JPH07252525A - 浸炭処理合金鋼の熱処理方法 - Google Patents
浸炭処理合金鋼の熱処理方法Info
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- JPH07252525A JPH07252525A JP4075794A JP4075794A JPH07252525A JP H07252525 A JPH07252525 A JP H07252525A JP 4075794 A JP4075794 A JP 4075794A JP 4075794 A JP4075794 A JP 4075794A JP H07252525 A JPH07252525 A JP H07252525A
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- JP
- Japan
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- temperature
- quenching
- heat treatment
- alloy steel
- treatment
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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 浸炭処理合金鋼の熱処理方法に関する。
【構成】 機械構造用に使用される肌焼用低合金鋼を表
面浸炭処理後、焼入れ焼戻し等の熱処理をして製作され
る機械部品の製作法において、浸炭後、直ちに６００℃
〜浸炭層のＡ1 変態点直下の温度範囲の適当な温度に冷
却し、引続きその温度に保持し、その後、冷却すること
なく直ちに浸炭層の焼入温度に加熱後、焼入した後、２
５０℃〜３００℃の温度に加熱焼戻し処理する浸炭処理
合金鋼の熱処理方法。
面浸炭処理後、焼入れ焼戻し等の熱処理をして製作され
る機械部品の製作法において、浸炭後、直ちに６００℃
〜浸炭層のＡ1 変態点直下の温度範囲の適当な温度に冷
却し、引続きその温度に保持し、その後、冷却すること
なく直ちに浸炭層の焼入温度に加熱後、焼入した後、２
５０℃〜３００℃の温度に加熱焼戻し処理する浸炭処理
合金鋼の熱処理方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は浸炭処理合金鋼の熱処理
方法に関し、回転機械の摺動部等耐磨耗性を要求される
部品全般、特に過給機のスラストカラーに有利に適用可
能な同熱処理方法に関する。
方法に関し、回転機械の摺動部等耐磨耗性を要求される
部品全般、特に過給機のスラストカラーに有利に適用可
能な同熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】機械の摺動部品は耐磨耗性が大きいこと
が要求されるため、表層のみを硬化させ心部は強靱なま
まに保つ浸炭焼入が広く適用されている。浸炭材として
は一般に低炭素の肌焼鋼が用いられ、浸炭した部品の標
準的な熱処理としては下記のような処理が行なわれる。 （１）１次焼入、（２）焼なまし、（３）２次焼入、
（４）深冷処理、（５）低温焼戻し これらの処理条件は目的や鋼種によってそれぞれ決めら
れるが、各処理の主な目的を順に述べると次のとおりで
ある。
が要求されるため、表層のみを硬化させ心部は強靱なま
まに保つ浸炭焼入が広く適用されている。浸炭材として
は一般に低炭素の肌焼鋼が用いられ、浸炭した部品の標
準的な熱処理としては下記のような処理が行なわれる。 （１）１次焼入、（２）焼なまし、（３）２次焼入、
（４）深冷処理、（５）低温焼戻し これらの処理条件は目的や鋼種によってそれぞれ決めら
れるが、各処理の主な目的を順に述べると次のとおりで
ある。
【０００３】（１）の１次焼入は浸炭処理が高温で長時
間加熱されるために粗大化した心部のオーステナイト粒
を微細化するとともに浸炭層の組織も改善するために行
われる。但し、合金鋼でオーステナイト粒がそれほど粗
