JPH11158538A - 鋼の誘導加熱焼入方法 - Google Patents
鋼の誘導加熱焼入方法Info
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- JPH11158538A JPH11158538A JP9340883A JP34088397A JPH11158538A JP H11158538 A JPH11158538 A JP H11158538A JP 9340883 A JP9340883 A JP 9340883A JP 34088397 A JP34088397 A JP 34088397A JP H11158538 A JPH11158538 A JP H11158538A
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- JP
- Japan
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- heating
- heated
- quenching
- hardening
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 疲労強度を大幅に増加した鋼の誘導加熱焼入
方法。 【解決手段】 被加熱体を２，０００℃／秒〜２０，０
００℃／秒の加熱速度で焼入温度まで加熱後、急冷して
有効硬化層の深さが０．３〜１．５ｍｍに焼入れする。
方法。 【解決手段】 被加熱体を２，０００℃／秒〜２０，０
００℃／秒の加熱速度で焼入温度まで加熱後、急冷して
有効硬化層の深さが０．３〜１．５ｍｍに焼入れする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車減速機歯車
の歯部などの疲労強度を大幅に向上させる鋼の誘導加熱
焼入方法に関するものである。
の歯部などの疲労強度を大幅に向上させる鋼の誘導加熱
焼入方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】誘導加熱焼入れは表面部のみが硬化さ
れ、強度と靱性が高くなり疲労強度を向上するので自動
車減速機歯車の歯部の焼入れなどに従来から広く使用さ
れている。一方表面に生ずる残留圧縮応力を大きくすれ
ば疲労強度が向上することは広く知られているところで
あり、誘導加熱焼入れは高い残留圧縮応力を付与するこ
とができるのでかかる用途に適している。
れ、強度と靱性が高くなり疲労強度を向上するので自動
車減速機歯車の歯部の焼入れなどに従来から広く使用さ
れている。一方表面に生ずる残留圧縮応力を大きくすれ
ば疲労強度が向上することは広く知られているところで
あり、誘導加熱焼入れは高い残留圧縮応力を付与するこ
とができるのでかかる用途に適している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
誘導加熱による焼入れでは、加熱速度は３００℃／秒程
度、高速加熱でも１秒以上かけて焼入温度まで昇温され
ており、表面の残留圧縮応力は５００〜１，０００ＭＰ
ａ程度であった。
誘導加熱による焼入れでは、加熱速度は３００℃／秒程
度、高速加熱でも１秒以上かけて焼入温度まで昇温され
ており、表面の残留圧縮応力は５００〜１，０００ＭＰ
ａ程度であった。
【０００４】一方、近年の自動車などの高性能化のため
には、その駆動系、動力伝達系に使用される歯車などの
部材の一層の疲労強度の向上が望まれ、そのような鋼の
焼入方法の開発が要望されてきた。
には、その駆動系、動力伝達系に使用される歯車などの
部材の一層の疲労強度の向上が望まれ、そのような鋼の
焼入方法の開発が要望されてきた。
【０００５】本発明は、誘導加熱焼入れにおいて、残留
圧縮応力を２，０００ＭＰａ〜３，０００ＭＰａ以上に
大幅に増加させて疲労強度を格段に向上させた鋼の誘導
加熱焼入方法を提供することを目的とする。
圧縮応力を２，０００ＭＰａ〜３，０００ＭＰａ以上に
大幅に増加させて疲労強度を格段に向上させた鋼の誘導
加熱焼入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】上記目的を達成するため
に、本発明の鋼の誘導加熱焼入方法は、被加熱体を２，
０００℃／秒〜２０，０００℃／秒の加熱速度で焼入温
度まで加熱後、急冷して焼入れすることを特徴とするも
のである。
に、本発明の鋼の誘導加熱焼入方法は、被加熱体を２，
０００℃／秒〜２０，０００℃／秒の加熱速度で焼入温
度まで加熱後、急冷して焼入れすることを特徴とするも
のである。
【０００７】即ち、２，０００℃／秒〜２０，０００℃
／秒という従来使用されたことがない超急速加熱で超短
時間加熱後急冷することにより、被焼入体表面に２，０
００ＭＰａ以上の残留圧縮応力が得られて疲労強度が大
幅に向上する。とくに切欠を有する部材において疲労強
度が格段に向上して、従来の焼入れ方法では到底得られ
