JPH0114538B2

JPH0114538B2 -

Info

Publication number: JPH0114538B2
Application number: JP58215560A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Katabuchi
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1983-11-16
Filing date: 1983-11-16
Publication date: 1989-03-13
Also published as: KR850003784A; KR900002112B1; JPS60107563A; US4563097A

Description

【発明の詳細な説明】［技術分野］本発明は、焼入油等の熱処理剤の冷却性能の評
価方法および評価装置に関する。

［背景技術］焼入油等の熱処理剤を用いて金属部品等の処理
物の焼入れを行う場合、焼入れ歪や焼むらは熱処
理剤の冷却性能に影響されるが、そのほかに、油
槽等の処理槽の構造、処理槽内における処理物の
配置位置や配置状態、更には処理槽内における熱
処理剤の流動状態の均一、不均一性やこれに伴な
う処理物近傍の温度分布の不均一性等の熱処理剤
の冷却性能それ自体とは別個の要因によるところ
が大きい。しかしながら、従来、熱処理剤の冷却
性能を評価する場合、JIS K2242法のように、熱
処理剤を単独でサンプリングしてその冷却性能を
評価しており、前述した種々の要因を考慮できな
いものであつた。また、試し焼きを行つてその結
果から冷却性能を判断する場合もあつたが、この
場合には、客観的定量的評価結果を得られるもの
ではなかつた。

［発明の目的］本発明の目的は、処理槽の構造、処理槽内にお
ける処理物の配置位置や状態、或いは、処理槽内
における熱処理剤の流動状態等の、実際に熱処理
を行う場合に影響のある種々の要因をも考慮した
冷却性能を評価することのできる熱処理剤の冷却
性能の評価方法および評価装置を提供することに
ある。

［発明の構成］そのため、本発明に係る評価方法は、電気抵抗
値と温度との関係が既知の検知体を評価対象であ
る熱処理剤中にて通電し、通電条件（電流、電
圧、あるいは電力条件）を変化させた際の検知体
の温度（即ち、検知体の電気抵抗値）と検知体の
放熱量（即ち、検知体に供給された供給電力量、
あるいは、検知体における消費電力量）との関係
を求めて、この関係により前記熱処理剤の冷却性
能を評価するようにして前記目的を達成しようと
するものである。

また、本発明に係る評価装置は、電気抵抗値と
温度との関係が既知の検知体と、この検知体への
通電条件変化可能な電力供給部と、通電状態にあ
る前記検知体の電圧値、電流値を測定する電圧、
電流測定器と、この電圧、電流測定器で得られた
電圧値、電流値から前記検知体の温度（検知体の
電気抵抗値）および放熱量（検知体に供給される
供給電力量、あるいは、検知体における消費電力
量）を求めるとともに求められた温度と予め設定
した温度設定値とを比較しながら前記電力供給部
を制御して前記検知体を一定速度で昇温させる制
御部と、この制御部で求めた温度と放熱量との関
係を記録する記録計と、を設けることにより前記
目的を達成しようとするものである。

［実施例の説明］以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図には本発明に係る熱処理剤の冷却性能の
評価装置の一実施例の概略構成が示されている。
図中、検知体１はその電気抵抗値と温度との関係
が既知であり、例えば、所定形状の白金線、鉄
線、スチール線、タングステン線、モリブテン
線、タンタル線、銅線、ニツケル線、銀線、金
線、ロジウム線等の導電体等が挙げられる。従つ
て、この検知体１が示す電気抵抗値が判明すれ
ば、検知体１の温度が判明できるようになつてい
る。

検知体１は評価対象である焼入油等の熱処理剤
２中に浸され、この熱処理剤２は撹拌手段３を備
えた油槽等の処理槽４中に所定量収容されてい
る。

前記検知体１には電力供給部５により電流が通
じられるようになつている。この電力供給部５
は、一定の電圧、電流を与える電源６と、この電
源６の出力を調整して検知体１に供給される電力
の通電状態（電流値、電圧値、或いは電力値）を
調整する電力調整器７と、を備えている。

電力供給部５により検知体１に電力が供給され
た際の検知体１の電圧値および電流値は夫々電
圧、電流測定器８により測定されるようになつて
おり、即ち、前記測定器８は電圧計および電流計
を含んで構成されている。測定された検知体１の
電圧値および電流値は制御部１１の温度演算器１
２および放熱量演算器１３へと夫々与えられるよ
うになつている。

温度演算器１２では、測定器８から与えられた
電圧値が電流値で除せられて検知体１の電気抵抗
値が求められ、かつ、予め記憶された検知体１の
電気抵抗値と温度との固有の関係から検知体１の
温度が演算されるようになつている。また、前記
放熱量演算器１３に与えられた電圧値および電流
値は互いに乗ぜられて検知体１に供給された電力
量（あるいは、検知体１における消費電力量）、
即ち、放熱量が求められるようになつている。こ
れら温度演算器１２および放熱量演算器１３によ
り求められた検知体１の温度および放熱量はＸ−
Ｙレコーダ等の記録計１４が与えられ、この記録
計１４により検知体１の温度に対する放熱量が
XY平面上に記録されるようになつている。

また、前記温度演算器１２で得られた検知体１
の温度は制御部１１内の比較器１５に与えられる
とともに、この比較器１５には温度設定器１６に
より予め設定された温度設定値が与えられ、これ
ら温度および温度設定値が互いに比較器１５にお
いて比較され、この比較結果に基づき電力調整器
７が調整されて、検知体１が温度設定器１６によ
る設定温度に基づいて一定速度で昇温されるよう
構成されている。

次に、本実施例の作用につき説明する。

いま、熱処理剤２が焼入油である場合に、温度
設定器１６に従つて電力供給部５により検知体１
に加える電力量を制御させながら検知体１を一定
速度で昇温させると、第２図に示されるように、
記録計１４において検知体１の温度と放熱量との
関係が得られる。この図に示されるように、検知
体１を一定速度で昇温させると、それに伴い、放
熱量は当初は漸増するだけであるが、所定の温度
に達するのを境に上昇しはじめ（立上がり）、放
熱量が一旦急激に上昇した後、ある極大値を境に
急激に放熱量が減少し、その後、比較的ゆるい減
少勾配で放熱量が減少することとなる。

次に、本実施例で得られた前述の如き評価結果
を、第３図に示される従来のJIS規定に従う評価
結果と比較する。

第３図には評価対象である焼入油中に所定温度
に加熱した銀片を浸した場合における前記銀片の
温度の変遷状態が示されている。この図に示され
ているように、銀片の温度は、蒸気膜段階におい
てはゆるやかに降温し、特性温度（バーンアウト
点）を境に沸騰段階へと移行し、沸騰段階におい
ては急激に降温し、この後に対流段階へと移行す
ると、対流段階ではゆるやかに降温していくこと
となる。これを、前記第２図に示された本実施例
の評価結果と比較すると、温度上昇に従い放熱量
が急激に上昇しはじめるまでの段階が、対流段階
に対応し、急激に放熱量が増大する段階が沸騰段
階に対応し、ある極大値を境に放熱量が急激に減
少した後にゆるやかな減少状態となる段階が蒸気
膜段階に対応し、また、前記極大点が特性温度に
対応している。

このような本実施例によれば次のような効果が
ある。

実際に使用する処理槽４内に検知体１を配置し
て熱処理剤２の評価を行うものであるため、処理
槽４の構造に基づく冷却性能への影響をも評価対
象に含めることができる。また、検知体１の処理
槽４内における配置状態、配置位置等の種々変化
させることにより、処理槽４内における処理物の
配置状態、配置位置等が冷却性能に与える影響を
客観的定量的に評価することができる。更に、撹
拌手段３により処理槽４における熱処理剤２の流
動状態を種々変化させて測定すれば、処理槽４内
における熱処理剤２の流動状態等の影響をも評価
することができる。

例えば、第４図には、検知体１として直径0.2
mm、長さ20mmの白金線を用い、互いに性状の異な
る３種の焼入油（Ａ油、Ｂ油、Ｃ油）を評価した
ときの評価結果が示されている。このような評価
結果から、これら３種の焼入油は、互いに特性温
度が異なる他、沸騰段階における冷却能力が互い
に異なり、Ａ油の沸騰段階における冷却能力が非
常に大きなものであることがわかる。

また、第５図には、同一の焼入油（Ｃ油）を用
い、但し、処理槽４内における流動状態が互いに
異なる場合についての夫々の冷却性能を評価した
結果が示されている。このような評価結果から、
使用した焼入油の場合は、撹拌を盛んにして流動
状態を活発なものとすれば、対流段階および特性
温度以上の温度では、撹拌による冷却能力の増大
効果は大きいが、沸騰段階では比較的撹拌による
効果は小さいものであることが判る。なお、これ
は前述したJIS規定による銀試片での評価結果と
一致するものであり、このように撹拌状態により
幾つかの測定結果を得ることにより、ある焼入油
についてのその対流段階、沸騰段階の区別を一層
明瞭なものとさせることができる。また、このよ
うな評価結果により、沸騰段階領域の広い焼入油
にあつては、処理槽４内に撹拌むらがあつてもそ
の影響は冷却むらとなつて現われにくいと判断さ
れる。更に、一般に、焼入油を強く撹拌すると、
冷却能力を増大させることができるが、この場
合、滞留段階の冷却能力も大幅に増大するところ
から、鉄鋼を焼入れするに際しては、マルテンサ
イト変態領域の冷却性が向上され、焼割れや焼入
れ歪を増大させる危険性が生ずることが判る。

また、第６図には同一の焼入油（Ｂ油）を同一
の流動状態で、但し、検知体１の配置位置が互い
に異なる場合の評価結果が示されている。この評
価結果から、同一の処理槽４を用いても、処理物
の配置位置、配置状態等により冷却性能は大きく
異なることが判り、かつ、この場合の冷却性能へ
の影響が定量的に把握され得ることとなる。

また、本実施例によれば、以上のような知見が
得られるため、処理槽４を設計する際の構造上の
資料（アドバイス）、１回の処理における処理物
の設定量を決定するための資料、或いは、有効な
熱処理を行うための処理物の配置位置等について
の資料を得ることができる。

更にまた、JIS規定による評価方法と異なり、
極めて簡易かつ迅速に評価結果を得ることがで
き、評価装置も構造簡単にして、現場における操
作も容易である。また、小型であるため、実機の
種々の場所に配置できる。

また、電力調整器７により検知体１の温度を制
御するため、検知体１が溶融することがなく、検
知体１を長寿命なものとさせることができる。

なお、実施にあたり、検知体１は、白金線、鉄
線、銅線、ニツケル線等の金属線に限らず、サー
ミスター、炭素被膜等の半導体を用いたものであ
つてもよい。但し、白金線を用いたものであれば
評価結果を極めて高精度なものとすることができ
る。また、測定対象である熱処理剤は焼入油以外
の熱処理剤であつてもよい。また、記録計１４は
Ｘ−Ｙレコーダに限らない。

［発明の効果］上述のように本発明によれば、実際に用いる処
理槽の構造、処理槽内における処理物の配置位置
や状態、或いは、処理槽内における熱処理剤の流
動状態等の、実際に熱処理を行う場合に影響のあ
る種々の要因をも考慮した冷却性能を評価するこ
とのできる熱処理剤の冷却性能の評価方法および
評価装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る熱処理剤の冷却性能の評
価装置の一実施例の概略構成を示すブロツク図、
第２図は前記実施例により焼入油を評価した場合
の検知体の温度と放熱量との関係を示す線図、第
３図は従来の評価方法により得られる冷却性能を
示す線図、第４図は前記実施例により互いに性状
の異なる３種の焼入油を評価したときの評価結果
を示す線図、第５図は前記実施例により互いに撹
拌状態の異なるときの評価結果を示す線図、第６
図は前記実施例により検知体が互いに異なる配置
状態における評価結果を示す線図である。１……検知体、２……熱処理剤、３……撹拌手
段、４……処理槽、５……電力供給部、８……電
圧、電流測定器、１１……制御部、１４……記録
計。

Claims

【特許請求の範囲】１電気抵抗値と温度との関係が既知の検知体を
評価対象である熱処理剤中にて通電し、通電条件
を変化させた際の検知体の温度と検知体の放熱量
との関係を求めて前記熱処理剤の冷却性能を評価
することを特徴とする熱処理剤の冷却性能の評価
方法。２電気抵抗値と温度との関係が既知の検知体
と、この検知体への通電条件変化可能な電力供給
部と、通電状態にある前記検知体の電圧値、電流
値を測定する電圧、電流測定器と、この電圧、電
流測定器で得られた電圧値、電流値から前記検知
体の温度および放熱量を求めるとともに求められ
た前記温度と予め設置した温度設定値とを比較し
ながら前記電力供給部を制御して前記検知体を一
定速度で昇温させる制御部と、この制御部で求め
た温度と放熱量との関係を記録する記録計と、が
備えられていることを特徴とする熱処理剤の冷却
性能の評価装置。