JPH04350116A - 金属材の硬化方法 - Google Patents
金属材の硬化方法Info
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- JPH04350116A JPH04350116A JP3921991A JP3921991A JPH04350116A JP H04350116 A JPH04350116 A JP H04350116A JP 3921991 A JP3921991 A JP 3921991A JP 3921991 A JP3921991 A JP 3921991A JP H04350116 A JPH04350116 A JP H04350116A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、金属材の硬化方法に
関し、特に、鋼材に代表されるような金属材の焼入性、
ひいては焼入後の硬化深さを部分的に選択制御すること
を可能とする方法に関する。
関し、特に、鋼材に代表されるような金属材の焼入性、
ひいては焼入後の硬化深さを部分的に選択制御すること
を可能とする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属材の硬化処理に際して、焼入した処
理品の強度は、一般に表面の硬度と硬化深さとにより決
まり、それらを最適に制御することは重要である。特に
、硬化深さは、疲労強度や摩耗寿命などを確保する上で
重要である。一般に硬化深さは金属材の成分や量で決ま
る金属材の焼入性（ＤＩ値）や焼入の方法、焼入の冷却
能で決まる。
理品の強度は、一般に表面の硬度と硬化深さとにより決
まり、それらを最適に制御することは重要である。特に
、硬化深さは、疲労強度や摩耗寿命などを確保する上で
重要である。一般に硬化深さは金属材の成分や量で決ま
る金属材の焼入性（ＤＩ値）や焼入の方法、焼入の冷却
能で決まる。
【０００３】そして、通常の焼入方法では処理品全体に
わたって一様に硬化して硬化層を生ずるから、処理品の
所要の一部に硬化層を生じさせようとする場合には、局
部的に高周波加熱をしたり、焼入工程での冷却媒体との
接触を局部的に妨げるなどの手段が必要となり、焼入処
理に特別な工夫を要していた。
わたって一様に硬化して硬化層を生ずるから、処理品の
所要の一部に硬化層を生じさせようとする場合には、局
部的に高周波加熱をしたり、焼入工程での冷却媒体との
接触を局部的に妨げるなどの手段が必要となり、焼入処
理に特別な工夫を要していた。
【０００４】また、一般に硬化層を深くするためには、
例えば鋼材に対しては、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｍｏ
，Ｂ 等の元素を鋼材に合金成分として添加することが
広く行われている。特に、近年、比較的安価でありなが
ら硬化層を深くできることから、鋼材にホウ素を添加し
たＢ 添加鋼が多方面で利用されている。
例えば鋼材に対しては、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｍｏ
，Ｂ 等の元素を鋼材に合金成分として添加することが
広く行われている。特に、近年、比較的安価でありなが
ら硬化層を深くできることから、鋼材にホウ素を添加し
たＢ 添加鋼が多方面で利用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述したような従来の
方法では、処理品に焼入される部分と焼入されない部分
とを生じさせることはできても、焼入される部分におい
て硬化深さに変化を持たせることはできないという問題
点があった。また、金属材に硬化深さを深くするための
元素を予め成分として添加する場合においても、処理品
全体の硬化深さを一様に深くできても、硬化深さ自体を
部分的に選択して変える技術は未だ確立されていない。 本発明は、焼入時に発生する硬化深さを部分的に変化さ
せることを可能とした金属材の硬化方法を提供すること
を目的とする。
