JPS5914089B2 - 工具鋼の熱処理方法 - Google Patents
工具鋼の熱処理方法Info
- Publication number
- JPS5914089B2 JPS5914089B2 JP15467379A JP15467379A JPS5914089B2 JP S5914089 B2 JPS5914089 B2 JP S5914089B2 JP 15467379 A JP15467379 A JP 15467379A JP 15467379 A JP15467379 A JP 15467379A JP S5914089 B2 JPS5914089 B2 JP S5914089B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat treatment
- tool steel
- temperature
- furnace
- treatment method
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING 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
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は工具鋼の効果的熱処理方法に関し、詳細には無
酸化雰囲気炉内での熱処理条件を確立したものである。
酸化雰囲気炉内での熱処理条件を確立したものである。
工具鋼、殊に高速度鋼の焼入れについては、高温での厳
格な温度管理が必要とされている為、古くから塩浴炉（
ソルトバス）処理が行なわれている。
格な温度管理が必要とされている為、古くから塩浴炉（
ソルトバス）処理が行なわれている。
しかしこの方法には、■ ソルト（通常ＢａＣ１２）が
高温で熱分解されると共に酸化等の劣化を起こし易い。
高温で熱分解されると共に酸化等の劣化を起こし易い。
■ 上記の為、完全な無脱炭処理は不可能であり、表面
脱炭が避けられない。
脱炭が避けられない。
■ ソルトの付着、スケールやサビの発生の為、湯洗、
研掃等の後処理が必要である。
研掃等の後処理が必要である。
■ 塩化水素ガスの発生を伴ない、高温、多湿と相まっ
て作業環境が悪い。
て作業環境が悪い。
等の欠点がある。
その為、これらの欠点を伴なわない無酸化雰囲気炉の開
発が進められているが、高速度鋼に限らず一般工具鋼の
熱処理条件については未確立の状況にある。
発が進められているが、高速度鋼に限らず一般工具鋼の
熱処理条件については未確立の状況にある。
本発明は上記の事情に着目してなされたものであって、
上記処理炉内での熱処理条件の確立を目的とする。
上記処理炉内での熱処理条件の確立を目的とする。
即ち本発明の要旨は、まず真空雰囲気下で８００℃以上
熱処理温度未満の所定温度まで工具鋼の予熱を行ない、
続いて該処理炉中に窒素ガス又は不活性ガスを導入して
炉内圧力を３００ｔｏｒｒ以上とし、所定の熱処理温度
にまで加熱する点に存在する。
熱処理温度未満の所定温度まで工具鋼の予熱を行ない、
続いて該処理炉中に窒素ガス又は不活性ガスを導入して
炉内圧力を３００ｔｏｒｒ以上とし、所定の熱処理温度
にまで加熱する点に存在する。
上記の熱処理条件を更に詳述すれば下記の通りである。
但し以下の説明で述べる条件、並びに特許請求の範囲で
述べた実施態様は、いずれも代表的なものの記述に過ぎ
ず、これらの記載の趣旨に徴して変更実施することは、
いずれも本発明の条件中に含まれることである。
述べた実施態様は、いずれも代表的なものの記述に過ぎ
ず、これらの記載の趣旨に徴して変更実施することは、
いずれも本発明の条件中に含まれることである。
第１図は本発明の実施に適用される真空熱処理炉の概念
を示す説明図であり、炉内は中間扉３を境にして右側を
加熱側１、左側を冷却側２とし、夫々に加熱室４及び冷
却室５が形成される。
を示す説明図であり、炉内は中間扉３を境にして右側を
加熱側１、左側を冷却側２とし、夫々に加熱室４及び冷
却室５が形成される。
加熱側１の構成は断熱材製箱体６及び断熱材製扉７によ
って区画された高温室中にヒータ５を配設して熱源とす
ると共に、冷却側２には駆動モーフ８を取付け、冷却フ
ァン９は炉内に臨ませている。
って区画された高温室中にヒータ５を配設して熱源とす
ると共に、冷却側２には駆動モーフ８を取付け、冷却フ
ァン９は炉内に臨ませている。
尚１０は炉蓋、１１と１２は覗窓である。
第２図は代表的なヒートパターイを示すもので、Ａは第
１予熱帯、Ｂは第２予熱帯、Ｃは本加熱帯を示す。
１予熱帯、Ｂは第２予熱帯、Ｃは本加熱帯を示す。
尚本パターンは予熱をＡ、Ｂの２段階に分けて夫々均熱
保持させる方式であるが、１段階の均熱保持で予熱する
