JPH0217607B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0217607B2 JPH0217607B2 JP12114186A JP12114186A JPH0217607B2 JP H0217607 B2 JPH0217607 B2 JP H0217607B2 JP 12114186 A JP12114186 A JP 12114186A JP 12114186 A JP12114186 A JP 12114186A JP H0217607 B2 JPH0217607 B2 JP H0217607B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- product
- shot
- temperature
- speed
- hardness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
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、シヨツト
ピーニング自体によつ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ヨツトピーニングに
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つ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。
面加工熱処理法に関し、より詳しくは、シヨツト
ピーニング自体によつ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ヨツトピーニングに
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つ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
冷間加工を施すシヨツトピーニングはすでに実施
されており、公知である。
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
冷間加工を施すシヨツトピーニングはすでに実施
されており、公知である。
前記従来の方法は、高周波誘導加熱等により成
品に約850℃前後で焼入れし、600℃前後で焼もど
すという熱処理を行つて、表面組織の変態を行わ
せた後、空冷し、常温あるいは温間で通常のシヨ
ツ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るものである。従来
手段はかように、熱処理工程とシヨツトピーニン
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
理とシヨツ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
た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問題点を有するものであ
つた。 本発明は、上記問題点を解決するために、１回
のシヨツトピーニングによつて、熱処理及びシヨ
ツ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。
品に約850℃前後で焼入れし、600℃前後で焼もど
すという熱処理を行つて、表面組織の変態を行わ
せた後、空冷し、常温あるいは温間で通常のシヨ
ツ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るものである。従来
手段はかように、熱処理工程とシヨツトピーニン
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
理とシヨツ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
た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問題点を有するものであ
つた。 本発明は、上記問題点を解決するために、１回
のシヨツトピーニングによつて、熱処理及びシヨ
ツ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。
本発明は、サンドブラストないしはシヨツトピ
ーニングにおいてシヨ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
度の増加に伴つて、上昇することに基づいて為さ
れたもので、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のシヨツトを噴射
速度100ｍ／sec以上で噴射し、表面付近の温度を
A3変態点以上に上昇させることを特徴とする。
ーニングにおいてシヨ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
度の増加に伴つて、上昇することに基づいて為さ
れたもので、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のシヨツトを噴射
速度100ｍ／sec以上で噴射し、表面付近の温度を
A3変態点以上に上昇させることを特徴とする。
微小な合金鋼、炭素鋼などの球状物体から成る
シヨツトをエア式、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V1、衝突後の速度をV2とする
とエネルギーの減少Eeは鋼球等のシヨツト重量
をＷとすると、 Ee＝Ｗ／2g×（V12−V22）となる。反発係数
をｅとすると、 V2＝V1×ｅとなるので、 Ee＝Ｗ／2g×V12（１−e2） ０＜ｅ＜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
シヨツ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。シヨツト及び成
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、 Ee＝Ｗ／2g×V12（１−e2） K1＝（1e−e2）とすると Ee＝Ｗ／2g×V12K1 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K2W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
例すると考えられる。 従つて、 Ee＝Ｗ／2g×V12K1＝K2W×Ｃ×ｒ ｔ＝Ｗ／2g×V12K1÷K2W×Ｃ ＝V12K1／2gK2C＝K3V12 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つ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
V1に比例することになる。 従つて、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、シヨツト径を40μ〜200μとし
ているのは、上記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、シヨツト径
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、加工層が著
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。
シヨツトをエア式、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V1、衝突後の速度をV2とする
とエネルギーの減少Eeは鋼球等のシヨツト重量
をＷとすると、 Ee＝Ｗ／2g×（V12−V22）となる。反発係数
をｅとすると、 V2＝V1×ｅとなるので、 Ee＝Ｗ／2g×V12（１−e2） ０＜ｅ＜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
シヨツ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。シヨツト及び成
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、 Ee＝Ｗ／2g×V12（１−e2） K1＝（1e−e2）とすると Ee＝Ｗ／2g×V12K1 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K2W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
例すると考えられる。 従つて、 Ee＝Ｗ／2g×V12K1＝K2W×Ｃ×ｒ ｔ＝Ｗ／2g×V12K1÷K2W×Ｃ ＝V12K1／2gK2C＝K3V12 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つ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
V1に比例することになる。 従つて、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、シヨツト径を40μ〜200μとし
ているのは、上記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、シヨツト径
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、加工層が著
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。
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。鋼球のシヨツトを小さく
することにより圧縮空気に乗りやすくなり200
ｍ／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くすることが
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温度上昇部の面
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くる。衝突時に、
黄色の火花が見えるのは衝突部分が瞬間的にも
1000℃前後になることを示している。 同じ条件で、プラスチツクをブラスト加工する
と表面が焼けて黒くなつてくる。 以下に、処理の一例を挙げると、
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。鋼球のシヨツトを小さく
することにより圧縮空気に乗りやすくなり200
ｍ／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くすることが
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温度上昇部の面
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くる。衝突時に、
黄色の火花が見えるのは衝突部分が瞬間的にも
1000℃前後になることを示している。 同じ条件で、プラスチツクをブラスト加工する
と表面が焼けて黒くなつてくる。 以下に、処理の一例を挙げると、
【表】
加工成品の腐食後の顕微鏡による観察では、前
記シヨツ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
態が生じており、ちようど、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
ナイトの再焼もどし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ヨツト
ピーニングによつて成品が加熱され、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、表層はマルクエンチによつて
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
硬度の高いじ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、一旦マルテン
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。
記シヨツ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
態が生じており、ちようど、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
ナイトの再焼もどし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ヨツト
ピーニングによつて成品が加熱され、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、表層はマルクエンチによつて
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
硬度の高いじ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、一旦マルテン
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。
本発明は上記の構成であるから、熱処理効果
と、鍜錬効果及び加工強化によつて、表面から数
10ミクロンはすくなくと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、シヨツトピーニング
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。
と、鍜錬効果及び加工強化によつて、表面から数
10ミクロンはすくなくと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、シヨツトピーニング
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)
- 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のシヨツトを噴射速度100
ｍ／sec以上で噴射し、表面付近の温度をA3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 JPS62278224A (ja) | 1987-12-03 |
| JPH0217607B2 true 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 (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4311507A1 (de) * | 1992-04-07 | 1994-01-13 | Nsk Ltd | Roll-/Gleitteil |
| JP2002348608A (ja) * | 2001-05-23 | 2002-12-04 | Sintokogio Ltd | 鉄鋼材の表面処理方法 |
| JP2005034990A (ja) * | 2003-07-02 | 2005-02-10 | Aric Tc:Kk | 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 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4248037B2 (ja) | 1997-02-04 | 2009-04-02 | 株式会社不二機販 | 金属被膜の形成方法 |
| JP3403627B2 (ja) * | 1998-01-09 | 2003-05-06 | 株式会社不二機販 | セラミック分散メッキ方法 |
-
1986
- 1986-05-28 JP JP12114186A patent/JPS62278224A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4311507A1 (de) * | 1992-04-07 | 1994-01-13 | Nsk Ltd | Roll-/Gleitteil |
| DE4311507C2 (de) * | 1992-04-07 | 1997-12-18 | Nsk Ltd | Roll-/Gleitteil und Nockenstößelvorrichtung für Motoren |
| JP2002348608A (ja) * | 2001-05-23 | 2002-12-04 | Sintokogio Ltd | 鉄鋼材の表面処理方法 |
| JP2005034990A (ja) * | 2003-07-02 | 2005-02-10 | Aric Tc:Kk | 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62278224A (ja) | 1987-12-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |