JPS63317620A - 鉄金属の熱処理方法 - Google Patents

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、鋳鉄又は鋼の熱処理方法に関する。

より詳細には、本発明はベイナーｒト組織（ｂａｉｎｉ
ｔｅｓｔｒｕｃｔ、ｕｒｅ）と、改良された機械的、物
理的な特性を作り出すための改良された方法に関する。

従来技術とそのａ題 鋳鉄又は鋼は、組織がオーステナイトである高い温度か
ら正規のパーライトの形成が抑制されて替オ〕りにオー
ステナイトとマルテンサイトが生じるような速さで冷却
されうろことがよく知られている。オーステナイ１〜と
マルテンサイトは室温のような低温で安定している。も
し、ＳＲ鉄又は鋼が高いオーステンパリング温度と室温
の間の選択された温度にある期間保持され、しかも、バ
ーライ１−が先ず抑制されれば、ベイナイトの組織が替
おりに形成されることも良く知られている。このベイナ
イトは、実際の冷却条件と鋳鉄又は鋼の実際の組成に依
存して変化するパーライト、オーステナイト、又はマル
テンサイトの量を含んでいる。

熱処理によってベイナイトを作り出すこの二［程はオー
ステンパリング（ａｕｓＬｃｍｐｅｒｉｎｇ）として知
られて、いる。従来の手順ではその組織がオーステナイ
トになるように鋳鉄又は鋼を１３０００卜゛を越える温
度で加熱する。この温度はオーステンパリング温度とし
て知られている。あらゆる実際の［１的のために、この
オーステティ１〜化（ａｕｓｔｃｎｊ　ｚｊｎｇ）温度
は最高１９００°Ｆに保たれ、時１１；１は鋳物の厚さ
１インチ毎に通常１時間３０分である。この時１１１１
は炉内の鋳物の総量と炉に加える熱にある程度依存して
いる。鋳鉄又は鋼はそれから通常４゜ＯｏＦと８００°
Ｆ　（７）　１１０　（７）　、オースナンバリング温
度と呼ばれている持続温度に急冷される。Ｘｌにと組成
により異なるが、１時間から４時間、この温度に保持さ
れた後、鋳鉄又は鋼は室温に冷却される。

オーステンパーは、オースナンバリング温度に維持され
ることができる媒体溶液又は熱い塩、熱い油又は任意の
液体媒体の浴で通常行なわれる。

鋳鉄又は鋼製品はオーステンパリング温度の炉から運ば
れてオーステンパリング浴で焼入れされる。

例えば鋳造品又は鍛造品のような鋳鉄又は鋼の熱い製品
の取り扱いの他に、こういう処理には２つの炉が必要と
される。さらに、室温で冷却した後、鋳造品又は鍛造品
は、総ての残った塩又は用いられた焼入れ溶液の残りを
取り除くのに洗浄又は清浄化しなければならない。塩浴
は高価であるから、従来の方法でオーステンパーされる
ことができる鋳物品又は製品は通常大きさに制限がある
。

本発明の１つの目的はオースナンバリング温度のコスト
を下げることである。

さらに、他の目的は、オースナンバリング温度を完全に
行なうために、ただ１つの炉を用いる手段を提供するこ
とである。

さらに、他の目的は、大きな鋳造品又は鍛造品のオース
テンバリングを経済丸的に行なわせることである。

さらに、その他の目的は、特許請求の範囲と、添付図面
とともに開示される本発明の好適実施例の説明から明ら
かとなろう。

課題を解決するための手段及び作用 本発明は、オーステンパリング温度で炉内に置かれた鋳
鉄が、前記炉とオーステパリング温度にともに冷却され
、その後オースナンバリング温度で前記同一の炉の中に
保持される、鋳鉄をオーステンパーする方法により前記
の間層を解決した。

この結果、鋳鉄又は鋼のベイナイトの組織を作るのに必
要とされる熱処理がただ１つの炉で行なえ、しかも液体
焼入れ媒体又は塩浴に浸す必要もない方法が発見された
。

なお、本発明は、水又は液体窒素又は炭酸ガスのような
ガス状の媒体の細い噴流を、鋳造品又は＄１造品が冷却
され炉白身もオースナンバリング温度に冷却されるよう
に、鋳造品又はｍ造品が炉の中にある間に直接浴せるこ
とができるという発見に基づくものである。これにより
オーステンバリングのために第２の炉に鋳造品又は鍛造
品を移し換える必要が無くなった。

