JPS6148514A

JPS6148514A - 鋼の焼入方法

Info

Publication number: JPS6148514A
Application number: JP17003984A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Naito; 武志内藤
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1984-08-16
Filing date: 1984-08-16
Publication date: 1986-03-10

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、鋼の焼入方法に関し、さらに詳しくは、任意
の硬化深さで高い焼入表面硬さが得られ、かつ任意の素
地硬さが得られる鋼の焼入方法に関する。

従来の技術鋼を焼入れし強化する方法には、大別して、（１）焼入
対象物体全体を加熱し焼入れする方法と。

（２）焼入物体の表面を内部よシも硬化させた。すなわ
ち表面硬化焼入れする方法とがある。これらの方法のう
ち、（１）の方法は（２）の方法に比較して表面が硬化
せず１表面硬さが低いという短所を有する。一方、（乃
の表面硬化焼入れ法としては、浸炭焼入れ法、高周波焼
入れ法、窒化による方法などが一般的である。しかし、
浸炭焼入れは、硬化深さを得るために、他の方法よりも
処理時間が長いという欠点がある。その結果。

処理費用も都側である。また、高周波焼入れは、浸炭に
比較して短時間に処理できるが、炭素含有量の多い鋼に
は焼割れを発生させるために処理ができないという欠点
がある。また、窒化法は、他の方法に比較して硬化深さ
が浅い７ｔめに。

高負荷状態の使用に耐えられないという欠点がある。

さらに、上記三つの表面硬化法に共通する欠点としては
、焼入物体の表面硬化部以外の部位（表面硬化深さの２
〜５倍の深い位置）の硬さ。

すなわち素地硬さを任意に関節することができないとい
う欠点がある。

発明が解決しようとする問題点従って、本発明の目的は、比較的短い処理時間で、高い
焼入表面硬さが得られ、しかもその硬化深さをかなシの
範囲で任意に調節可能であ□　　　　　　リ、かつ任意
の素地硬さが得られる鋼の焼入方法を提供することにあ
る。

問題点を解決するための手段本発明に係る鋼の焼入方法は、上記目的を達成するため
、炭素含有量０．６５〜０．８５％を有する鋼を焼入れ
可能な温度に加熱し、所望の表面硬化深さを得るＳ＝に
スプレー冷却し、続いて恒温保持１５０℃以上２５０℃
未満の温度に所定時間保持し、その後任意に冷却するこ
とをＩＪｆ！ｊ９とするものである。この場合、加熱後
のスプレー冷却は水スプレー冷却により行なうことが好
ましい０本発明の焼入方法に適用される鋼としては。

Ｃ０１６５〜０．８５％、　Ｓｉ　０．２３〜０．３２
％、　Ｍｎ　０．４〜０．９％、Ｎ１２Ｑ％以下、Ｃｒ
ｙ、　５〜１．５％、　Ｍｏ　０．１０〜０．２０％、
残部Ｐｇ（通常の不純物含む）よりなる鋼が好オしい。

発明の作用本発明の方法は、焼入硬さが最大値となる炭素含量を有
する鋼を用いて、この被焼入物を焼入れ可能な温度に加
熱し、水スプレー冷却にて必要とする表面硬化深さを得
るように調整された冷却を行なう。続いて、鋼のＭ５点
の温度近傍に被焼入物全体を保持する。（すると、この
際に、冷却された表面部は加熱を受けることになるが、
被焼入物の内部は冷却される。）すなわち１Ｍ、９点近
傍の温度に被焼入物を冷却することにより、被焼入物体
の内部の硬さを変化させることができる。

すなわち１以上のような方法によって、焼入表面硬式は
最大となり、しかも水スプレー冷却の条件及び該冷却後
の恒温保持の条件等を適当に選択することによシ、任意
の硬化深さが得られ、かつ任意の素地硬さが得られるこ
とになり、従来の欠点を除いた全く新しい鋼の焼入方法
が提供される。

ここで、本発明方法の特長を理解し易いように、前記し
た従来法との相違点をまとめて示すと、第１表のとおシ
である。

以下余白発明の態様以下、本発明方法の各種態様並びに各工程の選定条件等
について１図面及び試験結果等を示しながら説明する。

α）使用した材料以下に説明する各種試験及び後述する実施例で使用した
材料の化学組成を第２表に示す。なお、以下の説明にお
いては、使用した拐料の表示は第２表に示す鷹を引用し
て示す。

第２表−使用した鋼の化学組成り）表面硬化させるための冷却第１図に本発明の方法における表面硬化処理に用いるス
プレー冷却装置の一例の概略構成図を示す。図中、１は
被焼入物であり、２はこの被焼入物１を支持する支持具
である０３はそれぞれ一足の間隔で相対して配置された
冷却管であり、４は冷却水導入管、５は噴射口を示す。

