JPS58207322A - 合金鋼部材の局部焼入れ方法および装置 - Google Patents

合金鋼部材の局部焼入れ方法および装置

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JPS58207322A
JPS58207322A JP57090504A JP9050482A JPS58207322A JP S58207322 A JPS58207322 A JP S58207322A JP 57090504 A JP57090504 A JP 57090504A JP 9050482 A JP9050482 A JP 9050482A JP S58207322 A JPS58207322 A JP S58207322A
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cooling
local
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injection
alloy steel
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Akio Naito
内藤 秋夫
Yutaka Komatsu
豊 小松
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Neturen Co Ltd
Koshuha Netsuren KK
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Neturen Co Ltd
Koshuha Netsuren KK
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06Surface hardening
    • C21D1/09Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
    • C21D1/10Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation by electric induction
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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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】 本発明は甘金1i111部材の局部焼入装置法2よび装
置に関する。
Ct、 Mn、 Mo等の元IAγ比収的多量にざ有す
る盆並鋼からなる部材は炭素鋼からなる部材にくらべて
焼入性が高い、その定め、この檻のt!i5材に焼入れ
を施す場合には、冷却能力が極めて^い水を冷却剤とし
て使用すめと焼わA’に生ずるので、水の使用は絶対忌
避しなけれ4ならぬとされている。
そn故、この檀の言合Jlllからなる部材に焼入れを
画す場合、例えば当該部付の全停を全断面にわたる虜入
れや全表面にわ之る焼入nでは、水より冷却能力の低い
油槽甲vC当原加熱され皮部材τ投入して焼入n冷却を
厖すのが通例である。しかし、合金鋼材からなる部材を
局部的に焼入れする場合、特に高効率的生産性が求めら
nる場合の局部焼入A&Cは冷却剤が油であると、その
後処理に時間と手数がか\るのを避けるため 油より+
’107j)に冷却能力の低い気体・・・例えば空気・
・・を被訓熱局部へ噴射して当該加熱局部の511tl
J冷劫をする方法も採られている。
被加熱局部を気体噴射によって類ml冷却する場合を第
1図(、l)〜(e)に従って説明する。
第1図(a) ICおいて部材Wの交叉$+−Qで示さ
れる局部が被焼入’n面でるる。促って加熱コイルCは
上記局部Qの巾とほぼ等しい巾に彫成さn1局部に右同
配置さ几る。当該加熱コイルCの図示圧側には近接して
気不噴射用冷却4Gが例えば加熱コイルCと一犀構造と
なって配設置れてぃ々。当該気体噴射用冷却jJGの内
周には気体噴射孔Gsが複数孔設されていて 上記局部
Qの巾とlよぼ等しい巾をもって/Ifr却用気体gを
4L射町nヒでめる、この配置状態で/)0熱コ・fル
C−\図示しない′1源史ら高周痩鑞aを通這してwJ
