【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野Ｊ
本発明は合金鋳鉄（以下、ＦＣＡ＠鉄という）の高周波
焼入方法に関する。
［従来の技術］
従来より鋳鉄を高周波加熱したのち、水溶性焼入剤の水
溶液または油などで冷却して焼入れすることが知られで
いる。
【発明が解決しようとする問題点］
本発明者らはＦＣＡＩＩ鉄でカムシャフトをつくり、そ
のジャーナル部を高周波焼入れすることを試みた。
しかしＦＣＡＩＩ鉄製カムシャフトのジャーナル部を各
種条件下に高周波加熱し、各種焼入液で冷却して焼入れ
を行なったところ、いずれも焼割れが発生した。
本発明は前記の点に鑑みで、焼割れの発生しないＦＣＡ
ＩＩ鉄の高周波焼入方法を提供するにある。
ＥｌＩｉｊＩ点を解決するための手段】すなわち本発明
は、ＦＣＡＩＩ鉄製品を高周波焼入れするに際して、該
製品の所望部位を高周波加熱したのち、空気を噴射して
冷却することをｅｌｌとするＦＣＡＩＩ鉄の高周波焼入
方法に関する。
［実施！Ｊｌ１１
本発明においては、ＦＣＡＩＩ鉄の高周波加熱後、水溶
性焼入剤の水溶液の噴射、さらには油中へより比較的緩
慢に冷却することによって、焼割れの発生を防止しうる
ことが見出された。
本発明の対象となるＦＣＡ欝鉄はとくに制限されないが
、カムシャ７Ｆ材としてはたとえばＦＣ＾３が好ましく
用いられる。ＦＣ＾３はＣ３，１〜３．５％、Ｓｉ
１，７〜２．４％、Ｍｎ ００４−０．８％、Ｐ ０
．１％以下、５Ｏ０１％以下、Ｃｕ Ｏ，８−１，０％
、Ｃｒ Ｏ，２〜０．４％、残部Ｆｅの組成を有する。
本発明の方法によりＦＣ＾３ｇ１カムシャフトのジャー
ナル部を高周波焼入れすると、表面硬度Ｈｖ３００以上
、焼入れ深さ０．５−３．Ｏｉｍの焼入れができ、かつ
焼割れの発生がない。
つぎに本発明の方法をＦＣＡＩＩ鉄製カムシャフトのシ
ャーナル部の焼入れに適用するばあいを例にとって詳し
く説明するが、他のＦＣＡ＠鉄製品に適用できることは
勿論である。
！ｓ１図は本発明の方法によりカムシャ７Ｆのジャーナ
ル部の焼入れを行なうばあいの一実施例を示す概略説明
図である。
（１）はカムシャフトであり、（２）はそのジャーナル
部である。カムシャ７ ） （１）はその両端で中心軸
のまわりに回転可能に支承されている。
（３）はジャーナル部（２）を囲撓する環状の高周波加
熱コイルであり、該コイル（３）は高周波発振器（図示
されていない）に接続されている。コイル（３）の幅は
焼入れ幅の２倍程度にするのが好ましい、高周波加熱コ
イル（３）の上下にはコイル冷却用の環状パイプ（４）
が設けられている。
この冷却用パイプ（４）には加熱の際に常時水を流して
おく必要がある。高周波加熱コイル（３）の内周側には
多数の空気噴射孔（５）が設けられている。噴射孔（５
）の口径は２．５ＪＩＩ程度であり、個数は２０〜４０
個程度である。高周波加熱コイル内部は圧縮空気源（図
示されていない）に接続され、電磁弁などを介装して圧
縮空気の供給、停止を行なうようにされている。
前記の装置で焼入れを行なうには、好ましくはカムシャ
７ ） （１）を回転させながらフィル（３）に高周波
電流を印加してジャーナル部（２）を加熱する。加熱条
件は、たとえば焼入れ深さを０．５〜３．ＯＩ程度とす
るばあい、約１０〜１５秒間表面温度を９３０〜９５０
℃に保持するようにする。
加熱終了後直ちに噴射孔（５）から空気を噴射して冷却
する。空気の噴射量は２０〜２５秒間で常温ないし４０
℃程度まで冷却するように設定される。
かくして焼割れを生じることなく、所望の表面硬度、焼
入れ深さのジャーナル部を有するカムシャフトがえられ
る。
［実施例］
つぎに実施例をあげて本発明の詳細な説明する。
実施例
ＦＣ＾３のカムシャフトを債遺し、そのジャーナル部（
直径３２１ｍ、幅２３．５ｉｎ）を第１図に示す装置で
高周波焼入れした。ジャーナル部の焼入れ幅は中央部の
１３．５ｉｖに設定した。
使用コイルとしては内径３８ ｚ ｍ ｓ外径７８ｙｔ
ｚ ％幅２３ｊ＋ｚのものを用いた。該コイルの内周
には口径加熱条件はつぎのようにした。
周波数：２０ＧｋＨｚ
陽極電圧：１０ｋＶ
陽極電流：３．８＾
格子電流：０．５８＾
表面温度：９４０℃
加熱時間：１３秒
加熱後直ちに噴射孔から空気を噴射し、２０秒間で４０
℃まで冷却した。
５０個の試料について前記の高周波焼入れを行なったと
ころ、５０個とも焼割れの発生はなかった。
また５０個の焼入れ試料についてジャーナル部の幅方向
に沿って表面硬度を測定した結果を第２図に示す、第２
図において、斜線を施した範囲は５０＠の試料について
の実測値が存在する範囲である。第２図の結果から、１
３．５ｍｓ＋の焼入れ幅（Ｗ）が確保されていることが
わかる。
また５０個の焼入れ試料についてジャーナル部した。結
果をｔＪＩＪ３図に示す、第３図に示される実測値は５
０個の試料についての平均値である。
第３図の結果から、所望硬度をＨｖ３００以上とするば
あい約１．７１１１の焼入れ深さが確保されることがわ
かる。
さらに５０個の焼入れ試料について焼入れ組繊の顕微鏡
観察を行なったところ、マトリックスはほとんどマルテ
ンサイトになっていた。なお黒鉛周辺にわずかにパーラ
イトが残留していたが、とくに悪影響は認められなかっ
た。
比較例１〜７
第１表に示さるごとき焼入液を用い、第１表に示される
ごとく焼入れ条件をかえたほかは実施例と同様にしてＦ
Ｃ＾３カムシャフトのジャーナル部の高周波焼入れを行
なった。
結果を第１表に示す。
なお第１表に示す以外の加熱条件はつぎのとおりである
。
周波数：４００ｋＨｚ
陽極電圧：５，８ｋＶ
陽極電流１：３．３＾
陽極電流２：３，２＾
格子電流＝０．９〜１，０＾
第１表において、焼割れの結果の数値における分母は焼
入れ試料の個数、分子は焼割れの発生した試料の個数を
表わす。
＠ｉ表に示されるごとく、焼入液による冷却では焼割れ
の発生個数が多（、ＦＣＡＩＩ鉄の高周波焼入は不可能
である。
［以下余白Ｊ
注１ニューコンＣ（＆瀬産業（株）製水溶性焼入剤）
ニーコンＲＬ（長瀬産業（株）製水溶性焼入剤）
ソリプルＮＯ（大同化学工業（株）［水溶性焼入剤）
ソリプルＤＳ（大同化学工業（株）製水溶性焼入剤）
注２：加熱時間を３〜６秒、冷却までの待時間を０〜１
秒、冷却時開を１〜５秒の範囲で変化させて実験を行な
