JPS59166624A - パイプの高周波誘導調質方法 - Google Patents
パイプの高周波誘導調質方法Info
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- JPS59166624A JPS59166624A JP3956083A JP3956083A JPS59166624A JP S59166624 A JPS59166624 A JP S59166624A JP 3956083 A JP3956083 A JP 3956083A JP 3956083 A JP3956083 A JP 3956083A JP S59166624 A JPS59166624 A JP S59166624A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING 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
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
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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
【発明の詳細な説明】
本発明はパイプ全断面の高周波誘導調質方法に関する。
さらに詳しくは、自動二輪車のフロントフォーク用フォ
ークパイプ等の部材の耐疲労性を向上させる高周波誘導
調質方法に関するものである。
ークパイプ等の部材の耐疲労性を向上させる高周波誘導
調質方法に関するものである。
従来、パイプの耐疲労性を向上させる調質方法、すなわ
ち、焼入れしたパイプを400C〜600Cの温度に焼
戻し、強靭なソルバイト組織を形成させて耐疲労性を向
上させる処理方法としては、次に示すような種々の方法
がある。すなわち、電気炉焼入+電気炉焼戻し、高周波
移動焼人士電気炉焼戻し、高周波定置焼入+電気炉焼戻
し、高周波定置焼入+高周波定置焼戻し、高周波移動焼
入+高周波定置焼戻し等である。
ち、焼入れしたパイプを400C〜600Cの温度に焼
戻し、強靭なソルバイト組織を形成させて耐疲労性を向
上させる処理方法としては、次に示すような種々の方法
がある。すなわち、電気炉焼入+電気炉焼戻し、高周波
移動焼人士電気炉焼戻し、高周波定置焼入+電気炉焼戻
し、高周波定置焼入+高周波定置焼戻し、高周波移動焼
入+高周波定置焼戻し等である。
これらの調質方法における焼戻し工程は、電気炉加熱に
よる方法と高周波誘導加熱による方法とに大別されるが
、その焼戻し温度、焼戻し時間は、電気炉による場合と
高周波による場合とでは異なる。
よる方法と高周波誘導加熱による方法とに大別されるが
、その焼戻し温度、焼戻し時間は、電気炉による場合と
高周波による場合とでは異なる。
電気炉焼戻しに比べて、高周波定置焼戻しによる場合に
は、焼戻し温度は高く、焼戻し時間は短い。短い焼戻し
時間で、長時間焼戻しだ場合と同一の硬さを得るために
、その焼戻し温度を高くしなければならないが、それを
どれほど高くするかについては、次式が提示されている
。
は、焼戻し温度は高く、焼戻し時間は短い。短い焼戻し
時間で、長時間焼戻しだ場合と同一の硬さを得るために
、その焼戻し温度を高くしなければならないが、それを
どれほど高くするかについては、次式が提示されている
。
すなわち
(T1+273) / (T2+273) = (lo
g j2+c)/ (1w t+ +c)ここで T1
. Tz:焼戻し温度(C)’I + t2 ’焼戻し
時間(seC)C:炭素量によって決まる定数 上式は、鋼を焼戻しする場合に、温度T1、時間t1の
条件で得られる焼戻し効果は、温度T2、時間t2の条
件で得られる焼戻し効果に等しいということを示す。後
述の比較例に示すように、炭素含有量0.40〜0.4
5重量%のパイプの焼戻しを電気炉にて行なう場合、そ
の焼戻し温度は470 C,保持時間は1.5時間であ
る。この焼戻し条件により調質硬さ)(RC40を得て
いる。
g j2+c)/ (1w t+ +c)ここで T1
. Tz:焼戻し温度(C)’I + t2 ’焼戻し
時間(seC)C:炭素量によって決まる定数 上式は、鋼を焼戻しする場合に、温度T1、時間t1の
条件で得られる焼戻し効果は、温度T2、時間t2の条
件で得られる焼戻し効果に等しいということを示す。後
述の比較例に示すように、炭素含有量0.40〜0.4
5重量%のパイプの焼戻しを電気炉にて行なう場合、そ
の焼戻し温度は470 C,保持時間は1.5時間であ
る。この焼戻し条件により調質硬さ)(RC40を得て
いる。
これを高周波誘導加熱によシ短時間(約1秒)で焼戻す
場合の焼戻し温度を上式から求めると、約640Cとな
る。すなわち、電気炉焼戻し条件470 U X 1.