部−を所定廃人れ1度にまで7JOA したのち4原を
切り、ついで一体!llI造の7J0.4コイルCと気
体噴射用冷却櫨Gとft部汀Wに対して相対移動し、上
記気体噴村用信却4Gが局部に対向する釦さ第1図(、
b)に示す位置に変症させたのち、当該気体噴射用冷却
jlGの気体噴射孔Gsから成木gの噴射ft開祐して
770熱昇1している局部Qを強制冷却するようにして
いる、 ところで、上記従来装置で・は気体冷AJ−1として過
言空気がi史用されている。勿論、水より冷却粗刀が低
い冷却用気体もあるが、入手が容易で縦断性にすぐIL
、かつ全く後処理の不要なことが空気を冷却媒体に用い
る要因である。しかし、空気は噴流によって静止油槽に
:&−ける冷:I!(l運髪七i勇俣変の冷却1巨力そ
付与せしめたとしても1その冷却速度、は例えば噴射水
が#土浦の冷却能力の20階、1メ上もめる冷却速度に
比べるとはるかに遅く、兼時間の冷却時間が必要である
。だが、冷却剤に水の使用は忌避されねばならない。生
産性向上の見地から、空気噴射による強制冷却の冷却時
間短縮が急務とされていた。
本発明は・片金′i4#からなる部材の局部焼入れをす
る際に冷知謀体として気体貫射による場合に存する上述
の問題点を解決するためになされたものであって、焼わ
れを生ぜしのることなく冷却時間を大中に租縮可能な方
法2よび装置を提供するものである。
本発明百は本発明を行うにあたり、上記従来方法および
装置を実、飛した場合の加熱されている局部Qの加熱層
9よびその同辺!−に2ける冷却時の温度の遷移につい
て肩書を試みた。当該解褥を第1図(e)に従って説明
する。
第1図(c)は縦軸に温度を、横軸に加熱部子、しOか
ら部材の棚方同圧右の位tをとり、wJ部別熱ltIの
冷却の度付に応じた軸方向における周辺!−の温度か4
を俣式的に曲婦で示したものである。図vc spいて
、夷7癩Iで示す曲嶽は710熱直後・冷却開始前の、
1点鎖線■で示す曲線は局部を加熱温度の50%の温度
まで冷却し友時点の、また破線■で示す曲線は局部を加
熱温度の20チの温度まで冷却した時点の温度特性をそ
れぞれ表示しているう 加熱直後の温度特性曲m■は加熱コイルC対向子犬Oを
頂点とし周辺方向の位置が離れるに従って急傾斜してい
るが、気体噴射冷却し、対向面の温Ifを加熱時の温度
の50%に冷却した時点での温度特性曲線■は裾部が曲
線Iのそ、nより高温となつt極めて緩傾斜の曲線とな
り、さらに刀口熱時の温度の20%まで冷却が進ん友時
点での温度特性曲線■は、中太Oが谷となった裾1!1
5五石に2つの高温の頂点のある緩傾斜の曲線となるう
不発明者はこの曲線■2よび■にみらn裾部の高温およ
び2つの高温頂点で示さnる特徴的な温度時性1Bll
線は、気体の冷却能力の低さがもたらす冷却速度の緩慢
さのため、JJO熱時の加熱局部の熱とその周辺へ伝わ
った伏熱とが勾熱平衡状態に;tろうとして冷却されつ
つある加熱局部方向へ移行せんとする、冷却と伝導熱と
の相剋現象であると解称する。勿論、他の冷却媒体を用
いても同様の現象は起る。しかし、気体噴射冷却の場合
には、冷却能力の低さに加えて、均熱平衡のために焼入
h87J都万同へ移行せんとする熱伝導挙動によって、
遅い冷却速度をさらに遅くさせ、従って長時間の気体噴
射を余儀なくさせるところとなる。
本発明者は上述の解訴をもと((以Fの尤明をし飢 本発明の要旨な、金遣鋼部材の局部焼入れをする場合に
2いて、所定局部金所定焼入れ温度に加熱イしめ友のち
、当該昇温しに局部を気体噴射によって強制冷却すると
と4.ンζ、当該局部肛傍周辺を櫃体噴射足よって強制
冷却し、@S近傍周、、辺の伏熱の熱伝導による局部へ
の移行を阻止するようにしたこと全骨子とするものであ
るっ 本発明を第2図(a)〜(e)に促って説明するっ第2
図(a)にンいてCv′i卯熱コイル、Gは気本IIX
射用冷却壌でめって、そnぞn従来装置における)のと
161様でめゐが、本発明装蓋はヒ記促米装置の他に、
気体噴射用冷却環Gと軸線月間でそれぞn所定のmJ 
−l間隔Aをへたてて91シむ位置から被焼入れ局部周
辺の破処理何に討1司配置さ扛、その内周に設けらルて
いる複数の孔Lsで・ら液体全噴射IJf能な液不噴射
冷却壇り、 hよびL2を備えている。加熱コイルC9
気不噴射用冷却壌Gおよび2箇の液体噴射用冷却壇り、
・L2は図示しない枠俸のそfぞれ所定の位置に固定し
て一体構造部材とした場合・、・こ・工、当該一体構造
