JPS61276960A - 熱処理方法 - Google Patents

熱処理方法

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JPS61276960A
JPS61276960A JP60119467A JP11946785A JPS61276960A JP S61276960 A JPS61276960 A JP S61276960A JP 60119467 A JP60119467 A JP 60119467A JP 11946785 A JP11946785 A JP 11946785A JP S61276960 A JPS61276960 A JP S61276960A
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heat treatment
vessel
container
jig
heat
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Megumi Nakanose
中之瀬 恩
Yutaka Sohara
蘇原 豊
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0068Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering

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  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、容器形状をなす被熱処理品の熱処理に適用
される熱処理方法に関し、とくに熱処理しようとする被
熱処理容器が繭形中空球状あるいは中空円筒状をなす場
合において当該容器を熱処理する際に適用するのに好適
な熱処理方法に関するものである。
(従来の技術) 繭形中空状をなす容器を用いる製品としては、例えば、
繭形中空球状をなす容器を二個各々の開口部で突き合わ
せて接合したチタン合金製の球形ロケットモータチャン
バや、繭形中空球状をなす容器と中空円筒状をなす容器
の一端とを各々開[1部分で突き合わせて接合した胴長
型ロケットモータチャンバなどがある。
従来、このような繭形中空状をなす容器を熱処理するに
際しては、当該容器に対する加熱および冷却がなるべく
均等に行われるように例えば第3図に示すような熱処理
用冶具を使用して行っていた。図に示す熱処理用治具1
01は、熱処理しようとする繭形中空球状の容器102
をその開11部を下向きにして保持するリング状の容器
保持体103と、前記容器102を冷却液中に浸漬した
際に中空部内に存在する空気および蒸気を初出するため
の排気ダクト104とを備えるものである。
そして、熱処理に際しては、容器102を熱処理用冶具
101のリング状容器保持体103上に設置したのち、
クランプ105およびボルト106により固定する。次
いでアイポルl−107を介して前記熱処理用!〆?具
101および容器102を加熱炉内に装入し、容器10
2の熱処理温度に所定時間加熱したのち冷却液中に浸漬
する。このとき、容器102内に取り残された空気およ
び内部で発生した)に気は刊気ダクi・104より外部
に排出される。
(発明が解決しようとする問題点) このような熱処理用治具を使用した熱処理にあっては、
容器102をその開[1部を下向きにして冷却液中に浸
漬するようにしているため、焼むらや焼ひずみ等の発生
を極力少なくすることができ、容器の頂上部に開孔が形
成されていないときでも中空部内に取り残された空気お
よび中空部内で発生した蒸気はtJ]気ダクl−104
を通して外部にυ1出されるため、容器の赤道部伺近の
みならず頂−に部イー1近においても冷却遅れが生じる
のを防止することができ、容器102の全体にわたって
均一な熱処理を行うことが可能であるという優れた効果
がftjられるものである。
しかしながら、このような熱処理においては、加熱時に
容器102の内外面ともが大気にさらされているため、
容器102の内外面ともに酸化物層等の脱化層が生成し
、また容器102の開口部以外は無拘束の状態であるの
で、赤道部以外の部分で焼ひずみを生じやすいためあら
かじめ前記の焼ひずみに相当する分だけ容器102の肉
厚を大きくしておく必要があり、これに比例して熱処理
後の旋削闇−か多くなり、素材および製造コスI・の増
大をもたらすことがあるという問題点があった。
この発明は、−1−述した従来の問題点に着目してなさ
れたもので、容器の少なくとも内面において加熱時に酸
化物層等の脱化層が形成されず、また、加熱時において
容器の全体が矯正された状態で冷却されるため、焼むろ
および焼ひずみがほとんど生じない熱処理方法を提供す
ることを目的としている。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) この発明による熱処理方法は、被熱処理容器の少なくと
も内面に、前記被熱処理容器よりも熱膨張係数の大きい
素材からなり月、つ前記被熱処理容器の内面と相似形の
外面を有する熱処理用治具を配設して、前記被熱処理容
器の内面と熱処理用治具の外面との間に不活性なガスを
送給しながら加熱し、前記加熱による熱膨張によって前
