JPS5948954B2 - はだ焼用鋼小型部材の強靭化法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明ははだ焼用鋼の小型部材を強靭化する改良された
熱処理方法に関する。

はだ焼用鋼はニッケル、クロム、モリブデンなどを含有
した特殊鋼で、その浸炭処理又は浸炭窒化処理について
は日本工業規格（ＪＩＳ）に規定されている。

それによると、先づ９００〜９３０℃の温度範囲で浸炭
加熱又は浸炭窒化加熱した後、８００〜９００℃の温度
より油中又は水中に入れて急冷させる一次焼入れ処理、
次いで７００℃と７６０℃との加熱温度の間を４回以上
加熱、徐冷を繰返す焼鈍処理、次いで７８０〜８３０℃
の温度範囲で再度焼きを入れる二次焼入れ処理の三工程
よりなつている。

一次焼入れは浸炭加熱によつて粗大化した粒子を微細化
する目的で行われ、焼鈍処理は結晶粒界に析出した鋼状
セメンタイトを球状化して軟化させる目的であり、二次
焼入れは軟化した浸炭層を再び硬化させるためである。

しかしながら、被処理部材が比較的大型で、浸炭深さが
十分必要なものでは有効であるが、厚さが５ｍｍ前後の
小型部材では硬度が上がりすぎて強靭性に欠ける欠点が
ある。

例えば、組成が炭素（Ｃ）Ｏ、１５％、ニッケル（Ｎｉ
）２．３％、クロム（Ｃｒ）Ｏ、３％のはだ焼鋼からな
る部材を、一次焼入れを８５０℃の温度より油中に入れ
て急冷させる処理、次いで焼鈍処理の後、二次焼入れを
８００℃の温度より焼入れする処理にすると、通常の処
理部材ではビッカース硬度（ＨＶ）が３５０〜３８０で
あるのに対して、印字プリンタの打刻印字棒のような小
型部材ではビッカース硬度（ＨＶ）は４００近くなり、
印字棒の打刻衝撃で破壊し易くなる。

本発明はこの様な脆弱性をなくすることを目的として、
はだ焼用鋼素材からなる小型部材を９００〜９３０℃の
温度範囲で浸炭処理又は浸炭窒化処理を施し、次いで６
５０〜７３０℃の温度範囲より３０〜１５０℃の温度範
囲の油中又は水中に急冷して焼入れすることを特徴とす
るはだ焼用鋼小型部材の強、靭化法を提案するものであ
る。

次に本発明になる強靭化法についてさらに詳しく説明す
る。

本発明になる処理方法は、例えば、上記したＣｏ、１５
％、Ｎｉ２．３％、Ｃｒ０．３％組成のはだ焼鋼からフ
なる印字棒部材をバッチ式熱処理炉に入れ、９００℃、
１０分間の浸炭窒化処理を行なう。

雰囲気は一酸化炭素ガスとアンモニアガスとを主成分と
した混合ガスとする。次いで、アンモニアガスを止め、
一酸化炭素ガスだけの雰囲気にして、熱処理５炉を６９
０℃に下げ、３分間保持し、その温度から６０℃の油中
に焼入れする。次いで、１５０〜１６０℃のソルトバス
で焼戻しを行なう。第１図に本発明の温度変化図を示し
ており、１に示す９００〜９３０℃の温度で、一酸化炭
素ガス又はメタンガス中に被処理部材を保持して、表面
より浸炭を行なう。

又、浸炭窒化処理は上記ガスにアンモニアガス又はシア
ンガスを混合した雰囲気中に保持する。次いで１１に示
す６５０〜７３０℃の温度まで被処理部材の温度を下降
させた後、３０〜１５０℃の油中又は水中に浸漬して急
冷させて焼入れを行なう。

第２図は被処理部材の表面及びその近傍の表面よりの距
離と硬度の関係を示したもので、曲線Ａが本発明の熱処
理による硬度分布で、曲線Ｂが従来の熱処理による硬度
分布を示している。図から明らかな様に本発明の熱処理
を行なうと表面の硬度はＨＶ８ＯＯと変らないが、０．
４〜０．６０１１ｎの内部は従来法ではＨＶ４ＯＯであ
つたが、本発明ではＨＶ２８Ｏ〜３００と軟かい。した
がつて表面硬度は不変で、内部が軟かい強靭な部材が得
られ、耐摩耗性を保つて且つ部品の寿命を長くすること
になる。

これは印字棒のような小型部材では９００〜９３０℃の
温度範囲での浸炭又は浸炭窒化処理の時間が短かくて、
焼入温度も従来の８５０〜９００℃よりもはるかに低い
６５０〜７３０℃の温度範囲であるために、鋼状セメン
タイトの結晶粒界への析出が少なく、粒２子内に固溶し
た炭素や窒素のみ考慮した焼入れでよいためと考えられ
、事実顕微鏡写真はこれを裏付けしている。

ところで、本発明のような低い温度からの焼入れができ
る理由を考察すると、従来の肌焼鋼の処こ理では、部材
が長時間高温に保持されるために起こる結晶粒の粗大化
を破壊するための破壊工程（一次焼入れ）と、浸炭層の
焼入れ工程（二次焼入れ）からなつていた。

しかし、本発明のような厚さ５ｍｍ程度の小型部材にお
いては、浸炭層を薄くする必要から加熱時間が短く、結
晶粒の粗大化が認められないから、一次焼入れを省くこ
とができる。

且つ、一般に焼入れ温度はＡ３変態点より３０〜５０℃
程度高かめの温度に設定されるが、熱処理炉の中で高温
度より冷却して焼入れ温度に下げる場合と、再加熱した
場合とではＡ３変態点が異なつてきて、前者の場合は後
者の場合より１００〜５０℃程度低くなることが知られ
ている。

そのため、一次焼入れを省いて高温度から熱処理炉中で
冷却して、焼入れする本発明の場合には、従来方法の再
加熱による焼入れ温度より低い温度、即ち、７３０〜６
５０℃からの焼入れが可能になるものであります。

この様に本発明は小型部材に適切な熱処理と考えられる
が、特にニツケルを含有したニツケル、クロム鋼やニツ
ケル、クロム、モリブデン鋼は粒子の粗大化が抑圧され
るため極めて有効である。

本発明は従来法のような複雑な熱処理をする必要はなく
、又従来法では焼鈍処理のみでも約２０時間という長時
間を要するが、本発明は処理時間が１〜２時間と短かく
て済み、燃料費・工数とも大巾に減少してコストダウン
となる。以上の様に、本発明は小型部材に適用して、強
靭性を増し、しかも安価に得られる実用価値の高いもの
である。

尚、上記説明は小型部材として印字棒を例としたが、寸
法精度の厳しい耐摩耗性を必要とする電気機械部品全般
に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の強靭化処理の温度・時間モデル図、第
２図は被処理部材の表面近傍の硬度分布図を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ はだ焼用鋼素材からなる小型部材の熱処理に際し、
   該小型部材を９００〜９３０℃の温度範囲で浸炭処理又
   は浸炭窒化処理を施し、次いで６５０〜７３０℃の温度
   範囲より３０〜１５０℃の温度範囲の油中又は水中に急
   冷して焼入れすることを特徴とするはだ焼用鋼小型部材
   の強靭化法。