方法では、処理品に焼入される部分と焼入されない部分
とを生じさせることはできても、焼入される部分におい
て硬化深さに変化を持たせることはできないという問題
点があった。また、金属材に硬化深さを深くするための
元素を予め成分として添加する場合においても、処理品
全体の硬化深さを一様に深くできても、硬化深さ自体を
部分的に選択して変える技術は未だ確立されていない。 本発明は、焼入時に発生する硬化深さを部分的に変化さ
せることを可能とした金属材の硬化方法を提供すること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ために、硬化深さを深くする焼入促進剤を、金属材の硬
化深さを増したい部分にのみ浸透させてから焼入処理を
行う。すなわち、本発明に係る金属材の硬化方法は、焼
入促進剤を金属材に部分的に浸透させた後、処理を行う
ことによって硬化深さに変化を持たせることを要旨とす
る。
ために、硬化深さを深くする焼入促進剤を、金属材の硬
化深さを増したい部分にのみ浸透させてから焼入処理を
行う。すなわち、本発明に係る金属材の硬化方法は、焼
入促進剤を金属材に部分的に浸透させた後、処理を行う
ことによって硬化深さに変化を持たせることを要旨とす
る。
【０００７】焼入促進剤としてはホウ素（Ｂ）を含む粉
末またはペーストを用いる。
末またはペーストを用いる。
【０００８】焼入促進剤を金属材に部分的に浸透させる
方法としては、（１） 表面の一部にマスキングを施し
た処理品を焼入促進剤の雰囲気中に保持する方法、（２
） 焼入促進剤に含むペーストを処理品表面の一部に付
着させる方法、（３） 流動粒子として焼入促進剤を用
いた流動層中に、少なくとも表面の一部をマスキングし
た処理品を保持する方法、等が適用可能である。
方法としては、（１） 表面の一部にマスキングを施し
た処理品を焼入促進剤の雰囲気中に保持する方法、（２
） 焼入促進剤に含むペーストを処理品表面の一部に付
着させる方法、（３） 流動粒子として焼入促進剤を用
いた流動層中に、少なくとも表面の一部をマスキングし
た処理品を保持する方法、等が適用可能である。
【０００９】
【作用】金属材の、焼入促進剤が浸透した部分は、焼入
促進剤が浸透していない部分よりも、焼入後の硬化深さ
が増す。これにより、金属材の焼入性、すなわち硬化深
さに部分的な変化が生じる。同時にこの焼入促進剤の金
属材に対する浸透性を制御することにより金属材に対す
る焼入による硬化深さを所要の値に選択することが可能
となる。
促進剤が浸透していない部分よりも、焼入後の硬化深さ
が増す。これにより、金属材の焼入性、すなわち硬化深
さに部分的な変化が生じる。同時にこの焼入促進剤の金
属材に対する浸透性を制御することにより金属材に対す
る焼入による硬化深さを所要の値に選択することが可能
となる。
【００１０】
【実施例】次に本発明の具体的な実施例の幾つかを図面
を参照しつつ説明する。なお、実施例１〜３までは、処
理品としてＳ５３Ｃの２０ｔ パイプを使用した。
を参照しつつ説明する。なお、実施例１〜３までは、処
理品としてＳ５３Ｃの２０ｔ パイプを使用した。
【００１１】（実施例１）図１（ａ）に示すように、ま
ず処理品１の一部にマスキング２を施した。このマスキ
ング方法としては、いわゆる浸炭防止材として機能する
セラミック質の耐熱性シートを張り付けたり、Ｎｉ，Ｃ
ｒ 等のメッキを施す等の方法がある。
ず処理品１の一部にマスキング２を施した。このマスキ
ング方法としては、いわゆる浸炭防止材として機能する
セラミック質の耐熱性シートを張り付けたり、Ｎｉ，Ｃ
ｒ 等のメッキを施す等の方法がある。
【００１２】次に、処理品１は、図１（ｂ）に示すよう
に炉３内においてホウ素の浸透処理が行われる。炉３内
には、三塩化ホウ素、三臭化ホウ素、三ホウ化メチル、
三ホウ化エチル等から成るホウ素含有ガス４が導入され
、かつ８００ ℃以上のオーステナイト温度域まで加熱
されている。
に炉３内においてホウ素の浸透処理が行われる。炉３内
には、三塩化ホウ素、三臭化ホウ素、三ホウ化メチル、
