加速装置の一例として重力式のブラスト装置を使
用した例を示す。なお、重力式ブラスト装置３０は、前
述のようにショットのタンクから重力により落下したシ
ョットを圧縮空気に乗せて噴射するもので、本実施例に
あってはショットのタンクである回収タンク３３内に♯
４００（４０μm）、硬度約１０００Hvのアルミナ、シ
リカビーズを投入すると共に回収タンク３３より重力落
下したショットを導管４１を介してノズル３２に導入す
ると共に、該ノズル３２内において低温圧縮気体の図示
せざる供給源と連通する導管４４と合流させて、該導管
４４を介して導入された低温圧縮気体に乗せてショット
を加速し得るよう構成したものである（図２参照）。
【００４２】なお、該ブラスト装置３０において導入さ
れる冷却圧縮気体として０℃の窒素を使用する点、該装
置が排風機３９を備えたダストコレクタ３４、及びキャ
ビネット３１等を備える点については、前記実施例１に
おける直圧式のブラスト装置と同様である。
れる冷却圧縮気体として０℃の窒素を使用する点、該装
置が排風機３９を備えたダストコレクタ３４、及びキャ
ビネット３１等を備える点については、前記実施例１に
おける直圧式のブラスト装置と同様である。
【００４３】前述した重力式ブラスト装置により、アル
ミ合金より成るピストンに対して本発明の表面加工を施
した。なお、加工条件は下記表３に示す通りである。
ミ合金より成るピストンに対して本発明の表面加工を施
した。なお、加工条件は下記表３に示す通りである。
【００４４】
【表３】 加工条件
【００４５】上記本発明の方法により加工されたピスト
ンと、比較例２の条件により加工されたアルミ合金製の
ピストンの表面部分の表面内部残留圧縮応力と硬度を比
較した結果を表４に示す。
ンと、比較例２の条件により加工されたアルミ合金製の
ピストンの表面部分の表面内部残留圧縮応力と硬度を比
較した結果を表４に示す。
【００４６】
【表４】 比較結果
【００４７】以上、表４に示すように、アルミ合金より
成るピストンにおいて、表面の内部残留応力が１１０Mp
a、表面硬度が１００Hv以上向上していることが確認さ
れた。従って、本発明の方法は、鉄系金属のみならずア
ルミ合金等の非鉄系金属に対しても有効であることが確
認された。
成るピストンにおいて、表面の内部残留応力が１１０Mp
a、表面硬度が１００Hv以上向上していることが確認さ
れた。従って、本発明の方法は、鉄系金属のみならずア
ルミ合金等の非鉄系金属に対しても有効であることが確
認された。
【００４８】〔実施例３〕６Ａｌ ４Ｖチタン合金より
成るコネクティングロツトに対して本発明の方法による
表面加工を行った結果を以下に示す。
成るコネクティングロツトに対して本発明の方法による
表面加工を行った結果を以下に示す。
【００４９】本実施例にあっては、前記実施例１同様の
直圧式のブラスト装置により、♯１５０（０．１mm）、
９００Ｈｖ、ハイス鋼より成るショットを、窒素（０
℃）にて０．３９Mpaの噴射圧力にて約３分間噴射し
た。尚、加工条件を表５に示す。
直圧式のブラスト装置により、♯１５０（０．１mm）、
９００Ｈｖ、ハイス鋼より成るショットを、窒素（０
℃）にて０．３９Mpaの噴射圧力にて約３分間噴射し
た。尚、加工条件を表５に示す。
【００５０】
【表５】 加工条件
【００５１】以上の加工条件において加工した本発明の
６Ａｌ ４Ｖチタン合金のコネクティングロットと、比
較例３の条件により加工したコネクティングロット表面
の内部残留応力及び表面硬度を比較した結果を表６に示
す。
６Ａｌ ４Ｖチタン合金のコネクティングロットと、比
較例３の条件により加工したコネクティングロット表面
の内部残留応力及び表面硬度を比較した結果を表６に示
す。
【００５２】
【表６】 比較結果
【００５３】表６に示すように、本発明の方法により加
工したコネクティングロットは、比較例３のものに比較
して表面の内部残留応力において１１０Mpa、表面硬度
において１００Hvの向上が確認された。従って、本発明
の方法は、チタン合金等の非鉄系金属に対しても好適に
使用できることが明らかである。
工したコネクティングロットは、比較例３のものに比較
して表面の内部残留応力において１１０Mpa、表面硬度
において１００Hvの向上が確認された。従って、本発明
の方法は、チタン合金等の非鉄系金属に対しても好適に
使用できることが明らかである。
【００５４】以上、実施例１〜実施例３において示した
ように、低温圧縮気体として窒素を使用する場合には、
金属成品がＴｉ，Ｖ，Ａｌ，Ｃｒ等の窒化物形成元素を
含む場合には、該金属成品の表面において微窒化が行わ
れているものと考えられる。すなわち、低温圧縮窒素を
用いてショットを噴射し、ショットが金属成品の表面に
衝突することにより金属成品の表面温度が上昇して窒素
の拡散浸透温度にまで上昇し、この温度上昇により金属
成品中の前記窒化物形成元素および低温圧縮気体である
窒素が同時に活性化して反応し窒化が行われるものと考
えられる。
ように、低温圧縮気体として窒素を使用する場合には、
金属成品がＴｉ，Ｖ，Ａｌ，Ｃｒ等の窒化物形成元素を
含む場合には、該金属成品の表面において微窒化が行わ
れているものと考えられる。すなわち、低温圧縮窒素を
用いてショットを噴射し、ショットが金属成品の表面に
衝突することにより金属成品の表面温度が上昇して窒素
の拡散浸透温度にまで上昇し、この温度上昇により金属
成品中の前記窒化物形成元素および低温圧縮気体である
窒素が同時に活性化して反応し窒化が行われるものと考
えられる。
【００５５】従って、窒化物形成元素を含む金属成品に
対し、窒素である低温圧縮気体によりショットを噴射す
ることにより、金属成品の微窒化による表面硬化の向上
等の表面強化の効果をも期待し得る。
対し、窒素である低温圧縮気体によりショットを噴射す
ることにより、金属成品の微窒化による表面硬化の向上
等の表面強化の効果をも期待し得る。
【００５６】
【発明の効果】以上説明した本発明の構成により、本発
明の方法によればショットの噴射の際に０℃以下の低温
圧縮気体を使用することで、金属成品の表面に対するシ
ョットの衝突による急激な加熱と、０℃以下の低温圧縮
気体が金属成品表面に吹き付けられることによる急冷に
より金属成品の表面を好適に強化処理することができ、
鉄系金属を母材とする金属成品のみならず再結晶温度の
低い非鉄系金属を母材とする金属成品に対しても、好適
にショットピーニングによる強化処理を行うことができ
た。
明の方法によればショットの噴射の際に０℃以下の低温
