JPS62278224A - 金属成品の表面加工熱処理法 - Google Patents
金属成品の表面加工熱処理法Info
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- JPS62278224A JPS62278224A JP12114186A JP12114186A JPS62278224A JP S62278224 A JPS62278224 A JP S62278224A JP 12114186 A JP12114186 A JP 12114186A JP 12114186 A JP12114186 A JP 12114186A JP S62278224 A JPS62278224 A JP S62278224A
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Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
３、発明の詳細な説明
本発明は工具類、機械部品などの金属成品の表面加工熱
処理法に関し、より詳しくは、ショットピーニング自体
によって成品の表面に対する熱処理を行い、この熱処理
の組織変態による金属成品の表面の改質と共に従来のシ
ョットピーニングによる圧縮残留応力の発生に伴う表面
の加工硬化、疲労強度の増加といった効果を同時に得る
金属成品の表面加工熱処理方法に関する。
処理法に関し、より詳しくは、ショットピーニング自体
によって成品の表面に対する熱処理を行い、この熱処理
の組織変態による金属成品の表面の改質と共に従来のシ
ョットピーニングによる圧縮残留応力の発生に伴う表面
の加工硬化、疲労強度の増加といった効果を同時に得る
金属成品の表面加工熱処理方法に関する。
ばねや成品形状に鋳造した鋳鋼品、鍛造成品、ステンレ
ス鋼などの金属成品等を、その全部あるいは一部におい
て、焼入れ焼き戻し処理した後に冷間加工を施すショッ
トピーニングはすでに実施されており、公知である。 これらの方法は、高周波誘導加熱等ｔこより成品に約８
５０℃前後で焼入れし、６００℃前後で焼もどすという
熱処理を行って、表面組織の変態を行わせた後、空冷し
、常温あるいは１間で通常のショットピーニング加工を
施して圧縮残留応力を生ぜしめて、疲労強度を増加させ
ろものである。 従来手段はかように、熱処理工程とショットピーニング
工程とを別個に行わなければならず、温度制御を伴う工
程管理が繁雑でコスト高となる他、熱処理とショットピ
ーニングのそれぞれの効果の和を上回ることができず、
所望の組織を得るための熱処理および成品表面への圧縮
残留応力の発生といつな一方の工程が他方の工程の効果
を減殺しないようにするため、各工程間の繁雑な工程管
理を要し、各方法による最大の効果を得るためには適用
対象が限定されるという短所を有するものであった。
ス鋼などの金属成品等を、その全部あるいは一部におい
て、焼入れ焼き戻し処理した後に冷間加工を施すショッ
トピーニングはすでに実施されており、公知である。 これらの方法は、高周波誘導加熱等ｔこより成品に約８
５０℃前後で焼入れし、６００℃前後で焼もどすという
熱処理を行って、表面組織の変態を行わせた後、空冷し
、常温あるいは１間で通常のショットピーニング加工を
施して圧縮残留応力を生ぜしめて、疲労強度を増加させ
ろものである。 従来手段はかように、熱処理工程とショットピーニング
工程とを別個に行わなければならず、温度制御を伴う工
程管理が繁雑でコスト高となる他、熱処理とショットピ
ーニングのそれぞれの効果の和を上回ることができず、
所望の組織を得るための熱処理および成品表面への圧縮
残留応力の発生といつな一方の工程が他方の工程の効果
を減殺しないようにするため、各工程間の繁雑な工程管
理を要し、各方法による最大の効果を得るためには適用
対象が限定されるという短所を有するものであった。
本発明は、サンドブラストないしはショットピーニング