方式、３段階以上の温度に分けて均熱的に予熱する方式
、或は極めて緩やかな温度勾配の下で徐々に昇温させつ
つ予熱する方式等を採用することも勿論可能であり、要
は８００℃以上熱処理温度未満の所定温度において予熱
するパターンである限り、あらゆる方式は本発明の要件
を満足する。
保持させる方式であるが、１段階の均熱保持で予熱する
方式、３段階以上の温度に分けて均熱的に予熱する方式
、或は極めて緩やかな温度勾配の下で徐々に昇温させつ
つ予熱する方式等を採用することも勿論可能であり、要
は８００℃以上熱処理温度未満の所定温度において予熱
するパターンである限り、あらゆる方式は本発明の要件
を満足する。
尚第２図において、’ｆ ａ ＊ Ｔ ｂ ＋Ｔｃは夫
々の予熱又は加熱温度、ｔａ、ｔｂ、ｔｃは夫々の予熱
又は加熱時間、ｔｌ、ｔ２．ｔ３は各昇温の為の所要時
間、ｔ４は冷却の為の所要時間である。
々の予熱又は加熱温度、ｔａ、ｔｂ、ｔｃは夫々の予熱
又は加熱時間、ｔｌ、ｔ２．ｔ３は各昇温の為の所要時
間、ｔ４は冷却の為の所要時間である。
尚予熱段階における真空度は本発明の限定要件な無酸化
雰囲気にしようとすれば炉内ガスを若干パージする必要
があって、不活性ガス等の吹込量を多くすることになり
不経済である。
雰囲気にしようとすれば炉内ガスを若干パージする必要
があって、不活性ガス等の吹込量を多くすることになり
不経済である。
さて第２図において好ましい温度条件を例示すると、
Ｔａ＝８００〜９００℃
Ｔｂ＝１０００〜１１００℃
Ｔｃ＝１２００〜１３００℃
である。
但しＴｃにおける最高加熱温度は銅種によって相違し、
一律に定めることはできないが、一般的には初期溶融現
出温度より約１０℃前後低いめの温度を上限とするのが
よい。
一律に定めることはできないが、一般的には初期溶融現
出温度より約１０℃前後低いめの温度を上限とするのが
よい。
又Ａ、Ｂ、Ｃの各予熱乃至本加熱帯の好ましい所要時間
を例示すると、 ｔａ＝２０〜３０分 ｔｂ＝２０〜３０分 ｔｃ＝１０〜３０分 である。
を例示すると、 ｔａ＝２０〜３０分 ｔｂ＝２０〜３０分 ｔｃ＝１０〜３０分 である。
即ち予熱を２段階に分けて行なえば本加熱段階で炉内に
温度分布が生じるのを防止することができ、均一加熱を
達成する上で有利である。
温度分布が生じるのを防止することができ、均一加熱を
達成する上で有利である。
又このときの予熱温ｉＴａ、Ｔｂが上記範囲から外れる
と、予熱による温度の均一上昇効果に悪影響があられれ
て炉内に温度分布を生じる可能性がでてくる。
と、予熱による温度の均一上昇効果に悪影響があられれ
て炉内に温度分布を生じる可能性がでてくる。
尚ｔａが２０分未満では炉内温度を均一に制御すること
が困難であり、３０分を越えることは単に時間的な損失
を招くだけである。
が困難であり、３０分を越えることは単に時間的な損失
を招くだけである。
尚Ｔｃ及びｔｃは一般的な熱処理条件を勘案したもので
ある。
ある。
次に昇温及び冷却の為の所要時間ｔ１〜ｔ４である力＼
これらのうちｔ２．ｔ３は、上記説明に徴して明らかな
様に特段の限定は無い。
これらのうちｔ２．ｔ３は、上記説明に徴して明らかな
様に特段の限定は無い。
しかし昇温時の温度差は通常２００〜３００℃程度であ
るから、いずれにせよ短時間例えば（５〜１０分）以内
に所定温度迄到達することができる。
るから、いずれにせよ短時間例えば（５〜１０分）以内
に所定温度迄到達することができる。
これらに対し、ｔｌ。ｔ２の場合は温度差が大きいので
、ある程度の制御を行なわないと長時間になって品質上
或は経済上の不利益を破る。
、ある程度の制御を行なわないと長時間になって品質上
或は経済上の不利益を破る。
従ってこれらはいずれも３０分以内であることを目標と
するが、特にｔ４については、加熱の完了した工具鋼を
速やかに冷却室５内に移して冷却を開始することが必要
であり、６００℃程度に迄低下させる所要時間を２分以
内とすることが推奨される。
するが、特にｔ４については、加熱の完了した工具鋼を
速やかに冷却室５内に移して冷却を開始することが必要
であり、６００℃程度に迄低下させる所要時間を２分以
内とすることが推奨される。
尚約１０℃前後迄冷却されれば、以後は工具鋼を外部へ
取出して空冷してもよい。
取出して空冷してもよい。
ところで本発明では、前述した様に、予熱段階は真空中
で行ない、本加熱段階は窒素ガス又は不活性ガス雰囲気
中で行なうが、予熱から本加熱にかけての作業を１つの
炉内で行なうから、適当な段階で炉内へ窒素ガス又は不
活性ガスを導入する必要がある。
で行ない、本加熱段階は窒素ガス又は不活性ガス雰囲気
中で行なうが、予熱から本加熱にかけての作業を１つの
炉内で行なうから、適当な段階で炉内へ窒素ガス又は不
活性ガスを導入する必要がある。
しかして導入時期は、本加熱開始の直前でもよいが、予
