JP4067712B2 - 鋼の焼入れ方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼の熱処理時における焼入れ方法に関し、詳しくは、焼入れ油を用いた鋼の焼入れ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼の浸炭焼入れ処理等においては、鋼を所定の温度に加熱及び保持して浸炭及び拡散を図った後、焼入れが行われる。該焼入れは、鋼（以下「被処理品」と言う。）をＡ３変態点以上に加熱して均一なオーステナイト組織にした後、急冷してマルテンサイト組織を得るために行われる。従来、前記焼入れは、主に油、ソルト、ガス冷却により行われている。
【０００３】
前記油による冷却は、冷却能力が高く、焼入れ効果に優れているが、鋼種、あるいは被処理品の形状や大きさに合わせて、ホット油、セミホット油、コールド油等を選択使用する必要があり、したがって、前記被処理品の鋼種、形状や大きさ等によって、焼入れ油の変更が必要であった。さらに従来、冷却能力を高めるために攪拌翼等により焼入れ油を攪拌することが行われている。なお、ここで、ホット油とは、ＪＩＳＫ２２４２において、３種の油に相当し、セミホット油は２種、コールド油は１種の油に相当するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記鋼種、あるいは被処理品の形状や大きさに合わせて焼入れ油を変更する場合には、該焼入れ油の交換作業に手数と時間を要し、さらに焼入れ油を攪拌翼等により攪拌する場合には、焼入れ油の流れが不均一となり不良品が生じないように注意する必要があり、さらに攪拌翼によって泡が生じて不均一な冷却が行われると被処理品の焼入れ品質に影響を与える場合があった。
【０００５】
本発明は、前記事情に鑑み為されたもので、ホット油であっても、コールド油と同程度の焼入れ特性を得ることができ、したがって、鋼種、あるいは被処理品の形状や大きさに合わせた焼入れ油の交換作業の回数の低減及び交換作業の時間ロスを省くことができるとともに、さらに焼入れ油の攪拌に伴う冷却不均一、さらに前記被処理品の鋼種、あるいは形状や大きさによる冷却不均一等の問題を解決し、焼入れ特性の向上を図った鋼の焼入れ方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、振動発生部において発生した振動数３０〜５０Ｈｚの振動をホット油中に配設した水平状態の多段式の振動羽根に伝達して前記ホット油中に乱流を発生させ、該ホット油中に鋼を浸漬して焼入れを行う鋼の焼入れ方法である。
【０００７】
本発明によれば、コールド油と同程度の効果を確実に得ることができるため、焼入れ油の交換作業の回数の低減及び交換作業の時間ロスを省くことができる。
【００１３】
【作用】
本発明によれば、ホット油に所定の振動が与えられて焼入れ油に均一な乱流が生じ、さらに均一な圧力変化が生じる。その結果、被処理品の形状や大きさに影響を受けることなく、被処理品の表面全体の冷却及び焼入れが均一に行われるものである。
【００１４】
さらに、本発明によれば、前記のごとく、被処理品に合わせた焼入れ油を交換作業の回数及び交換作業の時間的ロスを省くことができ、したがって、焼入れ作業の効率化を図ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の一形態を説明する。図１には、本発明の方法を実施する装置の一例の概略説明図が示されている。
【００１６】
図中、１は焼入れ槽、２は焼入れ油としてのホット油、３は前記焼入れ槽１の対向部に配置された振動攪拌機であり、具体的には、それぞれモータ等が内蔵された振動発生部４、振動棒５及び振動羽根６を有し、該振動棒５及び振動羽根６部分がホット油２に浸漬されて使用される。
【００１７】
なお、前記振動攪拌機３の設置台数及び振動棒５に設けられる振動羽根６の数等は、適宜焼入れ槽１の大きさや被処理品の量等により調整される。
【００１８】
前記構成の焼入れ装置を使用して、ホット油に与える振動数を変えて被処理品（供試材）の焼入れを行った結果を以下に示す。
【００１９】
【実施例１】
焼入れ槽：１０００Ｌ Ｘ ５５０Ｗ Ｘ ５００Ｈ
焼入れ油：ホット油（商品名ハイテンプＡ；出光興産株式会社製）
前記焼入れ層１に、前記ホット油を２２０リットル充填し、さらに焼入れ槽１の内部の両端に振動攪拌機３（日本テクノ株式会社製α２型）を設置した。該振動攪拌機３は、振動発生部４において１５〜５０Ｈｚの低周波の出力で発生する振動を略水平状態の多段式の振動羽根６に伝達し、その振動により流体に高速三次元の乱流を発生させるもので、攪拌翼のごとく剪断力によるものでないため空気などの巻き込みがなく、泡の発生もないことを特徴としている。
【００２０】
まず、前記供試材を浸炭雰囲気中で、８７０℃、１時間保持して浸炭及び拡散処理を施す。供試材Ｓは、図２に示すように治具Ｔに１０個セットされている。なお、治具Ｔの寸法は、Φ２００Ｘ２８５Ｈである。
【００２１】
前記のごとくして得られた供試材Ｓを前記振動攪拌機３を使用し、３０Ｈｚの周波数でホット油を振動させた焼入れ槽内に浸漬して冷却を行った。
【００２２】
前記焼入れ完了後、図３に示すように前記供試材１０の上面から１ｍｍ、中央部及び下端部から１ｍｍの部分を切断し、さらに該供試材１０の中心から１．７５ｍｍ地点ａ、５ｍｍ地点ｂ及び９ｍｍ地点ｃの硬度（ＨＲＣ）を測定した。その結果を下記表１に示す。表中のＨ値はジョミニ試験結果及びグロスマンチャートより算出した値である。
【表１】