大化しない場合や浸炭層にセメンタイトが網目状に析出
しない場合は省略される場合もある。（２）の焼なまし
は炭化物を球状化し耐磨耗性を付与する処理で、浸炭層
のＡ 1 変態点より低い温度に加熱して行われる。（３）
の２次焼入は浸炭層のＡ1 変態点より若干高い温度から
焼き入れる処理で、浸炭層の硬化と心部の材質を改善す
るために行われる。（４）の深冷処理は部品の表層部は
浸炭処理により炭素量が高くなり、マルテンサイト変態
点が下がり、焼入によって常温まで冷却しても未変態の
オーステナイトが残留し、このオーステナイトは部品の
使用中に寸法変化を来たし特に摺動部等磨耗により部材
が昇温すると著しく変形することがあり問題となること
がある。この残留したオーステナイトを低減するため、
焼入後、常温以下の温度に冷却してマルテンサイト変態
を生じさせるために行われる。この深冷処理は炭素量が
１％前後では実用的には−７０〜−８０℃の温度で処理
されるが、通常、残留オーステナイトは完全マルテン化
せず数％〜１０％程度残ることが多い。また、この深冷
処理は焼入後、時間が経過すると残留オーステナイトが
安定化するため、焼入後速やかに行なう必要があるとと
もに形状が複雑な部品では割れが生じるということもあ
る。（５）の低温焼もどしは焼入による内部応力を低減
するために行なわれるもので、浸炭層の炭素量が１％前
後の場合１５０〜２００℃の温度に加熱処理するのが一
般的である。以上、述べたように浸炭焼入による表面硬
化法においては熱処理工程が５項目あり、かなりの工数
を要することとなるため実用上は鋼材の選定により１次
焼入を省略したり、焼なましが省略される場合もある。
間加熱されるために粗大化した心部のオーステナイト粒
を微細化するとともに浸炭層の組織も改善するために行
われる。但し、合金鋼でオーステナイト粒がそれほど粗
大化しない場合や浸炭層にセメンタイトが網目状に析出
しない場合は省略される場合もある。（２）の焼なまし
は炭化物を球状化し耐磨耗性を付与する処理で、浸炭層
のＡ 1 変態点より低い温度に加熱して行われる。（３）
の２次焼入は浸炭層のＡ1 変態点より若干高い温度から
焼き入れる処理で、浸炭層の硬化と心部の材質を改善す
るために行われる。（４）の深冷処理は部品の表層部は
浸炭処理により炭素量が高くなり、マルテンサイト変態
点が下がり、焼入によって常温まで冷却しても未変態の
オーステナイトが残留し、このオーステナイトは部品の
使用中に寸法変化を来たし特に摺動部等磨耗により部材
が昇温すると著しく変形することがあり問題となること
がある。この残留したオーステナイトを低減するため、
焼入後、常温以下の温度に冷却してマルテンサイト変態
を生じさせるために行われる。この深冷処理は炭素量が
１％前後では実用的には−７０〜−８０℃の温度で処理
されるが、通常、残留オーステナイトは完全マルテン化
せず数％〜１０％程度残ることが多い。また、この深冷
処理は焼入後、時間が経過すると残留オーステナイトが
安定化するため、焼入後速やかに行なう必要があるとと
もに形状が複雑な部品では割れが生じるということもあ
る。（５）の低温焼もどしは焼入による内部応力を低減
するために行なわれるもので、浸炭層の炭素量が１％前
後の場合１５０〜２００℃の温度に加熱処理するのが一
般的である。以上、述べたように浸炭焼入による表面硬
化法においては熱処理工程が５項目あり、かなりの工数
を要することとなるため実用上は鋼材の選定により１次
焼入を省略したり、焼なましが省略される場合もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述のように浸炭焼入
による表面硬化法を適用して製作される部品、特に機械
の摺動部品においては、相手部材とのクリアランスの保
持が重要で残留オーステナイトに起因する変形や寸法変
化が生じると問題となる。また、浸炭処理後の熱処理に
は相当の工数を必要とするためコスト高となっている。
本発明は上記従来法における問題点や欠点を解消しうる
浸炭処理合金鋼の熱処理方法を提供しようとするもので
ある。