熱の途中、例えば第２図のＢ段階でも差支えない。
熱の途中、例えば第２図のＢ段階でも差支えない。
そしてこれら導入後の雰囲気圧力としては、３００ ｔ
ｏｒｒ以上程度に維持する必要があり、更に好ましいの
は１気圧以上である。
ｏｒｒ以上程度に維持する必要があり、更に好ましいの
は１気圧以上である。
尚予熱温度が８００°Ｃ未満では、本加熱までの温度上
昇中に不均一を生じるので好ましくない。
昇中に不均一を生じるので好ましくない。
しかるにこの様な本加熱を、窒素ガス雰囲気中又は不活
性ガス雰囲気中で行なわずに、真空中のままで継続して
行なったり、或は３００ ｔｏｒｒ未満の軽度真空中で
行なったりすると、工具鋼同士又は工具鋼と焼入治具と
の間に、第３図（顕微鏡写真、４００倍）に示す様なひ
つつき現象を生じ、場合によっては第４図（同前）に示
す様な溶着現象を起こすこともある。
性ガス雰囲気中で行なわずに、真空中のままで継続して
行なったり、或は３００ ｔｏｒｒ未満の軽度真空中で
行なったりすると、工具鋼同士又は工具鋼と焼入治具と
の間に、第３図（顕微鏡写真、４００倍）に示す様なひ
つつき現象を生じ、場合によっては第４図（同前）に示
す様な溶着現象を起こすこともある。
これに対し本発明で示す如き雰囲気中での本加熱を行な
った場合は、上記ひつつきや溶着を起こさないだけでな
く、参考写真１，２に示す様に脱脂や脱スケール等の表
面清浄効果を享受することもでき、工具鋼の表面肌は極
めて良好である。
った場合は、上記ひつつきや溶着を起こさないだけでな
く、参考写真１，２に示す様に脱脂や脱スケール等の表
面清浄効果を享受することもでき、工具鋼の表面肌は極
めて良好である。
又真空中での本加熱では、対流が期待できず輻射エネル
ギーによる加熱に頼らざるを得ない。
ギーによる加熱に頼らざるを得ない。
従って熱源（第１図のヒータ５）に面する部分と影とな
る部分では昇温速度に差が生じ、炉内に温度分布を形成
する結果、第５図１〜４（顕微鏡写真：４００倍）に示
す様に、工具鋼の各部位における炭化物のばらつき（形
状、大きさ及び溶融状態）を生じる。
る部分では昇温速度に差が生じ、炉内に温度分布を形成
する結果、第５図１〜４（顕微鏡写真：４００倍）に示
す様に、工具鋼の各部位における炭化物のばらつき（形
状、大きさ及び溶融状態）を生じる。
これに対し本発明法では雰囲気ガスによる対流及び伝導
加熱が期待されるので、炉内の温度はほぼ均一になり、
熱処理済み工具鋼の各部位における炭化物の間には、上
記の様なばらつきを生じない〔第６図１〜４（同前）参
照〕。
加熱が期待されるので、炉内の温度はほぼ均一になり、
熱処理済み工具鋼の各部位における炭化物の間には、上
記の様なばらつきを生じない〔第６図１〜４（同前）参
照〕。
但しこの様な差が生じるのは本加熱工程の場合だけであ
り、予熱段階における雰囲気ガスの存否は工具鋼の性状
そのものに大きな変化を与えない。
り、予熱段階における雰囲気ガスの存否は工具鋼の性状
そのものに大きな変化を与えない。
上記の如くして予熱及び本加熱が終了すると、一般的な
熱処理方式に従って冷却を行なうが、本発明では油冷却
の代りに、冷窒素ガス又は冷不活性ガスによるガス冷却
が推奨される。
熱処理方式に従って冷却を行なうが、本発明では油冷却
の代りに、冷窒素ガス又は冷不活性ガスによるガス冷却
が推奨される。
第１図の冷却側２は本冷却工程を行なう為に設計された
ものであるが、冷却用の炉は別体で形成したものであっ
てもよく、冷却の為の具体的手段は本発明を制限するも
のではない。
ものであるが、冷却用の炉は別体で形成したものであっ
てもよく、冷却の為の具体的手段は本発明を制限するも
のではない。
ところで油冷却を行なうと、周知の如く、又参考写真３
にも示す如く、油の焼付きによるものと思われる黒い縞
模様が現われるが、外観上の欠陥だけでなく、第７図（
顕微鏡写真：４００倍）に見られる様な浸炭に基づく表
面異常層が形成され、形状の複雑な工具や重量の大きい
工具の場合には、歪や割れの原因になることもある。
にも示す如く、油の焼付きによるものと思われる黒い縞
模様が現われるが、外観上の欠陥だけでなく、第７図（
顕微鏡写真：４００倍）に見られる様な浸炭に基づく表
面異常層が形成され、形状の複雑な工具や重量の大きい
工具の場合には、歪や割れの原因になることもある。
これに対しガス冷却を行なった工具鋼の外観は上記参考
写真１，２の如く極めて良好であり、又第８図（同前）
に示す様に、表面異常層の形成は認められず、更に歪や
割れの発生も認められない。
写真１，２の如く極めて良好であり、又第８図（同前）
に示す様に、表面異常層の形成は認められず、更に歪や
割れの発生も認められない。
本発明の工具鋼熱処理法は上記の如く構成されているの
で、塩浴炉の使用を回避することができ、真空雰囲気炉
内における完全無脱炭処理が可能になった。
で、塩浴炉の使用を回避することができ、真空雰囲気炉
内における完全無脱炭処理が可能になった。
従って熱処理後の研削をしない或はできない様な工具、
例えばシエービッグカッター、ラフイングカッター、マ
シン゛ノー等の品質を大幅に向上させることが可能にな
ると共に、製品歪が少なくなっているので、研削量の標
準化を達成することもできる様になった。
例えばシエービッグカッター、ラフイングカッター、マ
シン゛ノー等の品質を大幅に向上させることが可能にな
ると共に、製品歪が少なくなっているので、研削量の標
準化を達成することもできる様になった。
第１図は本発明の実施に用いる真空熱処理炉の概念を示
す説明図、第２図はヒートパターンの一例を示す線図、
第３．４，５．７図は従来法で得た製品を示す顕微鏡写
真、第６，８図は本発明で得た製品を示す顕微鏡写真で
ある。 ３８− ３９− ４０−
す説明図、第２図はヒートパターンの一例を示す線図、
第３．４，５．７図は従来法で得た製品を示す顕微鏡写
真、第６，８図は本発明で得た製品を示す顕微鏡写真で
ある。 ３８− ３９− ４０−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 真空熱処理炉を用いて工具鋼を熱処理する方法にお
いて、まず真空雰囲気下で８００℃以上熱処理温度未満
の所定温度まで工具鋼の予熱を行ない、続いて該処理炉
中に窒素ガス又は不活性ガスを導入して炉内圧力を３０
０ ｔｏｒｒ以上とし、所定の熱処理温度にまで加熱す
ることを特徴とする工具鋼の熱処理方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、最初の真空雰囲気
における真空度を、１ ｔｏｒｒ以下とする熱処理方法
。 ３ 特許請求の範囲第１又は２項において、真空雰囲気
下での予熱を２段陥に分けて行なう熱処理方法。 ４ 特許請求の範囲第３項において、第１段の予熱を、
８００〜９００°Ｃで２０〜３０分行なう熱処理方法。 ５ 特許請求の範囲第３又は４項において、第２段の予
熱を、１０００〜１１００℃で２０〜３０分行なう熱処
理方法。 ６ 特許請求の範囲第４項において、第１段の予熱温度
への到達時間を３０分以内とする熱処理方法。 ７ 特許請求の範囲第１〜６項のいずれかにおいて、工
具鋼の加熱後の冷却については、冷窒素ガス又は冷不活
性ガスを工具鋼に噴射して行なう熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15467379A JPS5914089B2 (ja) | 1979-11-28 | 1979-11-28 | 工具鋼の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15467379A JPS5914089B2 (ja) | 1979-11-28 | 1979-11-28 | 工具鋼の熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5677323A JPS5677323A (en) | 1981-06-25 |
| JPS5914089B2 true JPS5914089B2 (ja) | 1984-04-03 |
Family
ID=15589394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15467379A Expired JPS5914089B2 (ja) | 1979-11-28 | 1979-11-28 | 工具鋼の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5914089B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103060538B (zh) * | 2011-10-19 | 2014-11-26 | 昆山鑫昌泰模具科技有限公司 | 高合金钢真空热处理高温区参数的分段设定法 |
| CN106119475A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-11-16 | 芜湖三联锻造有限公司 | 一种大型高合金模具特殊热处理工艺 |
-
1979
- 1979-11-28 JP JP15467379A patent/JPS5914089B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5677323A (en) | 1981-06-25 |
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