JP2000290725A - Induction hardening method and induction hardening device - Google Patents
Induction hardening method and induction hardening deviceInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ワーク10が球状化処理を受けた高Cr合金
からなる難焼入材の場合も、焼入時の加熱温度及び加熱
時間を抑える。焼入前に焼ならし熱処理を行うことによ
る能率低下を回避する。
【構成】 ワーク10の表層部を加熱手段20により変
態点以上に高周波誘導加熱した後、当該表層部を冷却手
段30により冷却コントロールして、焼入に適した組織
とする。引き続き、当該表層部を加熱手段40により焼
入温度に高周波誘導加熱し、冷却手段50により急冷し
て、焼入組織とする。
(57) [Abstract] [Object] To suppress the heating temperature and heating time during quenching even when the work 10 is a hard quenched material made of a high Cr alloy subjected to spheroidizing treatment. To avoid a decrease in efficiency due to normalizing heat treatment before quenching. After heating a surface portion of a workpiece by high-frequency induction heating to a temperature equal to or higher than a transformation point by a heating means, the cooling of the surface layer is controlled by a cooling means to obtain a structure suitable for quenching. Subsequently, the surface layer is induction-heated at a high frequency to a quenching temperature by the heating means 40 and rapidly cooled by the cooling means 50 to obtain a quenched structure.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、球状化処理を受け
た高Cr合金のような難焼入材の高周波焼入に適した高
周波焼入方法及び高周波焼入装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an induction quenching method and an induction quenching apparatus suitable for induction quenching of hard-hardened materials such as high-Cr alloys that have been subjected to spheroidization.
【0002】[0002]
【従来の技術】ワークの表層部を限定的に焼入するのに
高周波焼入が使用される。この高周波焼入では、ワーク
の表層部が短時間でオーステナイト化温度以上に加熱さ
れるため、その焼入性は素材の組織の影響を大きく受け
る。一般に、同一の加熱時間の場合は、素材の組織がマ
ルテンサイト、ソルバイト、パーライト、球状炭化物と
変わるに連れて、オーステナイト化温度は高温側へ移行
する。また、結晶粒度が細かいほど、オーステナイト化
温度は高温側へ移行する。2. Description of the Related Art Induction quenching is used to harden the surface layer of a workpiece in a limited manner. In this induction quenching, the surface layer of the work is heated to an austenitizing temperature or higher in a short time, and thus the hardenability is greatly affected by the structure of the material. Generally, in the case of the same heating time, the austenitizing temperature shifts to a higher temperature side as the structure of the material changes to martensite, sorbite, pearlite, and spherical carbide. Further, the austenitizing temperature shifts to a higher temperature side as the crystal grain size is smaller.
【0003】これに加え、FCやFCDなどの鋳物で
は、素材中のパーライトもこのオーステナイト化温度に
影響を及ぼし、このパーライト量が少ないほどオーステ
ナイト化温度は高温側へ移行する傾向がある。In addition, in castings such as FC and FCD, pearlite in the raw material also affects the austenitizing temperature, and the smaller the amount of pearlite, the more the austenitizing temperature tends to shift to a higher temperature side.
【0004】また、SCM材やSUS材のような高Cr
合金では、Cr炭化物が析出し、この析出物は炭素鋼で
析出するセメンタイト以上にオーステナイト中への固溶
が困難であるため、オーステナイト化温度は一層高くな
る。[0004] In addition, high Cr such as SCM material and SUS material
In the alloy, Cr carbide precipitates, and since the precipitate is more difficult to dissolve in austenite than cementite precipitated in carbon steel, the austenitizing temperature is further increased.
【0005】そして、オーステナイト化温度が高温側へ
移行することは、焼入のための加熱時間が同一であれ
ば、その加熱温度を上げなければならいこと意味し、同
一温度で焼入しようとする場合は、加熱時間を十分に確
保しなければならないことを意味する。さもなくば、加
熱時に均一なオーステナイト化が行われず、不完全な焼
入となるため、硬度やその他の焼入品質に支障をきたす
ことになる。[0005] The shift of the austenitizing temperature to the high temperature side means that if the heating time for quenching is the same, the heating temperature must be increased, and quenching is performed at the same temperature. This means that sufficient heating time must be ensured. Otherwise, uniform austenitization is not performed during heating, resulting in incomplete quenching, which impairs hardness and other quenching quality.
【0006】ところで、最近では機械加工性(引き抜き
や冷間鍛造等における冷間加工性)を良くする目的で、
素材を軟らかくして、加工後に高周波焼入を行う品物が
増加してきた。一般に素材を軟らかくするには、球状化
焼鈍といって変態点直下の温度に保持後徐冷して炭化物
を球状化する熱処理が行われるが、このような球状化組
織は、前述した通り、高周波焼入には不適な組織であ
り、良好な焼入組織を得るためには、焼入時の加熱温度
を通常の組織よりかなり上げるか、加熱時間を十分に確
保する必要がある。By the way, recently, for the purpose of improving machinability (cold workability in drawing or cold forging, etc.),
The number of products that soften the material and perform induction hardening after processing has increased. Generally, in order to soften the material, heat treatment is performed to maintain the temperature just below the transformation point, called spheroidizing annealing, and then gradually cool to spheroidize the carbide. The structure is unsuitable for quenching, and in order to obtain a good quenched structure, it is necessary to raise the heating temperature during quenching considerably compared to a normal structure or to secure a sufficient heating time.
【0007】特にSCM材やSUS材のような高Cr合
金では、Cr炭化物が球状化した組織となるため、焼入
性は劣悪である。[0007] Particularly, in a high Cr alloy such as an SCM material or a SUS material, the hardenability is inferior because the Cr carbide has a spheroidized structure.
【0008】図1は50Cr−50Mo合金のT−T−
A線図である。Aは焼なまし材で、焼なまし条件は85
0℃×20分−540℃×61000秒の炉冷である。
Nは焼ならし材で、焼ならし条件は850℃×20分−
650℃×1500秒の炉冷である。Hは焼もどし材
で、焼もどし条件は850℃×20分−水冷−710℃
×4時間−空冷である。Sは球状化焼なまし材で、焼な
まし条件は850℃×30分−745℃×7時間−徐冷
−720℃×15時間−徐冷である。FIG. 1 shows the TTT of a 50Cr-50Mo alloy.
FIG. A is an annealed material, the annealing condition is 85
Furnace cooling at 0 ° C. × 20 minutes−540 ° C. × 61000 seconds.
N is the normalizing material, the normalizing condition is 850 ° C x 20 minutes-
Furnace cooling at 650 ° C. × 1500 seconds. H is a tempered material, the tempering condition is 850 ° C x 20 minutes-water cooling-710 ° C
X 4 hours-air cooling. S is a spheroidized annealing material. The annealing condition is 850 ° C. × 30 minutes−745 ° C. × 7 hours—slow cooling—720 ° C. × 15 hours—slow cooling.
【0009】加熱速度が速くなるほどオーステナイト化
温度は上昇する。そのため、ワークの表層部が短時間加
熱される高周波焼入では、本質的に高い加熱温度が必要
になる。なかでも、球状炭化物組織である球状化焼なま
し材Sは、特に高い加熱温度まで上げないと、充分オー
ステナイト化しない。The austenitizing temperature increases as the heating rate increases. Therefore, in induction hardening in which the surface layer of the work is heated for a short time, an essentially high heating temperature is required. Above all, the spheroidized annealing material S, which is a spheroidal carbide structure, does not sufficiently austenite unless the temperature is raised particularly high.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】球状化処理を受けた高
Cr合金のような高周波焼入に不適な難焼入材では、焼
入時の加熱温度を通常の組織よりかなり上げるか、加熱
時間を十分に確保する必要がある。しかし、加熱時間の
延長は焼入パターンが崩れたり、生産性の低下を招く。In the case of a hard-hardened material that is not suitable for induction hardening, such as a high Cr alloy that has been subjected to spheroidizing treatment, the heating temperature during quenching is increased considerably from the normal structure or the heating time is increased. It is necessary to secure enough. However, prolonging the heating time causes a quenching pattern to collapse or lowers productivity.
【0011】加えて、品物の形状や焼入仕様によって
は、焼入時の加熱温度を上げることも、加熱時間を延長
することができないものも数多く存在する。即ち、加熱
温度を上げると、品物によっては歪みや割れが発生し、
加熱時間を延長した場合は焼入深さが深くなりすぎて、
焼入仕様によってはその仕様が満足されなくなるのであ
る。In addition, depending on the shape and quenching specification of the product, there are many cases in which the heating temperature during quenching cannot be increased and the heating time cannot be extended. That is, when the heating temperature is increased, distortion or cracks occur depending on the product,
If the heating time is extended, the quenching depth will be too deep,
Depending on the hardening specification, the specification may not be satisfied.
【0012】このような場合、従来は焼入前に熱処理を
行って素材組織を焼入しやすい焼ならし組織等に変える
ことが行われる。また、ある程度のリスクを覚悟して焼
入温度をかなり高めに設定することが行われる。In such a case, conventionally, heat treatment is performed before quenching to change the material structure to a normalized structure or the like that is easy to quench. In addition, the quenching temperature is set to be relatively high with some risk in mind.
【0013】しかしながら、材料学的に素材組織を変え
るためには拡散時間を必要とする。このため、高周波誘
導加熱のような長くても数十秒単位での短時間加熱で
は、素材組織を変えるまでには至らない。このため、長
時間のバッチ処理が必要となり、焼入作業の効率が著し
く低下する。[0013] However, in order to change the material structure from a material viewpoint, a diffusion time is required. For this reason, even if heating is performed for a short time in the order of several tens of seconds at the longest, such as high-frequency induction heating, the material structure cannot be changed. For this reason, a long-time batch process is required, and the efficiency of the quenching operation is significantly reduced.
【0014】焼入温度を高めに設定した場合は、品物に
よっては歪みや割れが発生するおそれがある。When the quenching temperature is set higher, there is a possibility that distortion or cracks may occur depending on the product.