実施例 水で飽和された空気又は冷えたガスの循環を用いた炉と
鋳造品の固まりの冷却は、水の比熱、膨発の潜熱、循環
のために用いられる空気又はガスの比熱とに関する複雑
な熱交換法則に支配される。

冷却サイクル中におけるパーライトの形成を抑制するた
めに必要とされる冷却を急速且つ安価に行なうためには
、水と空気を利用することが望ましい。

オーステンパリング温度からオーステンパリング温度に
炉自身を冷却することは炉の耐火構造物に保持される熱
に関連するより大きな問題を提起することが当業者には
明らかであろう。炉の内張りに用いられる従来の耐火構
造物は大きな熱量を有し、且つ、必要とされる急冷によ
って起こる耐火構造物の剥離という問題を惹起する。

この理由で、軽量で、絶縁性が有り、劣化無しに温度の
急冷に耐えられる耐熱性ｗ＆維（ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ
ｆｉｂｒｅ）を利用することが望ましい。

この発明の方法の好適実施例においては、炉は、鋳物前
の上方に持ち」二げられるか又は鋳物前を露出するため
に後方に傾けられる。こうすることによって鋳物前と炉
の冷却が容易になる。炉と鋳物直ちに炉が下げられるか
、鋳物前を覆うように傾けられ、炉の温度はそれから所
望の時間オーステンパリング温度に維持される。

オーステンパーの全処理が、このようにして鋳物前を動
かしたり第２の炉を用いたりすることなく行なわれる。

第１図は、本発明による好適な方法を示す概略図である
。位置Ａは底板上に鋳物を有する炉を示し、この炉はオ
ーステンパリングモードにある。

位ＨＢは冷却のために後方に傾けられ焼き入れモードに
ある炉を示す。位置Ｃは炉が鋳物の上の位置に戻り、鋳
物がオーステンパリングモードにあることを示している
。

第２図は所与の鋳物、この場合直径３インチのバーが塩
浴中で焼き入れされ、その後もベイナイトを作るために
この浴中で保持されたときの典型的な温度／時間の冷却
曲線を示したものである。

同図は、水が炉中の鋳物に浴びせられ炉とともに鋳物が
オーステンパリング温度に空気の循環にょって冷却され
たとき得られる冷却の速さをも示している。循環される
空気の量のみならず使用される水の量をも操作すること
によって鋳造品の冷却の速さを比較的広い範囲にわたっ
て変化させることができることが見出された。

第２図において、曲線Ａは線ＣＣがオーステンパリング
温度であり、線ＤＤがオーステンパリング温度で、ある
塩浴中で得られる冷却の速さを表わしている。オーステ
ンパリング温度は１０分間で達せられる。曲線Ｂは水が
鋳物に浴びせられている間炉内で空気が循環させられた
ときの冷却の速さを表わしている。この場合、オーステ
ンパリング温度は１２分間で達せられる。

第３図は第２図に示した速さで水処理によって冷却され
たノジュラー（ｎｏｄｕｌａｒ）鉄棒のベイナイト組織
を示している。

具　　　体　　　例 直径が２インチから４インチまでで約２４インチの長さ
の１−２本のバーからなっている鋳物前が３インチ×４
インチで高さ４インチの炉内にｉ？ｆｆｉがれた。炉は
耐熱性繊維が内張すされ、鋳物前が置かれる固定の床か
ら後方に傾けられるようにヒンジ止めされていた。炉は
プロパン−空気バーナーからなる一連の熱源を有してい
た。

炉内の製品は１６５００Ｆで加熱されプロパンが所たれ
るまで２時間この温度に保たれ、炉は鋳物製品を露出す
るため後方に傾けられた。炉が後方に傾けられている間
、バーナーがら空気が循環させられ、さらに炉の温度を
６２０’Ｆに下げる目的で追加的ファンが炉に空気を吹
きつけるために用いられた。

鋳鉄に直接空気を吹き付けるのにファンが使用置かれこ
の鋳物前が略々６００’　Ｆの温度に達したことを示す
ために使用され、この時炉は空気と水の循環が所たれた
後、鋳物を覆うように元のとおり傾けられた。

炉は２時間の間６２０’Ｆの温度に保たれ、鋳物前は炉
から取り出された。

幾つかのバーがそれからり「新され顕微鏡のドで観察さ
れた。これらのバーは重い方のバー中にオーステナイト
が１５％〜２０％含まれ、軽い方のバー中にオーステナ
イトが２０％〜３５％含まれている、完全なベイナイト
組織であることが判った。

