JPS6256560A - 金属構造物の局部硬化方法 - Google Patents
金属構造物の局部硬化方法Info
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- JPS6256560A JPS6256560A JP19535685A JP19535685A JPS6256560A JP S6256560 A JPS6256560 A JP S6256560A JP 19535685 A JP19535685 A JP 19535685A JP 19535685 A JP19535685 A JP 19535685A JP S6256560 A JPS6256560 A JP S6256560A
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- JP
- Japan
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- hardening
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- metal structure
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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
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、例えば耐摩耗部品の表面や排気弁体のシート
部など局部的に硬化域を必要とする金属構造物の局部硬
化方法に関する。
部など局部的に硬化域を必要とする金属構造物の局部硬
化方法に関する。
〈従来の技術〉
−従来、金属構造物の局部硬化方法としては、表面焼入
れ、浸炭、窒化等による表面硬化法、表面ローラ加工、
ショットピーニング等の機械的手段による加工硬化法、
高硬度材の肉盛溶接や溶射によるハードフェーシングな
どがあり、その金属構造物の材質や用途に応じた局部硬
化法が用いられている。
れ、浸炭、窒化等による表面硬化法、表面ローラ加工、
ショットピーニング等の機械的手段による加工硬化法、
高硬度材の肉盛溶接や溶射によるハードフェーシングな
どがあり、その金属構造物の材質や用途に応じた局部硬
化法が用いられている。
また、上記局部硬化法とは別に、Ｎ１晧合金等の超強化
力耐熱合金にみられるＪ：うに、耐熱金属を主要構成と
し、加工硬化、析出硬化、鋳造や焼結製造などによって
合金そのものに高温靭性を付与する方法がある。
力耐熱合金にみられるＪ：うに、耐熱金属を主要構成と
し、加工硬化、析出硬化、鋳造や焼結製造などによって
合金そのものに高温靭性を付与する方法がある。
〈発明の解決しようとする問題点〉
ところが、上記表面硬化法では、硬化深度が高々表面か
ら１ｍｍ程度と僅かであり、それ以上の深部の硬化は不
可能という欠点がある。また、上記加工硬化法でも、硬
化深度が比較的浅いうえ、任意範囲の硬化域を得難いと
いう欠点がある。一方、上記ハードフェーシングでは、
肉盛材が本質的に母材と異なるため、膨張率や化学組成
の差に起因する肉盛材の剥離がしばしば生じるという問
題がある。
ら１ｍｍ程度と僅かであり、それ以上の深部の硬化は不
可能という欠点がある。また、上記加工硬化法でも、硬
化深度が比較的浅いうえ、任意範囲の硬化域を得難いと
いう欠点がある。一方、上記ハードフェーシングでは、
肉盛材が本質的に母材と異なるため、膨張率や化学組成
の差に起因する肉盛材の剥離がしばしば生じるという問
題がある。
さらに、上記Ｎｉ基合金についていえば、例えばインコ
ネル系のＮＣＦ３０Ａからなる排気弁は、６５０〜８０