5時間に相当する高周波焼戻し条件は640t:’ X
1.0秒となる。通常、焼入れした鋼を400C〜6
00Cの温度に焼戻す処理を”調質”と呼ぶが、この焼
戻し温度(400C〜6ooC)は、電気炉およびその
他の炉で時間をかけて焼戻す場合の温度であって、当然
、高周波加熱による調質の場合は、その焼戻し時間が短
いため、その加熱温度は上述したように高くなる。
場合の焼戻し温度を上式から求めると、約640Cとな
る。すなわち、電気炉焼戻し条件470 U X 1.
5時間に相当する高周波焼戻し条件は640t:’ X
1.0秒となる。通常、焼入れした鋼を400C〜6
00Cの温度に焼戻す処理を”調質”と呼ぶが、この焼
戻し温度(400C〜6ooC)は、電気炉およびその
他の炉で時間をかけて焼戻す場合の温度であって、当然
、高周波加熱による調質の場合は、その焼戻し時間が短
いため、その加熱温度は上述したように高くなる。
一般に高周波焼入れにおいては、普通の焼入れに比べて
、鋼の表面の残留応力が大きく、従って、耐疲労強度が
高くなる。この高周波焼入れによる表面の圧縮残留応力
は焼戻しによって小さくなるが、その値は焼戻し温度が
高くなればなるほど小さくなる。例えば高周波焼入れし
たパイプ材を電気炉にて焼戻した場合、その焼戻し温度
が500C〜600C位であると、残留応力は完全に除
去され、実質的にゼロとなる′。また高周波定置加熱、
移動加熱によシミ気炉加熱相当の温度で焼戻しだ場合も
、同傾向を示す。
、鋼の表面の残留応力が大きく、従って、耐疲労強度が
高くなる。この高周波焼入れによる表面の圧縮残留応力
は焼戻しによって小さくなるが、その値は焼戻し温度が
高くなればなるほど小さくなる。例えば高周波焼入れし
たパイプ材を電気炉にて焼戻した場合、その焼戻し温度
が500C〜600C位であると、残留応力は完全に除
去され、実質的にゼロとなる′。また高周波定置加熱、
移動加熱によシミ気炉加熱相当の温度で焼戻しだ場合も
、同傾向を示す。
以上は、焼戻し後、空冷した場合の残留応力の挙動であ
るが、焼戻し後、冷却速度を水冷によシ早めだ場合、残
留応力の値は、焼戻し温度が400C位迄は焼入時の残
留応力の値よシ小さいが、600C位で焼入時と同等も
しくは、少し大きい値を示すにすぎない。高周波定置加
熱によシ、短時間で電気炉焼戻し温度400C〜600
Cに相当する温度で焼戻し、噴射冷却により急速冷却し
ても同じような傾向を示す。いずれの場合も従来の焼戻
し方法では大きな残留応力を発生させることが困難でア
シ、耐疲労性の著しい向上はあまシ期待できなかった。
るが、焼戻し後、冷却速度を水冷によシ早めだ場合、残
留応力の値は、焼戻し温度が400C位迄は焼入時の残
留応力の値よシ小さいが、600C位で焼入時と同等も
しくは、少し大きい値を示すにすぎない。高周波定置加
熱によシ、短時間で電気炉焼戻し温度400C〜600
Cに相当する温度で焼戻し、噴射冷却により急速冷却し
ても同じような傾向を示す。いずれの場合も従来の焼戻
し方法では大きな残留応力を発生させることが困難でア
シ、耐疲労性の著しい向上はあまシ期待できなかった。
本発明は上記問題点を解決し、耐疲労性の高いパイプを
得るだめの高周波調質方法を提供するもので、その要旨
は、高周波誘導焼入れ、焼戻しによシバイブ全断面を均
一に調質する方法において、その焼戻し工程を移動加熱
冷却法にて行ない、その焼戻し温度を鉄鋼のオーステナ
イト化温度直下にして移動加熱し、該加熱部を噴射冷却
水を用いて移動急速冷却することによシ、パイプの軸方
向に焼入時の応力よりも大きな残留圧縮応力を発生さぜ
、耐疲労性を向上させることを特徴とするパイプの高周
波誘導調質方法にある。
得るだめの高周波調質方法を提供するもので、その要旨
は、高周波誘導焼入れ、焼戻しによシバイブ全断面を均
一に調質する方法において、その焼戻し工程を移動加熱
冷却法にて行ない、その焼戻し温度を鉄鋼のオーステナ
イト化温度直下にして移動加熱し、該加熱部を噴射冷却
水を用いて移動急速冷却することによシ、パイプの軸方
向に焼入時の応力よりも大きな残留圧縮応力を発生さぜ
、耐疲労性を向上させることを特徴とするパイプの高周
波誘導調質方法にある。
本発明におけるパイプの調質は、その焼戻し工程に著し
い特徴がある。すなわち、焼入れは、従来、慣用されて
いる高周波焼入れ方法によって、パイプ全断面を焼入れ
するが、焼戻しは移動加熱冷却法によって行ない、その