【0015】なお、移動焼入での作業効率を高めるため
に、焼入加熱前にワークの表層部を高周波誘導加熱によ
り予熱することは行われているが、加熱温度が低く、し
かも予熱後の冷却コントロールが行われていないため
に、焼入性を高めるまでには至っていない。In order to increase the work efficiency in the moving quenching, the surface layer of the work is preheated by high-frequency induction heating before quenching heating. However, the heating temperature is low, and furthermore, after the preheating, Since the cooling control is not performed, the hardenability has not been improved.
【0016】本発明はかかる事情に鑑みて創案されたも
のであり、球状化処理を受けた高Cr合金のような難焼
入材についても、歪みや割れを発生させることなく、し
かも能率的に高周波焼入することができる高周波焼入方
法及び高周波焼入装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and it is possible to efficiently form hardened materials such as high chromium alloys which have been subjected to spheroidization without causing distortion and cracking. An object of the present invention is to provide an induction hardening method and an induction hardening device capable of performing induction hardening.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る高周波焼入方法は、高周波誘導加熱に
よりワークの表層部を限定的に焼入する前に、当該表層
部を高周波誘導加熱により変態点に昇温し、当該昇温と
これに続く冷却コントロールとにより当該表層部のみを
焼入に適した組織に変更し、しかる後に当該表層部を焼
入することを特徴とする。Means for Solving the Problems To achieve the above object, an induction hardening method according to the present invention comprises the steps of: The temperature is raised to the transformation point by induction heating, and only the surface layer is changed to a structure suitable for quenching by the temperature rise and the subsequent cooling control, followed by quenching the surface layer. .
【0018】また、本発明に係る高周波焼入装置は、焼
入前のワークの表層部を変態点以上に高周波誘導加熱す
る組織変更用の加熱手段と、変態点以上に加熱されたワ
ークの表層部の冷却速度をコントロールして焼入に適し
た組織に変更する組織変更用の冷却手段と、焼入に適し
た組織に変更されたワークの表層部を焼入温度に高周波
誘導加熱する焼入用の加熱手段と、焼入温度に加熱され
たワークの表層部を急冷して焼入組織とする焼入用の冷
却手段とを具備する。Further, the induction hardening apparatus according to the present invention includes a heating means for changing the structure for induction heating the surface layer of the work before quenching above the transformation point, and a surface layer of the work heated above the transformation point. Cooling means for changing the structure by controlling the cooling rate of the part to change to a structure suitable for quenching, and quenching for induction heating the surface layer of the work changed to a structure suitable for quenching to the quench temperature And a quenching cooling means for rapidly cooling the surface layer of the work heated to the quenching temperature to form a quenched structure.
【0019】移動焼入を行う場合は、特に、長尺ワーク
を軸方向に搬送するワーク搬送手段と、ワーク搬送路に
設けられて長尺ワークの表層部を軸方向の一部について
変態点以上に高周波誘導加熱する組織変更用の加熱手段
と、当該加熱手段の加熱の下流側に設けられて、ワーク
の表層部を軸方向の一部について強制的に冷却して焼入
に適した組織に変更する組織変更用の冷却手段と、当該
冷却手段の下流側に設けられて、ワークの表層部を軸方
向の一部について焼入温度に高周波誘導加熱する焼入用
の加熱手段と、当該加熱手段の加熱の下流側に設けられ
て、ワークの表層部を軸方向の一部について急冷して焼
入組織とする焼入用の冷却手段とを具備する。In the case of carrying out the moving quenching, in particular, a work transfer means for transferring a long work in the axial direction, and a surface layer portion of the long work which is provided in the work transfer path and has a part above the transformation point in the axial direction. A heating means for changing the structure for high-frequency induction heating, and a heating means provided downstream of the heating means for forcibly cooling the surface layer part of the work in a part of the axial direction to a structure suitable for quenching. A cooling means for changing the structure to be changed; a quenching heating means provided on the downstream side of the cooling means for high-frequency induction heating the surface layer of the workpiece to a quenching temperature for a part in the axial direction; A quenching cooling means provided on the downstream side of heating of the means and quenching the surface layer portion of the work in a part of the axial direction to form a quenched structure.
【0020】高周波誘導加熱では、素材全体の組織を焼
入に適した組織に変えることは困難である。しかし、高
周波誘導加熱で焼入される部分はワークの表層部であ
り、ワークの表層部のみであれば、高周波誘導加熱でも
その組織を焼入に適した組織に変えることが可能であ
る。In high-frequency induction heating, it is difficult to change the structure of the entire material to a structure suitable for quenching. However, the portion hardened by high-frequency induction heating is the surface layer of the work, and if only the surface layer of the work is used, the structure can be changed to a structure suitable for quenching even by high-frequency induction heating.
【0021】従って、本発明に係る高周波焼入方法及び
高周波焼入装置では、焼入される表層部が短時間で焼入
に適した組織に変更され、これにより、球状化処理を受
けた高Cr合金のような難焼入材についても、歪みや割
れが生じることなく、しかも能率的に高周波焼入され
る。Therefore, in the induction quenching method and the induction quenching apparatus according to the present invention, the surface layer to be quenched is changed into a structure suitable for quenching in a short period of time. Even hard-hardened materials such as Cr alloys are efficiently induction hardened without distortion or cracking.