まず、焼入温度８００〜８５０℃に加熱された被焼入物
１は、支持具２に支持されて、相対して配置された２つ
の冷却管３０間に導入される。

すると、ここで、冷却水導入管４から導入された水が冷
却管３に充満されて噴射口５より噴射され、被焼入物１
の表面が冷却される０このようにして、焼入れ可能な温
度に加熱された処理材（被焼入物）は、所望の表面硬化
深さを得る程度にスプレー冷却される。所望の表面硬化
深さは、冷却時間あるいは噴射圧力によって調節可能で
ある。以下、これらの関係について説明する。

ます、冷却時間と硬化深さとの関係は第２図に示すとお
Ｖである０第２図は、第２表の／Ｉ６１及びＡ７の銅を
試料として用いた場合の、水の圧力を５　Ｋ９／　ｃＪ
一定とした場合における冷却時間と硬化深さの関係を示
す。第２図から明らかなように、最高の焼入深さを得る
には少なくとも０８秒の冷却時間が必要である。しかし
、冷却時間を１．０秒にのはしても焼入深さは殆んど増
加しない。従って、冷却時間の最大値は０．８秒が限界
であり、これ以下に止めることが好ましい。また、０．
２秒未満の冷却時間では０．５−以下の硬化深さしか得
られず実用的意味を持たない。従って、冷却時間の最小
値は０．２秒であシ、これ以上の冷却時間を選定するこ
とが好ましい。このように水の圧力を一定にし、冷却時
間を変えることによシ所望の硬化深さを得ることができ
る。

一方、圧力を変数として硬化深さを調査すると裁３図に
示すような関係が得られる。第３図は、腐７の試料につ
いて、冷却時間を０．８秒一定とした場合の水の圧力の
硬化深さに及ばす効果を示す。第３図から明らかなよう
に、４Ｋｙ／ａｄ以上では硬化深さに変化を与えないこ
とから。

４〜６　Ｋｙ　／　ｄの水圧が適当である。

なお、／１６ｇの鋼は、第２図及び第３図に示すような
試験で涜７の鋼と同様の硬化深さを得ることはできるが
、冷却により焼割れを生じるので本発明の処理には不適
当である。従って、処理する鋼の炭素含有量は０．８５
％以下の範囲に設定することが好ましい。

Ｃ）恒温冷却槽での冷却前記のように４〜６　Ｋｙ　／　ａｄの水圧の下で、必
要とする硬化深さを得るに和尚する冷却時間スプレー冷
却した後、続いて例えは第４図に示すような恒温冷却槽
に被焼入物を投入して所定時間保持する。第４図は後述
する実施例で用いた恒温冷却槽の概略構成を示し、６は
恒温槽本体で断熱栴造で作られており、該恒温槽本体６
の内側壁にはヒーター７が配設されている。ｇは恒温槽
本体６内に配置された鋼製の容器であシ。

該容器ｓ内には油又は硝酸カリ系の塩類等の冷却剤９が
満たされている。被焼入物１はカコ薯Ｏ内に収容されて
上記容器８中の冷却剤９内に浸漬される。１１は熱電対
であシ、ヒーター７と連動して冷却剤９の温度が調節で
きるようになっている。

次に作用について説明すると、まずヒーター７に通゛亀
して発熱させると、その熱によシ容器８は加熱され、該
容器８内に収容されている冷却剤９も同様に加熱される
。

今、熱電対１１で温度を設定すると、容器８及び冷却剤
９は加熱されて設定温度に遅する。設定温度に達した後
に、カゴ１０内に収容されている被焼入物１を冷却剤９
中に投入し、設定温度に所定時間保持した後、恒温冷却
槽から取シ出し、任意に冷却する。

各種試料について、一定の設定温度（２００℃）におけ
る恒温冷却槽保持時間と被焼入物の素地硬さくビッカー
ス硬さ）との関係を第５図に。

また一定の保持時間（１０分保持）における恒温冷却槽
の保持温度と素地硬さくビッカース硬さ）との関係を第
６図に示す。

第５図から明らかなように、保持温度を一定（２００℃
）にした場合、保持時間を変えることにより素地硬さを
変えることができる。捷だ。

身（６図かられ・かるように、保持時間を一定（１０分
）として、保持温度を変えることによっても素地硬さを
変えることができる。従って、保持時間（第５図）と保
持温度（第６図）との組合せによって、任意に素地硬さ
を調節することができる。

しかし、実用上ビッカース硬さ２５０以下となる条件は
意味がないので、腐２の材料は本発明の処理には適しな
い。また、第５図より５０分以上の保持時間も適切では
ない。同様に第６図より２５０℃以上の保持温度は適切
ではない０以上まとめると、素地硬さについては、■鋼
の極類としては屑３以上の炭素を含むこと、すなわち処
理する銅としては炭素含有量０．６５　％以上のものが
好ましいこと、■保持時間は１０分以上５０分未満の範
囲に設定することが好ましいこと、■保持温度は１５０
℃以上２５０℃未満の範囲に設定することが好ましいこ
とがわかる。