焼戻し温度をオーステナイト化温度直下とし、該焼戻し
温度から2〜5秒間以内に常温迄−挙に冷却する。
い特徴がある。すなわち、焼入れは、従来、慣用されて
いる高周波焼入れ方法によって、パイプ全断面を焼入れ
するが、焼戻しは移動加熱冷却法によって行ない、その
焼戻し温度をオーステナイト化温度直下とし、該焼戻し
温度から2〜5秒間以内に常温迄−挙に冷却する。
その間、所要の調質硬さを維持しておく。
第2図は、その実施の態様を示すが、1はパイプ、4は
パイプ1を支持し、これを回転させながら上下方向に移
動させるための装置、5は高周波加熱コイル、6は噴射
冷却水用ジャケット、7は噴射冷却水である。なお、パ
イプ1はこれを上下方向に固定し、加熱コイル5と冷却
水用ジャケット6を移動させるようにし、また両者を相
対的に移動させるようにしてもよい。
パイプ1を支持し、これを回転させながら上下方向に移
動させるための装置、5は高周波加熱コイル、6は噴射
冷却水用ジャケット、7は噴射冷却水である。なお、パ
イプ1はこれを上下方向に固定し、加熱コイル5と冷却
水用ジャケット6を移動させるようにし、また両者を相
対的に移動させるようにしてもよい。
寸ず高周波加熱コイル5でパイプ1をオーステナイト化
温度直下まで加熱し、次いで直ちに冷却水用ジャケット
から冷却水7をパイプ1に噴射し、パイプ1を常温まで
に冷却する。
温度直下まで加熱し、次いで直ちに冷却水用ジャケット
から冷却水7をパイプ1に噴射し、パイプ1を常温まで
に冷却する。
このような焼戻しによって、パイプには大きな残留圧縮
応力が発生し、その結果、耐疲労強度が大巾に向上する
。すなわち、高い焼戻し温度のだめ焼入れによる変態応
力が減少し、かわりに急速冷却による熱応力が現われて
、パイプの収縮と共に大きな残留圧縮応力が発生する。
応力が発生し、その結果、耐疲労強度が大巾に向上する
。すなわち、高い焼戻し温度のだめ焼入れによる変態応
力が減少し、かわりに急速冷却による熱応力が現われて
、パイプの収縮と共に大きな残留圧縮応力が発生する。
この熱応力は高温から急速冷却すればするほど大きくな
る。しかるにオーステナイト化温度以上に加熱して急冷
すると、焼きが入るので、焼きの入らないオーステナイ
ト化温度以下でできるだけ高温に加熱し、しかる後急速
冷却しなければならない。
る。しかるにオーステナイト化温度以上に加熱して急冷
すると、焼きが入るので、焼きの入らないオーステナイ
ト化温度以下でできるだけ高温に加熱し、しかる後急速
冷却しなければならない。
本発明の調質方法は、炭素含有量02〜0.6%のパイ
プ材に適用可能である。まだ調質硬さについては、焼戻
し温度あるいは常温迄の冷却速度を調整することにより
、所要調質硬さを得ることができる。冷却速度の調整は
、冷却液流量、および送シ速度を変化させることにより
可能である。
プ材に適用可能である。まだ調質硬さについては、焼戻
し温度あるいは常温迄の冷却速度を調整することにより
、所要調質硬さを得ることができる。冷却速度の調整は
、冷却液流量、および送シ速度を変化させることにより
可能である。
本発明においては、パイプ全断面を均一に調質するため
の高周波電源は、調質対象パイプの径、肉厚によって、
I KHz〜10KHzの周波数範囲で適当に選択する
ことができる。
の高周波電源は、調質対象パイプの径、肉厚によって、
I KHz〜10KHzの周波数範囲で適当に選択する
ことができる。
以下に、実施例および比較例を示す。
実施例
外径37φ、内径30φ、長さ755rnfn、材質5
AE1041 (炭素含有量0.40〜0,45重量%
)のシームレスパイプを、表−1に示す調質条件により
、パイプの両端150問ずつを非調質部とし、残、!l
)455wnの範囲をHRC40”の硬さに調質した。
AE1041 (炭素含有量0.40〜0,45重量%
)のシームレスパイプを、表−1に示す調質条件により
、パイプの両端150問ずつを非調質部とし、残、!l
)455wnの範囲をHRC40”の硬さに調質した。
この場合の焼戻し噴射冷却水量は50737m1nであ
る。
る。
表 −1調質条件
比較例1
実施例で用いたものと同じパイプに、実施例と同一の焼
入れ条件により焼入れを行ない、焼戻しは電気炉にて行
ない、その調質硬さをHRC40+:3 とした。この
場合の焼戻し条件は400 tr X 1.5時間、焼
戻し後の冷却は空冷とした。
入れ条件により焼入れを行ない、焼戻しは電気炉にて行