三ホウ化エチル等から成るホウ素含有ガス４が導入され
、かつ８００ ℃以上のオーステナイト温度域まで加熱
されている。
【００１３】この様なホウ素含有加熱雰囲気中に３０分
以上保持される間に、ホウ素が処理品表面から内部に向
かって拡散浸透する。この際、マスキング２が施された
部分の処理品表面にはホウ素含有ガスが吸着せず、また
、たとえ吸着したとしても、その部分の鋼中へ浸透はマ
スキング２によって阻止されてきわめて僅少であり、あ
るいは、浸透の速度が大巾に低下する。加熱と同時にホ
ウ素の浸透処理後、マスキング２が取り除かれた処理品
１は、図１（Ｃ）に示されるように油等の焼入媒体５に
浸漬されて焼入処理される。例えば既にオーステナイト
温度域まで加熱されているものであれば、このように直
接焼入処理を行うことが可能である。
以上保持される間に、ホウ素が処理品表面から内部に向
かって拡散浸透する。この際、マスキング２が施された
部分の処理品表面にはホウ素含有ガスが吸着せず、また
、たとえ吸着したとしても、その部分の鋼中へ浸透はマ
スキング２によって阻止されてきわめて僅少であり、あ
るいは、浸透の速度が大巾に低下する。加熱と同時にホ
ウ素の浸透処理後、マスキング２が取り除かれた処理品
１は、図１（Ｃ）に示されるように油等の焼入媒体５に
浸漬されて焼入処理される。例えば既にオーステナイト
温度域まで加熱されているものであれば、このように直
接焼入処理を行うことが可能である。
【００１４】また、同じ処理品にホウ素の浸透処理と浸
炭処理を同時に行う場合には、ホウ素含有ガスと浸炭性
ガスとの混合ガスを炉３内に導入して、この混合ガス中
に処理品を保持する。この方法を用いると、浸炭によっ
て表面硬度が大きくなる部分が硬化深さの増大する部分
と重なり、マスキング２を施した部分と硬化処理を施し
た部分との間でより大きな焼入性変化が得られる。
炭処理を同時に行う場合には、ホウ素含有ガスと浸炭性
ガスとの混合ガスを炉３内に導入して、この混合ガス中
に処理品を保持する。この方法を用いると、浸炭によっ
て表面硬度が大きくなる部分が硬化深さの増大する部分
と重なり、マスキング２を施した部分と硬化処理を施し
た部分との間でより大きな焼入性変化が得られる。
【００１５】（実施例２）フェロボロンを水ガラスにま
ぜてペースト状にしたホウ素含有ペースト６を図２に示
すように処理品１の一部に塗布して付着させた。これを
８００ ℃以上の高温で保持して、ホウ素含有ペースト
６が塗布された部分から処理品内部にホウ素を拡散浸透
させる。焼入処理は、実施例１と同様に行う。処理品１
に付着していたホウ素含有ペースト６は、この焼入処理
中に剥がれ落ち脱去される。必要に応じて最後に処理表
面を磨き仕上げを行うこともできる。
ぜてペースト状にしたホウ素含有ペースト６を図２に示
すように処理品１の一部に塗布して付着させた。これを
８００ ℃以上の高温で保持して、ホウ素含有ペースト
６が塗布された部分から処理品内部にホウ素を拡散浸透
させる。焼入処理は、実施例１と同様に行う。処理品１
に付着していたホウ素含有ペースト６は、この焼入処理
中に剥がれ落ち脱去される。必要に応じて最後に処理表
面を磨き仕上げを行うこともできる。
【００１６】（実施例３）実施例１と同様に、処理品１
の一部に耐熱性シート等でマスキング２を施した。この
処理品１を図３に示す流動層炉７内にセットし、分散板
８を介して流動化ガス１０を流動層中に吹込んで流動層
加熱を行う、その際、流動化ガス１０の流動粒子の少な
くとも一部にホウ素含有粉末９を使用することにより、
処理品１の流動層加熱とホウ素浸透処理とを並行して行
なう。同時にホウ素含有粉末９を含む流動層にてホウ素
を処理品１に浸透させる。流動粒子または流動粒子に含
まれるホウ素含有粉末９の具体的な例としては、ホウ素
に触媒を添加した粉末、例えば、フッ化ホウ素や炭化ホ
ウ素が使用される。
の一部に耐熱性シート等でマスキング２を施した。この
処理品１を図３に示す流動層炉７内にセットし、分散板
８を介して流動化ガス１０を流動層中に吹込んで流動層
加熱を行う、その際、流動化ガス１０の流動粒子の少な
くとも一部にホウ素含有粉末９を使用することにより、
処理品１の流動層加熱とホウ素浸透処理とを並行して行
なう。同時にホウ素含有粉末９を含む流動層にてホウ素
を処理品１に浸透させる。流動粒子または流動粒子に含
まれるホウ素含有粉末９の具体的な例としては、ホウ素
に触媒を添加した粉末、例えば、フッ化ホウ素や炭化ホ
ウ素が使用される。
【００１７】また、このホウ素含有粉末を流動させるた
めに流動層炉７内に導入される流動化ガス１０としては
Ｎ２ガスやＡｒガス等の非酸化性ガス、Ｈ２ガス等の還
元性ガスの使用が好適である。焼入処理は実施例１と同
様に行ってもよいが、油への浸漬に代えて流動粒子をア
ルミナに変えた流動層中で行うことも可能である。
めに流動層炉７内に導入される流動化ガス１０としては
Ｎ２ガスやＡｒガス等の非酸化性ガス、Ｈ２ガス等の還
元性ガスの使用が好適である。焼入処理は実施例１と同
様に行ってもよいが、油への浸漬に代えて流動粒子をア
ルミナに変えた流動層中で行うことも可能である。
【００１８】前述したような多様な実施例についての硬
化パターンをみると、実施例１の方法により、９００
℃で４時間ホウ素の浸透処理を行って得た図４の処理品
１について、ホウ素を浸透させた側の硬化層Ａ と、マ
スキング２を施した側の硬化層Ｂ とにおける硬度と硬
化深さとを測定したところ、図５に示されるようなパタ
ーンが得られた。これからわかるように、硬度５１３Ｈ
ｖ 以上の有効硬化深さは、Ａ 層側で３．５ｍｍ 、
Ｂ 層側で３．０ｍｍ であり、ホウ素浸透処理を行っ
た部分の硬化深さが大きいことが確認された。実施例２
および３で得られた処理品についても同様の結果が得ら
れた。
化パターンをみると、実施例１の方法により、９００
℃で４時間ホウ素の浸透処理を行って得た図４の処理品
１について、ホウ素を浸透させた側の硬化層Ａ と、マ
スキング２を施した側の硬化層Ｂ とにおける硬度と硬
化深さとを測定したところ、図５に示されるようなパタ
ーンが得られた。これからわかるように、硬度５１３Ｈ
ｖ 以上の有効硬化深さは、Ａ 層側で３．５ｍｍ 、
Ｂ 層側で３．０ｍｍ であり、ホウ素浸透処理を行っ
た部分の硬化深さが大きいことが確認された。実施例２
および３で得られた処理品についても同様の結果が得ら
れた。
【００１９】以上は硬化処理の対象となる金属材が鋼材
の場合について説明したが、鋼材以外の金属材である場
合でもその金属材に適合する焼入促進剤を選択すること
により硬化処理が行えることはいうまでもない。
の場合について説明したが、鋼材以外の金属材である場
合でもその金属材に適合する焼入促進剤を選択すること
により硬化処理が行えることはいうまでもない。
【００２０】
【発明の効果】従来の焼入技術では、鋼材全体に一様な
硬化深さを得るか、あるいは、部分的に焼入を行ってそ
の焼入された部分にのみ硬化層を生じさせるかの二通り
の方法しかなかった。これに対し、本発明に係る方法で
は、焼入を行う前に、予め焼入性を部分的に変える処理
を行うことにより、鋼材全体を焼入するにもかかわらず
、硬化層の硬化深さに部分的な変化を生じさせることが
可能となった。
硬化深さを得るか、あるいは、部分的に焼入を行ってそ
の焼入された部分にのみ硬化層を生じさせるかの二通り
の方法しかなかった。これに対し、本発明に係る方法で
は、焼入を行う前に、予め焼入性を部分的に変える処理
を行うことにより、鋼材全体を焼入するにもかかわらず
、硬化層の硬化深さに部分的な変化を生じさせることが
可能となった。
【００２１】その結果、１ つの鋼材について、疲労強
度や耐摩耗性が特に要求される部分については硬化深さ
を増大させ、残りの部分は硬化深さを小さくして靱性を
確保するなど、用途に応じて鋼材の硬化深さを制御でき
るようになった。このように本発明によって新規な鋼材
の焼入技術が開発され、しかもこの技術は従来には無か
った新規な硬化特性を有する極めて利用価値の高い鋼材
を提供するものである。
度や耐摩耗性が特に要求される部分については硬化深さ
を増大させ、残りの部分は硬化深さを小さくして靱性を
確保するなど、用途に応じて鋼材の硬化深さを制御でき
るようになった。このように本発明によって新規な鋼材
の焼入技術が開発され、しかもこの技術は従来には無か
った新規な硬化特性を有する極めて利用価値の高い鋼材
を提供するものである。
【図１】（ａ），（ｂ），（ｃ） は実施例１の工程を
示す概略図である。
示す概略図である。
【図２】実施例２におけるマスキングの状態図である。
【図３】実施例３における流動層加熱の状態を示す概略
図である。
図である。
【図４】実施例１により得られた処理品の断面図である
。
。
【図５】図４に示される処理品の硬化パターンを示すグ
ラフである。
ラフである。
１ 処理品
２ マスキング
３ 炉
４ ホウ素含有ガス
５ 焼入媒体
６ ホウ素含有ペースト
７ 流動層炉
８ 分散板
９ ホウ素含有粉末
Claims (5)
- 【請求項１】 焼入促進剤を処理品に部分的に浸透さ
せた後、焼入処理を行うことを特徴とする金属材の硬化
方法。 - 【請求項２】 焼入促進剤がホウ素を含むものである
ことを特徴とする請求項１に記載の金属材の硬化方法。 - 【請求項３】 表面の一部にマスキングを施し処理品
を焼入促進剤の雰囲気中に保持することにより焼入促進
剤を処理品に部分的に浸透させるようにしたことを特徴
とする請求項１または２に記載の金属材の硬化方法。 - 【請求項４】 焼入促進剤を含むペーストを処理品表
面の一部に付着させることにより焼入促進剤を処理品に
部分的に浸透させるようにしたことを特徴とする請求項
１または２に記載の金属材の硬化方法。 - 【請求項５】 流動粒子として焼入促進剤を用いた流
動層中に、少なくとも一部の表面にマスキングを施した
処理品を保持することにより焼入促進剤を処理品に部分
的に浸透させるようにしたこと特徴とする請求項１また
は２に記載の金属材の硬化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3921991A JPH04350116A (ja) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | 金属材の硬化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3921991A JPH04350116A (ja) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | 金属材の硬化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04350116A true JPH04350116A (ja) | 1992-12-04 |
Family
ID=12547032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3921991A Withdrawn JPH04350116A (ja) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | 金属材の硬化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04350116A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010117033A (ja) * | 2010-02-23 | 2010-05-27 | Jtekt Corp | 転がり軸受およびその製造方法 |
-
1991
- 1991-02-08 JP JP3921991A patent/JPH04350116A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010117033A (ja) * | 2010-02-23 | 2010-05-27 | Jtekt Corp | 転がり軸受およびその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |