JPS647129B2 - - Google Patents

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・フエ
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（1100〜1200℃）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、フエライ
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。

したがつて、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つて説明する。

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１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。

前記流動層５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（たとえば、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
れた鋼材部品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つ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SCR420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℃，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℃，575℃となり、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℃）の鋼材
を熱間加工して得た鍛造部品を、結晶が粗大化し
ないうちに急冷装置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エ
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、フエライト・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、フエ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1150℃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。

したがつて、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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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 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つて、該加
   熱鋼材部品を未再結晶オーステナイト領域または
   フエライト・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 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つて、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。