JP7300140B2 - Manufacturing method for hydrogen embrittlement-preventive steel workpiece - Google Patents

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Description

本願発明は、鋼製ワークを水素脆性が発生しない状態に熱処理して製造する方法(調質方法)に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a manufacturing method (refining method) for heat-treating a steel workpiece so that hydrogen embrittlement does not occur.

鋼製ワークの熱処理は、硬度アップや靱性の向上、調質、高輝度化など様々な目的で行われている。いずれにしても、加熱装置が必要であり、加熱装置としては、天然ガスやプロパンガスなどの炭化水素ガスを燃料(或いは炭素源)として使用するガス炉(雰囲気炉)や、熱源として電熱ヒータを使用している真空炉やマッフル炉など、複数種類が存在している。 Heat treatment of steel workpieces is performed for various purposes such as increasing hardness, improving toughness, refining, and increasing brightness. In any case, a heating device is required, and the heating device may be a gas furnace (atmosphere furnace) using hydrocarbon gas such as natural gas or propane gas as a fuel (or carbon source), or an electric heater as a heat source. There are multiple types such as the vacuum furnace and muffle furnace that are used.

硬度アップにしても調質にしても、加熱工程の後に焼入れ、焼き戻しを行っており、焼入れには、冷却手段として水又は油(すなわち液体)を使用する場合と、窒素ガスや炭酸ガスのようなガスを使用する場合とがある。 Whether the hardness is increased or tempered, quenching and tempering are performed after the heating process. For quenching, water or oil (that is, liquid) is used as a cooling means, and nitrogen gas or carbon dioxide gas is used. There are cases where such gas is used.

硬化や調質のためにワークを熱処理した場合の大きな問題として、水素脆性による遅れ破壊が挙げられる。すなわち、加熱手段や浸炭用炭素源として炭化水素ガスが多用されているが、加熱工程で水素がワークの内部に侵入することによって遅れ破壊が生じるものである。 Delayed fracture due to hydrogen embrittlement is a major problem when heat-treating workpieces for hardening or thermal refining. That is, although hydrocarbon gas is often used as a heating means and a carbon source for carburizing, delayed fracture occurs when hydrogen penetrates into the workpiece during the heating process.

水素脆性の原因は水素にあるが、水素脆性を引き起こすメカニズムとしては、従来から水素自体が脆性を引き起こすとの考え方が主流であり、そこで、焼き戻し工程などで水素を放散させる対策が採られていたが、残留水素がゼロであっても遅れ破壊の解消には至っていないのが現実であった。 Hydrogen embrittlement is caused by hydrogen, but the main mechanism of hydrogen embrittlement has been that hydrogen itself causes embrittlement. However, the reality is that even if the residual hydrogen is zero, the delayed fracture has not been eliminated.

この点について本願発明者たちは、水素脆性の原因は水素自体にあるのではなく、水素が侵入して形成された空孔にあるのではないかと推測し、そして、炭化水素ガスを浸炭炭素源として使用しつつ、ワークへの水素の侵入を防止又は著しく抑制することにより、ワークに空孔が発生することを防止又は著しく抑制した硬度アップ技術を開発し、これを特許文献1において開示した。この特許文献1の技術によると、従来品に比べて非常に高い遅れ破壊防止効果が発揮されており、市場で高い評価を受けるに至っている。 In this regard, the inventors of the present application speculate that the cause of hydrogen embrittlement is not the hydrogen itself, but the pores formed by the intrusion of hydrogen. While using as, by preventing or significantly suppressing the penetration of hydrogen into the work, we developed a hardness increasing technology that prevents or significantly suppresses the generation of voids in the work, and disclosed this in Patent Document 1. According to the technique of Patent Document 1, a very high delayed fracture prevention effect is exhibited compared to conventional products, and it has been highly evaluated in the market.

他方、鋼製ワークの熱処理の一分野として調質がある。調質の概念は必ずしも明確でなく、浸炭や浸窒してから焼入れ・焼き戻しする熱処理に調質の用語を用いている文献も見られる。いずれにしても、加熱工程は必須であり、加熱手段としては、一般的に、電気、ガスを加熱源として炭化水素ガスを加熱分解させたガス雰囲気炉が多用されているが、ガスに含まれている水素がワークに侵入して水素脆性の原因になる問題があった。 On the other hand, refining is one of the fields of heat treatment of steel workpieces. The concept of thermal refining is not necessarily clear, and there are documents that use the term thermal refining for heat treatment involving carburizing or nitriding followed by quenching and tempering. In any case, the heating step is essential, and as a heating means, a gas atmosphere furnace is generally used in which a hydrocarbon gas is thermally decomposed using electricity or gas as a heating source. There was a problem that the hydrogen contained in the steel penetrates into the workpiece and causes hydrogen embrittlement.

この点については、加熱手段としてガスを使用せずに無炭素・無水素状態で行えばよいと考えられる。例えば特許文献2には、グラファイトで内張りした炉(マッフル炉)を使用してワークを加熱してから焼入れする熱処理方法が開示されており、調質にこの加熱手段を採用したら、水素脆性が発生しない状態に調質できると推測される。 Regarding this point, it is thought that the heating should be performed in a carbon-free and hydrogen-free state without using gas as a heating means. For example, Patent Document 2 discloses a heat treatment method in which a workpiece is heated using a graphite-lined furnace (muffle furnace) and then quenched. If this heating means is used for refining, hydrogen embrittlement occurs. It is presumed that it can be refined to a state where it does not.

特開2017-172035号公報JP 2017-172035 A 再公表WO2014/007046号公報Republished WO2014/007046

さて、鋼材の種類は組成や用途によって様々であるが、機械的性質や熱処理特性には、炭素量と配合元素とが大きく影響している。炭素の添加は硬度を高くすると共に焼入れ性を向上させる性質があり、クロム、マンガン、ボロン、タングステン、ニッケル、チタンなどの元素は、硬度や靱性、強度、耐磨耗性、焼入れ性・焼き戻し性、耐食性能などの様々な性質に影響している。すなわち、炭素の添加だけでは確保できない性能を得るために、改質剤として各種の元素が添加されている。 The types of steel materials vary depending on their compositions and applications, but the mechanical properties and heat treatment properties are greatly affected by the amount of carbon and the blending elements. Addition of carbon increases hardness and improves hardenability. It affects various properties such as toughness and corrosion resistance. That is, various elements are added as modifiers in order to obtain performance that cannot be ensured by the addition of carbon alone.