った。Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application J] The present invention relates to a method for induction hardening alloy cast iron (hereinafter referred to as FCA@iron). [Prior Art] It has been known to heat cast iron with high frequency and then cool and harden it with an aqueous solution of a water-soluble hardening agent or oil. [Problems to be Solved by the Invention] The present inventors made a camshaft using FCA II iron and tried induction hardening the journal portion thereof. However, when the journal portion of the FCA II iron camshaft was quenched by high-frequency heating under various conditions and cooled with various quenching fluids, quench cracking occurred in all cases. In view of the above-mentioned points, the present invention provides an FCA that does not cause quench cracking.
The present invention provides a method for induction hardening of II iron. [Means for Solving Point ElIijI] That is, the present invention is an induction hardening process for FCA II iron that involves heating a desired part of the FCA II iron product with high frequency, and then cooling it by injecting air. Regarding the quenching method. [implementation! Jl11 In the present invention, it has been found that the occurrence of quench cracking can be prevented by injecting an aqueous solution of a water-soluble quenching agent after high-frequency heating of FCA II iron, and by cooling it relatively slowly into oil. It was done. Although the FCA steel to which the present invention is applied is not particularly limited, FC^3, for example, is preferably used as the Kamsha 7F material. FC^3 is C3, 1~3.5%, Si
1,7-2.4%, Mn 004-0.8%, P 0
．． 1% or less, 5O01% or less, CuO, 8-1,0%
, CrO, 2 to 0.4%, and the balance is Fe. When the journal part of the FC^3g1 camshaft is induction hardened by the method of the present invention, the surface hardness is Hv300 or more and the hardening depth is 0.5-3. Oim can be quenched and no quenching cracks occur. Next, the method of the present invention will be explained in detail by taking as an example the case in which the method of the present invention is applied to the hardening of the Sharnal portion of an FCA II iron camshaft, but it is of course applicable to other FCA@iron products. ! Figure s1 is a schematic explanatory diagram showing an embodiment in which the journal portion of the camshaft 7F is hardened by the method of the present invention. (1) is the camshaft, and (2) is its journal portion. The camshaft 7) (1) is rotatably supported at both ends thereof about a central axis. (3) is an annular high-frequency heating coil surrounding the journal portion (2), and the coil (3) is connected to a high-frequency oscillator (not shown). It is preferable that the width of the coil (3) is approximately twice the quenching width.There are annular pipes (4) above and below the high frequency heating coil (3) for cooling the coil.
is provided. It is necessary to keep water constantly flowing through this cooling pipe (4) during heating. A large number of air injection holes (5) are provided on the inner peripheral side of the high frequency heating coil (3). Injection hole (5
) has a diameter of about 2.5 JII, and the number is 20 to 40.
