JPS60107563A - 熱処理剤の冷却性能の評価方法および評価装置 - Google Patents

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】 ［技術分野］ 本発明は、焼入油等の熱処理剤の冷却性能の評価方法お
よび評価装置に関する。

［背景技術］ 焼入油等の熱処理剤を用いて金属部品等の処理物の焼入
れを行う場合、焼入れ歪や焼むらは熱処理剤の冷却性能
に影響されるが、そのほかに、油槽等の処理槽の構造、
処理槽内における処理物の配置位置や配置状態、更には
処理槽内における熱処理剤の流動状態の均一、不均一性
やこれに伴なう処理物近傍の温度分布の不均一性等の熱
処理剤の冷却性能それ自体とは別個の要因によるところ
が大きい。しかじかなら、従来、熱処理剤の冷却性能を
評価する場合、ＪＩＳ　Ｋ　２２４２法のように、熱処
理剤を単独でサンプリングしてその冷却性能を評価して
おり、前述した種々の要因を考慮できないものであった
。また、試し焼きを行ってその結果から冷却性能を判断
する場合もあったが、この場合には、客観的定量的評価
結果を得られるものではなかった。

［発明の目的］ 本発明の目的は、処理槽の構造、処理槽内における処理
物の配置位置や状態、或いは、処理槽内における熱処理
剤の流動状態等の、実際に熱処理を行う場合に影響のあ
る種々の要因をも考慮した冷却性能を評価することので
きる熱処理剤の冷却性能の評価方法および評価装置を提
供することにある。

［発明の構成］ そのため、本発明に係る評価方法は、電気抵抗値と温度
との関係が既知の検知体を評価対象である熱処理剤中に
て通電し１通電条件（電流、電圧、あるいは電力条件）
を変化させた際の検知体の温度（即ち、検知体の電気抵
抗値）と検知体の放熱量（即ち、検知体に供給された供
給電力量、あるいは、検知体における消費電力量）との
関係をめて、この関係により前記熱処理剤の冷却性能を
評価するようにして前記目的を達成しようとするもので
ある。

また、本発明に係る評価装置は、電気抵抗値と温度との
関係が既知の検知体と、この検知体への通電条件変化可
能な電力供給部と、通電状態にある前記検知体の電圧値
、電流値を測定する電圧。

電流測定器と、この電圧、電流測定器で得られた電圧値
、電流値から前記検知体の温度（検知体の電気抵抗値）
および放熱量（検知体に供給される供給電力量、あるい
は、検知体における消費電力量）をめるとともにめられ
た温度と予め設定した温度設定値とを比較しながら前記
電力供給部を制御して前記検知体を一定速度で昇温させ
る制御部と、この制御部でめた温度と放熱量との関係を
記録する記録計と、を設けることにより前記目的を達成
しようとするものである。

し実施例の説明］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図には本発明に係る熱処理剤の冷却性能の評価装置
の一実施例の概略構成が示されている。

図中、検知体１はその電気抵抗値と温度との関係が既知
であり、例えば、所定形状の白金線、鉄線、銅線、ニッ
ケル線、タングステン線等の導電体等が挙げられる。従
って、この検知体ｌが示す電気抵抗値が判明すれば、検
知体１の温度が判明できるようになっている。

検知体ｌは評価対象である焼入油等の熱処理剤２中に浸
され、この熱処理剤２は攪拌手段３を備えた油槽等の処
理槽４中に所定量収容されている。

前記検知体ｌには電力供給部５により電流が通じられる
ようになっている。この電力供給部５は、一定の電圧、
電流を与える電源６と、この電源６の出力を調整して検
知体ｌに供給される電力の通電状態（電流値、電圧値、
或いは電力値）を調整する電力調整器７と、を備えてい
る。

電力供給部５により検知体ｌに電力が供給された際の検
知体ｌの電圧値および電流値は夫々電圧、電流測定器８
により測定されるようになっており、即ち、前記測定器
８は電圧計および電流計を含んで構成されている。測定
された検知体ｌの電圧値および電流値は制御部１１の温
度演算器１２および放熱量演算器１３へと夫々与えられ
るようになっている。

温度演算器１２では、測定器８から与えられた電圧値が
電流値で除せられて検知体ｌの電気抵抗値がめられ、か
つ、予め記憶された検知体ｌの電気抵抗値と温度との固
有の関係から検知体１の温度が演算されるようになって
いる。また、前記放熱量演算器１３に与えられた電圧値
および電流値は互いに乗ぜられて検知体ｌに供給された
電力量（あるいは、検知体１における消費電力量）、即
ち、放熱量がめられるようになっている。これら温度演
算器１２および放熱量演算器１３によりめられた検知体
ｌの温度および放熱量はＸ−Ｙレコーグ等゛の記録計１
４に与えられ、この記録計１４により検知体ｌの温度に
対する放熱量がＸＹ平面上に記録されるようになってい
る。

また、前記温度演算器１２で得られた検知体ｌの温度は
制御部ｌｌ内の比較器１５に与えられるとともに、この
比較器１５には温度設定器１６により予め設定された温
度設定値が与えられ、これら温度および温度設定値が互
いに比較器１５において比較され、この比較結果に基づ
き電力調整器７が調整されて、検知体ｌが温度測定器１
６による設定温度に基づいて一定速度で昇温されるよう
構成されている。

次に１本実施例の作用につき説明する。

いま、熱処理剤２が焼入油である場合に、温度設定器１
６に従って電力供給部５により検知体ｌに加える電力量
を制御させながら検知体１を一定速度で昇温させると、
第２図に示されるように、記録計１４において検知体ｌ
の温度と放熱量との関係が得られる。この図に示される
ように、検知体１を一定速度で昇温させると、それに伴
い、放熱量は当初は漸増するだけであるが、所定の温度
に達するのを境に上昇しはじめ（立上がり）、放熱量が
一旦急激に上昇した後、ある極大値を境に急激に放熱量
が減少し、その後、比較的ゆるい減少勾配で放熱量が減
少することとなる。

次に、本実施例で得られた前述の如き評価結果を、第３
図に示される従来のＪＩＳ規定に従う評価結果と比較す
る。

第３図には評価対象である焼入油中に所定温度に加熱し
た鋼片を浸した場合における前記鋼片の温度の変遷状態
が示されている。この図に示されているように、鋼片の
温度は、蒸気膜段階においてはゆるやかに降温し、特性
温度（バーンアウト点）を境に沸騰段階へと移行し、ｉ
ｌ！段階においては急激に降温し、この後に対流段階へ
と移行すると、対流段階ではゆるやかに降温しでいくこ
ととなる。これを、前記第２図に示された本実施例の評
価結果と比較すると、温度上昇に従い放熱量が急激に上
昇しはじめるまでの段階が、対流段階に対応し、急激に
放熱量が増大する段階が沸騰段階に対応し、ある極大値
を境に放熱量が急激に減少した後にゆるやかな減少状態
となる段階が蒸気１１り段階に対応し、また、前記極大
点が特性温度に対応している。

このような本実施例によれば次のような効果がある。

実際に使用する処理槽４内に検知体ｌを配置して熱処理
剤２の評価を行うものであるため、処理槽４の構造に基
づく冷却性能への影響をも評価対象に含めることができ
る。また、検知体ｌの処理槽４内における配置状態、配
置位置等を種々変化させることにより、処理槽４内にお
ける処理物の配置状態、配置位置等が冷却性能に与える
影響を客観的定量的に評価することができる。更に、攪
拌手段３により処理槽４における熱処理剤２の流動状態
を種々変化させて測定すれば、処理槽４内における熱処
理剤２の流動状態等の影響をも評価することができる。

例えば、第４図には、検知体ｌとして直径０．２ｍｍ、
長さ２（１ｍｍの白金線を用い、互いに性状の異なる３
種の焼入油（Ａ油、Ｂ油、Ｃ油）を評価したときの評価
結果が示されている。このような評価結果から、これら
３種の焼入油は、互いに特性温度が異なる他、沸騰段階
における冷却能力が互いに異なり、Ａ油の沸騰段階にお
ける冷却能力が非常に大きなものであることがわかる。

また、第５図には、同一の焼入油（Ｃ油）を用い、但し
、処理槽４内における流動状態が互いに異なる場合につ
いての夫々の冷却性能を評価した結果が示されている。

このような評価結果から、使用した焼入油の場合は、攪
拌を盛んにして流動状態を活発なものとすれば、対流段
階および特性温度以上の温度では、攪拌による冷却能力
の増大効果は大きいが、沸騰段階では比較的攪拌による
効果は小さいものであることが判る。なお、これは前述
したＪＩＳ規定による銀試片での評価結果と一致するも
のであり、このように攪拌状態により幾つかの測定結果
を得ることにより、ある焼入油についてのその対流段階
、沸騰段階の区別を一層明瞭なものとさせることができ
る。また、このような評価結果により、沸騰段階領域の
広い焼入油にあっては、処理槽４内に攪拌むらがあって
もその影響は冷却むらとなって現われにくいと判断され
る。更に、一般に、焼入油を強く攪拌すると、冷却能力
を増大させることができるが、この場合、滞留段階の冷
却能力も大幅に増大するところから、鉄鋼を焼入れする
に際しては、マルテンサイト変態領域の冷却性が向上さ
れ、焼割れや焼入れ歪を増大させる危険性が生ずること
が判る。