【0022】焼入に適した組織としては焼ならし組織が
好ましい。この組織は変態点、具体的にはA3 点以上の
加熱と、これに続くA1 以下までの冷却とで得られる。
また、一部マルテンサイトの組織も焼入に適する。As a structure suitable for quenching, a normalized structure is preferable. This organization transformation point, in particular obtained by a cooling to heating of the three or more points A, A 1 following subsequent thereto.
Some martensite structures are also suitable for quenching.
【0023】焼入方法としてはワークの一部分ずつ焼入
を行う移動焼入でも、ワークの全体を一度に焼入する非
移動焼入でもよい。移動焼入の場合は特に能率的な焼入
作業が可能となる。組織変更用の冷却手段は省略するこ
とができるが、その場合は放熱となり、冷却時間が長く
なる。組織変更用の冷却手段を設けることにより、作業
効率が特に向上し、生産性が増大する。非移動焼入の場
合、焼入用の加熱手段及び冷却手段は組織変更用の加熱
手段及び冷却手段をそれぞれ兼ねることが可能である。The method of quenching may be moving quenching for quenching a part of the work or non-moving quenching for quenching the whole work at once. In the case of moving quenching, particularly efficient quenching work becomes possible. The cooling means for changing the structure can be omitted, but in that case, heat is dissipated, and the cooling time becomes longer. By providing the cooling means for changing the structure, work efficiency is particularly improved, and productivity is increased. In the case of non-moving quenching, the heating means and the cooling means for quenching can also serve as the heating means and the cooling means for changing the structure, respectively.
【0024】[0024]
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図2は本発明の実施形態に係る高周
波焼入装置の構成図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a configuration diagram of the induction hardening apparatus according to the embodiment of the present invention.
【0025】本発明の実施形態に係る高周波焼入装置
は、本発明に係る高周波焼入方法を実施するのに使用さ
れる。具体的には、レールのような長尺ワーク10の移
動焼入に使用される。長尺ワーク10は、例えばSCM
材やSUS材のような高Cr合金からなる。この高Cr
合金は、球状化処理により加工性を改善された後、引き
抜きと軟化焼鈍を繰り返して所定の形状の長尺ワーク1
0に加工され、最後に高周波焼入により表層部が硬化さ
れる。The induction hardening apparatus according to the embodiment of the present invention is used for performing the induction hardening method according to the present invention. Specifically, it is used for moving and quenching a long work 10 such as a rail. The long work 10 is, for example, an SCM
It is made of a high Cr alloy such as a material or a SUS material. This high Cr
After workability is improved by spheroidizing, the alloy is repeatedly drawn and soft-annealed to obtain a long workpiece 1 having a predetermined shape.
The surface layer is hardened by induction hardening.
【0026】この表層部の硬化に使用される上記高周波
焼入装置は、長尺ワーク10を軸方向に搬送する図示さ
れない搬送手段と、長尺ワーク10の搬送路に設けられ
た組織変更用の加熱手段20と、加熱手段20の下流側
に設けられた組織変更用の冷却手段30と、冷却手段3
0の更に下流側に設けられた焼入用の加熱手段40と、
加熱手段40の更に下流側に設けられた焼入用の冷却手
段50とを備えている。The induction hardening device used for hardening the surface layer includes a transport means (not shown) for transporting the long work 10 in the axial direction, and a structure changing mechanism provided on the transfer path of the long work 10. Heating means 20, cooling means 30 for tissue change provided downstream of heating means 20, cooling means 3
0, a heating means 40 for quenching provided further downstream of
And a cooling means 50 for quenching provided further downstream of the heating means 40.
【0027】加熱手段20,40は何れも長尺ワーク1
0の軸方向一部を包囲する高周波誘導加熱コイルであ
る。前者の加熱手段20、即ち組織変更用の加熱手段
は、長尺ワーク10の表層部を変態点以上の温度に高周
波誘導加熱する。後者の加熱手段40、即ち焼入用の加
熱手段は、長尺ワーク10の表層部をオーステナイト化
温度以上に高周波誘導加熱する。The heating means 20 and 40 are both long workpieces 1.
0 is a high-frequency induction heating coil surrounding a part in the axial direction. The former heating means 20, that is, the heating means for changing the structure, heats the surface layer of the long work 10 to a temperature higher than the transformation point by high-frequency induction heating. The latter heating means 40, that is, a heating means for quenching, heats the surface layer of the long workpiece 10 by high frequency induction to a temperature higher than the austenitizing temperature.
【0028】冷却手段30,50は何れも長尺ワーク1
0の軸方向一部を包囲する環状のジャケットである。前
者の冷却手段30、即ち組織変更用の冷却手段は、長尺
ワーク10の表面に冷却液、冷却用空気等の冷媒を吹き
付けることにより、A3 点以上に加熱された表層部を変
態点以下まで冷却して焼入に適した焼ならし組織とす
る。後者の冷却手段50、即ち焼入用の冷却手段は、オ
ーステナイト化温度以上の焼入温度に加熱された表層部
に焼入液を吹き付けることにより、その表層部を急冷し
て焼入組織とする。The cooling means 30 and 50 are both long workpieces 1.
