JPS62170415A - 水溶性焼入剤を用いた焼入れ方法 - 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） この発明は各種機械部品・自動部品等の鋼機械部品、鍛
造品を水溶性焼入剤を用いて焼入れする方法に関する。

（従来の技術） 鍛造品を水冷方式によって焼入れするときは、冷却水と
して水のみあるいは水溶性焼入剤を５〜１０％加え、液
温を常温下に保って使用し、水槽を攪拌する攪拌装置と
しては水槽全体を攪拌するスクリュープロペラ、ジェッ
ト噴流等を使用している。

（発明が解決しようとする問題点） しかし従来の技術には、以下のごとき問題点がある。

すなわち水溶性焼入剤を使用した場合は、品質、性能が
良好な場合においても焼割れの発生が大であるという欠
点を有する。

これは高温状態の金属に水が接触すると水の蒸発時に急
激に大量の蒸発潜熱が奪われて急冷しすぎること、また
、金属表面のある部分は水ある部分は泡、蒸気などと場
所ごとに状態が異なるために烈しい熱ムラが生じること
による。また、鍛造品は特に、内部に大きなストレスが
溜っており、複雑な熱ムラに伴って一層亀裂が生じやす
くなっている。

そこで本発明はかかる問題点を解決するもので、焼割れ
や不均一な冷却という問題を解決することのできる、水
溶性焼入剤を用いた焼入方法を提供するのである。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係る水溶住人剤を用いた焼入れ方法は、以上の
問題点を解決するため、次の構成を備えてなる。

液温を４０℃〜６０℃とし水溶性焼入剤、例えばポリア
ルキレングリコールの濃度を１５％〜２０％とした冷却
水を被焼入物品としての鍛造品に対して高速ジェット噴
流として噴射することを特徴とする。

（実施例） 以下には本発明を具体化した好適な実施例を挙げ、図面
を参照して詳述する。

初めに水溶性焼入剤を使用してなる冷却水について説明
する。

水溶性焼入剤として、ポリアルキレングリコール、ポリ
ビニルアルコール、ポリビニールピロリドン、ポリエチ
レングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキ
シエチレンポリオキシプロピレングリコール等の水溶性
有機溶質を使用し、水溶性焼入剤の濃度を好適には１５
％〜２０％、実用的には１１％〜２１％程度とし、液温
を４０℃〜６０℃とする。

次に蒸気の水溶性焼入剤を使用した冷却水を使用して鍛
造品直接焼入れをするのに好適に使用することのできる
鍛造品焼入冷却装置１８について説明する。

第１図は鍛造品焼入冷却装置１８の正面断面図、第２図
に平面図を示す。そして、第１図に示すように、左右方
向に長い長方形の水槽１０右端近傍に、角形筒体からな
る冷却水噴出ノズル部１４を立設する。角形筒体１２は
上面と下面が抜けており、この上面から鍛造品が落下し
、角形筒体１２下方の水平な全網製の搬送・取出部とし
てのチェーンコンベヤ２０上に載置される。

前記角形筒体１２上端は２本のアングル２２によって、
水槽１０上端縁に懸吊されており、角形筒体上部には、
水槽１０の冷却水液面位置に相等する個所の左右に水平
のスリット２４．２４が設けられている。

また、角形筒体１２の中途部左右にはジャケン）２６ａ
、２６ｂが設けられ、ジャケット２６ａ、２６ｂの角形
筒体１２内側面には水平方向に延びる数本の短アングル
２８．２８に斜め４５゛上方を向いて対向する冷却水噴
出ノズル１３を設ける。

右方のジャケット２６ａの下方の２本の短アングル２８
には斜め４５°上方を向く冷却水噴出ノズル１２の他に
斜め４５°下方を向く冷却水噴出ノズル３０を設ける（
第４図参照）。ジャケット２６ａ、２６ｂの外方側面の
中央は、冷却水噴射用ポンプ３２から噴射量調節バルブ
３４を介して配管される冷却水パイプ３６を接続するた
めのソケット３８．３８を設ける。

前記チェーンコンベヤ２０は水槽ＩＯ内の右端底部から
左方に水平に延び水槽１０左中央において斜め４５°上
方に起き上がり水槽１０左上方に存在する水平搬送コン
ベヤ４０上において終端する循環路をなす（第３図参照
）。チェーンコンベヤ２０の角形筒体１２下方よりも若
干左方に位置する５本の水平管によって上向きに冷却水
を噴出する冷却水噴出ノズル４２を形成し、槽内循環ポ
ンプ４４からパイプを介して配管して連結する。