そして、JISでは炭素量や配合元素などに応じて様々な鋼種を規定しており、ユーザーは用途に応じて鋼種を特定して購入しているが、鋼製ワークの多くには、品質の安定性(すなわち、機械的性質の安定性)が求められている。例えば鋼製の機械部品の場合、硬ければ良いと云うものではなく、装置全体の円滑な動きや耐久性を確保するために、硬度や弾性、耐磨耗性などの機械的性質を均一化して他の部品との調和を確保する必要がある。 In addition, JIS specifies various steel grades according to the amount of carbon and blending elements, etc. Users specify and purchase steel grades according to their use, but many steel workpieces do not have stable quality. stability (that is, stability of mechanical properties). For example, in the case of steel machine parts, the harder the better, the better. In order to ensure the smooth movement and durability of the entire device, the mechanical properties such as hardness, elasticity, and wear resistance should be uniformed. to ensure harmony with other parts.

そこで、熱処理による調質について見直すと、特に中・高炭素合金鋼製のワークに関しては焼入れ性に優れているため、浸炭や浸窒のような特別の硬化処理を施さなくても、焼入れ・焼き戻しのみで必要な硬度を確保できる場合も多くあり、このようなワークについでは、各工程での品質の安定化が強く要請されると云える。 Therefore, when we review the refining by heat treatment, we find that the hardenability of workpieces made of medium- and high-carbon alloy steel is particularly excellent, so even if special hardening treatments such as carburizing and nitriding are not performed, quenching and quenching will not be necessary. In many cases, the necessary hardness can be secured only by returning, and it can be said that there is a strong demand for stabilization of quality in each process for such a work.

そこで、更に進んで検討すると、加熱工程での品質の安定化のためには、無炭素・無水素の雰囲気を形成することに加えて、ワークに元から含まれている炭素が放散しないように(脱炭しないように)保持しておくなどの管理が必要であるが、特許文献2のようなグラファイト製の炉では、炉内が大気圧であることも関連して、グラファイトの成分である炭素が炉内に拡散してワークに侵入するおそれ(浸炭してしまうおそれ)があるが、浸炭量はワークによってまちまちで一定しないため、品質を安定化させ難いという問題がある。 Therefore, if we proceed further, in order to stabilize the quality in the heating process, in addition to creating a carbon-free and hydrogen-free atmosphere, we must prevent the carbon originally contained in the workpiece from diffusing. It is necessary to manage such as holding (so as not to decarburize), but in a graphite furnace such as Patent Document 2, it is a component of graphite, also related to the fact that the furnace is at atmospheric pressure. There is a risk that carbon will diffuse into the furnace and enter the work (carburize), but the amount of carburization varies depending on the work and is not constant, so there is a problem that it is difficult to stabilize the quality.

また、ガス炉やマッフル炉などの大気炉では、炉内に多くの酸素が残っている可能性があるため、ワークが酸化しやすいという問題もある(鉄分の酸化の問題のみでなく、ワークに含まれている炭素が空気に含まれている酸素と結合して炭酸ガスとなり、ワークから放散して脱炭することによる硬度低下が発生する問題もある。)。 In addition, in atmospheric furnaces such as gas furnaces and muffle furnaces, there is a possibility that a large amount of oxygen remains in the furnace, so there is also the problem that the work is easily oxidized (not only the problem of oxidation of iron, but also the work There is also a problem that the contained carbon combines with the oxygen contained in the air to form carbon dioxide gas, which is diffused from the workpiece and decarburized, resulting in a decrease in hardness.).

他方、加熱手段として真空炉を使用した場合は、浸炭や酸化・脱炭の問題は生じないが、従来は、真空炉はガス焼入れとセットで使用されているため、焼入れによる硬度アップが不十分になるおそれがある。 On the other hand, if a vacuum furnace is used as a heating means, there is no problem of carburization, oxidation, or decarburization, but conventionally, vacuum furnaces are used in combination with gas quenching, so quenching increases hardness. may be inadequate.

本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、水素脆性を防止しつつ品質安定性に優れた鋼製ワークを得る方法を提供せんとするものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and aims to provide a method for obtaining a steel work excellent in quality stability while preventing hydrogen embrittlement.

本願発明は、JISで規定するSUJ、SCM、SKS、CNCMのうちいずれかよりなる鋼製ワークを水素脆性が生じない状態に熱処理して製造する方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of manufacturing a steel workpiece made of any one of SUJ, SCM, SKS, and CNCM defined by JIS by heat-treating it in a state in which hydrogen embrittlement does not occur.

そして、本願発明は、
「減圧下で加熱する真空炉を使用して行われる加熱工程と、前記真空炉に遮蔽扉付き中継通路を介して併設された焼入れ室において油又は水を使用して行われる焼入れ工程と、前記焼入れ室に併設されているか又は前記焼入れ室とは分離している焼き戻し炉を使用して行われる焼き戻し工程と、を備えており、
前記加熱工程は、前記真空炉に窒素ガスを減圧することなく充填させた状態で所定温度まで昇温させる昇温工程と、窒素を排出して炭素も水素も存在しない真空雰囲気下で前記所定温度での加熱を継続する定常加熱工程とを有して、前記所定温度は、前記鋼製ワークに浸窒及び脱炭が生じない温度域である790~850℃に設定されており、
前記加熱工程の後に前記焼入れ工程が、前記遮蔽扉を空けて前記鋼製ワークを前記真空炉から前記焼入れ室に移行させて油槽又は水槽に浸漬することによって行われ、
次いで、前記焼き戻し工程が150~650℃で行われる」
という構成になっている。
And the invention of the present application is
"A heating process performed using a vacuum furnace that heats under reduced pressure, a quenching process using oil or water in a quenching chamber attached to the vacuum furnace via a relay passage with a shield door, and the a tempering step performed using a tempering furnace attached to the quenching chamber or separate from the quenching chamber,
The heating step includes a temperature raising step in which the temperature is raised to a predetermined temperature while the vacuum furnace is filled with nitrogen gas without reducing the pressure, and a temperature raising step in which the temperature is raised to a predetermined temperature in a state in which the vacuum furnace is filled with nitrogen gas. The predetermined temperature is set to 790 to 850 ° C., which is a temperature range in which nitriding and decarburization do not occur in the steel work,
After the heating step , the quenching step is performed by opening the shield door and transferring the steel workpiece from the vacuum furnace to the quenching chamber and immersing it in an oil bath or a water bath,
The tempering step is then performed at 150-650°C.”
It is configured.