なかった高い強度が得られることが分かった。また、こ
のような瞬間的な超急速加熱をすることにより高い残留
圧縮応力とそれに伴う高い疲労強度が得られ、かつ焼入
変形が大幅に減少するので、焼入れした歯車などの精度
向上とコスト低減も可能になる。
／秒という従来使用されたことがない超急速加熱で超短
時間加熱後急冷することにより、被焼入体表面に２，０
００ＭＰａ以上の残留圧縮応力が得られて疲労強度が大
幅に向上する。とくに切欠を有する部材において疲労強
度が格段に向上して、従来の焼入れ方法では到底得られ
なかった高い強度が得られることが分かった。また、こ
のような瞬間的な超急速加熱をすることにより高い残留
圧縮応力とそれに伴う高い疲労強度が得られ、かつ焼入
変形が大幅に減少するので、焼入れした歯車などの精度
向上とコスト低減も可能になる。
【０００８】また、前記焼入れにおける有効硬化層の深
さが深すぎると、表面に大きい残留応力が得られず、疲
労強度は逆に低下し始めることが試験的に確かめられ
た。そのために前記焼入れにおける有効硬化層の深さは
０．３〜１．５ｍｍにすることが望ましい。ここで有効
硬化層とは表面から母材硬さに達するまでの焼入層の深
さをいう。
さが深すぎると、表面に大きい残留応力が得られず、疲
労強度は逆に低下し始めることが試験的に確かめられ
た。そのために前記焼入れにおける有効硬化層の深さは
０．３〜１．５ｍｍにすることが望ましい。ここで有効
硬化層とは表面から母材硬さに達するまでの焼入層の深
さをいう。
【０００９】また、被加熱体を８００℃以下の温度で予
熱した後、焼入温度まで前記加熱速度で加熱してもよ
い。即ち、加熱速度を上げるためには付加電力を大にす
る必要があるが、予熱により焼入温度に加熱する温度範
囲を小さくしておけば加熱速度を一層大きくすることが
でき、かつ電力を節減できる。予熱は誘導加熱によって
も、または輻射式加熱炉によってもよいが予熱温度は変
態温度以下の８００℃以下が望ましい。
熱した後、焼入温度まで前記加熱速度で加熱してもよ
い。即ち、加熱速度を上げるためには付加電力を大にす
る必要があるが、予熱により焼入温度に加熱する温度範
囲を小さくしておけば加熱速度を一層大きくすることが
でき、かつ電力を節減できる。予熱は誘導加熱によって
も、または輻射式加熱炉によってもよいが予熱温度は変
態温度以下の８００℃以下が望ましい。
【００１０】
【発明の実施例】以下、本発明の１実施例についてを具
体的に説明する。試験条件は以下の通りである。 試験片：材質： ＪＩＳ Ｓ４５Ｃ（Ｃ＝０．４５％）の炭素鋼 素材硬さ： Ｈｖ３５０ 形状寸法： 図２に示す形状の切欠き試験片 加熱周波数： １５０ｋＨｚ 焼入条件： 下記の６通りの熱サイクルで試験 加熱時間： ０．１３〜０．１５秒 表面温度： １２０８〜１３１１Ｋ
体的に説明する。試験条件は以下の通りである。 試験片：材質： ＪＩＳ Ｓ４５Ｃ（Ｃ＝０．４５％）の炭素鋼 素材硬さ： Ｈｖ３５０ 形状寸法： 図２に示す形状の切欠き試験片 加熱周波数： １５０ｋＨｚ 焼入条件： 下記の６通りの熱サイクルで試験 加熱時間： ０．１３〜０．１５秒 表面温度： １２０８〜１３１１Ｋ
【００１１】上記条件で焼入れした試験片の有効硬化層
の深さと試験片の切欠底の残留応力を測定した結果を表
１に示す。試験片記号に付す数字は焼入れ有効硬化層深
さを示し、例えば試験片Ａ０５は有効硬化層深さが０．
５ｍｍであることを示す。
の深さと試験片の切欠底の残留応力を測定した結果を表
１に示す。試験片記号に付す数字は焼入れ有効硬化層深
さを示し、例えば試験片Ａ０５は有効硬化層深さが０．
５ｍｍであることを示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】表１の結果から、有効硬化層深さが１．８
〜３．５ｍｍの試験片Ｄ１８，Ｅ３０及びＦ３５では残
留圧縮応力が６７３，５４１，及び２６１ＭＰａと低く
通常の加熱速度の焼入れの場合と変わらないが、有効硬
化層深さが０．５〜１．５ｍｍの試験片Ａ０５，Ｂ１０
及びＣ１５では２６６６，３６０６ＭＰａ及び３２８６
と非常に高い残留圧縮応力が得られることが分かった。
〜３．５ｍｍの試験片Ｄ１８，Ｅ３０及びＦ３５では残
留圧縮応力が６７３，５４１，及び２６１ＭＰａと低く
通常の加熱速度の焼入れの場合と変わらないが、有効硬
化層深さが０．５〜１．５ｍｍの試験片Ａ０５，Ｂ１０
及びＣ１５では２６６６，３６０６ＭＰａ及び３２８６
と非常に高い残留圧縮応力が得られることが分かった。
【００１４】上記本発明の誘導加熱焼入れを行った試験
片について、小野式回転曲げ疲労試験機を用いて３００
０ｒｐｍの回転数で疲労試験を行った結果を図１に示
す。図には焼入れを行っていない素材のままの試験片Ｇ
００の結果についても併せて示している。
片について、小野式回転曲げ疲労試験機を用いて３００
０ｒｐｍの回転数で疲労試験を行った結果を図１に示