ない、その調質硬さをHRC40+:3 とした。この
場合の焼戻し条件は400 tr X 1.5時間、焼
戻し後の冷却は空冷とした。
比較例2
実施例と同一のパイプに電気炉焼入れをし、比較例1と
同じ条件で電気炉焼戻しを行なった。
同じ条件で電気炉焼戻しを行なった。
比較例3
実施例で用いたものと同じパイプに、実施例と同一の焼
入れ条件にて焼入れを行ない、焼戻しは施こさなかった
。
入れ条件にて焼入れを行ない、焼戻しは施こさなかった
。
第1図は実施例によって得られたパイプの縦断面図を示
す。図において、1は調質部、2は非調質部、3は境界
部、rlは調質部の内径、r2は非調質部の内径、r3
は境界部の内径を示す。
す。図において、1は調質部、2は非調質部、3は境界
部、rlは調質部の内径、r2は非調質部の内径、r3
は境界部の内径を示す。
第2図は、本発明の調質方接の一例を示す。
図において、4は焼入れ、焼戻し用加熱コイル、5は噴
射冷却水を示す。
射冷却水を示す。
以上、実施例、比較例1〜3で得たパイプについて、寸
法変化、および機緘的性質の測定結果を表−2に示す。
法変化、および機緘的性質の測定結果を表−2に示す。
表−2において、内径寸法変化のマイナスは、パイプに
調質を施こす前よシ収縮していることを示す。段差は非
調質部の内径r2と境界部の内径r3との寸法差r2−
r3を示す。耐疲労性は応力振幅±40ky/xi で
の破断回数を示す。圧縮残留応力はパイプ表面より0.
2.の深さにおける値を示す。
調質を施こす前よシ収縮していることを示す。段差は非
調質部の内径r2と境界部の内径r3との寸法差r2−
r3を示す。耐疲労性は応力振幅±40ky/xi で
の破断回数を示す。圧縮残留応力はパイプ表面より0.
2.の深さにおける値を示す。
表−2より、本発明の調質方法によるパイプは、従来の
調質方法に比べて耐疲労性は3〜4倍に向上している。
調質方法に比べて耐疲労性は3〜4倍に向上している。
圧縮残留応力は焼入のみの値に対して約3倍の値を示し
ているが、これは焼戻し温度が高い状態からの急速冷却
が、圧縮応力の増大に有効であることを示している。こ
の大きな圧縮残留応力の発生によって、耐疲労性が著し
く向上するものと考えられる。一方、電気炉焼戻しの場
合、その値はゼロに近く、これは焼戻しにより残留圧縮
応力がほとんど除去されていることを示している。その
他、抗張力、降伏点、伸び、衝撃値についても、本発明
の調質方法によるパイプが最もすぐれていることは明ら
かである。
ているが、これは焼戻し温度が高い状態からの急速冷却
が、圧縮応力の増大に有効であることを示している。こ
の大きな圧縮残留応力の発生によって、耐疲労性が著し
く向上するものと考えられる。一方、電気炉焼戻しの場
合、その値はゼロに近く、これは焼戻しにより残留圧縮
応力がほとんど除去されていることを示している。その
他、抗張力、降伏点、伸び、衝撃値についても、本発明
の調質方法によるパイプが最もすぐれていることは明ら
かである。
さらに、本発明の調質方法によるパイプは、内径の収縮
量が従来法に比べて最も大きく、焼入れのみのパイプの
内径寸法変化が−0,09wnの収縮量であるが、これ
は従来法に比べて、高い焼戻し温度から急速冷却するこ
とにより、大きな熱応力を生じ、収縮量が大きくなるこ
とを示している。次に、段差についても本発明によるパ
イプは大きな特徴を示す。すなわち調質部の内径r1と
境界部の内径r3との差が生ずることである。これは、
従来方法および焼入れのみの場合、rlとr3は等しい
か、もしくはr3)rlの傾向を示すが、本発明方法に
よると、r3<rIとなる。
量が従来法に比べて最も大きく、焼入れのみのパイプの
内径寸法変化が−0,09wnの収縮量であるが、これ
は従来法に比べて、高い焼戻し温度から急速冷却するこ
とにより、大きな熱応力を生じ、収縮量が大きくなるこ
とを示している。次に、段差についても本発明によるパ
イプは大きな特徴を示す。すなわち調質部の内径r1と
境界部の内径r3との差が生ずることである。これは、
従来方法および焼入れのみの場合、rlとr3は等しい
か、もしくはr3)rlの傾向を示すが、本発明方法に
よると、r3<rIとなる。
従って、非調質部との段差が最も大きくなる。
本発明の調質方法、すなわち、高周波焼入れ+高周波移
動焼戻しは、短時間加熱のだめ、結晶粒が従来法に比べ
非常に微細となり、機械的性質に好結果を与え、さらに