It is about 1 piece. The inside of the high-frequency heating coil is connected to a compressed air source (not shown), and a solenoid valve or the like is inserted to supply and stop the compressed air. In order to perform hardening with the above-mentioned apparatus, preferably, a high frequency current is applied to the fill (3) while rotating the camshaft (7) (1) to heat the journal portion (2). The heating conditions include, for example, a hardening depth of 0.5 to 3. If it is about OI, the surface temperature should be set at 930-950 for about 10-15 seconds.
Make sure to keep it at ℃. Immediately after heating is completed, air is injected from the injection hole (5) to cool the product. Air injection amount is from room temperature to 40℃ for 20 to 25 seconds.
It is set to cool down to about ℃. In this way, a camshaft having a journal portion with desired surface hardness and hardening depth without causing quench cracking can be obtained. [Example] Next, the present invention will be explained in detail by giving examples. The camshaft of Example FC^3 was retained, and its journal part (
321 m in diameter and 23.5 in in width) was induction hardened using the apparatus shown in FIG. The hardening width of the journal portion was set to 13.5iv at the center. The coil used has an inner diameter of 38 z m s and an outer diameter of 78 yt.
A material with a width of 23j+z was used. The diameter heating conditions for the inner periphery of the coil were as follows. Frequency: 20GkHz Anode voltage: 10kV Anode current: 3.8＾ Grid current: 0.58＾ Surface temperature: 940℃ Heating time: 13 seconds Immediately after heating, air is injected from the injection hole, and 40
Cooled to ℃. When 50 samples were subjected to the above-mentioned induction hardening, no quench cracking occurred in any of the 50 samples. In addition, the surface hardness of 50 quenched samples was measured along the width direction of the journal part, and the results are shown in Figure 2.
In the figure, the shaded range is the range in which the actual measured values for the 50@ sample exist. From the results in Figure 2, 1
It can be seen that a hardening width (W) of 3.5 ms+ is secured. In addition, 50 hardened samples were subjected to journal sections. The results are shown in Figure tJIJ3.The actual measured value shown in Figure 3 is 5.
This is the average value for 0 samples. From the results shown in FIG. 3, it can be seen that when the desired hardness is set to Hv300 or more, a hardening depth of about 1.7111 is ensured. Furthermore, microscopic observation of the quenched composite fibers of 50 quenched samples revealed that the matrix was mostly martensite. Although a small amount of pearlite remained around the graphite, no particular adverse effects were observed. Comparative Examples 1 to 7 F was prepared in the same manner as in the example except that the quenching fluid shown in Table 1 was used and the quenching conditions were changed as shown in Table 1.
The journal part of the C^3 camshaft was induction hardened. The results are shown in Table 1. The heating conditions other than those shown in Table 1 are as follows. Frequency: 400kHz Anode voltage: 5,8kV Anode current 1: 3.3^ Anode current 2: 3,2^ Lattice current = 0.9~1,0^ In Table 1, the denominator of the numerical value of the results of quench cracking is The number of quenched samples and the numerator represent the number of samples in which quench cracking occurred. As shown in the table, a large number of quench cracks occur when cooling with quenching fluid (induction hardening of FCA II iron is impossible. ) Nicon RL (water-soluble hardening agent manufactured by Nagase Sangyo Co., Ltd.) Solipul NO (water-soluble hardening agent manufactured by Daido Chemical Industry Co., Ltd.) Solipul DS (water-soluble hardening agent manufactured by Daido Chemical Industry Co., Ltd.) (hardening agent) Note 2: Heating time is 3 to 6 seconds, waiting time until cooling is 0 to 1
The experiment was conducted by changing the open time during cooling in the range of 1 to 5 seconds.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図は本発明の方法の一実施例を示す概略説明図、第
２図は本発明の方法で焼入れした試料について表面硬さ
を示すグラフ、第３図は本発明の方法で焼入れした試料
について断面硬度分布を示すグラフである。
（１！１面の主要符号）
（１）：カムシャフト
（２）：ジャーナル部
（３）：高周波加熱コイル
（５）：空気噴射孔
身１回
１：カムシャフト
！：１：空気噴射孔
Ω ｃ３（Ｖ）ｏＪ
間引“）Figure 1 is a schematic explanatory diagram showing an example of the method of the present invention, Figure 2 is a graph showing the surface hardness of a sample hardened by the method of the present invention, and Figure 3 is a sample hardened by the method of the present invention. 3 is a graph showing the cross-sectional hardness distribution of . (1!Major codes on page 1) (1): Camshaft (2): Journal part (3): High frequency heating coil (5): Air injection hole once 1: Camshaft! :1: Air injection hole Ω c3 (V) oJ thinning ")