g [2’i板処理部オWとその1@一方間へ州討移動
町罷に構成さnる。もし気体−Ijt射用冷却壌Gと2
筒の液体噴射用冷却*LI・L、と全一体構造部材とし
てIUD熱コイルCと分離構造と場曾には、加熱ステー
/ヨ/と冷却スデーゾ七)とを設げ、当該両スアー/ヨ
ンと被処理部材Wと?相対移@−丁能に構成する2り・
、或いは加熱コイルCを割型タイプとするとともに、被
迅埋材Wを定置として、割型加熱コイルCの汁割時にそ
の開口部を当該一体構造部材が通過可能に構成してもよ
い。
上記構成において本発明で特に重要な点は気体4を肘用
冷却JGと液体噴射用冷却MLとの間隔Aである、当該
間隔Aは加熱コイルCが部材局部Qを所定焼入れ温度ま
で昇@7IO熱後の液体噴射による強制冷却開始の時点
でその加熱された局部Qからの熱伝導による昇温と、加
熱コイルCρ・らの洩れ罎束による訪導加熱による昇温
とで部材材質の焼入れ可能温度まで昇温さnるおそれの
ある範囲f!:m−す設定されなければならない。便っ
て、加熱直後直ちに上記両強電J冷却を同時に面姑する
場合には、關@Aは大さく&足し、もし気体噴射による
強制冷却開始麦、所定時間を畦過してから液体噴射によ
る強制冷却を開始するlらば間隔Aをlj\lこ設定す
る、ただし、埃省の場せには轟然冷却時間の艮ざは前百
より貴くなるので、部材IffJ部Qの1石方向の形状
や生産ライン上のタイミングその池の女囚によって間通
Aの大・小は液体噴射開始時機とともに勘案して設定さ
れることとなる。
上記の他、本発明Vこおける1要な点は液体噴射用冷却
4L、・L2それぞ几の噴射孔Lsから噴射さn、6噴
射液体tが加熱局部Qにか−らないよう、または流れ込
fないようにすることでわるっこれ(d加熱間部Qに過
剰急冷が行われ、焼ゎれの発生を1ねくのをI〉l止す
る之めである。それ故、そnそnの噴射孔Ls汀これを
通って噴射さnる液体tが局部Qの反対側方向へ回って
噴出するようvC9IJr設されることが好ましいっ 向液不tは水あるい(グ水浴曲冷却剤の浴液を便用すJ
′Ll了侯港埋が不必要で、焼入ル終了後1直ちに都q
勿仄工、程へ送致51龍であるので好ましい 上記償成からなる装&を柑いて仮処理材Wの局部Qを焼
入ルする場8−全第2図(a)に示される配置で、シロ
熱コイルC9気体噴射用冷却JRGおよび版体噴射用冷
却環り、・L2 が−座構造部材となっている場合を例
にとって説明する。被処理部材Wの被焼入開部Qに加熱
コイルCを右回せしめた位置に位置大めをして、当該加
熱コイルCにより局部QをF9r定焼入れ温度まで昇温
DO熱したのち、被処理部材Wと一体構造部材とを相対
lrS励して昇温770熱されているlllJ部Qvc
気本噴射用冷却壇Gが対向するようにする。この状態に
おいて、板体噴石用冷却環り、 >よびり、ばそ江ぞれ
DO熱間部。
から所定間#4Aだけ隔った被処理部材の表面iC対向
した第2図(b)に示す位置VCある7ついで気体噴射
用冷R4Gη≧らは気体gを対iiJする加熱局部QI
CIIJj対して当該、一部Qを預制冷却し、FJ時に
液体噴射開始時機り、およびL2からfitVL捧tを
朽同する加熱局部。近傍の同辺表面に4を射して当!周
辺表面τ預訓冷却する。冷却の進行状態を第2図(C)
 Vこ示す、→■運従米tc[KよってJJll熱局部
の冷却で灯った味の/JO黒向部Qの加熱層2工ひその
周辺層にお、する勺却時の温度の4移を示した第1図(
e)と10−1様t:、  dmKdmKk 、 m 
nB iC* ノjO# 部−r心Oから部Vの刑万角
圧右の位置をとり、カロネ百波・冷却開始前の温lf岳
注・を央、蝋■で、局部Qの温妹が爪座噴射冷却により
幣却開始咄の温度の50%および20慢まで下降した時
点での局部Qとその周辺の温度をでれイれ曲−II B
よび111に不す。渠2図(c) L 1診ける曲縁■
Vこな、J1図(c)の曲7 II 7で見らnるよう
な周辺部分で曲・庫1に上回るような温2屍待ヰが示さ
れて・まおらず、また曲縁I[I vCも第11(cr
の曲−旧に児らiLるような周辺部分に尚いTML度頒
境を次わす2つの山のめるvIIL変待江も示されては
いない。促って伏熱d/−J定周辺部分に噴射ざnる′
f&、庫tVこよってM効に奪熱さ扛、局部Qカ同への
J51熱乎奥睨家が阻止さnたことが明dでめ%loそ
71.改、償却は便用ざルる爪座の市却目仁刀に応じ、
