热处理方法以及机械部件的制造方法_3

文档序号:8926627阅读:来源:国知局
1对被处理物91中温度上升最大的部分即外周面的 温度、也即是高温部温度进行测定(箭头B)。另一方面,通过第2辐射温度计72对被处理 物91中温度上升最小的部分即内周面上与保持构件12接触的区域的温度、也即是低温部 温度进行测定(箭头C)。
[0039] 对被处理物91的感应加热所进行的加热,基于由第1辐射温度计71所测定的高 温部温度进行控制。具体而言,由第1辐射温度计71所测定的高温部温度的信息进行AD 转换并被发送至控制部40的计算机41 (箭头D)。计算机41基于高温部温度的信息将表示 被处理物91的外周面的加热状态的信号发送至定序器43 (箭头I)。此外,定序器43基于 表示外周面的加热状态的信号将输出设定信号发送至电源部20 (箭头N)。而且,基于该输 出设定信号,从电源部20向线圈11提供电力(箭头A)。
[0040]另一方面,在决定被处理物91的淬火时机的工序中,参照图1,通过第1辐射温度 计71以及第2辐射温度计72所分别测定的高温部温度以及低温度温度的信息作为测温数 据被发送至计算机41(箭头D以及箭头F)。而且,计算机41中,基于作为测温数据得到的 高温部温度以及低温部温度,来决定淬火时机,以使得对于被处理物91整体,构成被处理 物91的钢在TTA线图上满足预定的碳的固溶状态。此TTA线图通过计算式被导出,该计算 式是对预先实施的调查钢中的碳的固溶状态与钢的加热温度以及加热时间之间的关系的 实验结果进行回归分析而得到的。
[0041] 图2示出基于实验制成的碳化物的面积率的TTA线图的一例。更具体而言,准备 由JIS标准SUJ2组成的试验片,对此试验片以表1所示的条件进行热处理。而且,切断被 实施了热处理的试验片,通过电子显微镜对截面上的碳化物的面积率进行测量。而且,对于 被测得的面积率,将以下式(1)作为回归式进行回归分析,通过对所得到的计算式进行图 示来制成图2。图2中横轴表示保持时间,纵轴表示加热温度。此外,图2所示的曲线分别 示出了碳化物面积率2%、4%、6%、8%、10%以及12%时的保持时间与加热温度的组合。
[0042] M = M〇exp ( -ktn) ? ? ? (1) 此处,k = Afxp ( - E/RT),M :碳化物的面积率(% ),M。:热处理前的碳化物的面积率 (% ),t :加热时间(秒),A。、E :由材料决定的常数,R :气体常数,T :温度(K)
[0043][表1]
[0044] 钢中的碳化物的面积率用于预测钢中碳的固溶状态。因此,图2能够用于预测热 处理品质。以下,将碳化物的面积率成为6~8%作为目标的淬火品质决定淬火时机的情况 作为示例,对于淬火时机的决定方法进行说明。
[0045] 图3是在图2的TTA线图的一部分重叠示出高温部温度以及低温部温度的变化的 图。图3中,通过在满足如下条件的状态下实施淬火,从而使被处理物91整体满足期望的热 处理品质,该条件是被处理物91的测定高温部温度的部分(被处理物的外周面)以及测定 低温部温度的部分(被处理物被保持部保持的部分)两者的碳化物的面积率成为6~8%。 参照图3,高温部温度通过PID控制对加热进行控制以使得加热温度成为恒定,以尽快到达 碳化物的面积率成为6~8%的条件、也即是到达表示碳化物面积率6%的曲线与表示8% 的曲线所夹的区域(淬火开始区域)。另一方面,低温部温度与高温部温度相比,到达碳化 物的面积率成为6~8%的条件需要更长时间。因此,即使在高温部温度到达淬火开始区域 的情况下,也继续加热直到低温部温度到达淬火开始区域。而且,在变成高温部温度以及低 温部温度两者都位于淬火开始区域的状态的时刻,实施淬火。
[0046] 参照图1,所述淬火时机基于预先通过实验结果的回归分析所决定的计算式、以及 在目标的热处理品质(碳化物的面积率)被输入至计算机41的状态下对被处理物91开始 进行加热后来自第1辐射温度计71以及第2辐射温度计72的高温部温度以及低温部温度 的变化信息,由计算机41进行决定。若淬火开始时机被决定,则指示淬火开始的信号由计 算机41发送至定序器43 (箭头I)。接受淬火开始信号的定序器43对电源部20发送加热 终止信号的同时,对淬火部30发送冷却水喷射信号。接受加热终止信号的电源部20中止 对线圈11进行的电力供给。另一方面,接受冷却水喷射信号的淬火部30将由温度调整加 热器调整至合适温度的水槽内的冷却水通过泵对被处理物91进行喷射。由此,中止对被处 理物91的通过线圈11进行的加热的同时,被处理物91通过冷却水进行急速冷却。
[0047] 通过以上的步骤,完成本实施方式中被处理物91的整体淬火处理。本实施方式的 整体淬火处理中,基于高温部温度来控制对被处理物91的感应加热。由此,被处理物91的 一部分被加热至所需温度以上的高温,以抑制晶粒的粗大等不良问题的产生。此外,本实施 方式的整体淬火处理中,被处理物91的淬火时机基于高温部温度以及低温部温度两者被 决定为,对于被处理物91整体,构成被处理物91的钢在TTA线图上满足预定的碳的固溶状 态。因此,被处理物91整体能达到期望的热处理品质。而且,此TTA线图通过计算式被导 出,该计算式是对预先实施的调查与构成被处理物91的钢相同种类钢中的碳的固溶状态 与钢的加热温度以及加热时间之间的关系的实验结果进行回归分析而得到的。由此,与基 于单纯计算模型对钢中的固溶碳含量分布进行近似计算的现有方法相比,能够进行高精度 的材质预测。
[0048] 如上所述,根据本实施方式的整体淬火处理,通过提高热处理品质的预测精度,能 够可靠地赋予被处理物91所期望的热处理品质。
[0049] 所述本实施方式的整体淬火处理中,被处理物91在淬火实施为止的期间中优选 被保持在惰性气体气氛中。具体而言,参照图1通过利用氮气、氩气等惰性气体将加热部10 充满,从而抑制被处理物91的氧化膜的产生,能够保持良好的外观品质。
[0050] 此外,本实施方式的整体淬火处理中,决定被处理物91的淬火时机的工序中,被 处理物91的淬火时机被决定为,在超过由与升温速度的关系决定的加热相变点的时刻,钢 中的碳开始固溶于基体。
[0051] 铁氧体中碳的固溶限度小。因此,淬火前的加热时的碳的固溶实际上从钢中的铁 奥氏体化的时刻也即是钢的奥氏体化温度开始。而且,钢的奥氏体化温度根据钢的升温速 度而变化。特别是,在如高频加热那样升温速度很快的情况下,一般的奥氏体化温度的心相 变点与实际的奥氏体化温度(加热相变点;Ael相变点)之间的差会变大。因此,本实施方 式的整体淬火处理中,被处理物91的淬火时机被决定为在超过加热相变点的时刻,碳开始 固溶于基体。更具体而言,预先调查构成被处理物91的材料的升温速度与加热相变点的关 系。图4示出了构成被处理物91的钢的升温速度与加热相变点的关系。如图4所示,在升 温速度为300°C以下的范围内,随着升温速度变大,加热相变点急剧上升,之后升温速度的 上升变缓。本实施方式中,基于图4的关系,从第1辐射温度计71以及第2辐射温度计72 所测定的被处理物的加热模式(加热历史)导出加热相变点,基于此能够决定淬火时机。
[0052] 此外,所述式(1)是预测一定温度保持预定时间时的碳化物的面积率的式子。另 一方面,本实施方式的整体淬火处理中,相对于加热时间温度连续变化。因此,本实施方式 中,对于碳化物的面积率,将加热模式分为微小时间,在该微小时间的期间保持为一定温 度,以算出碳化物的面积率,通过对其进行累计以预测碳化物的面积率。具体的方法参照图 5以及图6进行说明。
[005
当前第3页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1