JPH021207B2 - - Google Patents

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JPH021207B2
JPH021207B2 JP19645881A JP19645881A JPH021207B2 JP H021207 B2 JPH021207 B2 JP H021207B2 JP 19645881 A JP19645881 A JP 19645881A JP 19645881 A JP19645881 A JP 19645881A JP H021207 B2 JPH021207 B2 JP H021207B2
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JP
Japan
Prior art keywords
hole wall
hardening
mass part
heat
temperature
Prior art date
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Expired
Application number
JP19645881A
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English (en)
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JPS5896814A (ja
Inventor
Osamu Kurasawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koshuha Netsuren KK
Original Assignee
Koshuha Netsuren KK
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Publication date
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Priority to JP19645881A priority Critical patent/JPS5896814A/ja
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Publication of JPH021207B2 publication Critical patent/JPH021207B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06Surface hardening

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、部材中心から偏在して孔設された孔
を有する部材の孔壁を表面焼入れするのに好適な
焼入れ制御方法に関する。
〔従来の技術〕
大質量部と小質量部を持つ偏肉部材の表面を焼
入れ硬化し上記小質量部にも大質量部と同様に高
い靭性を確保するとともに、耐摩耗性を付与する
焼入れでは、均一な加熱と冷却が必須要件である
が、単に誘導加熱器と冷却器とを組合わせる従来
の焼入方法では被焼入部分の後背周囲の形状およ
び質量(mass)が不同な偏肉部材に対しては、
その目的が必ずしも満足に達成できず、焼入れ深
さおよび硬さの不均一が生じ、偏肉が極端な場
合、即ち、第1図に示す部材Wの孔Dの孔壁を焼
入れするような場合には斜線Hで示すように母材
の柔難組織を失う極端な焼ムラが生ずるので、表
面焼入れは不適とされ、このような場合には、従
来は、浸炭処理による表面硬化処理が施されてい
た。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、浸炭処理には前処理が極めて厄介であ
り、かつ浸炭に数時間もかかり、生産性が悪いの
で、これに代わる効率的な処理方法の開発が望ま
れていた。
本発明者は偏肉部材に従来方法による焼入れが
不適である原因を考察したところ、部材の中心か
ら偏在して孔設された孔壁に対して表面焼入れす
る場合、その孔壁焼入れ面にそつた部位の後背に
存する部分の質量が相違し、従つて部材各方向の
熱容量が相違している時、該孔壁の全面に対する
加熱量が一定であつても、前記孔壁の後背部分の
質量が異なることからもたらされる孔壁面周囲の
熱伝導の程度が著しく相違するために、焼入れに
必要な高温状態になる広がり部分が偏る。第2図
はこの状態を模式的に図示したものである。即
ち、第2図に矢印の長短および太さで図示される
ように、孔壁周囲からの放射方向の熱伝導は不均
一な非対称に分布している。孔壁から大質量部W