、スケールの発生および脱炭が極端に少なく、後段のメ
ッキ工程での酸洗いなどによるスケール除去が不要とな
る。さらに、パイプの両端は、非調質状態にすることが
できるので、ネジ加工等が容易である。
動焼戻しは、短時間加熱のだめ、結晶粒が従来法に比べ
非常に微細となり、機械的性質に好結果を与え、さらに
、スケールの発生および脱炭が極端に少なく、後段のメ
ッキ工程での酸洗いなどによるスケール除去が不要とな
る。さらに、パイプの両端は、非調質状態にすることが
できるので、ネジ加工等が容易である。
第1図は本発明の実施例によって得られたパイプの縦断
面図、第2図は本発明の調質方法の一例を示す図である
。 1・・・・・・焼入部、 2・・・・・・井焼入飾
、3・・・・・・境界部、 4・・・・・・パイ
プの支持部、5・・・・・・高周波コイル、 6・・・・・・冷却水用ジャケット、 7・・・・・・冷却水。
面図、第2図は本発明の調質方法の一例を示す図である
。 1・・・・・・焼入部、 2・・・・・・井焼入飾
、3・・・・・・境界部、 4・・・・・・パイ
プの支持部、5・・・・・・高周波コイル、 6・・・・・・冷却水用ジャケット、 7・・・・・・冷却水。
Claims (2)
- (1)高周波誘導焼入、焼戻しによシバイブ全断面を均
一に調質する方法において、その焼戻し工程を移動加熱
冷却法にて行ない、まず鉄鋼のオーステナイト化温度直
下にまで移動加熱し、次いで該加熱部を噴射冷却水を用
いて移動急速冷却し、それによって、パイプの軸方向に
焼入時の応力よシも大きな残留圧縮応力を発生させ、耐
疲労性を向上させることを特徴とするパイプの高周波誘
導調質方法。 - (2)上記移動急速冷却を、噴射冷却水量、およびパイ
プもしくは加熱コイルの送り速度を調整して行なうこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載のパイプの高周
波誘導調質方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3956083A JPS59166624A (ja) | 1983-03-10 | 1983-03-10 | パイプの高周波誘導調質方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3956083A JPS59166624A (ja) | 1983-03-10 | 1983-03-10 | パイプの高周波誘導調質方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59166624A true JPS59166624A (ja) | 1984-09-20 |
Family
ID=12556453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3956083A Pending JPS59166624A (ja) | 1983-03-10 | 1983-03-10 | パイプの高周波誘導調質方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59166624A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100464636B1 (ko) * | 2002-04-15 | 2005-01-03 | 박종국 | 완철의 제조방법 |
| JP2010031305A (ja) * | 2008-07-25 | 2010-02-12 | Ntn Corp | 高周波誘導加熱焼戻装置及び高周波誘導加熱焼戻方法 |
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| JPS5633424A (en) * | 1979-08-23 | 1981-04-03 | Nippon Steel Corp | Steel pipe having excellent crushing strength |
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1983
- 1983-03-10 JP JP3956083A patent/JPS59166624A/ja active Pending
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