記被熱処理容器を前記熱処理用治具で矯正した状態とし
て、前記被熱処理容器と熱処理用治具とを同時に冷却す
るようにしたことを特徴としており、より望ましくは、
冷却時に、被熱処理容器の冷却速度が熱処理用治具の冷
却速度よりも大きくなるようにし、また、より望ましく
は、熱処理用冶具の外面に、当該外面を形成する素材よ
りも熱伝導率の高い冷却促進材を設けるようにし、さら
にまた、より望ましくは、熱処理用冶具の外面に、被熱
処理容器の内面との間での拡散接合を防止するセラミッ
クス粒子等よりなる拡散接合防止材を設けるようにした
ことを特徴としている。
(実施例1) 第1図はこの発明の一実施例におい□て使用した熱処理
用治具および容器を示す図であって、ここで用いた熱処
理用治具1は、主として、半球状をなす被熱処理容器2
の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数の素材からなりか
つ前記被熱処理容器2の内面2aと相似形の外面3aを
有する半球状金型3と、前記被熱処理容器2および金型
3の下端開口部を支持するリング状保持体4と、前記金
型3の中空部の頂上付近で開口する排気ダクト5と、前
記容器2の内面2aと金型3の外面3aとの間て形成さ
れた空間部分に不活性なカスを送り込むガス送給管6と
を備えている。
これらのうち、被熱処理容器2は、この実施例1におい
て熱膨張係数が約9 、74X 10−6/°0のチタ
ン系合金からなり、その赤道部の外周に複数の固定金具
7の係止溝2bを備えているものである。
また、半球状金型3は、前述したように被熱処理容器2
の内面2aと相似形の外面3aを有していると共に、冷
却時に被熱処理容器2の冷却速度を高めるための多数の
溝部3bおよび多数の補強用突出部3Cを有し、前記補
強用突出部3Cの一部には、半球状金型3の中空側から
外面3a側に向けて不活性なガス例えばアルゴンガスや
ヘリウムガスなどを送給するためのガス送給孔3eを有
しており、さらに赤道部低面側にはリング状保持体4と
の係11−川段部3dが設けである。そして、この半球
状金型3は、前述したように前記被熱処理容器2の熱1
膨張係数よりも大きい熱膨張係数の素材からなり、この
実施例1においては熱膨張係数が約18.0X10−6
/℃であるオーステナイ]・系ステンレス鋼から製作し
である。
さらに、リング状保持体4は、前記容器2および金型3
の開口部直径に対応した直径を有するリング状をなし、
その−1−面には前記金型3に設けた係1に用膜部3d
ど係11−する段部4aが形成しであると共に、その外
周には前記固定金具7の下端を係11−させる係fに用
膜部4bおよび前記固定金具7を固定する際に用いるボ
ルト8のめねじ孔4cが外周−にの複数個所に形成しで
ある。また、後述する不活性なガスのU1出通路4dが
複数箇所に形成しである。さらに、リング状保持体4の
下端側には、前記υ1気ダクト5を構成する水平ダクト
5aを支持するダクト支持部材2a、9bが設けてあり
、一方のダクト支持部材2bはガス送給管6をも同時に
支持するものとなっている。
上記の排気ダクト5は、水平ダクト5aと、中空部内垂
直ダク;・5bと、外部垂直ダクト5Cと、上部水平ダ
クト5dと、」二部傾斜ダク]・5eとを備えており、
中空部内垂直ダク)5bの上端は半球状金型3の頂上部
分で開口していると共に、中空部内垂直ダクト5bの中
程には、前記ガス送給管6を支持しかつこれを複数のガ
ス送給管6a + 6 bに接続して連通させるための
分岐具2か固定しである。そして、分岐したガス送給管
6a 、Obの他方の端部は前記金型3に形成したガス
送給孔3Cにねじ固定しである。
このような構造をもつ熱処理用治具1を使用して被熱処
理容器2の熱処理を行うに際しては、リング状保持体4
」−に半球状金型3を各係止用段部3d、4aを介して
係止固定し、ダクト支持部材9a 、9bによって排気
ダクト5を支持させ、ガス送給管6の分岐したガス送給
管6a、Obを金型3のガス送給孔3Cに固定すると共
に、ガス送給管6の他端を図示しないガス送給装置に接
続した状態とする。
次いで、前記金型3の外面3aに、ボロンナイトライド
(B N)等のセラミックス粉末を拡散接合防1に材と
して塗布したのち、当該金型3の外面3aに中空状被熱
処理容器2を被せ、その下・端部分をリング状保持体4
上に設置して複数の固定用金具7を前記容器2の歩道部
外周に設けた係Iに溝2bとリング状保持体4の外周に
設けた係止部4bとの間に掛けたのち、ボルト8をめね
じ孔4Cにねじ込んで、被熱処理容器2を熱処理用治具
1に固定する。
続いて、前記被熱処理容器2を熱処理用治具1と共に図
示しない加熱炉内に設置すると共に、図示しないガス送
給装置より不活性なカス、例えばアルゴンガスな送給し
、ガス送給管6を経て容器2の内面2aと金型3の外面
3aとの間に形成された空間部分10にアルゴンガスを
送給する。
このようにして、アルゴンカスを送6合しながら被熱処
理容器2を所定の熱処理温度(例えば800°C)に加
熱して適宜時間保持する。このとき、金型3の熱膨張係
数は容器2の熱膨張係数よりも大きいため、金型3の外
面3aが容器2の内面2aに密着して押圧した状態とな
り、当該容器2を金型3が矯正している状態となる。
次いで、上記容器2および熱処理用治具1を加熱炉内よ
り取り出したのち、図示しない冷却槽、例えば水槽中に