1への熱伝導は、矢印の長さで表わされる通り、
速やかに伝わり、反対に小質量部W2への熱伝導
は直に端面へ達して阻げられる。従つて、昇温
は、小質量部W2の側縁部位は熱が蓄積されるの
で矢印の太さで表わされる通り、相対的に早く焼
入れ温度に達するが、大質量部W1は、反対に、
熱が拡散されて遅れる。この差異は、小質量部W
2の周囲が焼入れ温度に昇温しても、大質量部W
1が所定の充分な深さ範囲まで焼入れ温度に昇温
しておらず、逆に、大質量部W1が所定の充分な
深さ範囲に昇温すれば、小質量部W2は加熱オー
バの状態を招来する。従つて、第1図のように小
質量部W2の全範囲が焼入れ温度に昇温してしま
えば、焼入れ後の部材に靭性を与える母材の柔軟
組織は残らず、小質量部W2の非焼入れ部を残そ
うとすれば、大質量部W1側の側縁部の焼入れが
不充分となる。
孔壁からの昇温範囲が異なることに起因する熱
応力及び変態応力の差異は、種々の歪を生みやす
く、甚だしいときは焼割れが発生したり、該部位
の靭性を損ずる等の不都合を招く。焼ムラ発生の
最も大きな原因は大質量部W1と小質量部W2の
熱容量の差異にあることは明らかである。
本発明は上記したような従来の問題を解消する
ためになされたもので、部材中心から偏在して形
成された孔を有する小質量部と大質量部を有する
部材において、該小質量部に母材組織を残して上
記孔壁を均一に表面焼入れすることを可能にする
加熱制御焼入れ方法を提供することを目的とす
る。
〔課題を解決するための手段〕
この発明は上記目的を達成するために、孔壁の
後背に存する大質量部における孔壁からやや隔た
つた部分を、上記質量の大きさに応じて、当該部
分の部材幅方向の全断面にわたり200℃から変態
温度までの温度範囲内の所定温度に加熱昇温せし
めて、孔壁の表面焼入れ時における熱量が大質量
部へ熱伝導によつて拡散することを防止し得るよ
うにした後、当該孔壁周囲を含む部材側縁までの
小質量部に非焼入部を残して孔壁を均一に表面焼
入れする構成としたものである。
〔作用〕
本発明では、被焼入部位の孔壁を焼入れする前
に、該孔壁の後背に存する大質量部における孔壁
からやや隔たつた部位を上記質量の大きさに応じ
て当該部分の部材幅方向の断面にわたり、所定温
度に加熱昇温して熱堰を形成せしめたのち、孔壁
の表面焼入れを行うので、焼入れ時における大質
量部への熱拡散が、この熱堰によつて、抑えら
れ、小質量部に非焼入部を残して、孔壁を均一に
焼入れすることが可能となる。
〔実施例〕
以下、本発明の1実施例を図面を参照して説明
する。
第3図aにおいて、1は図示しない支持装置に
よつて昇降可にる支持された誘導加熱器、2は図
示しない移動可能な支持装置によつて移動自在に
支持された加熱制御器、Wは図示しない支持装置
によつて支持された被焼入材である。被焼入材W
は第3図bに示すように他端に偏在する孔Dによ
り一部分が相対的に非常に薄い肉部で形成される
板状の偏肉部材であり、例えばレバー等として使
用されるもので、その孔Dの壁面を被焼入面とす
る。
被焼入材Wの孔Dにはコイル状の誘導加熱器1
が挿入可能となつており、該誘導加熱器1は高周
波電源E1に接続されている。加熱制御加熱器2
は、被焼入れ材Wの孔Dから長手方向へやや隔た
つた該孔Dの後背部に、部材長手方向(軸方向)
に垂直な断面すなわち部材巾方向の断面に亘つて
所定の温度に加熱可能なように、周回して配設さ
れ、上記電源E1の周波数よりより低周波の電源
E2に接続される。
この構成において、図示の如き被焼入材Wを焼
入れするときは、まず、該被焼入材Wの孔Dの該
被焼入材に対する質量の偏在度が及ぼす熱伝導の
不均一分布に相応して、熱伝導の高い所定位置に
加熱制御加熱器2を位置決めし、該加熱制御加熱
器2に低周波電源E2から所定時間通電し、当該
位置決めされた部位の質量に応じて200℃から変
態温度までの範囲内の所定温度に加熱昇温して熱
堰Sを形成せしめる。次いで、誘導加熱器1を該
被焼入材Wの孔Dに挿通して、高周波電源E1か
ら誘導加熱器1へ通電し、被焼入材Wの孔の壁面
を焼入れする。
このようにすると、熱容量の大きい大質量部W
1には、予め焼入れ時の熱量が熱伝導によつて拡
散するのを防止し得る熱堰Sを形成してあるの
で、孔壁は全周にわたつて均一に加熱されたうえ
で冷却されることになり、第3図bに示すよう
に、全周にわたり均一深さの薄い焼入層Hが得ら
れる。
本発明は、焼入加熱の制御のために、熱堰形成
を新しい原理として導入したもので、被焼入れ筒
所に連なり、熱拡散で温度降下の大きい、換言す
れば昇温し難い大質量部W1に熱堰を形成し、小
質量部W2の温度上昇程度に応じて大質量部W1
の所定部位全断面にわたり加熱制御する。こ原理
は、第3図bに示したように、非常に効果的に被
