JPH0448028A - 球状黒鉛鋳鉄素材の熱処理方法 - Google Patents

球状黒鉛鋳鉄素材の熱処理方法

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JPH0448028A
JPH0448028A JP15924790A JP15924790A JPH0448028A JP H0448028 A JPH0448028 A JP H0448028A JP 15924790 A JP15924790 A JP 15924790A JP 15924790 A JP15924790 A JP 15924790A JP H0448028 A JPH0448028 A JP H0448028A
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spheroidal graphite
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英明 池田
Nobuhiko Yoshimoto
信彦 吉本
Isao Matsumoto
勲 松本
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DKK Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、球状黒鉛鋳鉄素材のオーステンパ処理方法及
びその装置に関する。
(従来の技術) 従来、球状黒鉛鋳鉄素材のオーステンパ処理として、例
えば特開昭63−28309号のような方法が知られて
いる。この方法では素材を925℃〜1050℃の高温
で加熱してオーステナイト化し、次いでパーライト変態
を起さない速さで200℃〜450℃の恒温保持温度ま
で冷却して、恒温変態によってベイナイト組織を得よう
とするものである。
又、素材の所要の硬さを保持し、しかも残留オーステナ
イトを消去させるため、特開昭63−105920号の
ような熱処理方法も知られている。この場合は加熱した
素材を一旦低温の熱浴で焼入れし、次いでこれより高温
の熱浴に投入して一定時間保持し恒温変態させることに
より靭性に優れたベイナイト組織を得ようとしている。
しかし、かかる従来のオーステンパ処理によると、素材
のサイズが大ぎくなると表層部と中心部の生成組織が異
なるという問題があり、これを解決するため、例えば特
公昭63−21727号のような熱処理方法も知られて
いる。この方法は一旦球状黒鉛鋳鉄素材全体を焼入れ加
熱した後、表層部のみ更に高温に再加熱して表層部の固
溶炭素量を増やし、次いで急冷して恒温処理し、素材全
体に均一なベイナイト組織を得ようとするものである。
(発明が解決しようとする課題) しかし、素材のサイズが大型化し、前述の特公昭[13
−21727号のような技術を用いる場合、素材の必要
部のみに靭性、耐摩耗性等の特性があれば良いような場
合にあっても、素材全体を焼入れ加熱するため、加熱に
要する熱容量が大きくしかも加熱時間を要し、又恒温保
持処理時のヒートパターンの自由度も少なく且つ処理時
間を要するという問題があった。
(課題を解決するための手段) かかる課題を解決するため、本発明は素材の必要部分の
みに靭性の優れたベイナイト組織を得るため、素材の主
として表層部を高周波加熱によって950℃〜1050
℃に焼入れ加熱し、次いで300℃〜500℃の高温冷
却媒体により急冷して焼入れた後、高温冷却媒体又は高
周波加熱によって300℃〜500℃に恒温保持するよ
うにした。
又300℃〜400℃の高温冷却媒体で急冷した後、再
度高周波加熱によってこれより高温の350℃〜500
℃で保持するようにした。
又、 300℃〜500℃の高温冷却媒体によって急冷
して焼入れた後、高温冷却媒体又は高周波加熱によって
300℃〜500℃で恒温保持し、次いで温度範囲の異
なる150℃〜400℃で恒温保持するようにした。
そしてかかる方法を行なうための装置として、素材を保
持する保持治具と、素材の表層部を加熱する高周波加熱
コイルと、焼入れ用の冷却媒体槽を設け、前記保持治具
が保持する素材を、昇降駆動部によって高周波加熱コイ
ルと冷却媒体槽間を往復動自在に構成するとともに、回
転駆動部によって高周波加熱コイル内で回転自在となる
よう構成した。
(作用) 焼入れ加熱を高周波加熱によって行ない、しかも素材の
主として表層部のみを加熱することで、主知時間に処理
可能となり、必要な部分のみのベイナイト化が効率的に
行なえる。又素材のサイズに影6を受けない。