なお、焼入れ性改善のために添加される金属元素は、既述のクロム、マンガン、ボロン、ニッケル、チタンの他に、コバルト、ホウ素、銅、タングステンなどが挙げられるが、その下限量は、ISOの規定に従って定められる。 In addition to the above-mentioned chromium, manganese, boron, nickel, and titanium, the metal elements added to improve hardenability include cobalt, boron, copper, and tungsten. defined in accordance with the provisions of

本願発明は、JISで規定する鋼種のうち、特に好適な素材として、クロムを含むSUJ、クロム及びモリブデンを含むSCM、クロム、タングステン、モリブデン、バナジウムを含むSKS(工具鋼)ニッケル及びクロムを含むSNCMのうちのいずれかを対象にしている。 The present invention includes SUJ containing chromium , SCM containing chromium and molybdenum, SKS (tool steel) containing chromium, tungsten, molybdenum and vanadium, nickel and chromium as particularly suitable materials among the steel types specified by JIS. Any of the SNCMs are targeted.

請求項2では、加熱工程と焼入れ工程との関係を特定している。すなわち、請求項1において、
記真空炉による加熱工程の終了後、前記焼入れ室を前記真空炉と略同じ真空度に維持した状態で前記遮蔽扉を空けて前記ワークを焼入れ室に移行し、次いで、前記遮蔽扉を閉じた後、減圧状態に維持された前記焼入れ室において油による焼入れが行われる」
という構成になっている。
Claim 2 specifies the relationship between the heating process and the quenching process. That is, in claim 1,
"After the heating process by the vacuum furnace is completed, the shield door is opened and the work is transferred to the hardening chamber while the hardening chamber is maintained at approximately the same degree of vacuum as the vacuum furnace, and then the shield door is opened. After closing, oil quenching takes place in the quenching chamber, which is maintained under reduced pressure.”
It is configured.

なお、請求項では焼入れ方法として油焼入れを特定しているが、本願発明は水焼入れを排除するものではない。ワークの鋼種や形状などの様々の要素を考慮して、水焼入れを採用することは可能である。 Although claim 2 specifies oil quenching as a quenching method, the present invention does not exclude water quenching. It is possible to employ water quenching in consideration of various factors such as the steel type and shape of the workpiece.

本願発明では、加熱炉として真空炉を使用しているため、炉内を炭素が存在しない状態に保持して、浸炭を確実に阻止できる。従って、浸炭・浸窒による変質を防止できると共に、脱炭による変質も生じない。従って、焼入れ性に優れた鋼種の特性を利用して、所望の硬度を得ることができる。また、焼入れは冷却手段として油又は水を使用しているため、急速冷却によってバラ付きのない高い硬度を得ることができると共に、作業性にも優れている。 In the present invention, since a vacuum furnace is used as the heating furnace, the interior of the furnace can be maintained in a carbon-free state to reliably prevent carburization. Therefore, deterioration due to carburization/nitriding can be prevented, and deterioration due to decarburization does not occur. Therefore, the desired hardness can be obtained by utilizing the characteristics of the steel grade with excellent hardenability. In addition, since quenching uses oil or water as a cooling means, it is possible to obtain high hardness without variation by rapid cooling, and it is also excellent in workability.

従って、本願発明では、硬度や各種の機械的性質を揃えて品質安定性に優れた鋼製ワークを、能率良く製造することができる。従って、機械部品などの製法(硬化調質方法)として好適である。なお、真空炉の内面に、他のワークの浸炭工程で発生した煤が付着していることが有り得るが、煤から炭素分子が放散してワークに侵入することは実質的には皆無と云えるので、真空炉が浸炭の用途に使用されていても、本願発明の効果には影響はない。 Therefore, according to the present invention, it is possible to efficiently manufacture steel workpieces having uniform hardness and various mechanical properties and excellent quality stability. Therefore, it is suitable as a manufacturing method (hardening refining method) for machine parts and the like. It is possible that soot generated in the carburizing process of other workpieces adheres to the inner surface of the vacuum furnace, but it is virtually impossible for carbon molecules to diffuse from the soot and enter the workpiece. Therefore, even if the vacuum furnace is used for carburizing, the effect of the present invention is not affected.

鋼材は様々な種類があるが、焼入れ特定や用途を考慮すると、ワークの鋼種としては、本願発明で特定したSUJ、SCM、SKS、SNCMのうちのいずれかが好適であると云える。 Although there are various types of steel materials, it can be said that any one of SUJ, SCM, SKS, and SNCM specified in the present invention is suitable as the steel type of the work in consideration of the quenching specification and application .

真空炉を使用した加熱工程において、ワークを真空炉に投入して密閉してから加熱と同時に減圧を行うことも可能ではあるが、この場合は、炉内での流体の対流がないため昇温速度が遅くてワークの加熱効率が良くないという問題がある。さりとて、炉内を空気で満たして昇温させると、高熱効率は良くなるが、酸化や脱炭という別の問題が現れる。 In the heating process using a vacuum furnace, it is possible to put the workpiece into the vacuum furnace, seal it, and then depressurize it at the same time as heating it. There is a problem that the speed is slow and the work heating efficiency is not good. On the other hand, filling the furnace with air to raise the temperature improves the high thermal efficiency, but other problems such as oxidation and decarburization appear.

これに対して、本願発明のように炉内を窒素ガスで満たして昇温させると、炉内で対流する窒素ガスによって、ワークを酸化・脱炭させることなく所定の加熱温度に速やかに昇温させることができる。従って、熱処理の品質を確保しつつ、処理能率を向上できる。 On the other hand, if the furnace is filled with nitrogen gas as in the present invention and the temperature is raised, the nitrogen gas that convects in the furnace quickly raises the temperature to a predetermined heating temperature without oxidizing or decarburizing the workpiece. can be made Therefore, it is possible to improve the processing efficiency while ensuring the quality of the heat treatment.

液体を使用した焼入れは、ガス焼入れに比べて処理時間の短縮や硬度アップなどの利点があり、特に、油焼入れは、割れを防止して品質を安定化できる利点がある。そして、その利点をしっかりと確保するには、真空炉から取り出したワークをできるだけ早く油槽に投入する必要がある。 Quenching using a liquid has advantages over gas quenching, such as shortening the processing time and increasing hardness. In particular, oil quenching has the advantage of preventing cracks and stabilizing quality. And, in order to secure the advantage, it is necessary to put the workpiece taken out from the vacuum furnace into the oil bath as soon as possible.