焼入箇所周囲の焼入れ層を均一化する。例えば、
0.05mm〜2mm、特には0.1mmの焼入れ深さの精度
を実現でき、前記したように、従来法では、全域
焼入れ硬化が起こり易かつた小質量部W2におい
て、焼入層外縁部に柔軟母材組織を残しつつ、焼
入れ後の部材強度と耐摩耗性とを伝えることがで
きる。
〔実施例〕
次に、本発明を、第4図aおよびbに示す形状
の試験片に対して実施した場合の試験結果(第5
図)について説明する。同図において、△印は加
熱制御加熱器2の配設位置を示す。
(1) 試験片 形状寸法:150mm×34mm×20mm孔径:20mmφ 材質:S45C (2) 誘導加熱器 巻数:3.5ターン、外径:17mmφ 電源E1:200KHz、80Kw (3) 加熱制御加熱器 巻数:1ターン、 電源E2:30KHz、80Kw (4) 加熱・焼入れ条件 加熱制御加熱器による加熱条件 電圧:8.0KV、電流:6.0A グリツド電流:0.5A、加熱時間:7sec 誘導加熱器による焼入れ条件 電圧:11.6KV、電流:6.3A グリツド電流:0.3A、加熱時間:3.5sec 冷却時間:8sec (5) 試験結果 第5図の試験結果は、試験片の部分、A、
B、Cにおける孔Dの孔壁から矢印方向に沿う
内部硬さ分布を示しており、この図から、孔D
の孔壁全周にわたり、ほぼ均一深さの薄い焼入
れ硬化層が形成されることが理解される。
〔発明の効果〕
本発明は以上説明した通り、被焼入部位周囲の
焼入れ時の熱量の不均一な熱伝導分布に応じて、
被焼入個所に熱堰を形成することで、小質量部の
温度上昇に応じた焼入れ加熱時の温度を制御でき
るから、被焼入部位周囲の熱伝導を均一かつ安定
に維持可能とし、これにより当該被焼入部表面層
を所望かつ精密に焼入れすることが可能となり、
さらには小質量部にも非焼入部を残して部材に靭
性を保持せしめることも可能となる。その結果、
焼入れ処理では満足する仕上がりが得られなかつ
た偏肉部材にも焼入れ処理が適用可能となり、し
かも従来に比して高精度の仕上がり焼入れを施す
ことができ、しかも、この効果は、短時間の簡単
な操作で得ることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の焼入れ方法により焼入れした場
合の焼入れ層を示す正面図、第2図は第1図にお
ける熱伝導の状態を矢印で示した正面図、第3図
aは本発明を実施するための装置とその配置を例
示した斜視図、第3図bは本発明の効果を説明す
るための図、第4図aおよびbはそれぞれ本発明
の方法の実験に用いた試験片の平面図および側面
図、第5図は上記実験例の試験結果を示す内部硬
さ分布図である。 1……誘導加熱器、2……加熱制御加熱器、W
……被焼入材、W1……大質量部、W2……小質
量部、D……孔、H……硬化層、S……熱堰。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 炭素鋼よりなる部材の中心から偏在して孔設
    された孔壁を誘導加熱手段を用いて表面焼入れす
    る場合において、当該孔壁の後背に存する大質量
    部における孔壁からやや隔たつた部分を、上記質
    量の大きさに応じて、当該部分の部材幅方向の全
    断面にわたり200℃から変態温度までの温度範囲
    内の所定温度に加熱昇温せしめて、孔壁の表面焼
    入れ時における熱量が大質量部へ熱伝導によつて
    拡散することを防止し得るようにした後、当該孔
    壁周囲を含む部材側縁までの小質量部に非焼入部
    を残して孔壁を均一に表面焼入れすることを特徴
    とする加熱制御焼入方法。
JP19645881A 1981-12-07 1981-12-07 加熱制御焼入方法 Granted JPS5896814A (ja)

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JP19645881A JPS5896814A (ja) 1981-12-07 1981-12-07 加熱制御焼入方法

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JP19645881A JPS5896814A (ja) 1981-12-07 1981-12-07 加熱制御焼入方法

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JPS5896814A JPS5896814A (ja) 1983-06-09
JPH021207B2 true JPH021207B2 (ja) 1990-01-10

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