圧縮気体を使用することで、金属成品の表面に対するシ
ョットの衝突による急激な加熱と、０℃以下の低温圧縮
気体が金属成品表面に吹き付けられることによる急冷に
より金属成品の表面を好適に強化処理することができ、
鉄系金属を母材とする金属成品のみならず再結晶温度の
低い非鉄系金属を母材とする金属成品に対しても、好適
にショットピーニングによる強化処理を行うことができ
た。
【００５７】また、ショットを加速する低温圧縮空気と
して窒素を使用すると共に、金属成品が窒化物形成元素
を含む母材より成る場合には、ショットが金属成品の表
面に衝突する再に生ずる熱による化学変化により金属成
品の表面に窒素を拡散浸透させて微窒化の効果をも得る
ことができ、金属成品の表面を好適に強化処理すること
ができた。
して窒素を使用すると共に、金属成品が窒化物形成元素
を含む母材より成る場合には、ショットが金属成品の表
面に衝突する再に生ずる熱による化学変化により金属成
品の表面に窒素を拡散浸透させて微窒化の効果をも得る
ことができ、金属成品の表面を好適に強化処理すること
ができた。
【図１】 直圧式ブラスト装置の概略図。
【図２】 重力式ブラスト装置の概略図。
３０ ブラスト装置
３１ キャビネット
３２ ノズル
３３ 回収タンク
３４ ダストコレクタ
３６ ショット
３８ ホッパ
３９ 排風機
４１ 導管
４２ 管
４３ 導管
４４ 導管
５１ ショット圧送用タンク
５２ ダンプバルブ
５３ ショット調整器
５４ 管
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−188738（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−277945（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−57629（ＪＰ，Ａ)
特公 平２−17607（ＪＰ，Ｂ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C21D 1/06
C21D 1/34
C21D 7/00 - 8/10
B24C 1/10
Claims (4)
- 【請求項１】 金属成品の表面に成品硬度と同等以上の
硬度を有する２０〜２００μmのショットを０℃以下の
低温圧縮気体を用いて噴射速度５０m/sec以上、又は噴
射圧力０．２MPa以上で噴射し、表面付近の温度を鉄系
金属成品についてはＡ３変態点以上に、非鉄系金属成品
は再結晶温度以上に上昇させると共に、前記低温圧縮気
体により瞬時に常温以下に急冷することを特徴とする金
属成品の表面強化加工熱処理方法。 - 【請求項２】 前記低温圧縮気体が窒素である請求項１
記載の金属成品の表面強化加工熱処理方法。 - 【請求項３】 前記金属成品が窒化物形成元素を含むこ
とを特徴とする請求項２記載の金属成品の表面強化加工
熱処理方法。 - 【請求項４】 前記ショットが、金属又はセラミック又
はこれらの混合物であることを特徴とする請求項１〜３
いずれか１項記載の金属成品の表面強化熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31798098A JP3379913B2 (ja) | 1998-11-09 | 1998-11-09 | 金属成品の表面強化加工熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31798098A JP3379913B2 (ja) | 1998-11-09 | 1998-11-09 | 金属成品の表面強化加工熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000144235A JP2000144235A (ja) | 2000-05-26 |
| JP3379913B2 true JP3379913B2 (ja) | 2003-02-24 |
Family
ID=18094151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31798098A Expired - Lifetime JP3379913B2 (ja) | 1998-11-09 | 1998-11-09 | 金属成品の表面強化加工熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3379913B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004098791A1 (ja) | 2003-05-06 | 2004-11-18 | Fuji Kihan Co., Ltd. | 光触媒コーティング方法及び前記方法により製造された光触媒コーティング成形物 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6811581B2 (en) * | 2000-10-31 | 2004-11-02 | Mitsubishi Materials Kobe Tools Corporation | High-speed tool steel gear cutting tool and manufacturing method therefor |
-
1998
- 1998-11-09 JP JP31798098A patent/JP3379913B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004098791A1 (ja) | 2003-05-06 | 2004-11-18 | Fuji Kihan Co., Ltd. | 光触媒コーティング方法及び前記方法により製造された光触媒コーティング成形物 |
| US7431960B2 (en) | 2003-05-06 | 2008-10-07 | Fuji Kihan Co., Ltd. | Photocatalyst coating method and photocatalyst coated article produced by such method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000144235A (ja) | 2000-05-26 |
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