この場合、焼入れ室を大気圧として、真空炉を大気圧に減圧してからワークを焼入れ室に移動させることが考えられるが、この場合は、ワークが空気に触れるため、酸化・脱炭が発生するおそれがある。他方、真空炉及び焼入れ室を窒素ガス等の不活性ガスで満たしてからワークを移動させることも考えられが、これは処理時間が長くなるため、ワークの温度低下によって焼入れ性が悪くなるおそれがある。 In this case, it is conceivable to set the quenching chamber to atmospheric pressure, reduce the pressure in the vacuum furnace to atmospheric pressure, and then move the workpiece to the quenching chamber. There is a risk of On the other hand, it is conceivable to fill the vacuum furnace and the hardening chamber with an inert gas such as nitrogen gas before moving the work, but this takes a long processing time, so there is a risk that hardenability will deteriorate due to the temperature drop of the work. be.

これに対して請求項のように、焼入れ室を減圧して真空炉から焼入れ室にワークを移動させると、ワークを、温度低下や酸化・脱炭を生じることなく速やかに油槽に浸漬できるため、所望の硬度に保持されたワークを提供できる。すなわち、高品質の熱処理を提供できる。 On the other hand, as in claim 2 , when the quenching chamber is depressurized and the work is moved from the vacuum furnace to the quenching chamber, the work can be quickly immersed in the oil bath without temperature drop, oxidation, or decarburization. , it is possible to provide a work held at a desired hardness. That is, high-quality heat treatment can be provided.

本願発明の実施に使用する装置の模式図である。1 is a schematic diagram of an apparatus used to implement the present invention; FIG. 昇温温度の水素拡散量との関係を示すグラフであり、(B)は(A)の縦軸を大きくとった部分拡大図である。It is a graph which shows the relationship with the hydrogen diffusion amount of temperature rising temperature, (B) is the partial enlarged view which took the vertical axis|shaft of (A) large. 焼き戻し後の硬度と残留オーステナイト量との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the hardness after tempering and the amount of retained austenite. (A)は焼き戻し温度と圧痕の深さとの関係を示すグラフ、(B)(C)は圧痕深さ検査方法を示す図である。(A) is a graph showing the relationship between tempering temperature and indentation depth, (B) and (C) are diagrams showing an indentation depth inspection method.

(1).実施装置
次に、図面を参照しつつ本願発明の実施形態を説明する。まず、本願発明を実施するための熱処理設備を、図1を参照して説明する。
(1). Implementation Apparatus Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, heat treatment equipment for carrying out the present invention will be described with reference to FIG.

熱処理設備は従来と同様のものであり、主要要素として、真空炉1とこれに併設した焼入れ室2、及び、焼き戻し炉3とを備えている。焼き戻し炉3は焼入れ室2に併設していてもよいし、分離していてもよい。なお、焼き戻し工程を真空炉1で行うことも可能である。 The heat treatment equipment is the same as the conventional equipment, and includes a vacuum furnace 1, a quenching chamber 2 and a tempering furnace 3 as main elements. The tempering furnace 3 may be attached to the quenching chamber 2 or may be separated therefrom. In addition, it is also possible to perform the tempering process in the vacuum furnace 1 .

真空炉1には、外部に開口したワーク投入口4と、焼入れ室2と連通した中継通路5とが形成されており、両者は扉6,7で覆われている。焼入れ室2には、扉9を備えた出口8が設けられている。また、焼入れ室2には油槽10を設けており、油槽10で焼入れされたワークは、焼入れ室2の内部又は外部に設けた設備で油切りされてから、焼き戻し炉3に投入される。焼き戻し炉3は、ガス加熱式大気炉などの従来のものでよい。 The vacuum furnace 1 is provided with a work inlet 4 open to the outside and a relay passage 5 communicating with the hardening chamber 2 , both of which are covered with doors 6 and 7 . The quenching chamber 2 is provided with an exit 8 with a door 9 . An oil tank 10 is provided in the quenching chamber 2, and the work quenched in the oil tank 10 is drained of oil by equipment provided inside or outside the quenching chamber 2, and then put into the tempering furnace 3. The tempering furnace 3 may be conventional, such as a gas-heated atmospheric furnace.

真空炉1は浸炭にも使用されるものであり、炭化水素ガス導入口15と窒素ガス導入口16とが開口しており、炭化水素ガス導入口15には第1管路17を介して炭化水素ガスボンベ18が接続されて、窒素ガス導入口16には、第2管路19を介して窒素ガスボンベ20が接続されている。炭化水素ガスは、一般にアセチレンが使用される。 The vacuum furnace 1 is also used for carburizing, and has a hydrocarbon gas inlet 15 and a nitrogen gas inlet 16 open. A hydrogen gas cylinder 18 is connected, and a nitrogen gas cylinder 20 is connected to the nitrogen gas inlet 16 via a second pipeline 19 . Acetylene is commonly used as the hydrocarbon gas.

敢えて述べるまでもないが、炭化水素ガスは浸炭処理の場合に使用するものであり、本実施形態では使用しない。本願発明の専用の真空炉の場合は、炭化水素ガスボンベ18も炭化水素ガス導入口15も不要である。 Needless to say, hydrocarbon gas is used for carburizing treatment and is not used in this embodiment. In the case of the exclusive vacuum furnace of the present invention, neither the hydrocarbon gas cylinder 18 nor the hydrocarbon gas inlet 15 is required.

真空炉1にはガス排出口21が開口しており、ガス排出口21には、真空ポンプ22で真空引きされる真空管路23が接続されている。真空管路23は焼入れ室2にも接続されている。真空炉1の内部には多数の電熱式ヒータ24を配置しており、各ヒータ24は電源25に接続されている。 A gas discharge port 21 is opened in the vacuum furnace 1 , and a vacuum pipe 23 that is evacuated by a vacuum pump 22 is connected to the gas discharge port 21 . Vacuum line 23 is also connected to hardening chamber 2 . A large number of electric heaters 24 are arranged inside the vacuum furnace 1 , and each heater 24 is connected to a power source 25 .

真空管路23のうち真空炉1に近い部位にはバイパス管路26を設けており、バイパス管路26に水素濃度センサ27を設けている。水素濃度センサ27は浸炭焼入れ工程で必須のセンサであり、本実施形態では必要はないが、真空炉1の内部が無水素状態であることを確認するために使用することは可能である。真空炉1には、温度センサ28や酸素濃度センサ29を設けている。温度センサ28は本実施形態の制御に必要であるが、酸素濃度センサ29は必ずしも必要ではない。 A bypass line 26 is provided in a portion of the vacuum line 23 near the vacuum furnace 1 , and a hydrogen concentration sensor 27 is provided in the bypass line 26 . The hydrogen concentration sensor 27 is an essential sensor in the carburizing and quenching process, and is not required in this embodiment, but can be used to confirm that the interior of the vacuum furnace 1 is in a hydrogen-free state. The vacuum furnace 1 is provided with a temperature sensor 28 and an oxygen concentration sensor 29 . The temperature sensor 28 is required for the control of this embodiment, but the oxygen concentration sensor 29 is not necessarily required.