による表面硬化法を適用して製作される部品、特に機械
の摺動部品においては、相手部材とのクリアランスの保
持が重要で残留オーステナイトに起因する変形や寸法変
化が生じると問題となる。また、浸炭処理後の熱処理に
は相当の工数を必要とするためコスト高となっている。
本発明は上記従来法における問題点や欠点を解消しうる
浸炭処理合金鋼の熱処理方法を提供しようとするもので
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は機械構造用に使
用される肌焼用低合金鋼を表面浸炭処理後、焼入れ焼戻
し等の熱処理をして製作される機械部品の製作法におい
て、浸炭後、直ちに６００℃〜浸炭層のＡ1 変態点直下
の温度範囲の適当な温度に冷却し、引続きその温度に保
持し、その後、冷却することなく直ちに浸炭層の焼入温
度に加熱後、焼入した後、２５０℃〜３００℃の温度に
加熱焼戻し処理することを特徴とする浸炭処理合金鋼の
熱処理方法である。
用される肌焼用低合金鋼を表面浸炭処理後、焼入れ焼戻
し等の熱処理をして製作される機械部品の製作法におい
て、浸炭後、直ちに６００℃〜浸炭層のＡ1 変態点直下
の温度範囲の適当な温度に冷却し、引続きその温度に保
持し、その後、冷却することなく直ちに浸炭層の焼入温
度に加熱後、焼入した後、２５０℃〜３００℃の温度に
加熱焼戻し処理することを特徴とする浸炭処理合金鋼の
熱処理方法である。
【０００６】
【作用】本発明の第一の要点は炭化物を球状化させ耐磨
耗性を向上させる処理として浸炭後直ちに６００℃〜浸
炭層のＡ1 変態点直下の温度範囲の適当な温度に冷却
し、引続きその温度に保持するという簡便な操作によっ
て焼なましによる炭化物の球状化と同様の作用をねらい
とするものである。すなわち、浸炭処理によるオーステ
ナイトの状態から前記温度に冷却後保持する間に浸炭層
にはパーライトが析出するが、変態終了後も前記温度に
保持することによってパーライト中の炭化物は一部母地
中にも溶けるが温度が低いので全部固溶するには相当長
時間を要し適当な時間加熱することによって残った炭化
物はその表面エネルギーを最小にするように球状化す
る。その後に表面浸炭層のＡ1 変態点より３０〜８０℃
程度上の温度に昇温して焼入操作を行なうが、その時に
前記炭化物はさらに母地中に固溶するが全部が固溶しな
い温度と時間の条件を選定することによって炭化物が球
状化した状態で残り、母地は焼入によりマルテンサイト
変態し硬化する。なお、前記温度範囲は６００℃以下だ
と長時間を要し実用的でなく、また、Ａ1 変態点以上に
なると一部オーステナイトとなるため炭化物の母地への
固溶量が大となるため、その直下までの温度とした。
耗性を向上させる処理として浸炭後直ちに６００℃〜浸
炭層のＡ1 変態点直下の温度範囲の適当な温度に冷却
し、引続きその温度に保持するという簡便な操作によっ
て焼なましによる炭化物の球状化と同様の作用をねらい
とするものである。すなわち、浸炭処理によるオーステ
ナイトの状態から前記温度に冷却後保持する間に浸炭層
にはパーライトが析出するが、変態終了後も前記温度に
保持することによってパーライト中の炭化物は一部母地
中にも溶けるが温度が低いので全部固溶するには相当長
時間を要し適当な時間加熱することによって残った炭化
物はその表面エネルギーを最小にするように球状化す
る。その後に表面浸炭層のＡ1 変態点より３０〜８０℃
程度上の温度に昇温して焼入操作を行なうが、その時に
前記炭化物はさらに母地中に固溶するが全部が固溶しな
い温度と時間の条件を選定することによって炭化物が球
状化した状態で残り、母地は焼入によりマルテンサイト
変態し硬化する。なお、前記温度範囲は６００℃以下だ
と長時間を要し実用的でなく、また、Ａ1 変態点以上に
なると一部オーステナイトとなるため炭化物の母地への
固溶量が大となるため、その直下までの温度とした。
【０００７】次に第二の要点の作用について述べる。す
なわち、浸炭層は上記焼入により硬化するが相当量のオ
ーステナイトが残留する。この残留オーステナイトを低