0 is an annular jacket surrounding a part in the axial direction. The former cooling means 30, i.e., the cooling means for the tissue changes, the cooling liquid to the surface of the elongated workpiece 10, by blowing a coolant such as cooling air, the surface layer portion heated above three points A below the transformation point Cool down to a normalized structure suitable for quenching. The latter cooling means 50, that is, the cooling means for quenching, quenches the surface layer heated to a quenching temperature higher than the austenitizing temperature, thereby rapidly cooling the surface layer to form a quenched structure. .
【0029】球状化処理を受けた高Cr合金からなる長
尺ワーク10は難焼入材で、しかも高周波焼入で歪みを
生じやすい。このため、焼入温度の確保が困難であり、
焼入温度が不足する場合は焼入品質が確保されず、焼入
温度を上げた場合は焼入品質は確保されるものの、顕著
な歪みが発生する。そこで従来は、焼入前にバッチ式の
焼ならし熱処理を行って、焼入品質の確保と歪みの防止
を両立させるようにしていたが、作業能率が著しく低下
するのを避け得なかった。The long workpiece 10 made of a high Cr alloy that has been subjected to spheroidizing treatment is a hard-to-harden material, and is easily deformed by induction hardening. For this reason, it is difficult to secure the quenching temperature,
When the quenching temperature is insufficient, the quenching quality is not ensured. When the quenching temperature is increased, the quenching quality is ensured, but significant distortion occurs. Therefore, conventionally, a batch type normalizing heat treatment was performed before quenching to ensure both quenching quality and distortion prevention, but it was unavoidable that the working efficiency was significantly reduced.
【0030】しかるに、上記高周波焼入装置を使用し
て、本発明に係る高周波焼入方法を実施すれば、長尺ワ
ーク10の表層部が加熱手段20によってA3 点以上に
短時間で加熱された後、冷却手段30によってA1 点以
下まで短時間で冷却されることにより、その表層部が短
時間で焼入に適した焼ならし組織となる。このため、こ
れに続く、加熱手段40による焼入温度への加熱では、
オーステナイト化温度が下がり、加熱温度の低下が可能
になるので、焼入品質を確保した場合にも、冷却手段5
0による急冷後の歪みの発生が防止される。[0030] However, using a high-frequency hardening device, provided by carrying out the induction hardening method according to the present invention, the surface portion of the elongated workpiece 10 is heated in a short time more than three points A by the heating means 20 after, by being cooled in a short time to less than 1 point a by the cooling means 30, a normalizing tissue its surface layer portion suitable for hardening in a short time. Therefore, in the subsequent heating to the quenching temperature by the heating means 40,
Since the austenitizing temperature decreases and the heating temperature can be reduced, the cooling means 5 can be used even when the quenching quality is ensured.
The occurrence of distortion after quenching by 0 is prevented.
【0031】即ち、本発明に係る高周波焼入方法及び高
周波焼入装置によれば、第1に、加熱温度を上げずとも
高い焼入品質が確保される。第2に、加熱温度を上げな
いことにより、焼入深さの増大が回避される。第3に、
加熱温度を上げないことにより、歪みの発生が防止され
る。第4に、焼入前のバッチ式の焼ならし熱処理が不要
になり、不要にならずとも、その条件緩和により処理時
間の短縮が可能になるので、生産性が向上する。That is, according to the induction quenching method and the induction quenching apparatus of the present invention, first, high quenching quality is secured without increasing the heating temperature. Second, by not increasing the heating temperature, an increase in quenching depth is avoided. Third,
By not increasing the heating temperature, the occurrence of distortion is prevented. Fourth, a batch type normalizing heat treatment before quenching becomes unnecessary, and even if not, the processing time can be shortened by relaxing the conditions, thereby improving productivity.
【0032】上記実施形態では、組織変更のための冷却
時間を短縮し、ライン長を短縮することを目的として冷
却手段30を使用しているが、この冷却手段30は省略
してもよい。その場合は、組織変更のための冷却は放冷
となる。また、焼入用の冷却手段50の下流側には、ア
フタクーリングジャケットを配置することが可能であ
る。In the above embodiment, the cooling means 30 is used for the purpose of shortening the cooling time for changing the structure and shortening the line length. However, the cooling means 30 may be omitted. In that case, cooling for changing the structure is allowed to cool. An after-cooling jacket can be arranged downstream of the cooling means 50 for quenching.
【0033】また、上記実施形態は移動焼入装置である
が、ワークの種類によっては図3のような非移動式の焼
入装置も可能である。Although the above embodiment is a moving quenching apparatus, a non-moving quenching apparatus as shown in FIG. 3 is also possible depending on the type of work.