においてショツト粒径を小さくしていくと、噴射速度が
増大すると共に、被加工物たる成品の噴射面に発熱が生
じ、噴射表面温度が噴射速度の増加に伴って、上昇する
ことに基づいて為されたものである。 すなわち、微小な合金鋼、炭素鋼などの球状物体から成
るショットをエア式、遠心式などの吹付加工機により相
対的に非常に大きな金属製物体の平らな部分に衝突させ
るとはね返えるが衝突後は速度が遅くなる。衝突前と衝
突後の速度の比すなわち反発係数は成品の材質硬度によ
り異なるが、衝突前の速度をｖｌ、衝突後の速度をｖ２
とするとエネルギーの減少Ｅｅは鋼球等のショット重量
をＷとすると、 Ｅ ｅ ＝Ｗ７２ ｇ Ｘ （Ｖ １２−Ｖ ２２）
トナル。 反発係数をｅとすると、 Ｖ２＝ＶＩＸｅとなるので Ｅａ＝Ｗ／２ｇＸＶ１２ （１−ａ２）０＜ａ＜１ 上記減少エネルギーは、エネルギー不変の法則から、音
以外にその大部分は熱エネルギーに変換される。熱エネ
ルギーは衝突時に衝突部が変形することによる内部摩擦
と考えられるが、鋼球等のショットの衝突した変形部分
のみで熱交換が行われるので部分的には高温になる。シ
ョット及び成品の表面硬度が共に高い場合の衝突におい
ては反発係数ｅは１に近いが変形部分が小さいため局部
的にはより高温になる。 同じ加工においてｅは一定であるとすると、Ｅａ＝Ｗ／
２ｇＸＶ１” （１−ｅ２）Ｋ１＝（ｌｅ−ｅ”）と
すると Ｅ ｅ ＝Ｗ７２ ｇ ｘＶ １２Ｋ １変形して温度
上昇する部分の重量を衝突物体の重量に比例するとして
に２Ｗと考えその比熱をＣとし温度上昇をｔとすると、
Ｅｅと温度上昇は比例すると考えられろ。 従って、 Ｅｅ＝Ｗ／２ｇＸＶ１２に１＝に２ＷＸＣＸｔｔ＝Ｗ／
２ｇＸＶ１２に１÷に２ＷＸＣ＝Ｖ１”Ｋ１／２ｇＫ２
Ｃ ＝に３Ｖｌ かように、変形して温度上昇する部分の重量は速度が早
くなるに従って大きくなるがその比率は小さい。速度に
比例するとしても温度上昇ｔはＶｌに比例することにな
る。 実験により、ノズルから圧縮空気とともに噴射するエア
式の場合、圧縮空気の速度を音速で噴射することは容易
である。鋼球のショットを小さくすることにより圧縮空
気に乗りやす（なｅ）２００ｍ ／ ｓ程度までの噴射
速度を容易に得ることができた。又エア式の場合噴射密
度を濃（することができるため温度上昇が助長されると
考えられる。 金属のように比熱の小さい物は１度上昇部の面積が小さ
いため温度上昇も大きいが温度降下（冷却速度）も早い
。衝突物体の速度が早くなると上昇温度が金属の変態点
を越えて（る。闇突時に、黄色の火花が見えるのは衝突
部分が瞬間的１にも１０００℃前後になることを示して
いる。 同じ条件で、プラスチックをブラスト加工すると表面が
焼けて黒くなってくる。 本発明は、１回のショットピーニングによって、熱処理
及びショットピーニングの二つの工程を同時に行わせ、
金属成品の表面付近の組織を変化させると共に、圧縮残
留応力を生ぜしめて、極めて高い表面硬度と疲労強度を
得ることを目的とするもので、金属成品の表面に、成品
硬度と同等以上の硬度を有する４０〜２００μのショッ
トを噴射速度１００ ｍ ／ ｓ ｅ ｃ以上で噴射し
、表面付近の温度をＡ３変態点り上に上昇させることを
特徴とする。 従って、Ａ３変態点以上での加熱、ピーニング加工、焼
入れ焼きもどしが繰り返し成品表面に対して行われ、所
望の組織と硬度及び疲労強度の向上を図ることができる
。本発明において、シ１ット径を４０μ〜２００μとし
ているのは、噴射速度及び噴射密度との関係からで、噴
射速度を高速とするには、ショット径が余り大きいもの
では無理であり、又、噴射密度が低いと、噴射圧力を大
きくしても、涼工層が著しく不均一となる。又、成品の
被加工面の粗さによる影響を少なくするためである。
においてショツト粒径を小さくしていくと、噴射速度が
増大すると共に、被加工物たる成品の噴射面に発熱が生
じ、噴射表面温度が噴射速度の増加に伴って、上昇する
ことに基づいて為されたものである。 すなわち、微小な合金鋼、炭素鋼などの球状物体から成
るショットをエア式、遠心式などの吹付加工機により相
対的に非常に大きな金属製物体の平らな部分に衝突させ
るとはね返えるが衝突後は速度が遅くなる。衝突前と衝
突後の速度の比すなわち反発係数は成品の材質硬度によ
り異なるが、衝突前の速度をｖｌ、衝突後の速度をｖ２
とするとエネルギーの減少Ｅｅは鋼球等のショット重量
をＷとすると、 Ｅ ｅ ＝Ｗ７２ ｇ Ｘ （Ｖ １２−Ｖ ２２）
トナル。 反発係数をｅとすると、 Ｖ２＝ＶＩＸｅとなるので Ｅａ＝Ｗ／２ｇＸＶ１２ （１−ａ２）０＜ａ＜１ 上記減少エネルギーは、エネルギー不変の法則から、音
以外にその大部分は熱エネルギーに変換される。熱エネ
ルギーは衝突時に衝突部が変形することによる内部摩擦
と考えられるが、鋼球等のショットの衝突した変形部分
のみで熱交換が行われるので部分的には高温になる。シ
ョット及び成品の表面硬度が共に高い場合の衝突におい
ては反発係数ｅは１に近いが変形部分が小さいため局部
的にはより高温になる。 同じ加工においてｅは一定であるとすると、Ｅａ＝Ｗ／
２ｇＸＶ１” （１−ｅ２）Ｋ１＝（ｌｅ−ｅ”）と
すると Ｅ ｅ ＝Ｗ７２ ｇ ｘＶ １２Ｋ １変形して温度
上昇する部分の重量を衝突物体の重量に比例するとして
に２Ｗと考えその比熱をＣとし温度上昇をｔとすると、
Ｅｅと温度上昇は比例すると考えられろ。 従って、 Ｅｅ＝Ｗ／２ｇＸＶ１２に１＝に２ＷＸＣＸｔｔ＝Ｗ／
２ｇＸＶ１２に１÷に２ＷＸＣ＝Ｖ１”Ｋ１／２ｇＫ２
Ｃ ＝に３Ｖｌ かように、変形して温度上昇する部分の重量は速度が早
くなるに従って大きくなるがその比率は小さい。速度に
比例するとしても温度上昇ｔはＶｌに比例することにな
る。 実験により、ノズルから圧縮空気とともに噴射するエア
式の場合、圧縮空気の速度を音速で噴射することは容易
である。鋼球のショットを小さくすることにより圧縮空
気に乗りやす（なｅ）２００ｍ ／ ｓ程度までの噴射
速度を容易に得ることができた。又エア式の場合噴射密
度を濃（することができるため温度上昇が助長されると
考えられる。 金属のように比熱の小さい物は１度上昇部の面積が小さ
いため温度上昇も大きいが温度降下（冷却速度）も早い
。衝突物体の速度が早くなると上昇温度が金属の変態点
を越えて（る。闇突時に、黄色の火花が見えるのは衝突
部分が瞬間的１にも１０００℃前後になることを示して
いる。 同じ条件で、プラスチックをブラスト加工すると表面が
焼けて黒くなってくる。 本発明は、１回のショットピーニングによって、熱処理
及びショットピーニングの二つの工程を同時に行わせ、
金属成品の表面付近の組織を変化させると共に、圧縮残
留応力を生ぜしめて、極めて高い表面硬度と疲労強度を
得ることを目的とするもので、金属成品の表面に、成品
硬度と同等以上の硬度を有する４０〜２００μのショッ
トを噴射速度１００ ｍ ／ ｓ ｅ ｃ以上で噴射し
、表面付近の温度をＡ３変態点り上に上昇させることを
特徴とする。 従って、Ａ３変態点以上での加熱、ピーニング加工、焼
入れ焼きもどしが繰り返し成品表面に対して行われ、所
望の組織と硬度及び疲労強度の向上を図ることができる
。本発明において、シ１ット径を４０μ〜２００μとし
ているのは、噴射速度及び噴射密度との関係からで、噴
射速度を高速とするには、ショット径が余り大きいもの
では無理であり、又、噴射密度が低いと、噴射圧力を大
きくしても、涼工層が著しく不均一となる。又、成品の
被加工面の粗さによる影響を少なくするためである。
成品 撃針
成品材質 炭素鋼
成品硬度 Ｈｒｃ６０
噴射圧力 ４ ｋｇ ／ ｃｄ エア式％式％
シ璽ット径・材質 １７７μ カーポランダム唾射距
離 １７０ｍ 噴射時８ ３０秒 上昇温度 ８７０〜９００℃ 加工効果 表面硬度 Ｈｒｃ６５ 疲労強度 ３０００回 → ２００００＠加加工品
の腐食後の′ａｍ鏡による観察では、前記ショットピー
ニングにより、成品の被加工面表層がＡ３変態点以上に
加熱されマルテンサイト変態が生じておゆ、ちょうど、
焼入れ、焼もどし処理が行われたと同様のマルテンサイ
ト組織の焼入れ層となり、その下部にトルースタイト又
はベイナイトの再焼もどじ層を成す軟化層が生ずるが、
素地が元のままの状態で存在する。 すなわち、ピーニング装置内部で上記ショットピーニン
グによって成品が加熱され、同時にピーニング加工され
ると、一種の恒温変態に似た現象で、表層は残留オース
テナイトがマルテンサイトに変態し、表面から３０μの
間にマルテンサイトが多く析出し、該層が硬度を高め、
表層下部はベイナイト及び又はトルースタイト（結節状
）に変態する。換言すれば、表層はマルク工ンチによっ
てマルテンサイト変態が起こり焼きもどし、焼き割れや
変形が無いマルテンサイト組織が得られ、表層下部は常
温まで冷却されるうちに、マルテンパーによりマルテン
サイトとベイナイトの混合した硬度の高いしん性に富む
組織が得られ、また、表層下部付近でオーステンパーに
より焼き割れ、曲がりの生じないベイナイト組織が得ら
れると同時に一種の焼きもどしに似た現象で、一旦マル
チンサイト変態した組織が４００℃付近で焼きもどしさ
れてマルテンサイトが分解し、じん性に富む二次トルー
スタイト組織となる。また特殊鋼においても空気焼き入
れ性が作用して上述のマルテンサイト変態の発生が見ら
れる。
離 １７０ｍ 噴射時８ ３０秒 上昇温度 ８７０〜９００℃ 加工効果 表面硬度 Ｈｒｃ６５ 疲労強度 ３０００回 → ２００００＠加加工品
の腐食後の′ａｍ鏡による観察では、前記ショットピー
ニングにより、成品の被加工面表層がＡ３変態点以上に
加熱されマルテンサイト変態が生じておゆ、ちょうど、
焼入れ、焼もどし処理が行われたと同様のマルテンサイ
ト組織の焼入れ層となり、その下部にトルースタイト又
はベイナイトの再焼もどじ層を成す軟化層が生ずるが、
素地が元のままの状態で存在する。 すなわち、ピーニング装置内部で上記ショットピーニン
グによって成品が加熱され、同時にピーニング加工され
ると、一種の恒温変態に似た現象で、表層は残留オース
テナイトがマルテンサイトに変態し、表面から３０μの
間にマルテンサイトが多く析出し、該層が硬度を高め、
表層下部はベイナイト及び又はトルースタイト（結節状
）に変態する。換言すれば、表層はマルク工ンチによっ
てマルテンサイト変態が起こり焼きもどし、焼き割れや
変形が無いマルテンサイト組織が得られ、表層下部は常
温まで冷却されるうちに、マルテンパーによりマルテン
サイトとベイナイトの混合した硬度の高いしん性に富む
組織が得られ、また、表層下部付近でオーステンパーに
より焼き割れ、曲がりの生じないベイナイト組織が得ら
れると同時に一種の焼きもどしに似た現象で、一旦マル
チンサイト変態した組織が４００℃付近で焼きもどしさ
れてマルテンサイトが分解し、じん性に富む二次トルー
スタイト組織となる。また特殊鋼においても空気焼き入
れ性が作用して上述のマルテンサイト変態の発生が見ら
れる。
かように、熱処理効果と、鍛錬効果及び加工強化によっ
て、表面から数１０ミクロンはす（なくも焼入れの時の
硬度になりモロサをだすことなく硬度を高めることがで
き、耐摩耗性向上と同時に、シ、ットピーニングによる
圧縮残留応力の発生で疲労強度を増加させることができ
た。
て、表面から数１０ミクロンはす（なくも焼入れの時の
硬度になりモロサをだすことなく硬度を高めることがで
き、耐摩耗性向上と同時に、シ、ットピーニングによる
圧縮残留応力の発生で疲労強度を増加させることができ
た。
Claims (1)
- 金属成品の表面に、成品硬度と同等以上の硬度を有する
４０〜２００μのショットを噴射速度１００ｍ／ｓｅｃ
以上で噴射し、表面付近の温度をＡ＿３変態点以上に上
昇させることを特徴とする金属成品の表面加工熱処理法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12114186A JPS62278224A (ja) | 1986-05-28 | 1986-05-28 | 金属成品の表面加工熱処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12114186A JPS62278224A (ja) | 1986-05-28 | 1986-05-28 | 金属成品の表面加工熱処理法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62278224A true JPS62278224A (ja) | 1987-12-03 |
| JPH0217607B2 JPH0217607B2 (ja) | 1990-04-23 |
Family
ID=14803876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12114186A Granted JPS62278224A (ja) | 1986-05-28 | 1986-05-28 | 金属成品の表面加工熱処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62278224A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6156377A (en) * | 1998-01-09 | 2000-12-05 | Fuji Kihan Co., Ltd. | Ceramic dispersion plating process |
| US6291012B1 (en) | 1997-02-04 | 2001-09-18 | Fuji Kihan Co., Ltd. | Method for forming a metallic coat by impacting metallic particles on a workpiece |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5361648A (en) * | 1992-04-07 | 1994-11-08 | Nsk Ltd. | Rolling-sliding mechanical member |
| JP4505779B2 (ja) * | 2001-05-23 | 2010-07-21 | 新東工業株式会社 | 鉄鋼材の表面処理方法 |
| JP4541062B2 (ja) * | 2003-07-02 | 2010-09-08 | 株式会社アリック．ティ．シー | 機能部材およびその製造方法 |
| JP2007197800A (ja) * | 2006-01-30 | 2007-08-09 | Nissanki:Kk | 金属成品の表面加工熱処理方法 |
-
1986
- 1986-05-28 JP JP12114186A patent/JPS62278224A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6291012B1 (en) | 1997-02-04 | 2001-09-18 | Fuji Kihan Co., Ltd. | Method for forming a metallic coat by impacting metallic particles on a workpiece |
| US6156377A (en) * | 1998-01-09 | 2000-12-05 | Fuji Kihan Co., Ltd. | Ceramic dispersion plating process |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0217607B2 (ja) | 1990-04-23 |
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