【００２３】
【実施例２】
振動攪拌機３の周波数を３３Ｈｚに変更した以外の条件は、前記実施例１と同様である。
【００２４】
【実施例３】
振動攪拌機３の周波数を４０Ｈｚに変更した以外の条件は、前記実施例１と同様である。
【００２５】
【実施例４】
振動攪拌機３の周波数を５０Ｈｚに変更した以外の条件は、前記実施例１と同様である。
【００２６】
【比較例１】
振動攪拌機３を作動させない状態にした以外は、前記実施例１と同様である。すなわち、ホット油による場合である。
【００２７】
【比較例２】
振動攪拌機３に変えて、ホット油を５ｃｍ／ｓｅｃで攪拌した以外は、前記実施例１と同様である。
【００２８】
【比較例３】
焼入れ油をセミホット油（ホットクエンチＮＯ５８Ｅ−３；日本グリース株式会社製）に変更した以外は、比較例２と同様である。
【００２９】
【比較例４】
焼入れ油をコールド油（ハイスピードクエンチＭＰ；日本グリース株式会社製）に変更した以外は、比較例２と同様である。
【００３０】
前記表1によれば、ホット油であっても、通常のコールド油に等しいＨ値を示すことが確認されたものである。したがって、被処理品の鋼種、あるいは被処理品の形状や大きさに合わせて、いちいち、焼入れ油を交換する必要がないものである。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、ホット油であってもコールド油と同程度の焼入れ特性を得ることができ、鋼種、あるいは被処理品の形状や大きさに合わせた焼入油の交換作業の回数の低減及び交換作業時の時間ロスを省くことができるとともに、さらに均一冷却により、焼入れ品質の向上を図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の方法を実施する装置の一例の概略説明図である。
【図２】 治具への供試材セット状態を示す斜視図である。
【図３】 供試材の斜視図である。
【符号の説明】
１ 焼入れ槽
２ ホット油
３ 振動攪拌機
４ 振動発生部

Claims (1)

1. 振動発生部において発生した振動数３０〜５０Ｈｚの振動をホット油中に配設した水平状態の多段式の振動羽根に伝達して前記ホット油中に乱流を発生させ、該ホット油中に鋼を浸漬して焼入れを行うことを特徴とする鋼の焼入れ方法。

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