減するために通常実施される深冷処理を行なわず、通常
の低温焼戻し温度より高い２５℃〜３００℃の温度に加
熱する操作を行なうことを大きな特徴としている。これ
は残留オーステナイトが図１に示すように２００℃以上
に加熱すると分解し、３００℃ではオーステナイトは０
となる実験結果に基づき温度範囲を決めたもので、下限
温度として２５０℃であれば残留オーステナイト量は３
％程度に低減されるので実用上支障ないこと、また、上
限は下記表１に加熱による軟化試験結果を示すが、３０
０℃以上の温度に加熱すると硬さがビッカース硬さで６
００以下に低下するため耐磨耗部材として不適合と考え
られることから決定したものである。
なわち、浸炭層は上記焼入により硬化するが相当量のオ
ーステナイトが残留する。この残留オーステナイトを低
減するために通常実施される深冷処理を行なわず、通常
の低温焼戻し温度より高い２５℃〜３００℃の温度に加
熱する操作を行なうことを大きな特徴としている。これ
は残留オーステナイトが図１に示すように２００℃以上
に加熱すると分解し、３００℃ではオーステナイトは０
となる実験結果に基づき温度範囲を決めたもので、下限
温度として２５０℃であれば残留オーステナイト量は３
％程度に低減されるので実用上支障ないこと、また、上
限は下記表１に加熱による軟化試験結果を示すが、３０
０℃以上の温度に加熱すると硬さがビッカース硬さで６
００以下に低下するため耐磨耗部材として不適合と考え
られることから決定したものである。
【０００８】
【表１】 備考： 加熱時間：１ｈｒ 以上の処理によって使用中の変形や寸法変化を防止する
と共に、耐磨耗性に優れた表面硬化層を有する摺動部品
が製作される。
と共に、耐磨耗性に優れた表面硬化層を有する摺動部品
が製作される。
【０００９】なお、本発明方法が適用することができる
肌焼用低合金鋼の種類としては下記表２に示すようなも
のがあげられる。
肌焼用低合金鋼の種類としては下記表２に示すようなも
のがあげられる。
【００１０】
【表２】
【００１１】
【実施例】本発明の一実施例をＪＩＳ ＳＣＭ４１５材
（０．１６％Ｃ、１．０５％Ｃｒ、０．１８％Ｍｏ鋼）
について行なった結果を示す。素材を外径：１３０ｍ
ｍ、内径：６０ｍｍ、板厚：２０ｍｍの仕上げ寸法に対
して仕上代０．２ｍｍを残して荒加工したリング状円板
を９３０℃×６ｈｒガス浸炭処理後（この結果、浸炭層
のＡ1 変態点は７６０℃前後と推定される）、直ちに６
５０℃に冷却し、引続き６５０℃に保持した炉に入れ、
１ｈｒの加熱を行ない、その後冷却することなく直ちに
８４０℃×１ｈｒ加熱した後、油焼入し、処理部品の温
度が常温以下に下がった後、２７５℃で２ｈｒ保持後空
冷により焼戻し処理を行ない、その後表面を研削し所定
の寸法に仕上げて摺動部材を製作した。この摺動部材の
種々の性質を浸炭処理後、前記５項目の熱処理を行なっ
た従来法により製作したものと比較して下記表３に示
す。
（０．１６％Ｃ、１．０５％Ｃｒ、０．１８％Ｍｏ鋼）
について行なった結果を示す。素材を外径：１３０ｍ
ｍ、内径：６０ｍｍ、板厚：２０ｍｍの仕上げ寸法に対
して仕上代０．２ｍｍを残して荒加工したリング状円板
を９３０℃×６ｈｒガス浸炭処理後（この結果、浸炭層
のＡ1 変態点は７６０℃前後と推定される）、直ちに６
５０℃に冷却し、引続き６５０℃に保持した炉に入れ、
１ｈｒの加熱を行ない、その後冷却することなく直ちに
８４０℃×１ｈｒ加熱した後、油焼入し、処理部品の温
度が常温以下に下がった後、２７５℃で２ｈｒ保持後空
冷により焼戻し処理を行ない、その後表面を研削し所定
の寸法に仕上げて摺動部材を製作した。この摺動部材の
種々の性質を浸炭処理後、前記５項目の熱処理を行なっ
た従来法により製作したものと比較して下記表３に示
す。
【００１２】
【表３】
【００１３】
【発明の効果】本発明によって、下記の効果を奏するこ
とができる。 （１）深冷処理のように−７０℃程度以下に冷却するの
に比べて、単に２５０℃〜３００℃の温度に加熱すると
いう簡単な操作でほぼ完全に残留オーステナイトを分解
させることができ、産業上極めて実用価値が高く、しか