また、第６図には同一の焼入油（Ｂ油）を同一の流動状
態で、但し、検知体ｌの配置位置が互いに異なる場合の
評価結果が示されている。この評価結果から、同一の処
理槽４を用いても、処理物の配置位置、配置状態等によ
り冷却性能は大きく異なることが判り、かつ、この場合
の冷却性能への影響が定量的に把握され得ることとなる
。

また、本実施例によれば、以上のような知見が得られる
ため、処理槽４を設計する際の構造上の資＃４Ｃアドバ
イス）、１回の処理における処理物の設定量を決定する
だめの資料、或いは、有効な熱処理を行うための処理物
の配置位置等についての資料を得ることができる。

更にまた、ＪＩｓ規定による評価方法と異なり、極めて
簡易かつ迅速に評価結果を得ることができ、評価装置も
構造簡単にして、現場における操作も容易である。また
、小型であるため、実機の種々の場所に配置できる。

また、電力調整器７により検知体ｌの温度を制御するた
め、検知体ｌが溶融することがなく、検知体１を長寿命
なものとさせることができる。

なお、実施にあたり、検知体ｌは、白金線、鉄線、銅線
、ニッケル線等の金属線に限らず、サーミスター、炭素
被膜等の半導体を用いたものであってもよい。但し、白
金線を用いたものであれば評価結果を極めて高精度なも
のとすることができる。また、測定対象である熱処理剤
は焼入油以外の熱処理剤であってもよい。また、記録計
１４はＸ−Ｙレコーダに限らない。

［発明の効果］ 上述のように本発明によれば、実際に用いる処理槽の構
造、処理槽内における処理物の配置位置や状態−１′或
いは、処理槽内における熱処理剤の流動状態等の、実際
に熱処理を行う場合に影響のある種々の要因をも考慮し
た冷却性能を評価することのできる熱処理剤の冷却性能
の評価方法および評価装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る熱処理剤の冷却性能の評価装置の
一実施例の概略構成を示すプロンク図、第２図は前記実
施例により焼入油を評価した場合の検知体の温度と放熱
量との関係を示す線図、第３図は従来の評価方法により
得られる冷却性能を示す線図、第４図は前記実施例によ
り互いに性状の異なる３種の焼入油を評価したときの評
価結果を示す線図、第５図は前記実施例により互いに攪
拌状態の異なるときの評価結果を示す線図、第６図は前
記実施例により検知体が互いに異なる配置状態における
評価結果を示す線図である。 ｌ・・・検知体、２・・・熱処理剤、３・・・攪拌手段
、４・・・処理槽、５・・・電力供給部、８・・・電圧
、電流測定器、ｉｉ・・・制御部、１４・・・記録計。 代理人　弁理士　木下実正　（ほか１名）第１図 ５１，１ 第２図 聞も 窪 第３図 一時間 手続補正書（自船 昭和５９年１１月１５日 １、事件の表示 昭和５８年特許願第２１５５６０号 ２、発明の名称 熱処理剤の冷却性能の評価方法および評価装置３、補正
をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　〒１００　東京都千代田区丸の白玉丁目１番１
号名称　出光興産株式会社 代表者　出光　昭介 ４、代理人 住所　〒１５１　東京都渋谷区代々木二丁目２０番１９
号東洋ビル２Ｆ　電話（０３）３２０−１４２１６、補
正により増加する発明の数 ８、補正の内容 （１）明細書第５頁第３行目から４行目にかけて、「白
金線、・・・・・・タングステン線等」とあるを「白金
線、鉄線、スチール線、タングステン線、モリブデン線
、タンタル線、銅線、ニッケル線、銀縁、金線、ロジウ
ム線等」に改める。 （２）明細書第７頁第６行目の「温度Ｍｌｌｌ定器１６
」を「温度設定器１６」に改める。 以　上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気抵抗値と温度との関係が既知の検知体を評価
   対象である熱処理剤中にて通電し、通電条件を変化させ
   た際の検知体の温度と検知体の放熱量との関係をめて前
   記熱処理剤の冷却性能を評価することを特徴とする熱処
   理剤の冷却性能の評価方法。
2. （２）電気抵抗値と温度との関係が既知の検知体と、こ
   の検知体への通電条件変化可能な電力供給部と、通電状
   態にある前記検知体の電圧値、電流値を測定する電圧、
   電流測定器と、この電圧、電流測定器で得られた電圧値
   、電流値から前記検知体の温度および放熱量をめるとと
   もにめられた前記温度と予め設置した温度設定値とを比
   較しながら前記電力供給部を制御して前記検知体を一定
   速度で昇温させる制御部と、この制御部でめた温度と放
   熱量との関係を記録する記録計と、が備えられているこ
   とを特徴とする熱処理剤の冷却性能の評価装置。