０℃での温間加工後、時効処理によってＮｉ とＡ と
Ｔｉの微細金属間化合物を析出させて、高温靭性を付与
している。しかし、温間加工による割れの発生、製品硬
さのバラツキをなくすための温間加工温度の厳密ｆｊ管
理などの点で問題があるばかりでなく、弁体のンー用・
部だけを硬化させるのが難しく２、必要外の部分まで硬
化させてしまうという欠点がある。
ネル系のＮＣＦ３０Ａからなる排気弁は、６５０〜８０
０℃での温間加工後、時効処理によってＮｉ とＡ と
Ｔｉの微細金属間化合物を析出させて、高温靭性を付与
している。しかし、温間加工による割れの発生、製品硬
さのバラツキをなくすための温間加工温度の厳密ｆｊ管
理などの点で問題があるばかりでなく、弁体のンー用・
部だけを硬化させるのが難しく２、必要外の部分まで硬
化させてしまうという欠点がある。
そこで、本発明の［」的は、金属構造物の必要な部分の
みに、剥離を生じることのない、均一硬度を有する比較
的深い硬化域を付与する方法を提供することである。
みに、剥離を生じることのない、均一硬度を有する比較
的深い硬化域を付与する方法を提供することである。
〈問題点を解決するための手段〉
上記目的を達成するため、本発明の金属構造物の局部硬
化方法は、局部的に硬化域を必要とする金属構造物の上
記硬化域に対応する部分に、予め突出部を形成し、この
突出部を再結晶温度以下の温度で圧縮加工して、上記硬
化域を硬化させることを特徴とする。
化方法は、局部的に硬化域を必要とする金属構造物の上
記硬化域に対応する部分に、予め突出部を形成し、この
突出部を再結晶温度以下の温度で圧縮加工して、上記硬
化域を硬化させることを特徴とする。
く作用〉
金属構造物の硬化域に対応する部分に、機械加工や鍛造
などによって予め突出部が形成され、この突出部の断面
形状は例えば台形をなしている。
などによって予め突出部が形成され、この突出部の断面
形状は例えば台形をなしている。
上記突出部は、その金属の再結晶ｌ温度以下の温度でプ
レスやハンマーなどによる圧縮加工を受け、突出部の内
側の広い範囲に亘り略均−ｔｌ加工硬化を来たす。上記
金属構造物の加工硬化をきたした硬化域の範囲および硬
度は、上記突出部の台形の寸法・形状、圧縮加工による
加工率（塑性歪量）、圧縮加工時の温度を変化させるこ
とによって、任意に変えることができ、必要に応じた範
囲と硬度の局部硬化を達成することができる。
レスやハンマーなどによる圧縮加工を受け、突出部の内
側の広い範囲に亘り略均−ｔｌ加工硬化を来たす。上記
金属構造物の加工硬化をきたした硬化域の範囲および硬
度は、上記突出部の台形の寸法・形状、圧縮加工による
加工率（塑性歪量）、圧縮加工時の温度を変化させるこ
とによって、任意に変えることができ、必要に応じた範
囲と硬度の局部硬化を達成することができる。
〈実施例〉
以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明ずろ。
第１図（ａ）〜（ｄ）は、Ｎｉ基耐熱合金ＮＣＦ３０Ａ
について、加工率０，７．５．１０．１＝１．５％の各
冷間加工を施した後、時効条件（時間、温度）を種々に
変えた場合に得られた硬度（１−Ｉν）を、横軸に時効
時間、縦軸に時効温度を夫々とって等硬度図として示し
たちのである。図から明らかなように、冷間加工率が増
すにつれて得られる最高硬度は高くなり、加工率０％の
もので最高硬度３５ＯＨｖなのに対して、加工率 １４
．５％のらのでは最高硬度４２０Ｈｖとなってし）る。
について、加工率０，７．５．１０．１＝１．５％の各
冷間加工を施した後、時効条件（時間、温度）を種々に
変えた場合に得られた硬度（１−Ｉν）を、横軸に時効
時間、縦軸に時効温度を夫々とって等硬度図として示し
たちのである。図から明らかなように、冷間加工率が増