も残留オーステナイトに起因する変形ないし寸法変化を
防止できる。 （２）深冷処理を実施しないので処理に伴い生じること
がある割れやひずみの発生がない。 （３）炭化物球状化焼なまし処理に代え、浸炭処理と焼
入処理の間に６００℃〜Ａ1 変態点直下の温度範囲に加
熱する操作を付加し、冷却することなく、その後、焼入
処理を行なうことにより炭化物の球状化を図る方法であ
り、これにより表面浸炭層は耐磨耗性に優れた組織を有
し、心部は強度と靱性を合わせもつ摺動部材として最適
の構成が得られ、しかも工数が短縮されるので安価に製
作でき産業上極めて実用性の高い熱処理方法である。
とができる。 （１）深冷処理のように−７０℃程度以下に冷却するの
に比べて、単に２５０℃〜３００℃の温度に加熱すると
いう簡単な操作でほぼ完全に残留オーステナイトを分解
させることができ、産業上極めて実用価値が高く、しか
も残留オーステナイトに起因する変形ないし寸法変化を
防止できる。 （２）深冷処理を実施しないので処理に伴い生じること
がある割れやひずみの発生がない。 （３）炭化物球状化焼なまし処理に代え、浸炭処理と焼
入処理の間に６００℃〜Ａ1 変態点直下の温度範囲に加
熱する操作を付加し、冷却することなく、その後、焼入
処理を行なうことにより炭化物の球状化を図る方法であ
り、これにより表面浸炭層は耐磨耗性に優れた組織を有
し、心部は強度と靱性を合わせもつ摺動部材として最適
の構成が得られ、しかも工数が短縮されるので安価に製
作でき産業上極めて実用性の高い熱処理方法である。
【図１】浸炭焼入材の焼戻し加熱温度を変化させた場合
残留オーステナイト量がどのように変化するかを試験し
たデータを示す図表。
残留オーステナイト量がどのように変化するかを試験し
たデータを示す図表。
【図２】本発明の一実施例の熱処理方法によって得られ
た摺動部材の変形量の説明図。
た摺動部材の変形量の説明図。
Claims (1)
- 【請求項１】 機械構造用に使用される肌焼用低合金鋼
を表面浸炭処理後、焼入れ焼戻し等の熱処理をして製作
される機械部品の製作法において、浸炭後、直ちに６０
０℃〜浸炭層のＡ1 変態点直下の温度範囲の適当な温度
に冷却し、引続きその温度に保持し、その後、冷却する
ことなく直ちに浸炭層の焼入温度に加熱後、焼入した
後、２５０℃〜３００℃の温度に加熱焼戻し処理するこ
とを特徴とする浸炭処理合金鋼の熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4075794A JPH07252525A (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 浸炭処理合金鋼の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4075794A JPH07252525A (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 浸炭処理合金鋼の熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07252525A true JPH07252525A (ja) | 1995-10-03 |
Family
ID=12589503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4075794A Pending JPH07252525A (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 浸炭処理合金鋼の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07252525A (ja) |
-
1994
- 1994-03-11 JP JP4075794A patent/JPH07252525A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20011204 |