JPS61243116A - 鋼材の熱処理方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱間鍛造直後の鍛造部品あるいは所定加熱温
度まで加熱された鋼材部品などの加熱鋼材の熱処理方法
に関するものである。

（従来技術とその問題点） 鍛造部品などの鋼材部品の焼ならし、焼なまし。

オーステンパー処理等の熱処理あるいは加工と熱処理と
を併用する熱処理（加工熱処理）などにおいては、加熱
、均熱後、あるいは熱間加工直後の鋼材部品を所望温度
まで急冷処理し、その後、恒温変態処理あるいは塑性加
工することが行なわれる。

たとえば、焼ならし処理では、オーステナイト領域に加
熱した鋼材部品をオーステナイト・フェライト変態温度
（５００〜７００℃）まで、またオーステンパー処理で
は、ベイトナイト変態温度（３５０〜５５０℃）まで急
冷し、その後、恒温保持して恒温変態を完了させること
が行なわれる。

一方、加工熱処理では、再結晶オーステナイト領域（１
１００〜１２００℃）で熱間加工した鋼材部品を未再結
晶オーステナイト領域もしくは、フェライト＋オーステ
ナイト２相共存領域（７５０〜９００℃）まで急冷し、
その温度域で再度塑性加工を、あるいは再結晶オーステ
ナイト化領域まで加熱した鋼材部品を準安定オーステナ
イト領域まで急冷し、その温度域で塑性加工を行う。

前記のように、鋼材部品の熱処理では、加熱状態の鋼材
部品を恒温変態温度あるいは塑性加工温度まで急冷する
必要がある。

ところで、この急冷工程における冷却方法は、従来、水
、油、気液混合体、スチーム、ソルト等の冷却媒体によ
り行なわれている。この従来の所定温度までの急冷方法
は、鍛造品のように肉厚差の大きい鋼材部品は勿論のこ
と、一般に、マス効果により鋼材部品全体を均一に急冷
することは困難である。

したがって、急冷後、恒温変態処理を行なうものでは、
恒温変態に長時間を必要とするばかりか、急冷時の鋼材
部品の部位間における温度差に起因して、均一な恒温変
態組織を得ることができないという問題がある。また、
急冷後、その温度域で塑性加工処理を行なうものでは、
急冷時の温度差に起因して均一な処理ができないという
問題を有する。

（問題点を解決すべき手段） 本発明は、前記問題点に鑑みてなされたもので、所定温
度の加熱鋼材を冷却媒体により所定温度付近まで急冷し
たのち、急冷後の後処理における温度域とほぼ同一の温
度に保持される流動層内に所定時間滞在させることによ
り、短時間に、急冷時における鋼材部品の温度差を解消
して温度ムラに起因する後処理の不均一さを無くするよ
うにしたものである。

（実施例） つぎに、本発明にかかる鋼材部品の熱処理方法を実施例
である図面にしたがって説明する。

第１図は、本発明の熱処理における熱処理方法を示す工
程図で、熱間鍛造機ｌを出た鍛造部品あるいは加熱炉２
を出た加熱鋼材部品３は、前記従来例で記載したように
、急冷後の所望処理に必要とする温度付近まで急冷装置
４で急冷される。そして、急冷された鋼材部品３は、下
記する流動層５中に装入されて短時間に鋼材部品全体を
所定温度とし、その後、加工あるいは恒温保持処理の次
工程に移行する。

前記流動１５は、炉体６の内部に熱源７を有し、炉床８
から気体９を噴出することにより、炉６内に投入した流
動粒子（たと屍ば、１５０メツシユのジルコサンド）を
浮揚流動させるとともに、流動層の温度を急冷後の次処
理に必要とする温度域とほぼ同一温度に保持するもので
、前記急冷された銅材部品３は上方から炉内に吊り下げ
られ、前記流動粒子の衝突によって急速に急冷後の所望
温度にされる。

すなわち、いま、第２図に示すように、厚肉部と薄肉部
とを有する５ＣＲ４２０からなる処理材を、１１５０℃
に加熱し、これを急冷装置４により厚肉部の中心温度を
７５０”Ｃ，７００℃、６７５℃になるように常温の流
動層内で急冷したところ、第３図に示すように、薄肉部
の中心温度は、それぞれ６２５℃、５８０℃、５７６℃
トナリ、１００〜１２５℃もの温度差を有する。

この温度差を有する前記鋼材部品を、それぞれ６７５℃
、６５０℃、６２５℃に保持させた流動層５中に装入す
ると、流動粒子との接触により効率良く熱の授受が行な
われ、厚肉部は降温し、薄肉部は昇温して、１．５〜３
分以内に急冷後の鋼材部品は、その厚肉部も薄肉部もと
もにほぼ均一温度とすることができた。

また、第４図に示すように、熱間鍛造機１で再結晶オー
ステナイト領域（１１００〜１２００’Ｃ）の鋼材を熱
間加工して得た鍛造部品を、結晶が粗大化しないうちＺ
こ急冷装置４で７５０〜９００℃に急冷し、次いで、未
再結晶オーステナイト領域あるいはフェライト・パーラ
イト２相共存領域温度に維持された流動層５中に装入し
約１分間保持した後、鋼材部品を塑性加工したところ、
未再結晶オーステナイト領域加工では、偏平化したオー
ステナイト内に変形帯を形成し、また、フェライト・オ
ーステナイト２相共存領域加工では、オーステナイト内
に前記変形帯が、フェライトはサブグレンが形成し、結
晶粒が従来より５〜７倍微細化して強靭性を高めること
ができ、しかも急冷による温度ムラが無いため結晶粒度
のバラツキが少なくなり、均一な処理ができた。なお、
塑性加工を行なう結晶領域、加工率は製品に応じて選定
するものである。

これとは別に、第５図に示すように、加熱により１１５
０℃で再結晶オーステナイト化した鋼材部品を約６５０
℃の準安定オーステナイト領域まで急冷した後、準安定
オーステナイト領域温度に維持された流動層５中に装入
し約１分間保持し、次いで塑性加工を施し、さらに水あ
るいは油にて急冷してマルテンサイト変態させた後、残
留応力の除去、靭性の向上のため焼戻し処理したところ
均質で強靭化された製品が得られた。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明によれば・所定温
度の加熱鋼材を変態温度域あるいは加工温度域まで急冷
し、引続き所定の後処理を施すに際し、冷却媒体により
前記所定温度域付近まで急冷し、その後、急冷した鋼材
を熱伝達の良好な高温流動層中に滞在させて、急冷時の
温度ムラを解消させるものである。

したがって、後処理として、恒温変態処理するものでは
、急冷時に生じた鋼材部位間の温度ムラを短時間で解消
して、鋼材全体を均一温度とすることができるため、恒
温保持時間の短縮を図るとともに、均一な恒温変態組織
を得ることができ、良好な恒温変態処理を行うことがで
きる。

また、塑性加工処理するものでは、前記同様、短時間で
鋼材全体を均一温度とすることができるため、短い処理
時間で均一な塑性加工処理を行うことができる。

なお、本発明の熱処理方法が適用される鋼材部品は、必
ずしも厚肉部と薄肉部とを有するものでなくても良いこ
とは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の冷却方法を示す工程図、第２図は処理
材の一例、第３図は本発明の効果を示すグラフで、第４
図および第５図はヒートカーブの一例を示す図である。 ３〜加熱鋼材、４〜急冷装置、６〜高温流動層。 特許出願人　中外炉工業株式会社　ほか１名代　理　人
　弁理士　青白　　葆　ほか２名ｔｉｍ ＄２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定温度の加熱鋼材を、所定温度域まで急冷し、
   引き続き所定の後処理を施す熱処理方法において、前記
   加熱鋼材を冷却媒体により前記所定温度域付近まで急冷
   したのち、ほぼ前記所定の後処理時の温度に維持された
   流動層内に所定時間滞在させて、引き続き所定の後処理
   を施すことを特徴とする鋼材の熱処理方法。
2. （２）前記加熱鋼材が、再結晶オーステナイト温度域で
   塑性加工された加熱鋼材部品であって、該加熱鋼材部品
   を未再結晶オーステナイト領域またはフェライト・オー
   ステナイト２相共存領域まで急冷した後、該領域内の温
   度に維持された流動層内に所定時間滞在させ、次いで後
   処理として塑性加工を施すことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の鋼材の熱処理方法。
3. （３）前記加熱鋼材が、再結晶オーステナイト温度域に
   加熱された加熱鋼材部品であって、該加熱鋼材部品を準
   安定オーステナイト領域まで急冷した後、該領域内の温
   度に維持された流動層内に滞在させ、後処理として前記
   準安定オーステナイト領域で塑性加工を施した後、再度
   急冷してマルテンサイト変態させ、次いで焼き戻すこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の鋼材の熱処理
   方法。