すにつれて得られる最高硬度は高くなり、加工率０％の
もので最高硬度３５ＯＨｖなのに対して、加工率 １４
．５％のらのでは最高硬度４２０Ｈｖとなってし）る。
また、最高硬度が高くなるのみならず、第１図（ｄ）の
ハツチング部で示すように最高硬度（）ｉｖ＝４２０）
を得るための時効温度、時効時間範囲が拡大し、時効条
件の多少の変動に拘らず所望の最高硬度が得られ、換言
すれば、時効条件を厳密に管理せずとも均一な所望最高
硬度か得られろ。
ハツチング部で示すように最高硬度（）ｉｖ＝４２０）
を得るための時効温度、時効時間範囲が拡大し、時効条
件の多少の変動に拘らず所望の最高硬度が得られ、換言
すれば、時効条件を厳密に管理せずとも均一な所望最高
硬度か得られろ。
第２図は、上記Ｎｉ基耐熱合金ＮＣＦ３０Ａの硬化域に
対応４゛ろ表面Ｓ（、：形成した突出部の断面形状を示
し２、この突出部断面は、ト底Ｌ１．上底り７．高さＨ
、頂＜１４０の台形をｒ、；−４−１図中のり。
対応４゛ろ表面Ｓ（、：形成した突出部の断面形状を示
し２、この突出部断面は、ト底Ｌ１．上底り７．高さＨ
、頂＜１４０の台形をｒ、；−４−１図中のり。
は、上記突出部を冷間で圧縮加工し、次いて時効処理し
た場合、表面（Ｓ）から深さＤ＝９ｍｍの位置での硬度
Ｈｖか、１００以上となる領域の長さく硬化域長さ）を
示している。
た場合、表面（Ｓ）から深さＤ＝９ｍｍの位置での硬度
Ｈｖか、１００以上となる領域の長さく硬化域長さ）を
示している。
末尾に掲げた第１表は、上記突出部を、台形Ｆ底り、を
２５闘とし池のパラメータを種々変えてその形状を変化
させ、冷間で圧縮加工し、次いで時効処理した場合の−
に記Ｇす１化域長さＬｏ、硬度範囲および割れ発生の合
焦の１例を示している。表中のＮｏ、１．２のように上
底り、≧２０のらのでは、表面から９ｍｍ（Ｄ）以上の
深部が全＜４００８ｖ以上に硬化されず（Ｌ、＝０）満
足な硬度が得られない。逆に、Ｎｏ、 ３ のように上
底Ｌ２＝０のものでは、Ｄ＝９ｍｍ位置での硬度範囲が
４９５〜４０５Ｈｖと拡がり、硬度差が大きくなって均
一な硬化が得られない。また、上記Ｎｏ、１．２および
Ｎｏ、４のように頂角θ≧５０°のものでは、下底端部
Ｔでの応力集中が増大し、ここに割れが発生ずるほか、
ＮＯ３５のように頂角θく５０゜でも高さＨ≧７のらの
は、平均硬度が５００Ｉ（ｖ以上となり同じく割れが発
生する。また、Ｎｏ、７のように高さＨ≦３のものでは
、平均硬度が４００Ｈｖ程度でありり。＜１５と十分な
硬化域が得られない。これに対して、上記以外の突出部
形状のもの即ちＮｏ、６．８．９では、割れ発生もなく
、Ｎｏ、ＩＯに示す従来の温間加工に比べて同等あるい
はそれ以上の高硬度が得られている。
２５闘とし池のパラメータを種々変えてその形状を変化
させ、冷間で圧縮加工し、次いで時効処理した場合の−
に記Ｇす１化域長さＬｏ、硬度範囲および割れ発生の合
焦の１例を示している。表中のＮｏ、１．２のように上
底り、≧２０のらのでは、表面から９ｍｍ（Ｄ）以上の
深部が全＜４００８ｖ以上に硬化されず（Ｌ、＝０）満
足な硬度が得られない。逆に、Ｎｏ、 ３ のように上
底Ｌ２＝０のものでは、Ｄ＝９ｍｍ位置での硬度範囲が
４９５〜４０５Ｈｖと拡がり、硬度差が大きくなって均
一な硬化が得られない。また、上記Ｎｏ、１．２および
Ｎｏ、４のように頂角θ≧５０°のものでは、下底端部
Ｔでの応力集中が増大し、ここに割れが発生ずるほか、
ＮＯ３５のように頂角θく５０゜でも高さＨ≧７のらの
は、平均硬度が５００Ｉ（ｖ以上となり同じく割れが発
生する。また、Ｎｏ、７のように高さＨ≦３のものでは
、平均硬度が４００Ｈｖ程度でありり。＜１５と十分な
硬化域が得られない。これに対して、上記以外の突出部
形状のもの即ちＮｏ、６．８．９では、割れ発生もなく
、Ｎｏ、ＩＯに示す従来の温間加工に比べて同等あるい
はそれ以上の高硬度が得られている。
第３図は、上記突出部を、台形高さＨを５ｍｎ＋とし他
のパラメータを種々変えてその形状を変化させ、前述と
同様に冷間で圧縮加工し、次いで時効処理した場合の上
記硬化域長さＩ−ｏと頂角θとの関係を上底Ｌ２をパー
ラメータにして示している。
のパラメータを種々変えてその形状を変化させ、前述と
同様に冷間で圧縮加工し、次いで時効処理した場合の上
記硬化域長さＩ−ｏと頂角θとの関係を上底Ｌ２をパー
ラメータにして示している。
図から明らかなように、硬化域長さＩ、 ｎは、頂角θ
が小さくなるほど、また、上底り、が大きくなるほど長
くなっている。Ｎｉ基耐熱合金Ｎ ＣＦ ８０Ａについ
ての上記第１表および第３図を含む一連の局部硬化試験
の結果から、表面により９ｍｍの深さで硬度４００Ｉ４
ｖ以上になる硬化域の長さＩＪＯは、突出部の形状に依
存し、所望の硬化域長さＬｏに対して突出部の下底し３
．上底り、、高さ■］は下記の（＋）式を満たす必要が
あることか明らかになった。
が小さくなるほど、また、上底り、が大きくなるほど長
くなっている。Ｎｉ基耐熱合金Ｎ ＣＦ ８０Ａについ
ての上記第１表および第３図を含む一連の局部硬化試験
の結果から、表面により９ｍｍの深さで硬度４００Ｉ４
ｖ以上になる硬化域の長さＩＪＯは、突出部の形状に依
存し、所望の硬化域長さＬｏに対して突出部の下底し３
．上底り、、高さ■］は下記の（＋）式を満たす必要が
あることか明らかになった。
ＬＩ≧（ＬＯＨ−１，２５Ｌ２）／（Ｈ−１，２５）・
・・・・・・（１） 第４図は本発明の局部硬化法を適用したＮｉ基耐熱合金
ＮＣＦ３０Ａからなる排気弁の側面図、第５図は第４図
の突出部（Ｖ）の詳細図である。排気弁ｌは、上方の弁
棒２とこの下端に連なる円錐状の弁体３からなり、全長
−１０００ｍｍ、弁体の直径ｄ＝２１０闘、テーパ角
θ、＝３０°で、弁体３の外周近傍のテーパ部即ちシー
ト部に突出部４を環状に形成している。上記突出部・１
は、第５図に示すように、硬化域となるシート部Ｓに対
して上底Ｌ ＋ ＝５ ｍＬ下底Ｌ２ ＝ １７ｍｍ、
高さＨ−４ｍｍの台形状断面を有する。このような排気
弁ｌは、ＮＣＦ３０Ａ材を（１）鍛造 （２）溶体化処
理 （３）弁体の突出部成形（４）突出部の冷間圧縮加
工 （５）時効処理 （６）仕上げ加工の順に加工して
作られる。
・・・・・・（１） 第４図は本発明の局部硬化法を適用したＮｉ基耐熱合金
ＮＣＦ３０Ａからなる排気弁の側面図、第５図は第４図
の突出部（Ｖ）の詳細図である。排気弁ｌは、上方の弁
棒２とこの下端に連なる円錐状の弁体３からなり、全長
−１０００ｍｍ、弁体の直径ｄ＝２１０闘、テーパ角
θ、＝３０°で、弁体３の外周近傍のテーパ部即ちシー
ト部に突出部４を環状に形成している。上記突出部・１
は、第５図に示すように、硬化域となるシート部Ｓに対
して上底Ｌ ＋ ＝５ ｍＬ下底Ｌ２ ＝ １７ｍｍ、
高さＨ−４ｍｍの台形状断面を有する。このような排気
弁ｌは、ＮＣＦ３０Ａ材を（１）鍛造 （２）溶体化処
理 （３）弁体の突出部成形（４）突出部の冷間圧縮加
工 （５）時効処理 （６）仕上げ加工の順に加工して
作られる。
第６図は、上記（４）突出部の冷間圧縮加工の概要を示
し、排気弁１の弁体３は、弁棒２が鉛直線に対し３０°
傾くようにしてダイス５上に載置され、かつ上記弁棒２
は弁棒受台６で保持されつつ図示しない駆動手段で矢印
Ｘで示す如く回転せしめられる。これと共に、弁体３の
突出部４１方に位置するプレス７は、図示しない駆動手
段で矢印Ｙで示す如く往復動ｕ゛シめられ、回動１．つ
つある上記突出部４を鉛直方向に逐次圧縮して、シート
部Ｓを所望の硬変に硬化させる。なお、８はプレス７用
のストッパである。シート部全周を一度に圧縮加工する
には１００００トン以上の荷重が必要となるが、上記方
法では僅か１１００トンの荷重で２０回の逐次圧縮（所
要時間路ｌＯ分）を行なうことにより、シート部全周に
同等の硬度を付与することができる。
し、排気弁１の弁体３は、弁棒２が鉛直線に対し３０°
傾くようにしてダイス５上に載置され、かつ上記弁棒２
は弁棒受台６で保持されつつ図示しない駆動手段で矢印
Ｘで示す如く回転せしめられる。これと共に、弁体３の
突出部４１方に位置するプレス７は、図示しない駆動手
段で矢印Ｙで示す如く往復動ｕ゛シめられ、回動１．つ
つある上記突出部４を鉛直方向に逐次圧縮して、シート
部Ｓを所望の硬変に硬化させる。なお、８はプレス７用
のストッパである。シート部全周を一度に圧縮加工する
には１００００トン以上の荷重が必要となるが、上記方
法では僅か１１００トンの荷重で２０回の逐次圧縮（所
要時間路ｌＯ分）を行なうことにより、シート部全周に
同等の硬度を付与することができる。
上記実施例では、複数回の逐次圧縮でシート部全周を局
部硬化せしめるため、駆動手段（プレス）が小出力のも
ので済み、簡単な冶具を用いて短時間に冷間圧縮加工が
できて、排気弁の製造費を杼しく低減できる。
部硬化せしめるため、駆動手段（プレス）が小出力のも
ので済み、簡単な冶具を用いて短時間に冷間圧縮加工が
できて、排気弁の製造費を杼しく低減できる。
〈発明の効果〉
以上の説明で明らかなように、本発明の金属構造物の局
部硬化方法は、金属構造物の硬化域に対応する部分に予
め突出部を形成し、この突出部を再結晶温度以下の温度
で圧縮加工して、上記硬化域を硬化させるようにしてい
るので、従来の表面硬化法より大きな硬化深度で、必要
とする部分のみにばらつきの少ない均一硬度分布の硬化
域が得られるうえ、突出部の形状を変化さけて任意の所
要硬度が得られ、さらに異材接合を木質とするハードフ
ェーシングにみられるような硬化域の剥離を生じること
がなく、その効果は著しい。
部硬化方法は、金属構造物の硬化域に対応する部分に予
め突出部を形成し、この突出部を再結晶温度以下の温度
で圧縮加工して、上記硬化域を硬化させるようにしてい
るので、従来の表面硬化法より大きな硬化深度で、必要
とする部分のみにばらつきの少ない均一硬度分布の硬化
域が得られるうえ、突出部の形状を変化さけて任意の所
要硬度が得られ、さらに異材接合を木質とするハードフ
ェーシングにみられるような硬化域の剥離を生じること
がなく、その効果は著しい。
−以下余白−
第１表
１、、、＝２５ｍｍ
材質二Ｎｉ基耐熱合金ＮＣＦ３０Ａ
＊ 溶体化処理 ８００〜６５０℃、 ２０％加工十時
効
効
第１図（ａ）、 （ｂ）、 （ｃ）、 （ｄ）はＮｉ基
耐熱合金ＮＣＦ３０Ａの時効砂塵に及ぼす冷間加工率の
効果を示す図、第２図は本発明による突出部の断面形状
パラメータを示す図、第３図は突出部の断面形状（Ｌ７
．θ）と硬化域長さくＬ（１）の関係を示す図、第４図
は本発明の一実施例としての排気弁の側面図、第５図は
第４図の突出部の詳細図、第６図は第４図の排気弁の局
部硬化法を示す概要図である。 特許出願人 株式会社 神戸製悶所 代 理 人 弁理士 前出 葆 外２名第１ （ａ） 力り１牢 ０％ （ｂ）η０工１ア５％ 糟初埼間（畔閤） （ｃ）加工率１０％ （ｄ） 刀υ工、’Ｐ １４．５％噴りη時間（′
ｔｆ間ン 掬扛刀Ｄニオオニ Ｎｚ８肘−へイダｆＮｃｒａｏｈｏ
００ｊｉｉｉ。 ｔｏ ？ ＋１’）（田ｕｕ
） ｏｌ
耐熱合金ＮＣＦ３０Ａの時効砂塵に及ぼす冷間加工率の
効果を示す図、第２図は本発明による突出部の断面形状
パラメータを示す図、第３図は突出部の断面形状（Ｌ７
．θ）と硬化域長さくＬ（１）の関係を示す図、第４図
は本発明の一実施例としての排気弁の側面図、第５図は
第４図の突出部の詳細図、第６図は第４図の排気弁の局
部硬化法を示す概要図である。 特許出願人 株式会社 神戸製悶所 代 理 人 弁理士 前出 葆 外２名第１ （ａ） 力り１牢 ０％ （ｂ）η０工１ア５％ 糟初埼間（畔閤） （ｃ）加工率１０％ （ｄ） 刀υ工、’Ｐ １４．５％噴りη時間（′
ｔｆ間ン 掬扛刀Ｄニオオニ Ｎｚ８肘−へイダｆＮｃｒａｏｈｏ
００ｊｉｉｉ。 ｔｏ ？ ＋１’）（田ｕｕ
） ｏｌ
Claims (4)
- （１）局部的に硬化域を必要とする金属構造物の上記硬
化域に対応する部分に、予め突出部を形成し、この突出
部を再結晶温度以下の温度で圧縮加工して、上記硬化域
を硬化させることを特徴とする金属構造物の局部硬化方
法。 - （２）上記特許請求の範囲第１項に記載の金属構造物の
局部硬化方法において、上記突出部の断面形状が台形を
なしていることを特徴とする金属構造物の局部硬化方法
。 - （３）上記特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
金属構造物の局部硬化方法において、上記突出部の圧縮
加工が、圧縮装置によって複数回に分けて逐次行なわれ
ることを特徴とする金属構造物の局部硬化方法。 - （４）上記特許請求の範囲第１項に記載の金属構造物の
局部硬化方法において、上記金属構造物が弁であり、こ
の弁の弁体のシート部に予め断面形状が台形をなす突出
部を形成し、弁棒が傾斜するようにして上記弁体をダイ
ス上に載置して、上記突出部を冷間でハンマまたはプレ
スにて鉛直方向に逐次打撃して圧縮加工することにより
、上記シート部を硬化させることを特徴とする金属構造
物の局部硬化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19535685A JPS6256560A (ja) | 1985-09-03 | 1985-09-03 | 金属構造物の局部硬化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19535685A JPS6256560A (ja) | 1985-09-03 | 1985-09-03 | 金属構造物の局部硬化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6256560A true JPS6256560A (ja) | 1987-03-12 |
Family
ID=16339807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19535685A Pending JPS6256560A (ja) | 1985-09-03 | 1985-09-03 | 金属構造物の局部硬化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6256560A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0861028A (ja) * | 1994-08-24 | 1996-03-05 | Nittan Valve Kk | 内燃機関用バルブの製造方法 |
-
1985
- 1985-09-03 JP JP19535685A patent/JPS6256560A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0861028A (ja) * | 1994-08-24 | 1996-03-05 | Nittan Valve Kk | 内燃機関用バルブの製造方法 |
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