す。図には焼入れを行っていない素材のままの試験片Ｇ
００の結果についても併せて示している。
【００１５】図から判るように焼入れしない試験片Ｇ０
０では繰り返し回数１０5 〜１０7回の実応力での疲労
限は６００〜４００ＭＰａ程度であり、有効硬化層深さ
が深く残留圧縮応力の低い試験片Ｄ１８，Ｅ３０及びＦ
３５では約１２００ＭＰａである。これに対し有効硬化
層深さが浅く残留圧縮応力が高い試験片Ａ０５，Ｂ１０
及びＣ１５では２０００ＭＰａ以上の高い疲労強度が得
られた。この高い疲労強度は前記残留圧縮応力の測定値
に対応するものであり、このような疲労強度は通常の鋼
の焼入れにおいては得られない高い値である。
０では繰り返し回数１０5 〜１０7回の実応力での疲労
限は６００〜４００ＭＰａ程度であり、有効硬化層深さ
が深く残留圧縮応力の低い試験片Ｄ１８，Ｅ３０及びＦ
３５では約１２００ＭＰａである。これに対し有効硬化
層深さが浅く残留圧縮応力が高い試験片Ａ０５，Ｂ１０
及びＣ１５では２０００ＭＰａ以上の高い疲労強度が得
られた。この高い疲労強度は前記残留圧縮応力の測定値
に対応するものであり、このような疲労強度は通常の鋼
の焼入れにおいては得られない高い値である。
【００１６】以上説明したように本発明の誘導加熱焼入
れによれば、被加熱体を２，０００℃／秒〜２０，００
０℃／秒という従来使用されたことがない超急速加熱で
超短時間加熱後急冷することにより、被焼入体表面に
２，０００ＭＰａ以上の圧縮応力が得られて、とくに切
欠疲労強度が格段に向上する。また。このような瞬間的
な超急速加熱をすることにより焼入変形が大幅に減少す
るので、焼入れした歯車などの精度向上とコスト低減が
可能になる。
れによれば、被加熱体を２，０００℃／秒〜２０，００
０℃／秒という従来使用されたことがない超急速加熱で
超短時間加熱後急冷することにより、被焼入体表面に
２，０００ＭＰａ以上の圧縮応力が得られて、とくに切
欠疲労強度が格段に向上する。また。このような瞬間的
な超急速加熱をすることにより焼入変形が大幅に減少す
るので、焼入れした歯車などの精度向上とコスト低減が
可能になる。
【００１７】この場合に有効硬化層の深さが深すぎる
と、表面に高い残留圧縮応力が得られず、逆に疲労強度
が低下してしまうので有効硬化層の深さは０．３〜１．
５ｍｍにすることが望ましい。
と、表面に高い残留圧縮応力が得られず、逆に疲労強度
が低下してしまうので有効硬化層の深さは０．３〜１．
５ｍｍにすることが望ましい。
【００１８】このような超急速加熱をするために、被加
熱体を８００℃以下の温度で予熱した後、焼入温度まで
前記加熱速度で加熱すると、加熱速度を大きくし易く電
力を節減できる。
熱体を８００℃以下の温度で予熱した後、焼入温度まで
前記加熱速度で加熱すると、加熱速度を大きくし易く電
力を節減できる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の誘導加熱
焼入れによれば、自動車用歯車などの焼入れにおいて、
従来の誘導加熱焼入れに比して大幅に疲労強度が増し焼
入変形が減少して精度が向上するので、耐用寿命が増し
て部材設計を小形化でき省エネルギー、コスト低減が可
能になる。
焼入れによれば、自動車用歯車などの焼入れにおいて、
従来の誘導加熱焼入れに比して大幅に疲労強度が増し焼
入変形が減少して精度が向上するので、耐用寿命が増し
て部材設計を小形化でき省エネルギー、コスト低減が可
能になる。
【図１】本発明実施例の誘導加熱焼入れを行った試験片
の疲労試験の結果を比較した図である。
の疲労試験の結果を比較した図である。
【図２】本発明実施例の誘導加熱焼入れを行った試験片
の形状寸法を示す図である。
の形状寸法を示す図である。
フロントページの続き (72)発明者 山崎 隆雄 神奈川県平塚市田村5893高周波熱錬株式会 社内 (72)発明者 清水 眞佐男 神奈川県横浜市港北区高田町286−31 (72)発明者 小茂鳥 潤 東京都世田谷区代田４−21−11−103
Claims (3)
- 【請求項１】 被加熱体を２，０００℃／秒〜２０，０
００℃／秒の加熱速度で焼入温度まで加熱後、急冷して
焼入れすることを特徴とする鋼の誘導加熱焼入方法。 - 【請求項２】 被加熱体を２，０００℃／秒〜２０，０
００℃／秒の加熱速度で焼入温度まで加熱後、急冷して
有効硬化層の深さが０．３〜１．５ｍｍに焼入れしたこ
とを特徴とする鋼の誘導加熱焼入方法。 - 【請求項３】 被加熱体を８００℃以下の温度で予熱し
た後、焼入温度まで前記加熱速度で加熱することを特徴