【0034】図3の高周波焼入装置では、ワークを円周
状に搬送する放射状に搬送するいわゆるターンテーブル
式の搬送手段がある。すなわち、組織変更用第1加熱ス
テーション20′、組織変更用第2加熱ステーション3
0′、組織変更用冷却ステーション40′、焼入用加熱
冷却ステーション50′が設けられている。In the induction hardening apparatus shown in FIG. 3, there is a so-called turntable type conveying means for conveying a work in a radial manner for conveying the work in a circumferential shape. That is, the first heating station 20 ′ for changing the organization and the second heating station 3
0 ', a structure changing cooling station 40', and a quenching heating / cooling station 50 'are provided.
【0035】まず、 組織変更用第1加熱ステーション
20′に搬入されたワークは、ワーク全体の表層部がA
3 変態点以上に高周波誘導加熱される。その加熱が終わ
ると、組織変更用第1加熱ステーション20′から組織
変更用第2加熱ステーション30′へと移動する。さら
に、組織変更用冷却ステーション40′に移動され、ワ
ーク全体の表層部がA1 変態点以下に冷却される。これ
により、ワーク全体の表層部が焼入に適した焼ならし組
織とされる。First, the work carried into the first heating station 20 'for changing the organization has a surface layer of A of the whole work.
High frequency induction heating over 3 transformation points. When the heating is completed, the structure is moved from the first heating station for changing tissue 20 'to the second heating station for changing tissue 30'. Furthermore, is moved to organizational changes for cooling station 40 ', the surface portion of the entire workpiece is cooled below the A 1 transformation point. As a result, the surface layer of the entire work has a normalized structure suitable for quenching.
【0036】この組織変更用の加熱・冷却が終わると、
ワークは焼入用加熱冷却ステーション50′へと移動さ
れ、ワーク全体の表層部が焼入温度以上に高周波誘導加
熱された後、冷却されワーク全体の表層部が焼入組織と
される。When the heating and cooling for changing the structure are completed,
The work is moved to the quenching heating / cooling station 50 ', and after the surface of the entire work is induction-heated to a temperature higher than the quenching temperature, the work is cooled and the surface of the work is hardened.
【0037】このような高周波焼入装置の場合も、本発
明に係る高周波焼入方法が実施されることにより、第1
に高い焼入品質が確保される。第2に、焼入深さの増大
が回避される。第3に、歪みの発生が防止される。第4
に、焼入前に焼ならし熱処理を受けるも、表層部に限定
された熱処理のため、短時間であり、生産性が向上す
る。In the case of such an induction hardening apparatus as well, the first induction hardening method according to the present invention is carried out, so that the first
High quenching quality is assured. Second, an increase in quenching depth is avoided. Third, the occurrence of distortion is prevented. 4th
In addition, although heat treatment is performed before quenching, the heat treatment is limited to the surface layer, so that the time is short and the productivity is improved.
【0038】[0038]
【実施例】次に本発明の実施例を示し、従来例及び比較
例と対比する。EXAMPLES Next, examples of the present invention will be described, and are compared with conventional examples and comparative examples.
【0039】球状化処理を受け、その後の焼ならし処理
を省略した高Cr合金(マルテンサイト系ステンレス
鋼)の表層部を、高周波誘導加熱により図4に示す3種
類のパターンA〜Cで熱処理した。各熱処理後の表層部
の硬度分布を調査した結果を図5に示す。The surface portion of the high Cr alloy (martensitic stainless steel) which has been subjected to the spheroidizing treatment and the subsequent normalizing treatment is heat-treated by high-frequency induction heating in three types of patterns A to C shown in FIG. did. FIG. 5 shows the results of examining the hardness distribution of the surface layer after each heat treatment.
【0040】パターンAは焼入時の加熱時間を短縮ため
に、焼入前に低温予熱を行った従来例である。焼入時の
加熱温度は歪みが発生しない程度の比較的低温に抑制さ
れている。加熱時間は焼入深さの増大を回避するために
十分に短く設定されている。低温予熱に引き続いて焼入
を行ったが、予熱温度がA1 変態点未満であり、組織の
変更に至らないため、焼入後の表面硬度はビッカース硬
さHvで約500、ロックウエル硬さ(HR C)で約5
0である。Pattern A is a conventional example in which low-temperature preheating is performed before quenching to shorten the heating time during quenching. The heating temperature during quenching is suppressed to a relatively low temperature that does not cause distortion. The heating time is set short enough to avoid increasing the quenching depth. Quenching was performed following low-temperature preheating. However, since the preheating temperature was lower than the A 1 transformation point and the structure was not changed, the surface hardness after quenching was about 500 in Vickers hardness Hv, and Rockwell hardness ( about in H R C) 5
0.
【0041】パターンBは予熱温度をA1 変態点以上に
高めた比較例である。予熱温度をA 1 変態点以上に高め
たが、予熱に続く冷却で冷却温度がA1 変態点以上と高
く、十分な冷却コントロールが行われていないため、焼
入後の表面硬度はビッカース硬さHvで約600、ロッ
クウエル硬さ(HR C)で約56である。The pattern B has a preheating temperature of A1More than the transformation point
It is the comparative example which raised. Set the preheating temperature to A 1Higher than the transformation point
However, the cooling temperature is A1Above the transformation point and high
And cooling is not adequately controlled.