更に、熱処理設備は、制御装置(制御手段)30を有している。制御装置30により、各管路17,19,23に設けたバルブ31の開閉が制御される。また、制御装置30には、ヒータ電源25,各センサ27,28,29などが電気的に接続されている。 Furthermore, the heat treatment facility has a control device (control means) 30 . A control device 30 controls the opening and closing of valves 31 provided in the respective pipelines 17 , 19 , 23 . A heater power source 25 and sensors 27 , 28 , 29 and the like are electrically connected to the control device 30 .

(2).熱処理工程
ワークWは、真空炉1を使用した加熱工程、焼入れ室2を使用した焼入れ工程、焼き戻し炉3を使用した焼き戻し工程を経て、硬化及び調質の処理が施される。加熱工程は、例えば、設定温度(850℃)まで昇温してから所定時間継続して加熱する。加熱温度は鋼種によって定まっており、また、加熱時間はワークの厚さや形状、1バッチの処理量などによって大きく相違する。
(2).Heat Treatment Process The workpiece W undergoes a heating process using the vacuum furnace 1, a quenching process using the quenching chamber 2, and a tempering process using the tempering furnace 3, and undergoes hardening and refining processes. be. In the heating step, for example, the temperature is raised to the set temperature (850° C.) and then the heating is continued for a predetermined time. The heating temperature is determined by the type of steel, and the heating time varies greatly depending on the thickness and shape of the workpiece, the throughput of one batch, and the like.

加熱工程において真空炉1の内部を昇温させる必要があるが、昇温工程では、真空炉1の内部に窒素ガス導入口16から窒素を導入して、真空炉1の内部を窒素ガス満たした状態で行う。従って、昇温工程で真空炉1は減圧されていない。なお、窒素ガスの熱膨張によって真空炉1の内部は大気圧よりも高い正圧になるが、ガス排出口21を大気に開放しつつ、窒素ガス導入口16から窒素を僅かに導入することにより、真空炉1の内部を所定の圧力に保持することも可能である。 It is necessary to raise the temperature inside the vacuum furnace 1 in the heating step. In the heating step, nitrogen is introduced into the inside of the vacuum furnace 1 from the nitrogen gas inlet 16 to fill the inside of the vacuum furnace 1 with nitrogen gas. in the state of Therefore, the vacuum furnace 1 is not decompressed in the temperature rising process. Due to the thermal expansion of the nitrogen gas, the inside of the vacuum furnace 1 becomes a positive pressure higher than the atmospheric pressure. , it is also possible to keep the inside of the vacuum furnace 1 at a predetermined pressure.

なお、真空炉1を使用した熱処理はバッチ処理になるが、浸炭や浸窒も含めた熱処理を断続的に行う場合、2回目以降の熱処理時には真空炉1の内部は余熱で昇温しているので、昇温時間も個々のバッチ処理において相違することが多いといえる。 The heat treatment using the vacuum furnace 1 is a batch process, but when the heat treatment including carburizing and nitriding is performed intermittently, the inside of the vacuum furnace 1 is heated by residual heat during the second and subsequent heat treatments. Therefore, it can be said that the heating time is often different for each batch process.

昇温工程で真空炉1の内部が窒素ガスで満たされているため、真空炉1の内部で高温に加熱された窒素ガスの対流が発生して、炉内を早期昇温できる。そして、真空炉1の内部は不活性ガスである窒素で満たされていて酸素は存在しないため、昇温工程での酸化や脱炭は生じない。炉内が設定温度(例えば850℃)に達したら、真空ポンプ22を駆動して窒素ガスを排出すると共に真空炉1の内部を減圧し、定常的な加熱(定常加熱工程)に移行する。従って、減圧下での定常加熱工程は、輻射熱による加熱になる。 Since the inside of the vacuum furnace 1 is filled with nitrogen gas in the temperature raising step, convection of the nitrogen gas heated to a high temperature occurs inside the vacuum furnace 1, and the temperature inside the furnace can be quickly raised. Since the interior of the vacuum furnace 1 is filled with nitrogen, which is an inert gas, and oxygen does not exist, oxidation and decarburization do not occur during the temperature rising process. When the inside of the furnace reaches a set temperature (for example, 850° C.), the vacuum pump 22 is driven to discharge the nitrogen gas and reduce the pressure inside the vacuum furnace 1 to shift to steady heating (steady heating process) . Therefore, the steady heating process under reduced pressure becomes heating by radiant heat.

特許文献1で開示したように、浸炭は、例えば4~10torrで行えるが、本実施形態では炭化水素ガスや窒素ガスは存在しないため、炉のガスの分圧はゼロになる(厳密には、極めて微量なガスが残っているが、それは無視できる量である。)。したがって、真空度は浸炭の場合よりも高くなっている。 As disclosed in Patent Document 1, carburization can be performed at, for example, 4 to 10 torr, but in this embodiment, there is no hydrocarbon gas or nitrogen gas, so the gas partial pressure in the furnace is zero (strictly speaking, A very small amount of gas remains, but it is negligible.). Therefore, the degree of vacuum is higher than in carburizing.

真空炉1による加熱工程を終えるのに先立って、焼入れ室2を減圧し、真空炉1と同じ真空度に設定する。そして、加熱工程が終了したら、中継通路5の扉7を開いて、図示しない搬送装置によってワークWを焼入れ室2に移し変えて、それから中継通路5の扉7を閉じてワークWを油槽13に浸漬して焼入れする。従って、ワークWが焼入れ室2において空気には触れることはなく、酸化したり脱炭したりすることはない。 Prior to finishing the heating process in the vacuum furnace 1, the hardening chamber 2 is decompressed and set to the same degree of vacuum as the vacuum furnace 1. When the heating process is finished, the door 7 of the relay passage 5 is opened, and the work W is transferred to the hardening chamber 2 by a transfer device (not shown). It is immersed and quenched. Therefore, the work W does not come into contact with air in the hardening chamber 2 and is not oxidized or decarburized.

その後、ワークWを油槽13から引き上げて油切り(洗浄・乾燥)し、それから焼き戻し炉3を使用して焼き戻す。焼き入れ油の温度は例えば80℃として、焼き戻しの温度と時間は鋼種や厚さや大きさなどの諸要素を考慮して定められるが、例えば200~300℃で2時間とすることができる。 After that, the work W is pulled up from the oil tank 13 to drain the oil (washed and dried), and then tempered using the tempering furnace 3. - 特許庁The temperature of the quenching oil is, for example, 80° C., and the tempering temperature and time are determined in consideration of various factors such as the steel type, thickness, and size.