又、恒温保持に高周波加熱を通用することにより、加熱
昇温の応答性が良く、ヒートパターンの自由度が向上す
る。しかも処理時間の短縮が可能である。
そしてかかる方法は、本然処理装置によって容易に行な
うことができる。
(実施例) 本発明の熱処理方法及びその装置の実施例について添付
した図面に基づき説明する。
第1図、第2図は本発明の熱処理装置の実施例を示し、
第3図から第6図は熱処理方法を示す工程図である。
第1図に示すように、本発明の熱処理装置1はオーステ
ンパ処理用として構成され、基板2に取り付けられた昇
降用ガイドシャフト3と、このガイドシャフト3に案内
されて昇降自在な昇降体4を備えている。この昇降体4
は、前記昇降用ガイドシャフト3を挿通せしめたプレー
ト部材5と、昇降体4を昇降動させる昇降駆動部として
の昇降シリンダユニット6と、プレート部材5に回転可
能に軸受され且つ下方に延出する駆動シャフト7を備え
、この駆動シャフト7はそのまま下方の基板2及び基板
2に取り付けられた軸受部材8を貫いて、その下端にワ
ークW保持用の保持治具9を備えている。又、基板2に
は、保持治具9を駆動シャフト7を介してシャフト7軸
まわりに回転させるためのインダクションモータ10と
、ベルト、プーリ等からなる回転力伝達機構11が設け
られており、この回転駆動部としてのインダクションモ
ータ10の回転によって保持治具9で保持されるワーク
Wも回転する。
一方、昇降体4が上昇した状態におけるワークWの対応
位置には、高周波8導加熱コイル13が設けられている
。そしてこの高周波8導加熱コイル13は、ワークWの
外周面から所定間隔をおいて周囲を取り巻くが如く環状
に複数巻きとなって構成されており、高周波電源14に
接続されるとともに、その内部にはコイル13自身を冷
却するための不図示の冷却水路を備えている。
この高周波8導加熱コイル13の下方には、冷却媒体槽
としてのソルトバス15が設けられている。そして実施
例ではこのソルトバス15の冷却媒体には硝酸塩が用い
られ、電力加熱式として構成されるとともに、溶融塩浴
を攪拌するための不図示のポンプも附属されて、均一な
冷却が円滑に行なえるようにしている。そして前述の昇
降体4が降下すると、保持治具9で保持されるワークW
がソルトバス15中に浸漬せられることとなる。
かかる熱処理装置1による熱処理方法について第3図以
下をも用いて説明する。
第1図に示すように、球状黒鉛鋳鉄素材のワークWは保
持治具9に垂直に取り付けられ、昇降体4が上昇した状
態で高周波8導加熱コイル13内に挿入された状態とな
る。
次いでインダクションモータ10を作動させてワークW
を約100〜20Orpmの回転数で回転させつつ、同
時に高周波8導加熱コイル13に高周波電流を流して、
ワークWの所要部の表層部を均一に加熱する。
ワークWの所要部が所定の焼入温度(950℃〜105
0℃)になると高周波電流の供給を停止し、8導加熱工
程を終了する。
次いで第2図に示すように昇降シリンダユニット6を作
動させてワークWをソルトバス15中に浸漬する。この
時のソルトバス15中の冷却媒体ハ300℃〜500℃
の所定温度に保持されており、浸漬されたワークWはこ
の高温冷却媒体によって急速冷却され焼入れされる。そ
して第3図に示すようにこのワークWは引き続いて高温
冷却媒体中で恒温保持され、所要部の表層部のベイナイ
ト組織への恒温変態が完了する。
この際下限温度を300℃としているのは、表層部のマ
ルテンサイト化を避けるためであり、上限温度を500
℃としているのは、ソルバイト組織の生成を避けるため
である。
次に第4図は高周波8導加熱によって950t:〜10
50℃に加熱後、高温冷却媒体によって300t〜40
0℃に冷却し、その後昇降シリンダユニット6の作動に
よってワークWを引き上げ、再び高周波加熱によって加
熱し、高温冷却媒体より温度の高い350℃〜500℃
で恒温保持するようにしたものであり、前述の第3図の
方法に較べて処理タイムの短縮が可能である。そして急
冷温度は温度範囲の下限値に近づけ、一方恒温保持の温
度を温度範囲の上限値に近づけることによって、ベイナ
イト化の促進を図ることが出来る。又この際高周波で加
熱することによって、昇温の応答性が良く、又、ヒート
パターンの自由度が増す。
第5図は恒温保持工程中、所要温度範囲内でサイクル的
に加熱、冷却を縁り返すようにしたものであり、更に一
層の時間短縮が可能である。すなわち実施例では300
t:までの冷却と 500t:までの加熱を間歇的に繰
り返し行ない処理する。
