JPH0238518A - 高周波焼入処理方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は高周波焼入処理方式に関する。

例えば、自動車部品、産業機械部品、工作機械部品等に
用いられる鋼材の表面硬化熱処理として、該鋼材の焼入
が行なわれる。該焼入は加熱炉を使用して被焼入材の全
体を加熱し、そして水浴、塩浴或は油浴等で冷却するの
か−・般的であるが、近年では、省エネルギ及び省コス
トの観点で、被焼入材を部分的に加熱し、そして冷却す
る高周波焼入が注目されている。

高周波焼入はその加熱機構として誘導加熱を利用するも
ので、ここに使用される高周波発生装置には電動発電機
式、サイリスクインバータ式、電子管式、静電誘導トラ
ンジスタ式等があり、これらの高周波発生装置を使用す
る実際の高周波焼入においては種々の処理方式が採用さ
れている。

本発明は、上記のような高周波焼入に当たり、高品質の
焼入材を作業性良く得ることができる処理方式に関する
ものである。

〈従来の技術、その課題〉 従来一般に、被焼入材の高周波焼入処理においては、被
焼入材を所定温度まで誘導加熱し、そして例えば水スプ
レー等で急冷することが行なわれている。

しかし、被焼入材を誘導加熱し、そして急冷すると、得
られる焼入材に内部歪や焼割れ等が発生するという問題
がある。かかる問題を軽減するために、焼入材を焼入後
の別工程で焼戻することも行なわれているが、これでは
焼入処理工程全体が煩雑になり、作業性も悪くなってし
まことはいうまでもなく、対応が事後的であって、しか
もなおその対応が不充分である。

実情は、わざわざ別工程で焼入材の焼戻を行なうまでも
なく、その内部歪や焼割れを未然に防止することができ
る高周波焼入処理方式の出現が要請されているのである
。

〈発明が解決しようとする課題、その解決手段〉本発明
は叙上の如き従来の課題を解決する高周波焼入処理方式
を提供するものである。

しかして本発明は、 被焼入材の高周波焼入を行なうに当たり、焼入時の急冷
途中において、被焼入材のマルテンサイト化突入温度直
下から１６０’Ｃまでの温度域で、該被焼入材を所定時
間保持又は徐冷することを特徴とする高周波焼入処理方
式に係る。

本発明において肝要な点は、被焼入材を所定温度まで誘
導加熱し、そして例えば水スプレー等で急冷する際に、
該急冷途中において、被焼入材のマルテンサイト化突入
温度直下から１６０℃までの温度域で、該被焼入材を所
定時間保持又は徐冷する処にある。焼入工程における上
記の保持又は徐冷に焼入材のいわば焼戻をも兼用させ、
わざわざ別工程で焼戻を行なうまでもなく、得られる焼
入材の組織を充分にマルテンサイト化するその一方で、
該焼入材の内部歪や焼割れ等を未然に防止するのである
。

以下、演算装置を使用して高周波焼入を制御する場合に
つき、図面に基い−Ｃ本発明の構成を更に詳細に説明す
る。

〈実施例、その作用〉 第１図は本発明の一実施例を示す全体系統図である。図
面で示すように、高周波による焼入工程と検査工程とが
配置されている。

高周波焼入に先立って、予め実績データが記憶されてい
る演算装置（制御装置）に被焼入材の基本特性及び焼入
目標値を入力する。

被焼入材の基本特性には、化学組成、前処理条件、臨界
冷却速度、焼入性指数（高周波焼入用鋼の焼入深さを予
測計算すること、Ｄ　−Ｃｏ　ｍ　ｐ値）等があって、
この場合、化学組成としては、Ｃ１Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、
Ｎｉ、Ｓｉ等の含有量があり、これらは被焼入材のマル
テンサイト化突入温度（以下、Ｍｓ点という）に重大な
影響を及ぼすものでもある。また前処理条件としては、
加工率、調質や焼ならし及び／又は球状化焼鈍等の処理
条件があって、これらの処理条件によって組織状態が変
化するものである。更に臨界冷却速度は、高周波で誘導
加熱した被焼入材を何秒以内にそのｈＳ点まで急冷しな
ければならないかという特性である。そして焼入性指数
は、被焼入材の化学組成によって計算される指数（例え
ばＨＲＣ４５が得られるジョミニ距離）であって、結局
は焼入材の熱影響深さ及び硬化層深さを決定するもので
ある。

一方、焼入目標値としては、焼入位置、硬化層深さ、処
理能力等がある。

次に、被焼入材の基本特性及び焼入目標値を入力した演
算装置によって決定される焼入条件で被焼入材の高周波
焼入を行なう。この場合、焼入条件は加熱条件と冷却条
件に大別され、加熱条件としては、加熱コイルの種類や
位置、加熱コイルへ投入する電圧値、電流値、周波数、
更には加熱時間（例えば被焼入材の移動速度）等がある
。また冷却条件としては、冷却媒体の温度、冷却媒体の
量、冷却媒体の圧力（例えばスプレー圧）、冷却時間等
がある。

第２図は、本発明に使用され得る、高周波焼入装置の加
熱コイルを例示する要部断面図である。

螺旋状に巻線された加熱コイル１１で囲繞される内部空
間を、該加熱コイル１１とは僅かの間隙を空けて、被焼
入材Ａが図中の下方向へ移動している。前述した加熱条
件は、加熱コイル１１の種類や位置、該加熱コイル１１
へ投入する電圧値、電流値、周波数、更には被焼入材Ａ
の移動速度（したがって被焼入材Ａの加熱時間）である
。第２図では、被焼入材が移動する場合について、加熱
コイル１１が外面コイル方式のものである場合を例示し
ているが、被焼入材の形状や焼入箇所との関係で、加熱
コイルとして内面コイル方式や平面コイル方式のものを
使用する場合であっても同様であり、また被焼入材が移
動しない場合であっても同様である。冷却については、
図示を省略するが加熱コイルに続けて該加熱コイルとは
別の区域に冷却用のスプレーノズルを設置してもよいし
、又は加熱コイルと同じ区域に冷却用スプレーノズルを
設置してもよい。

第３図は本発明の焼入状況を例示するグラフである。こ
こでは縦軸に被焼入材の温度を、また横軸に処理時間を
それぞれとっているが、図面の場合、８５０　’Ｃまで
高周波で誘導加熱した被焼入材を水スプレーでＭｓ点以
下まで急冷した後、該Ｍｓ点から１６０℃までの温度域
で所定時間保持し、そして更に冷却している（図中、実
線）。’Ｓｓ点〜１６０℃の温度域で、保持に代えて、
徐冷してもよい（図中、点線）。これらの場合、得よう
とする残留応力によって保持時間又はＭｓ点〜１６０℃
までの冷却勾配を決める必要がある。このように焼入を
行なうと、被焼入材の焼入工程にいわば焼戻工程をも同
時に兼用させることとなり、したがって焼入後にわざわ
ざ別工程で焼戻を行なうまでもなく、得られる焼入相の
組織を充分にマルテンサイト化するその一方で、該焼入
材の内部歪や焼割れ等を未然に防止することができるの
である。従来のように、液位入劇の焼入を単純に行なう
と（図中、−点鎖線）、得られる焼入材に内部歪や焼割
れ等の発生を避けられず、焼入後に別工程で焼戻を行な
うことを強いられる。

かくして高周波焼入を行なった焼入材につき、その全数
又は抜取り品の非破壊検査を行なう。この場合、検査項
目としては表面硬度、硬化層深さ、歪、疵や割れ等の有
無、マーキング等がある。

併せて、検査データの学習処理、統計処理、保存処理等
を行なうのも有効である。

当初、被焼入材の基本特性と予め記憶されている実績デ
ータとを比較演算して決定される焼入条件に基いて高周
波焼入を行なうのであるが、焼入開始後は、焼入工程や
検査工程等における実績データをフィート八・シフして
、＠算装置により上記焼入条件を修正しつつ、所定の焼
入目標値に最も適した高周波焼入を行なう。この場合、
焼入工程における実績データとしては、加熱温度、冷却
温度等があり、また検査工程における実績データとして
は、表面硬度、硬化層深さ、歪、疵や割れの有無等があ
る。

以上、本発明の構成を図示した一実施例により説明した
が、本発明は、高周波で所定温度まで誘導加熱した被焼
入材を、その急冷途中において、該被焼入材のＸｓ点〜
１６０℃の温度域で所定時間保持又は徐冷することを骨
子とするものである。

〈発明の効果〉 既に明らかなように、以上説明した本発明には、高品質
の焼入材を作業性良く得ることができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体系統図、第２図は
本発明に使用され得る高周波焼入装置の加熱コイルを例
示する要部断面図、第３図は本発明の焼入状況を例示す
るグラフである。 １１・・害加熱コイル Ａ・争・被焼入材 第１図 ↓ 第８図 ８１「町（リノ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被焼入材の高周波焼入を行なうに当たり、焼入時の
   急冷途中において、被焼入材のマルテンサイト化突入温
   度直下から１６０℃までの温度域で、該被焼入材を所定
   時間保持又は徐冷することを特徴とする高周波焼入処理
   方式。