油槽10の油に水分が含まれていると、焼入れ室2が減圧されることで水分は蒸発しやすい状態になっている。従って、ワークWの浸漬によって水分が気化膨張して蒸発することが有り得るが、油は炭素と水素の高分子化合物であり、油自体が気化膨張することはないため、水分の気化膨張の現象があってもごく僅かであり、油が周囲に飛散するような不具合は生じない。また、焼入れ工程もバッチ処理として行われているため、油に水分が含まれていても、最初の工程において飛散・消滅してしまい、後続の工程で気化膨張の現象が現れることはない。なお、油槽13には、水冷式等の冷却装置を設けている。 If the oil in the oil bath 10 contains moisture, the moisture is easily evaporated due to the depressurization of the quenching chamber 2 . Therefore, when the workpiece W is immersed, the moisture may evaporate and expand. However, since the oil is a polymer compound of carbon and hydrogen, the oil itself does not evaporate and expand, so the moisture evaporates and expands. Even if there is, it is very small, and there is no trouble such as oil splashing around. In addition, since the quenching process is also performed as a batch process, even if the oil contains water, it will scatter and disappear in the first process, and the phenomenon of vaporization and expansion will not appear in the subsequent processes. In addition, the oil tank 13 is provided with a cooling device such as a water-cooled type.

(3).実施例の評価
次に、図2以下に示す実施例の試験結果を説明する。実施例は、軸受けに多用されているSUJ2を使用した。図2は、加熱温度と水素放出量との関係を示すグラフであり、実施例は真空炉1を使用して、850℃で40分加熱しており、比較例は、プロパンを使用したガス炉雰囲気炉を使用して、850℃で40分加熱した後、油焼入れを行った。そして、自然冷却させて常温まで温度を降下させてから、100℃/hの昇温速度で600度まで昇温し、水素放出量を測定した。
(3).Evaluation of Examples Next, the test results of the examples shown in FIG. 2 and subsequent figures will be described. In the examples, SUJ2, which is widely used for bearings, was used. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the heating temperature and the amount of hydrogen released. In the example, the vacuum furnace 1 was used for heating at 850° C. for 40 minutes, and in the comparative example, a gas furnace using propane was used. After heating at 850° C. for 40 minutes using an atmosphere furnace, oil quenching was performed. After the temperature was lowered to normal temperature by natural cooling, the temperature was raised to 600° C. at a temperature elevation rate of 100° C./h, and the amount of hydrogen released was measured.

図2のうち(A)では、実施例と生材とは殆どゼロとして重なっているため、図2(B)では、0.005ppm/minの範囲を拡大して表示している。図2(A)及び(B)とも、実施例及び生材の線は0よりも僅かに上に位置しているが、これは線を明示するための措置であり、実際には、横軸に近接してこれと平行になっている部分は、実質的に0になっている。 In (A) of FIG. 2, the example and the raw material are overlapped with each other as almost zero, so the range of 0.005 ppm/min is enlarged and displayed in FIG. 2 (B). In both FIGS. 2(A) and (B), the lines for the example and the raw material are positioned slightly above 0, but this is a measure to clarify the lines, and in fact the horizontal axis The portion close to and parallel to the is substantially zero.

この図2から、比較例は大量の水素を吸蔵しているのに対して、本願実施例は、生材と同様に、実質的には水素吸蔵が皆無といっても差し支えない。従って、水素が鋼中に侵入して空孔を形成する現象は生じていない。 From FIG. 2, it can be said that the Comparative Example absorbs a large amount of hydrogen, while the Examples of the present application substantially do not absorb hydrogen, like the green material. Therefore, the phenomenon of hydrogen penetrating into the steel and forming voids does not occur.

図2(B)において、実施例は、実質的に水素放出量は0で推移しているのに対して、生材は、500℃よりも少し低い温度域からごく僅かながら水素が放出される現象が見られる。この理由は明確でないが、実施例では、製鋼中に含まれていた水素が加熱工程で放散してしまっているのに対して、生材は、製鋼中に含まれていた水素が500℃付近からの鋼組織変化によって放出されているためと推測される。 In FIG. 2(B), in the example, the amount of hydrogen released is substantially 0, whereas the green material releases very little hydrogen from a temperature range slightly lower than 500 ° C. phenomena can be seen. The reason for this is not clear, but in the examples, the hydrogen contained during steelmaking was diffused during the heating process, whereas the hydrogen contained during steelmaking was around 500°C in the green material. It is presumed that it is released due to the steel structure change from the

図3では、焼き戻し後の硬度(HRC)と残留オーステナイト量(γ)との関係を示している(なお、硬度及び残留オーステナイト量の計測とも、焼き戻しを行って常温に低下した試料について行っている。)。鋼が焼入れによって硬くなるのは、大まかには、鋼の組織がオーステナイト組織に移行してからマルテンサイト組織に変化する現象であるので、硬度と残留オーステナイト量とは正の相関関係がある。また、焼き戻し温度が高いと組織が戻る現象は高くなるので、温度が高くなると硬度及び残留オーステナイト量は低下する。 FIG. 3 shows the relationship between the hardness (HRC) after tempering and the amount of retained austenite (γ). ing.). Hardening of steel by quenching is roughly a phenomenon in which the structure of steel changes to an austenite structure and then changes to a martensite structure, so there is a positive correlation between hardness and the amount of retained austenite. In addition, since the phenomenon of reversion of the structure increases when the tempering temperature is high, the hardness and the amount of retained austenite decrease when the tempering temperature increases.

実施例及び比較例とも、焼入れ・焼き戻しの原理に則って、基本的には、温度が高くなると硬度及び残留オーステナイト量は低下しているが、第1の特徴として、実施例の硬度は比較例より常に低い点が挙げられる。また、第2の特徴として、残留オーステナイト量について、比較例は傾きの変化はあるものの一貫して低下しているのに対して、実施例では、260℃程度までは比較例よりも低い範囲で低下して、260℃程度を1つの下ピークとして上昇に転じ、280℃程度を上ピークとして低下に転じ、270℃程度からは、実施例の残留オーステナイト量が比較例よりも上回っている点が挙げられる。 In both Examples and Comparative Examples, the hardness and the amount of retained austenite basically decreased as the temperature increased in accordance with the principle of quenching and tempering. Always lower points than examples. In addition, as a second feature, the amount of retained austenite in the comparative example is consistently reduced although there is a change in the slope, whereas in the example, the range is lower than that in the comparative example up to about 260 ° C. It decreases, turns to increase with one lower peak at about 260 ° C., turns to decrease with an upper peak at about 280 ° C., and from about 270 ° C., the retained austenite amount of the example exceeds that of the comparative example. mentioned.

つまり、比較例は、硬度と残留オーステナイト量とが単純な正の相関関係にあり、両者は温度が高くなると単純に低下しているのに対して、実施例では、硬度は温度の正関数として単純に低下しているのに対して、残留オーステナイト量はいったん上昇に転じる範囲があり、硬度残留オーステナイト量とに不整合が見られる。 That is, in the comparative example, the hardness and the amount of retained austenite have a simple positive correlation, and both simply decrease as the temperature increases, whereas in the example, the hardness is a positive function of the temperature. While the amount of retained austenite simply decreases, there is a range in which the amount of retained austenite once turns to an increase, indicating a mismatch between the hardness and the amount of retained austenite.

実施例の硬度が比較例に比べて常に低いのは、比較例は加熱によって浸炭が生じているのに対して、実施例は浸炭が生じていないことに起因していると解され、また、残留オーステナイト量に関して、傾向として実施例が比較例よりも少ないことも、浸炭の有無に起因していると解される。しかし、実施例において、焼き戻し温度が高くなっても残留オーステナイト量が増加する領域がなぜ存在するのか、その理由は明確でない。この点は、今後の課題として解明していきたい。 The reason why the hardness of the examples is always lower than that of the comparative examples is considered to be that the comparative examples are carburized by heating, whereas the examples are not carburized. It is understood that the fact that the amount of retained austenite in the examples tends to be smaller than that in the comparative examples is also due to the presence or absence of carburization. However, it is not clear why there are regions in the examples where the amount of retained austenite increases even when the tempering temperature is increased. We would like to clarify this point as a future work.

図4では、試料33に鋼球34を押し付けて圧痕を形成し、塑性変形後の凹所の最大高さHの高さを、焼き戻し温度を変えて測定した。従って、ロックウエル硬さ試験に類似している。 In FIG. 4, a steel ball 34 was pressed against a sample 33 to form an indentation, and the maximum height H of the recess after plastic deformation was measured while changing the tempering temperature. It is therefore similar to the Rockwell hardness test .

試料33は、外径が20mmで厚さは10mmであり、鋼球34は、試料33と同じ材質のSUJ2で、外径は19.05mmのものを使用した。押圧荷重(最大接触面圧)は3.8GPaであり、最大荷重での押圧保持時間は10秒であった。試験は、等距離で離れた3箇所について行い、3か所の平均値を試験値とした。 The sample 33 has an outer diameter of 20 mm and a thickness of 10 mm, and the steel ball 34 is SUJ2, which is the same material as the sample 33, and has an outer diameter of 19.05 mm. The pressing load (maximum contact surface pressure) was 3.8 GPa, and the pressing holding time at the maximum load was 10 seconds. The test was performed at three equidistant locations, and the average value of the three locations was used as the test value.

図4(A)から、比較例及び実施例とも、250~260℃程度で圧痕深さが下限のピークになっていることが判る。この傾向は、図3において実施例の残留オーステナイト量が260℃程度から上昇に転じていることと整合していると解されるが、比較例において残留オーステナイト量が一貫して低下していることとは整合しておらず、硬度や残留オーステナイト量とは別の要因が作用していることも考えられる。 From FIG. 4A, it can be seen that the indentation depth peaks at about 250 to 260° C. in both the comparative example and the working example. This tendency is understood to be consistent with the fact that the amount of retained austenite in the examples turned upward from about 260° C. in FIG. , and it is conceivable that factors other than hardness and the amount of retained austenite are acting.

また、実施例は、比較例2よりは常に圧痕深さは高くなっており、比較例1と比べると、220℃程度よりも低い焼き戻し温度域では圧痕深さが浅くなっているが、傾向としては、比較例よりも圧痕深さが深いといえる。このことは、実施例が比較例よりも柔らかいことを意味しているが、図4(A)から、圧痕深さと温度変化との関係が安定していることを読み取ることができる。これは、浸炭・脱炭がなくて、組織が安定しているためと解される。 In addition, in the example, the indentation depth is always higher than in comparative example 2, and compared to comparative example 1, the indentation depth is shallower in the tempering temperature range lower than about 220 ° C., but there is a tendency Therefore, it can be said that the indentation depth is deeper than that of the comparative example. This means that the example is softer than the comparative example, but it can be read from FIG. 4(A) that the relationship between the indentation depth and the temperature change is stable. It is understood that this is because there is no carburization/decarburization and the structure is stable.

比較例は、温度変化に対する圧痕深さの変化率が大きくて、いわば、数値が暴れているが、これも、加熱工程で生じた浸炭が影響しているのではないかと推測される。 In Comparative Example 1 , the rate of change of the indentation depth with respect to the temperature change is large, so to speak, the numerical values are wild.

いずれにしても、実施例は、ガス雰囲気炉を使用した比較例に対して、水素が混入していないために水素脆性の問題は生じないといえる。また、実施例は比較例に比べて硬度は少し低いが、製品として必要な硬度を保持しておれば実用上の問題はないし、また、硬度が低いのは靱性に優れていることを意味しているから、耐久性にも優れている。 In any case, it can be said that the problem of hydrogen embrittlement does not occur in the examples because hydrogen is not mixed in, as compared with the comparative examples using the gas atmosphere furnace. In addition, although the hardness of the examples is slightly lower than that of the comparative examples, there is no practical problem as long as the hardness required for the product is maintained, and low hardness means excellent toughness. It has excellent durability.

図3のロックウエル硬さ(HRC)及び図4の圧痕深さは、軸受けの構成部材(ボール・コロ・インナーレース・アウターレース)やギアのように、加圧力が作用する部材において重要な評価要素であるが、本願発明の実施物は、水素に起因した遅れ破壊は生じないため、極めて高い耐久性を確保できるといえる。従って、軸受鋼のように焼入れ可能な汎用鋼種から成る部材に、高い商品価値を付与できるといえる。 Rockwell hardness (HRC) in Fig. 3 and indentation depth in Fig. 4 are important evaluation factors for bearing components (balls, rollers, inner races, outer races) and gears where pressure is applied. However, in the embodiment of the present invention, delayed fracture due to hydrogen does not occur, so it can be said that extremely high durability can be ensured. Therefore, it can be said that high commercial value can be imparted to members made of hardenable general-purpose steel grades such as bearing steel.