次に第6図は恒温保持を異なる2段階の温度で行なうよ
うにしたものである。すなわち前述のようなオーステン
パ処理法によると、処理後に僅かながらも残留オーステ
ナイトが残り、この残留オーステナイトがM/C加工等
においてマルテンサイト化するので、それを避けるため
ベイナイト化処理するものである。そしてこの方法では
、300℃〜500℃の高温冷却媒体によって急冷した
後、高温冷却媒体若しくは高周波誘導加熱によって30
0℃〜500℃に保持し、次いで一部Ms点を通過して
常温まで徐冷した後高周波誘導加熱によって150℃〜
400℃に再加熱し保持する。こうすると残留オーステ
ナイトのベイナイト化が促進される。この際徐冷により
Ms点を一旦通過させるのは、マルテンサイト化を防ぐ
ためである。又こうして形成されるベイナイト組織は、
恒温保持温度を変化させることによって上部ベイナイト
組織と下部ベイナイト組織の共存組織を得ることが出来
る。又、特に高周波で加熱保持する場合には、いずれか
への変態が完全に終了しないうちに短時間に温度変化を
行なうのが望ましい。
尚、本発明の熱処理装置では恒温変態を電気炉、雰囲気
炉、流動炉等によって行なうことも可能である。すなわ
ちソルトバスによる焼入後昇降体4を上昇させ、ワーク
Wを保持治具9から取り外して上記電気炉等のいずれか
で所要温度、所要時間恒温保持する。
(発明の効果) 以上のように本発明の熱処理方法及び装置においては、
球状黒鉛鋳鉄素材の焼入れ加熱において、必要部を局所
的にしかも表層部のみ高周波誘導加熱によって行なうよ
うにしたため、素材のサイズに制約を受けず且つ効率的
に処理することが出来る。又、恒温保持に高周波誘導加
熱を用いることによってヒートパターンの自由度が増し
、所望の変態組織を容易に得ることが出来る。しかも高
周波加熱によると熱応答性が速く生産性の向上にも寄与
し得る。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本発明の熱処理装置を示し、第3図か
ら第6図は熱処理方法を示す工程図である。 尚同図中、1は熱処理装置、4は昇降体、6は昇降シリ
ンダユニット、9は保持治具、10はインダクションモ
ータ、13は高周波誘導加熱コイル、15はソルトバス
、Wはワークをボす。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)球状黒鉛鋳鉄素材にオーステンパ処理を施す熱処
    理方法において、 この方法は、前記素材の主として表層部を高周波加熱に
    より950℃〜1050℃の焼入温度に加熱し、次いで
    300℃〜500℃の高温冷却媒体によって急冷して焼
    入れた後、高温冷却媒体又は高周波加熱により300℃
    〜500℃に恒温保持することを特徴とする球状黒鉛鋳
    鉄素材の熱処理方法。
  2. (2)球状黒鉛鋳鉄素材にオーステンパ処理を施す熱処
    理方法において、 この方法は、前記素材の主として表層部を高周波加熱に
    より950℃〜1050℃の焼入温度に加熱し、次いで
    300℃〜400℃の高温冷却媒体によって急冷して焼
    入れた後、再度高周波加熱によって前記高温冷却媒体よ
    り高温の350℃〜500℃で保持することを特徴とす
    る球状黒鉛鋳鉄素材の熱処理方法。
  3. (3)球状黒鉛鋳鉄素材にオーステンパ処理を施す熱処
    理方法において、 この方法は前記素材の主として表層部を高周波加熱によ
    り950℃〜1050℃の焼入温度に加熱し、次いで3
    00℃〜500℃の高温冷却媒体によって急冷して焼入
    れた後、高温冷却媒体又は高周波加熱によって300℃
    〜500℃で恒温保持し、次に温度範囲の異なる150
    ℃〜400℃で恒温保持することを特徴とする球状黒鉛
    鋳鉄素材の熱処理方法。
  4. (4)球状黒鉛鋳鉄素材にオーステンパ処理を施す熱処
    理装置において、 この装置は、前記素材を保持する保持治具と、素材の表
    層部を加熱する高周波加熱コイルと、焼入れ用の冷却媒
    体槽を備え、前記保持具が保持する素材は、昇降駆動部
    によって前記高周波加熱コイルと冷却媒体槽間を往復動
    自在となり且つ回転駆動部によって前記高周波加熱コイ
    ル内で回転自在とされたことを特徴とする球状黒鉛鋳鉄
    素材の熱処理装置。
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