The surface hardness after entering is about 600 in Vickers hardness Hv,
Cowell hardness (HRC) is about 56.
【0042】これらに対し、パターンCは予熱温度をA
3 点以上に高め、且つ予熱に続く冷却での冷却温度をA
1 変態点以下にコントロールした本発明例である。焼入
時の加熱温度が従来例及び比較例と同じ比較的低温で、
加熱時間も制限されているにもかかわらず、焼入後の表
面硬度はビッカース硬さHvで約680、ロックウエル
硬さ(HR C)で約59と高かった。これは予熱処理で
表層部に焼入に適した焼ならし組織が形成されたことに
よる。On the other hand, the pattern C has a preheating temperature of A
Increase the cooling temperature in cooling following preheating to three or more points
It is an example of the present invention controlled to one transformation point or less. The heating temperature at the time of quenching is relatively low, the same as the conventional example and the comparative example,
The heating time also despite being limited, the surface hardness after quenching is about 680 in Vickers hardness Hv, as high as about 59 Rockwell hardness (H R C). This is because a normalized structure suitable for quenching was formed in the surface layer by the pre-heat treatment.
【0043】このように、本発明によれば、ワークが難
焼入材の場合に焼入温度を比較的低温に抑制しても高い
焼入品質が確保され、焼入温度を比較的低温に抑制した
ことにより、ワークの歪みや割れが防止される。また、
加熱時間を延長する必要がないので、焼入深さの増大が
回避される。更に、焼入に適した組織をワークの表層部
に限定的に形成するため、その形成に要する時間が僅か
であり、移動焼入でもその形成が可能である。このた
め、焼入作業の能率が高く、バッチ式の焼ならし熱処理
の省略やその時間短縮が可能になることとあいまって、
高い生産性が確保される。As described above, according to the present invention, high quenching quality can be ensured even when the quenching temperature is suppressed to a relatively low temperature when the work is a hardly quenched material, and the quenching temperature can be reduced to a relatively low temperature. The suppression prevents the work from being distorted or cracked. Also,
Since there is no need to extend the heating time, an increase in the quenching depth is avoided. Further, since a structure suitable for quenching is formed only in the surface layer of the work, the time required for forming the structure is short, and the formation can be performed by moving quenching. For this reason, the efficiency of quenching work is high, and it becomes possible to omit the batch type normalizing heat treatment and shorten the time,
High productivity is ensured.
【0044】図4の本発明例Cでは、予熱後のワークを
放冷したため、冷却時間が長くなっているが、ここで冷
却コントロールを行うことにより、冷却時間の短縮も可
能である。In Example C of the present invention shown in FIG. 4, since the work after preheating is allowed to cool, the cooling time is long, but by performing the cooling control here, the cooling time can be shortened.
【0045】なお、本発明は球状化処理を受けた高Cr
合金のような難焼入材の高周波焼入に適するが、これ以
外の材料、例えば炭素鋼等の高周波焼入にも適用可能で
あり、その適用により、歪みや割れを発生させることな
く、しかも能率的に高周波焼入することができる。It should be noted that the present invention relates to a high Cr
Suitable for induction quenching of hard-hardened materials such as alloys, but it is also applicable to other materials, for example, induction hardening of carbon steel and the like. Induction hardening can be performed efficiently.
【0046】[0046]
【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明に係る高
周波焼入方法及び高周波焼入装置は、ワークの表層部を
高周波焼入する前に、その表層部を、高周波誘導加熱と
これに続く冷却コントロールとにより、焼入に適した組
織とする。このため、高周波焼入での加熱温度の低下が
可能になり、ワークの歪みや割れが防止される。また、
焼入温度を低下させても、優れた焼入品質が確保され
る。更に、加熱時間を延長する必要がないので、焼入深
さの増大が回避される。更に又、焼入時間が短い上に、
焼入前の加熱・冷却が比較的短時間で行われ、しかも、
焼ならし熱処理の省略や条件緩和が可能になることによ
り、高い生産性が確保される。従って、高品質の焼入製
品が能率よく経済的に生産される。As described above, in the induction hardening method and the induction hardening apparatus according to the present invention, before the surface layer portion of the work is induction hardened, the surface layer portion is subjected to high-frequency induction heating and subsequent heating. A structure suitable for quenching is obtained by cooling control. For this reason, the heating temperature in the induction hardening can be reduced, and distortion and cracking of the work can be prevented. Also,
Even when the quenching temperature is lowered, excellent quenching quality is ensured. Further, since it is not necessary to extend the heating time, an increase in the quenching depth is avoided. Furthermore, the quenching time is short,
Heating and cooling before quenching are performed in a relatively short time.
High productivity can be ensured by omitting the normalizing heat treatment and alleviating the conditions. Accordingly, high quality quenched products are efficiently and economically produced.
【図1】50Cr−50Mo合金のT−T−A線図であ
る。FIG. 1 is a TTA diagram of a 50Cr-50Mo alloy.