また、エンジンの構成部材や変速機など、使用状態で昇温する鋼製部材は多く存在するが、使用状態で250~260℃になるような部品の場合、図4(A)の結果を利用して、焼き戻し温度を250~260℃程度に設定しておくと、変形を最小限度に抑制しつつ、遅れ破壊をしっかりと防止して高い耐久性を確保することができる。 In addition, there are many steel parts that rise in temperature during use, such as engine components and transmissions. For parts that reach 250 to 260°C during use, use the results shown in Fig. 4(A). Then, if the tempering temperature is set to about 250 to 260° C., deformation can be suppressed to a minimum and delayed fracture can be firmly prevented to ensure high durability.

特に、繰り返し荷重や交番荷重が作用する部材、負荷変動が大きい部材、或いは、ボルトのように常に荷重(負荷)が作用し続けている部材などは遅れ破壊が大きな問題になるが、本願発明を適用した部材を使用することにより、品質の安定性や耐久性を格段に向上させて、商品価値を大きく向上できるといえる。 In particular, delayed fracture is a serious problem for members to which repeated loads or alternating loads are applied, members with large load fluctuations, or members such as bolts that are constantly under load (load). It can be said that by using the applied member, the stability and durability of quality can be significantly improved, and the commercial value can be greatly improved.

鋼製部材に作用する外力は様々であり、部材に要求される強度として、圧縮強度の他に、引っ張り強度、曲げ強度、剪断強度などが挙げられるが、本願発明の実施品は、靱性に優れているため、例えば引っ張り強度においては、降伏点を上にシフトさせる効果が期待される。 Various external forces act on steel members, and strengths required for members include tensile strength, bending strength, shear strength, etc. in addition to compressive strength. Therefore, in terms of tensile strength, for example, the effect of shifting the yield point upward is expected.

本願発明のワークは、ギアや軸受け部材のように完成品の形態を成している場合と、後加工が成される中間品とのいずれも含んでいる。また、本願発明は、後工程として他の熱処理を行うことを否定するものではない。例えば、本願発明で熱処理したワークを、特許文献1の方法で更に浸炭又は浸窒若しくは浸炭浸窒してから焼入れすることにより、水素脆性を防止しつつ表面硬度を高くすることが可能である。 The work of the present invention includes both finished products, such as gears and bearing members, and intermediate products that are post-processed. Moreover, the present invention does not deny performing other heat treatments as a post-process. For example, it is possible to increase the surface hardness while preventing hydrogen embrittlement by further carburizing, nitriding, or carbo-nitriding the workpiece heat-treated in the present invention by the method of Patent Document 1 and then quenching it.

本願発明は、実際に具体化できる。従って、産業上利用できる。 The present invention can be embodied in practice. Therefore, it can be used industrially.

1 真空炉
2 焼入れ室
3 焼き戻し炉
4 真空炉のワーク投入口
5 真空炉のワーク出口
8 中継通路
13 油槽
16 窒素ガス導入口
18 水素濃度センサ
20 窒素ガスボンベ
22 真空ポンプ
30 制御装置
REFERENCE SIGNS LIST 1 vacuum furnace 2 quenching chamber 3 tempering furnace 4 work inlet of vacuum furnace 5 work outlet of vacuum furnace 8 relay passage 13 oil tank 16 nitrogen gas inlet 18 hydrogen concentration sensor 20 nitrogen gas cylinder 22 vacuum pump 30 control device

Claims (2)

JISで規定するSUJ、SCM、SKS、SNCMのうちいずれかよりなる鋼製ワークを水素脆性が生じない状態熱処理して製造する方法であって、
減圧下で加熱する真空炉を使用して行われる加熱工程と、前記真空炉に遮蔽扉付き中継 通路を介して併設された焼入れ室において油又は水を使用して行われる焼入れ工程と、前記焼入れ室に併設されているか又は前記焼入れ室とは分離している焼き戻し炉を使用して行われる焼き戻し工程と、を備えており、
前記加熱工程は、前記真空炉に窒素ガスを減圧することなく充填させた状態で所定温度まで昇温させる昇温工程と、窒素を排出して炭素も水素も存在しない真空雰囲気下で前記所定温度での加熱を継続する定常加熱工程とを有して、前記所定温度は、前記鋼製ワークに浸窒及び脱炭が生じない温度域である790~850℃に設定されており、
前記加熱工程の後に前記焼入れ工程が、前記遮蔽扉を空けて前記鋼製ワークを前記真 空炉から前記焼入れ室に移行させて油槽又は水槽に浸漬することによって行われ、
次いで、前記焼き戻し工程が150~650℃で行われる、
水素脆性防止鋼製ワークの製造方法。
A method of manufacturing a steel workpiece made of any one of SUJ, SCM, SKS, and SNCM defined by JIS by heat-treating it in a state where hydrogen embrittlement does not occur ,
A heating step performed using a vacuum furnace that heats under reduced pressure, a quenching step using oil or water in a quenching chamber attached to the vacuum furnace via a relay passage with a shield door, and the quenching a tempering step performed using a tempering furnace attached to the chamber or separate from the quenching chamber;
The heating step includes a temperature raising step in which the temperature is raised to a predetermined temperature while the vacuum furnace is filled with nitrogen gas without reducing the pressure, and a temperature raising step in which the temperature is raised to a predetermined temperature in a state in which the vacuum furnace is filled with nitrogen gas. The predetermined temperature is set to 790 to 850 ° C., which is a temperature range in which nitriding and decarburization do not occur in the steel work,
After the heating step , the quenching step is performed by opening the shield door and transferring the steel workpiece from the vacuum furnace to the quenching chamber and immersing it in an oil bath or a water bath,
The tempering step is then performed at 150-650° C.
A method for manufacturing a hydrogen embrittlement resistant steel workpiece.
記真空炉による加熱工程の終了後、前記焼入れ室を前記真空炉と略同じ真空度に維持した状態で前記遮蔽扉を空けて前記ワークを焼入れ室に移行し、次いで、前記遮蔽扉を閉じた後、減圧状態に維持された前記焼入れ室において油による焼入れが行われる、
請求項1に記載した水素脆性防止鋼製ワークの製造方法。
After the heating process by the vacuum furnace is completed , the shield door is opened to transfer the work to the hardening chamber while the hardening chamber is maintained at substantially the same degree of vacuum as the vacuum furnace, and then the shield door is closed. After that, quenching with oil is performed in the quenching chamber maintained in a reduced pressure state,
A method for manufacturing a hydrogen embrittlement resistant steel workpiece according to claim 1.
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