浸漬して急速冷却処理を行う。この冷却時においては、
被熱処理容器2の冷却速度が熱処理用治具1の金型3の
冷却速度よりも大きくなるようにすることによって、容
器2は金型3の外面3aにさらに密着してより一層良好
に矯正されるようになる。そして、冷却後に被熱処理容
器2を熱処理用治具1から取り出したが、この際、金型
3の外面3aに拡散接合防止材が塗布してあったため、
その取り出しは容易に行うことができた。
このようにして熱処理した後の容器2 は、熱処理歪が非常に小さいと共に、内面2aは加熱中
に大気と接触しないため良好な表面肌を有しているもの
であった。
(実施例2) 第2図はこの発明の他の実施例を示す図であって、第1
図に示した熱処理用油u1において、その半球状金型3
の外面3aに、当該金型3よりも熱伝導率の高い素材か
らなる冷却促進材11を配設し、金型3の補強用突出部
3Cの一部には冷却水流入用貫通孔3fを複数設けた場
合を示すものである。なお、第2図においては第1図と
同一構成部分に同一符号を付してその説明を省略する。
この実施例2においては、冷却促進材11の素材として
ニッケルを選定しくそのほか、例えば銅などの高熱伝導
材料を用いることができる。)、そのほかは実施例1と
同様に被熱処理容器2としてはチタン系合金からなるも
のを用いると共に金型3にはオーステナイト系ステンレ
ス鋼を使用し、実施例1と同様にして溶体化処理および
時効処理を行った。
この結果、金型3の外面3aには、当該金型3を構成す
るオーステナイト系ステンレス鋼よりも熱伝導率が約5
倍であるニッケルよりなる冷却促進材11を配設してい
るため、被熱処理容器2の冷却速度をさらに向上させる
ことが可能となり、熱処理効果をより一層高めることが
できた。
[発明の効果〕 以上説明してきたように、この発明による熱処理方法は
、被熱処理容器の少なくとも内面に、前記被熱処理容器
よりも熱膨張係数の大きい素材からなり且つ前記被熱処
理容器の内面と相似形の外面を有する熱処理用治具を配
設して、前記被熱処理容器の内面と熱処理用治具の外面
との間に不活性なガスを送給しながら加熱し、前記加熱
による熱膨張によって前記被熱処理容器を前記熱処理用
治具で矯正した状態として、前記被熱処理容器と熱処理
用治具とを同時に冷却するようにしたから、被熱処理容
器を熱処理用治具と共に加熱した状態では、当該熱処理
用治具の外面にならって前記被熱処理容器の内面を無理
なく押し拡げるような力が作用して当該被熱処理容器の
ひずみを矯正することとなるため、熱処理ひずみを著し
く小さなものとすることが可能となる。また、加熱の間
には少なくとも被熱処理容器の内面が不活性なガスによ
る非酸化性雰囲気となっているため、熱処理後の被熱処
理容器の光輝性を著しく向」ニさせることが可能である
。したがって、従来の場合よりも熱処理後の容器の寸法
精度を高めることができるため、ロケ・ントモータケー
スのような高精度が要求される容器の場合に、熱処理後
の容器の削り邦が少なくてすむ肉厚の薄い容器素材を使
用することが可能になり、素材原価の低減および製作時
間の短縮による製造原価の低減に役立つという非常に優
れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は各々この発明による熱処理方法の
実施例1および実施例2において使用した熱処理用治具
および該熱処理用治具に固定した被熱処理容器の縦断面
説明図、第3図は従来の熱処理方法において使用する熱
処理用治具および該熱処理用治具に固定した被熱処理容
器の縦断面説明図である。 1・・・熱処理用治具、2・・・被熱処理容器、2a・
・・容器の内面、3・・・半球状金型、3a・・・金型
の外面、6・・・ガス送給管、11・・・冷却促進材。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被熱処理容器の少なくとも内面に、前記被熱処理
    容器よりも熱膨張係数の大きい素材からなり且つ前記被
    熱処理容器の内面と相似形の外面を有する熱処理用治具
    を配設して、前記被熱処理容器の内面と熱処理用治具の
    外面との間に不活性なガスを送給しながら加熱し、前記
    加熱による熱膨張によって前記被熱処理容器を前記熱処
    理用治具で矯正した状態として、前記被熱処理容器と熱
    処理用治具とを同時に冷却することを特徴とする熱処理
    方法。
  2. (2)冷却時に、被熱処理容器の冷却速度が熱処理用治
    具の冷却速度よりも大きくなるようにした特許請求の範
    囲第(1)項記載の熱処理方法。
  3. (3)熱処理用治具の外面には、当該外面を形成する素
    材よりも熱伝導率の高い冷却促進材を設けている特許請
    求の範囲第(1)項また第(2)項記載の熱処理方法。
  4. (4)熱処理用治具の外面には、被熱処理容器の内面と
    の間での拡散接合を防止する拡散接合防止材を設けてい
    る特許請求の範囲第(1)項、第(2)項または第(3
    )項記載の熱処理方法。
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US4726857A (en) 1988-02-23
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