とする鋼の誘導加熱焼入方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9340883A JPH11158538A (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 鋼の誘導加熱焼入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9340883A JPH11158538A (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 鋼の誘導加熱焼入方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11158538A true JPH11158538A (ja) | 1999-06-15 |
Family
ID=18341198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9340883A Pending JPH11158538A (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 鋼の誘導加熱焼入方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11158538A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005031021A1 (ja) * | 2003-09-29 | 2005-04-07 | Jfe Steel Corporation | 鋼製の機械構造用部品、その素材、およびその製造方法 |
| US9149868B2 (en) | 2005-10-20 | 2015-10-06 | Nucor Corporation | Thin cast strip product with microalloy additions, and method for making the same |
| US9999918B2 (en) | 2005-10-20 | 2018-06-19 | Nucor Corporation | Thin cast strip product with microalloy additions, and method for making the same |
| US10071416B2 (en) | 2005-10-20 | 2018-09-11 | Nucor Corporation | High strength thin cast strip product and method for making the same |
| US11193188B2 (en) | 2009-02-20 | 2021-12-07 | Nucor Corporation | Nitriding of niobium steel and product made thereby |
-
1997
- 1997-11-27 JP JP9340883A patent/JPH11158538A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005031021A1 (ja) * | 2003-09-29 | 2005-04-07 | Jfe Steel Corporation | 鋼製の機械構造用部品、その素材、およびその製造方法 |
| US9149868B2 (en) | 2005-10-20 | 2015-10-06 | Nucor Corporation | Thin cast strip product with microalloy additions, and method for making the same |
| US9999918B2 (en) | 2005-10-20 | 2018-06-19 | Nucor Corporation | Thin cast strip product with microalloy additions, and method for making the same |
| US10071416B2 (en) | 2005-10-20 | 2018-09-11 | Nucor Corporation | High strength thin cast strip product and method for making the same |
| US11193188B2 (en) | 2009-02-20 | 2021-12-07 | Nucor Corporation | Nitriding of niobium steel and product made thereby |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050719 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050808 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060620 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061017 |