t1刀口熱局部Qの昇は熱のS熱りケに峡建ざlして連
灯し、短時間で完了す0゜ 不発1.・て刀1\る方法およびtcJt f実用する
こと1ζよって、8雀A5可の局部暁人ルは現われ現象
を惹起することなしに所要冷却時間と従来、(比し大l
I]に短縮することが回層となり、暁人裟電の効率的な
運転と主星在の同上−で貸するところ大であり しつ)
も必要とする設;脂も啄めて簡易かつ低置ですみ その
実用的効果が顕著、C発揮される
【図面の簡単な説明】
第1図(a) 、81?よび(b)はそnぞれ促米方法
を実施した。&虚の要部の一部断面正面図1.淋1図t
c)は従来方法および装置に存する欠点を説明するだめ
の冷却連灯4vておけるno、vPJ局部とその周辺部
の温度特性1−図、第2図(a)2よび(b) <まそ
几ぞれ本元明方法の一犬J1例展直の要部γ)一部tr
面正正面図第2図f、c)は不元明を実施した冷即進行
峙ンこおける71D熱向部とその周辺部の温度特注1f
B媚凶でめるっ W・・・破処4部材、Q・・・被暁人A部、C・・・加
戸コイル、G・・・板体ぞ射片1冷却環、L、・L、・
・・履俸鳴射r1冷却慎、A・−・気体啼對用冷却環と
液体暗栴用冷り、望との酊の所定ル1隔。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■、)合金鋼部材の局部焼入れをする場合において、所
    定局部を所定焼入れ@度に加熱昇温せしめたのち、当該
    昇温した局部を久坏噴射によって強制冷却するとともに
    、@核間部近傍周辺を液体噴射によって強制冷却し、局
    部近傍周辺の伏熱の熱伝導による局部への移行全阻止す
    るようにしたことを特徴とする合金鋼部材の局部焼入れ
    方法。 2、)液体噴射によって強制冷却される局部近傍周辺が
    、上記強制冷却開始時に合金鋼部材の焼入れ可能温度以
    下の部分であること?特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の合金′1114部材の局部廃人n方法。 3、ン 昇温した局部の強制冷却と局部近傍周辺の強制
    冷却との開炬が同時に行われることを特徴とする荷斤謂
    釆の範囲第1項2よび第2項記載の合金鋼部材の局部焼
    入れ方法。 4、)局部近傍td辺の強制付却の開始が昇温した局部
    の強制冷却の開始より所定時間経過後に行わルることを
    特徴とする特、fl−請求の範囲5g1項および第2項
    記載のせ畿lii!1部材の局部焼入れ方法。 5、)被処理部材の被焼入′rL部に対向配置可能な加
    熱コイルを備えている誘導加熱装置において、上記被焼
    入れ部に対向配置可能な気体噴射用冷却環と、当該気体
    噴射用冷却環を軸巌方向でそれぞれ所定の同一間隔をへ
    たててほざむ位置から被現人几部向辺の被処理部材に対
    向配置可能な液体噴射用冷却環とを備えていることを特
    徴とする合金鋼部材の局部焼入7′L装置。 6、ノ  加熱コイルと六不噴射用冷却墳と液体噴射用
    冷却環とが一不構造部材となっていて、被処理材の軸方
    向に相対移動aJ籠に構成されていることを臀家とする
    #、fl’請求の範囲45項記載の会被一部材の向部焼
    入狭瀘。 7、)気体噴射用冷却環と液体噴射用冷却環とが一体構
    造部材となっていて、被処理材の軸方向に相弯移動可能
    に構成されていることを特徴とする特許請求の範囲、1
    1g5項記載の甘苦鋼部材の局部焼入装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6160821A (ja) * 1984-08-31 1986-03-28 Isuzu Motors Ltd ワ−クの高周波焼入方法
JPS6169916A (ja) * 1984-09-14 1986-04-10 Isuzu Motors Ltd ワ−クの高周波焼入装置
JP2003505603A (ja) * 1999-07-30 2003-02-12 エロテルム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 構成部品の壁の少なくとも1つの面を硬化させる方法とそれを実施する装置

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