鍛造品焼入装置の作用について述べる。

冷却水噴射用ポンプ３２から出た冷却水は冷却水パイプ
３６を介して噴射量関節バルブ３４を通すことによって
鍛造品の大きさ等に応じた噴射量に調節して、鍛造品に
適合した冷却スピードとし、冷却水噴出ノズル１２から
斜め上方に中央に向けて噴出する。この冷却水の噴出に
よって鍛造品表面は極めて均一な冷却が行われ、同時に
この上方への冷却水の流れが角形筒体内を攪拌し、かつ
上方への水流を形成し、温度上昇した冷却水４６はスリ
ット２４からオーバーフローして水槽１０に戻る。また
、槽内循環ポンプ４４から出た冷却水は冷却水噴出ノズ
ル４２から噴出してチェーンコンベヤ２０の網目を通っ
て網目上の鍛造品に噴出する。また、冷却水噴出ノズル
４２から噴出する流速は流速４ｍ／秒程度とし、鍛造品
表面に泡が生じないようにして水槽１０上にあられれた
鍛造品についてはほぼ焼入れが完了しているようにする
。すなわち、理想的には焼割れを防止するため鍛造品は
臨界区域ではできるだけすみやかに水槽中に入れ早く均
一に冷却し、その後処理の膨張率の大きな冷却区域（い
わゆる危険区域）ではゆっくり水槽１０中で冷却しつつ
、チェーンコンベヤ２０で水槽１０中から引き上げる。

また、冷却水が７４℃程度の高温で分離する水溶性エマ
ルジョン、例えばポリアルキレングリコ−１ルを有する
水溶性焼入剤である場合には、角形筒体１２内において
鍛造品表面に有機物の膜が形成されては次の瞬間にジェ
ット水流で飛ばされることによって、水を使用しなから
油冷したのと同様の均一ですばやく、かつあまり急すぎ
ない冷却が行える。

なお、ノズルやソケット３８等は角形筒体１２の左右の
面のみでなく前後面に設けても良く、冷却水噴出ノズル
４２の分布やチェーンコンベヤ２０の配置とその各運転
速度・水温等を被冷却品やその冷却曲線に応じて変更す
ることが好ましい。

この鍛造品に対して最も適した冷却水による冷却速度、
冷却終了温度とは、焼割れ発生直前の臨界状態である。

この状態において焼割れがない製品の中でも最も全屈組
織、性能等の優れたものが得られる。このため冷却水水
槽からの被焼入品引き上げ温度、液温、攪拌状態、液濃
度をコントロールすることによって焼割れを防止する。

特に引き上げ温度と液温をコントロールすることによっ
て焼割れを完全に防止することができる。

（発明の効果） このように本発明によるときは水溶性焼入剤使用時の焼
割れを濃度、温度、攪拌状態の冷却条件変更のみによっ
て完全に防止することができる。

また、比較的高い温度条件下で、冷却水溶液の流動性を
良好としているため、被焼入品から熱が均一に取去られ
不良発生率を極めて低くすることができる。さらに、高
価かつ危険で公害を発生し易い油焼入れと同等以上の品
質の製品を、極めて広い適応鋼種幅において得るごとが
でき、その焼入性能チェックも極めて容易である。さら
にまた、条件の難しい鍛造直接焼入れにおいても焼割れ
を防止できるという著効を奏する。

以上本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明したが
、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明
の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは
もちろんのことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は水槽正面断面図、第２図は同平面図、第３図は
鍛造品焼入冷却装置の正面図、第４図は冷却水噴出ノズ
ルの背面断面図、第５図は同左側面図である。 １０・・・水槽、　　１２・・・角形筒体、１４・・・
冷却水噴出ノズル、 １６・・・搬送・取出部、 １８・・・鍛造品焼入冷却装置、　２０・・・チェーン
コンベヤ、　　２２・・・アングル、２４・・・スリッ
ト、　２６ａ、２６ｂ・・・ジャケット、　　２８・・
・短アングル、３０・・・冷却水噴出ノズル、　３２・
・・冷却水噴射用ポンプ、　３４・・・噴射量調節バル
ブ、３６・・・冷却水バンプ、　３８・・・ソケット、
４０・・・水平ＩＭ送コンベヤ、　４２・・・冷却水噴
出ノズル、　　４４・・・槽内循環ポンプ、４６・・・
冷却水。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、液温を４０℃〜６０℃とし、水溶性焼入剤の濃度を
   １５％〜２０％とした冷却水を水槽内において被焼入物
   品に対し、高速ジェット噴流として前記冷却水を噴射す
   ることを特徴とする水溶性焼入剤を用いた焼入れ方法。