実施例実施例１及び２前記第２表の４７の鋼（５０φＸ　３００　ｔａ　）を
８５０℃Ｘ３０分間全体加熱後、第１図に示す装置にて
水圧５　Ｋｙ　／　ｃｔｄで０．８秒唄射冷却し、続い
て第４図に示すような恒温冷却槽を用いて２００℃の油
に１０分間（実施例１）及び４０分ＩＮコ（実施例２）
保持し、その後空冷した。処理された鋼の断面の硬さ分
布を第７図に示す。

また１曲げ疲労試験結果を第８図に示す。通常の浸戻処
理狗及び通常の高周波焼入れ拐についての結果も併せて
示す。

実施例３及び４前記第２表の／Ｉ６３の鋼（５０φＸ　３００　ｔａｎ
　）を８５０℃Ｘ３０分加熱後、実施例Ｉと同様に水圧
５に２７−で０１６秒噴射冷却し、続いて１５０℃の恒
温冷却槽に１０分間（実施例３）及び２０分間（実施例
４）保持し、その後空冷した。得られた鋼の断面の硬さ
分布は第９図に示すとおシである。

発明の効果以上のように、本発明の鋼の焼入方法によれは、焼入れ
硬さが大きくなる炭素含有量、すなわち０．６５〜０．
８５％の炭素含有量を肩する鋼を用いて、これを焼入れ
可能な温度に加熱し、その表面をスプレー冷却、好まし
くは水スプレー冷却により急冷することによシ１表面を
硬化させるので、極めて高い焼入表面硬さが得られる。

しかも、この際に、スプレー冷却の条件を適当に選定す
ることにより、任意の硬化深さが得られる。続い−Ｃ，
恒温冷却檜に被焼入物を投入し、１５０℃以上２５０℃
未満の恒温に所定時間保持した後任意に冷却することに
より、高い素地硬さが得られ、しかも恒温保持の条件を
適当に選定することによシ任意の素地硬さに調節するこ
とができる。

このように、本発明の方法によれば、スプレー冷却によ
る表面冷却と恒温冷却との組合せにより、任意の硬化深
さでしかも高い表面硬さが得られると共に、極めて高い
硬さまで任意の素地硬さが得られるという、従来の方法
では得られなかった特有の効果が得られる。しかも、そ
の処理時間は比較的短時間であり、また曲は疲労強度も
従来の方法に比べて極めて高く、高負荷状態の使用にも
充分なる耐性を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に用いるスプレー冷却装置の一例を
示す概略構成図、第２図はスプレー冷却による冷却時間
と硬化深さとの関係を示すグラフ、第３図はスプレー冷
却における水の圧力と硬化深さとの関係を示すグラフ、
第４図は本発明方法に用いる恒温冷却槽の一例を示す概
略構成図、第５図は恒温冷却槽での保持時間と素地硬さ
との関係を示すグラフ、第６図は保持温度と素地硬さと
の関係を示すグラフ、第７図は実施例Ｉ及び２に従って
処理された鋼の断面の硬さ分布を示すグラフ、第８図は
曲は疲労試験結果を示すグラフ、第９図は実施例３及び
４に従って処理された鋼の断面の硬さ分布を示すグラフ
である。１・・・被焼入物、３・・・冷却管、５・・・噴射０．
６・・・恒温桶本体、７・・・ヒーター％　９・・・冷
却剤％１０・・・カゴ、＋＋・・・熱電対。

Claims

【特許請求の範囲】１、炭素含有量０．６５〜０．８５％を有する鋼を、焼
入れ可能な温度に加熱し、所望の表面硬化深さを得る程
度にスプレー冷却し、続いて恒温保持１５０℃以上２５
０℃未満の温度に所定時間保持し、その後任意に冷却す
ることを特徴とする鋼の焼入方法。２、Ｃ０．６５〜０．８５％、Ｓｉ０．２３〜０．３２
％、Ｍｎ０．４〜０．９％、Ｎｉ２．０％以下、Ｃｒ０
．５〜１．５％、Ｍｏ０．１０〜０．２０％、残部Ｆｅ
（通常の不純物含む）よりなる鋼を用いる特許請求の範
囲第１項に記載の方法。３、加熱後のスプレー冷却を、水圧４〜６Ｋｇ／ｃｍ＾
２、噴霧時間０．２〜０．８秒で水スプレー冷却により
行なう特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。４、恒温保持を１５０℃以上２５０℃未満の温度に１０
分以上５０分未満の間保持して行なう特許請求の範囲第
１項乃至第３項のいずれかに記載の方法。