【図2】本発明の実施形態に係る高周波焼入装置の構成
図である。FIG. 2 is a configuration diagram of an induction hardening device according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の他の実施形態に係る高周波焼入装置の
構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of an induction hardening apparatus according to another embodiment of the present invention.
【図4】従来例、比較例及び本発明例での加熱パターン
を示す線図である。FIG. 4 is a diagram showing heating patterns in a conventional example, a comparative example, and an example of the present invention.
【図5】従来例、比較例及び本発明例での硬度分布を示
す線図である。FIG. 5 is a diagram showing hardness distributions in a conventional example, a comparative example, and an example of the present invention.
10 ワーク 20 組織変更用の加熱手段 20′ 組織変更用第1加熱ステーション 30 組織変更用の冷却手段 30′ 組織変更用第2加熱ステーション 40 焼入用の加熱手段 40′ 組織変更用冷却ステーション 50 焼入用の冷却手段 50′ 焼入用加熱冷却ステーション 70 ローディング・アンローディングステーション DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Work 20 Heating means for changing the structure 20 'First heating station for changing the structure 30 Cooling means for changing the structure 30' Second heating station for changing the structure 40 Heating means for quenching 40 'Cooling station for changing the structure 50 Burning Cooling means for loading 50 'Heating / cooling station for quenching 70 Loading / unloading station
Claims (3)
限定的に焼入する前に、当該表層部を高周波誘導加熱に
より変態点以上に昇温し、当該昇温とこれに続く冷却コ
ントロールとにより当該表層部のみを焼入に適した組織
に変更し、しかる後に当該表層部を焼入することを特徴
とする高周波焼入方法。1. Before the surface layer of a work is hardened by high-frequency induction heating to a limited extent, the surface layer is heated to a temperature equal to or higher than the transformation point by high-frequency induction heating. An induction hardening method characterized in that only the surface layer is changed to a structure suitable for quenching, and thereafter the surface layer is hardened.
高周波誘導加熱する組織変更用の加熱手段と、変態点以
上に加熱されたワークの表層部の冷却速度をコントロー
ルして焼入に適した組織に変更する組織変更用の冷却手
段と、焼入に適した組織に変更されたワークの表層部を
焼入温度に高周波誘導加熱する焼入用の加熱手段と、焼
入温度に加熱されたワークの表層部を急冷して焼入組織
とする焼入用の冷却手段とを具備することを特徴とする
高周波焼入装置。2. A heating means for structurally changing the surface layer of the work before quenching by high frequency induction heating to a temperature higher than the transformation point, and controlling the cooling rate of the surface layer of the work heated to the transformation point or higher. A cooling means for changing the structure to a structure suitable for quenching, a heating means for quenching for heating the surface layer of the work changed to a quenching temperature to a quenching temperature, and a quenching temperature. An induction quenching apparatus, comprising: a cooling means for quenching a surface layer portion of the heated work to rapidly form a quenched structure.
送手段と、ワーク搬送路に設けられて長尺ワークの表層
部を軸方向の一部について変態点以上に高周波誘導加熱
する組織変更用の加熱手段と、当該加熱手段の加熱の下
流側に設けられて、ワークの表層部を軸方向の一部につ
いて強制的に冷却して焼入に適した組織に変更する組織
変更用の冷却手段と、当該冷却手段の下流側に設けられ
て、ワークの表層部を軸方向の一部について焼入温度に
高周波誘導加熱する焼入用の加熱手段と、当該加熱手段
の加熱の下流側に設けられて、ワークの表層部を軸方向
の一部について急冷して焼入組織とする焼入用の冷却手
段とを具備することを特徴とする高周波焼入装置。3. A work transfer means for transferring a long work in the axial direction, and a structure changing means provided in the work transfer path for inducing high-frequency induction heating of a surface layer portion of the long work to a portion above the transformation point at a temperature higher than a transformation point. A heating means, and a cooling means for changing the structure which is provided on the downstream side of the heating of the heating means and forcibly cools the surface layer portion of the workpiece in a part of the axial direction to change the structure to a structure suitable for quenching. And a heating means for quenching, which is provided downstream of the cooling means and heats the surface layer portion of the workpiece by high-frequency induction to a quenching temperature for a part of the workpiece in the axial direction, and is provided downstream of heating of the heating means. And a quenching means for quenching the surface layer portion of the workpiece in an axial direction to form a quenched structure.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11097381A JP2000290725A (en) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | Induction hardening method and induction hardening device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11097381A JP2000290725A (en) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | Induction hardening method and induction hardening device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000290725A true JP2000290725A (en) | 2000-10-17 |
Family
ID=14190944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11097381A Pending JP2000290725A (en) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | Induction hardening method and induction hardening device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000290725A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100653134B1 (en) | 2006-04-25 | 2006-12-04 | 광진실업 주식회사 | Spheroidal Annealing Method of Medium Carbon Steel Bar Using Electric Induction Heating Equipment |
-
1999
- 1999-04-05 JP JP11097381A patent/JP2000290725A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100653134B1 (en) | 2006-04-25 | 2006-12-04 | 광진실업 주식회사 | Spheroidal Annealing Method of Medium Carbon Steel Bar Using Electric Induction Heating Equipment |
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