梼物品に加えられた流体の温度、速さ及び量が。

当業者には知られた又は当業者には容易に決定される方
法で冷却の速さを決定するであろう、その速さはパーラ
イトの形成を避けて所望のベイナイト組織を得るために
１０分から２０分以内の範囲で鋳物を冷却するのに充分
でなければならない。

パーライトを抑えるのに必要とされる冷却速度の幅は当
該鉄金属の組織によって変化し、特定の金属のための時
間一温度−変態グラフによって正確に決定できるもので
あり、通常、冷却に必要とされる時間は２０分未満であ
る。

＼固形のドライアイスを用いて同様のテストを行なった
。しかし、一般に、水と空気が取り扱いとコントロール
が容易であることが判った。冷却速度は木ｔ【ｋの割合
が増えることによって加速される。

冷たい金属製のスチール粒又は銅粒が冷却中鋳物に加え
られると鋳物の冷却の速さを促進することが見出だされ
た。しかし、一般に冷却媒体としては冷気と水を使用す
ることか−Ｕましい。

ある程度の具体性をもって本発明を開示したが、本発明
の精神と範囲から外れることなく変更と変形はなし得る
ものである。当業者には明らかなこれらの変更と変形は
、特許請求の範囲に記載した、本発明の範囲に含まれる
のものと解される。

発　　明　　の　　効　　果 本発明によれば、オーステンパリング工程のコストが下
がること、オーステンパリング処理をただ１つの炉でで
きること、大きな鋳造品又は鍛造品のオーステンパリン
グを経済的に行なうことができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好ましい方法を概略図示したもの５ 第２図は従来の方法と本発明の改良した方法の典ノ１゛
！的な時開／温度の冷却曲線を描いたグラフ、第１図 τ−ステナイトｆヒ オーステンパー 昭和６３年６　）１２８　ａ 特詐庁１４官　殿 １、・１１件の表示 特願昭６３−４９９０５ ２．５’ｌ！明の名称 鉄金属の熱処理方法 ３、補正をする者 ・１１件との関係　　　　特許出願人 氏名　　　ウィリアム・エイチ・ムーア（外１名） ４、代理人　　　　〒１０５ 住所　　　東京都港区虎ノ門二丁［１６番７号和孝第１
０ビル４階　電話５０８−１８５１昭和６３年５月３　
Ｌ　１」 ６、補正の対像 ４、図面の簡単な説明 （なお１代理権を証する書面は昭和 ６３年４１１２０日付けの手続補正、鯵（自発）で提出
済。） ７、補正の内容

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）オーステナイト化温度で炉内に置かれた鋳鉄が、
   前記炉とともにオーステンパリング温度に冷却され、そ
   の後オーステンパリング温度で前記同一の炉の中に保持
   される、 鋳鉄をオーステンパーする方法。
2. （２）鋳物を、オーステナイト化温度からオーステンパ
   リング温度に、前記鋳物をオーステナイト化温度が前記
   鋳物に加えられている前記炉から移すことなく前記鋳物
   に１つの物質又は複数の物質を加えることによって冷却
   し、且つ前記１つの物質又は複数の物質は前記鋳物を前
   記鋳物内にベイナイト組織を生成するのに充分な短い時
   間だけ前記鋳物を冷却するような温度と量で加えられる
   、鋳物をオーステンパーする方法。
3. （３）前記１つの物質又は複数の物質は１つの流体また
   は複数の流体である、請求項２の方法。
4. （４）前記１つの流体または複数の流体は空気と水から
   なるグループから選ばれる、請求項３の方法。
5. （５）前記１つの流体又は複数の流体の少なくとも１つ
   が加圧噴流で前記鋳物に浴びせられる、請求項３の方法
   。
6. （６）（ａ）炉内に鋳物を置き、 （ｂ）１３００°Ｆを越え１９００°Ｆ未満のオーステ
   ナイト化温度に前記鋳物を加熱し、 （ｃ）鋳物断面に応じて１時間乃至８時間前記オーステ
   ナイト化温度に前記鋳物を保持し、 （ｄ）前記鋳物と前記炉の両方が３００°Ｆから８００
   °Ｆのオーステンパリング温度に２０分間以下で冷却さ
   れるように水と空気の冷却媒体を加え、 （ｅ）前記鋳物を１時間乃至５時間前記オーステンパリ
   ング温度の前記炉内に保持し、そして、（ｆ）前記鋳物
   を前記炉から取り出す、工程からなる、 鋳物をオーステンパーする方法。