热处理方法

专利名称：热处理方法
技术领域：
本发明涉及一种热处理方法，特别是涉及通过雾沫冷却进行的被处理物的淬火处理的热处理方法。
背景技术：
在通过将作为被处理物的金属材料加热后将其冷却而进行淬火处理的热处理方法中，在需要高速冷却的情况下，以往是使用液冷方式或气体冷却方式。上述液冷方式中，虽然冷却效率优良，但细微的冷却控制几乎不可能，被处理物容易变形。另一方面，在气体冷却方式中，虽然通过气体的流量控制等冷却控制容易，被处理物不易变形，但冷却效率低。
在专利文献I中公开了如下的技术，包围被处理物地配置液用喷嘴和气用喷嘴，通过从液用喷嘴以喷雾方式供给冷却液(所谓雾沫冷却)，从气用喷嘴供给冷却气体，谋求了冷却控制性以及冷却效率的提高。专利文献I :日本国特开平11-153386号公报。但是，由于雾沫冷却的基本冷却是气化潜热进行的冷却，所以存在被处理物的内外因雾沫的触及情况不同而产生温度差的情况。该温度差有可能对品质带来恶劣影响。例如，在被处理物的外表面达到了规定的组织的相变点，而被处理物的内部仍是高温而未达至IJ该相变点的情况下，有可能在被处理物的内外组织不均勻。进而，当被处理物的外表面的组织先于被处理物的内部相变时，则产生内部应力，有可能在被处理物上产生变形。

发明内容
本发明是鉴于上述情况而提出的，提供一种能够抑制被处理物的组织不均匀化及变形的热处理方法。本发明所涉及的第I技术方案具有第I工序，通过供给雾沫状的冷却介质，将保持在规定温度的被处理物雾沫冷却到该被处理物的组织开始向规定的组织相变的第I相变点附近、且比该第I相变点高的目标温度；第2工序，在上述第I工序之后，以停止了上述雾沫状的冷却介质的供给的状态保持上述被处理物规定时间；以及第3工序，在上述第2工序之后，将上述被处理物冷却到上述第I相变点以下的温度。在本发明中，即使在第I工序中被处理物的内外产生了温度差的情况下，在第2工序中的雾沫冷却停止期间被处理物内外的温度差的扩大受到抑制，同时温度差因被处理物内外的热传导而缓和。通过以被处理物内外的温度差缓和了的状态将被处理物冷却到规定的组织的相变点以下，能够使被处理物内外的组织基本上同时向规定的组织相变。而且，本发明中，优选在上述第I工序和上述第2工序之间具有缓冷工序，以比上述第I工序的雾沫密度小的雾沫密度对上述被处理物进行雾沫冷却的方式供给上述雾沫状的冷却介质。虽然在第2工序中温度差因被处理物内外的热传导而缓和，但存在被处理物整体的温度因来自高温的内部的热传导而高于目标温度，而达到向未作为目的的其它组织的相变点的可能性。在本发明中，通过在进入第2工序前对被处理物进行缓冷，能够在缓和被处理物内外的温度差的同时，防止被处理物整体的温度因被处理物内外的热传导而高于目标温度。而且，本发明中，优选具有计量上述被处理物外表面的温度的工序，在计量到的上述外表面的温度达到上述目标温度时，从上述第I工序向上述缓冷工序转移。在这种情况下，监测被处理物外表面的温度，并在被处理物外表面的温度达到了目标温度时开始缓冷。而且，本发明中，优选具有计量上述被处理物内部的温度的工序，在计量到的上述内部的温度达到上述目标温度时，从上述缓冷工序向上述第2工序转移。在这种情况下，监测被处理物内部的温度，并在被处理物内部的温度达到了目标 温度时结束缓冷。而且，本发明中，优选基于上述被处理物外表面的温度计量上述被处理物内部的温度。在这种情况下，能够削减温度计量装置的设置数。本发明所涉及的第2技术方案具有第I工序，通过供给雾沫状的冷却介质，将保持在规定温度的被处理物雾沫冷却到该被处理物的组织开始向规定的组织相变的第I相变点附近、且比该第I相变点高的目标温度；第2工序，在上述第I工序之后，以比上述第I工序的雾沫密度小的雾沫密度雾沫冷却上述被处理物规定时间；以及第3工序，在上述第2工序之后，将上述被处理物冷却到上述第I相变点以下的温度。在本发明中，即使在第I工序中被处理物的内外产生了温度差的情况下，在第2工序的雾沫密度小的雾沫冷却期间被处理物内外温度差的扩大也受到抑制，同时温度差因被处理物内外的热传导而缓和。通过以被处理物内外的温度差缓和了的状态将被处理物冷却到规定的组织的相变点以下，能够使被处理物内外的组织基本上同时向规定的组织相变。而且，本发明中，优选上述目标温度设定在上述第I相变点，和温度比该第I相变点高、上述组织开始向上述规定的组织以外的组织相变的第2相变点之间。进而，优选上述第I相变点是马氏体相变点，上述第2相变点是珠光体相变点。根据本发明，能够抑制被处理物的组织不均匀化以及变形。


图I是本发明的实施方式中的真空热处理炉的整体 图2是本发明的实施方式中的冷却室的正面剖视 图3是图2中的A-A向剖视 图4是用于说明本发明的实施方式中的热处理方法的曲线 图5A是用于说明本发明的实施方式中的被处理物内外的温度差的第一示意剖视图； 图5B是用于说明本发明的实施方式中的被处理物内外的温度差的第二示意剖视图； 图5C是用于说明本发明的实施方式中的被处理物内外的温度差的第三示意剖视图； 图6是表示雾沫冷却的一实验结果的曲线 图7是表示雾沫冷却的一实验结果的曲线图；图8是表示雾沫冷却的一实验结果的曲线 图9是表示雾沫冷却的一实验结果的曲线图。附图标记说明
20 :气体冷却装置，30 :雾沫冷却装置，32 :供给管，34 :喷嘴部，41 :控制装置，80 :温度传感器，100 :真空热处理炉(热处理装置)，160 :冷却室，⑶冷却单元，M :被处理物，SI :第I工序，S2 :缓冷工序，S3 :第2工序，S4 :第3工序。
具体实施例方式以下，基于图I至图5C对本发明的实施方式进行说明。 另外，在以下的说明中所使用的各附图中，为了使各部件为能够识别的大小，适当改变了各部件的比例。而且，在本实施方式中，作为实施本发明的热处理方法的热处理装置，表示了多室型的真空热处理炉(以下简称为“真空热处理炉”)。图I是本实施方式的真空热处理炉的整体图。真空热处理炉(热处理装置)100相对于被处理物实施热处理。真空热处理炉100依次邻接地配置有脱气室110，预热室120，浸碳室130，扩散室140，降温室150，以及冷却室160。被处理物依次以单列向各室110 160运送。由于本实施方式的真空热处理炉100是以冷却室160中的冷却处理为特征的，因此，以下详细描述冷却室160。图2是冷却室160的正面剖视图，图3是图2中的A-A向剖视图。冷却室160形成在真空容器I内。而且，在真空容器I内设有由运送装置10，气体冷却装置20，雾沫冷却装置30，以及温度计量装置80构成的冷却单元⑶。运送装置10能够沿着水平方向运送被处理物M。运送装置10具有相互隔开间隔地对向配置、且沿运送方向(水平方向)延伸的一对的支撑框11，在与各支撑框11对向的面上沿运送方向隔开规定间隔地设置的旋转自如的辊12，载置被处理物M并在辊12上运送的托架13，以及沿着竖直方向设置、且支撑支撑框11的两端的支撑框14 (图2中未图示)。另外，在以下的说明中，将运送装置10运送被处理物M的运送方向简称为运送方向。托架13例如是将板材排列成格子状并形成为大致长方体状的托架。托架13的宽度比被处理物M的宽度稍大，托架13的大小形成为以底面上宽度方向的端缘支撑在辊12上。作为被处理物M，例示了模具钢(SKD材料)或高速钢(SKH材料)等的钢。在本实施方式中，以下针对被处理物M为模具钢(SKD61)的情况进行说明。气体冷却装置20通过向冷却室160内供给冷却气体而对被处理物M进行冷却。气体冷却装置20具备总管21，供给管22，以及气体回收和供给系统23。总管21如图3中双点划线所示，配置在冷却室160的运送方向下游侧端部，形成为以运送装置10运送被处理物M的运送路径为中心的环状。冷却气体通过气体回收和供给系统23向该总管21供给。供给管22形成为一端部与总管21相连，另一端侧沿水平方向朝向运送方向上游侧延伸。供给管22以运送装置10运送被处理物M的运送路径为中心、沿圆周方向大致等间隔(在本实施方式中为90°的间隔)地设有多个(在本实施方式中为四个)。而且，如图3所示，供给管22设在环状的总管21的3点、6点、9点、12点的位置(上下左右的位置)。各供给管22形成为另一端侧沿水平方向朝向冷却室160的运送方向上游侧延伸到冷却室160的整个长度。在各供给管22长度方向的整体上分别隔开规定间隔地形成有多个朝向被处理物的运送路径开口的喷出口 24。气体回收和供给系统23作为主要的要素具有与真空容器I相连的排气管25，设在排气管25中的开闭阀26，对由排气管25回收的冷却气体再次进行冷却的作为冷却器的热交换器27，以及向总管21供给再次冷却后的冷却气体的风扇28。作为冷却气体，例如使用氩、氦、氮等惰性气体。气体回收和供给系统23能够通过将冷却液回收和供给系统33中的开闭阀36关闭，将气体回收和供给系统23中的开闭阀26打开，由热交换器27对从冷却室160导入到 排气管25中的冷却气体进行再次冷却，通过风扇28的动作供给冷却气体而在总管21中循环。雾沫冷却装置30通过以雾沫状向冷却室160内供给冷却液而对被处理物M进行冷却。雾沫冷却装置30具备总管31 (图3中未图示)，供给管32，以及冷却液回收和供给系统33。总管31配置在冷却室160的运送方向上游侧端部，形成以运送装置10运送被处理物M的运送路径为中心的环状。冷却液通过冷却液回收和供给系统33向该总管31中供
5口 O供给管32形成为一端部与总管31相连，另一端侧沿水平方向朝向运送方向下游侧延伸。供给管32以运送装置10运送被处理物M的运送路径为中心、沿圆周方向大致等间隔(在本实施方式中为90°的间隔)地设有多个(在本实施方式中为四个)。而且，如图3所示，供给管32设在环状的总管21中与水平方向为±45°的位置。各供给管32形成为另一端侧沿水平方向朝向冷却室160的运送方向下游侧延伸到冷却室160的整个长度。在各供给管32长度方向的整体上分别隔开规定间隔地形成有多个朝向被处理物的运送路径以雾沫状喷射冷却液的喷嘴部34。另外，供给管32以及喷嘴部34的配置位置优选是避开因雾沫状的冷却液受到重力的影响而在供给量上有可能产生偏差的上下方向，优选沿着水平方向供给雾沫状的冷却液。原本即使在沿着上下方向供给冷却液的情况下只要考虑重力产生的影响而使供给量不同即可。而且，在不是配置四个而例如是配置三个供给管32的情况下，为了尽量减少垂直成分，优选将供给管32配置在最顶部和隔着该最顶部为±120°的位置。冷却液回收和供给系统33作为主要的要素具有与真空容器I相连的排液管35，设在排液管35中的开闭阀36，通过马达39的驱动而将由排液管35回收的冷却液经由配管37向总管31送液的泵38，计量冷却室160的压力(气压)的传感器40，包含控制马达39驱动的变换器并基于传感器40的计量结果进行冷却液的流量控制的控制装置41，以及对因来自处理品的受热而气化了的冷却液进行液化的液化器(液化收集器)42。作为冷却液，例如能够使用油，食盐溶液，后述的氟系惰性液体等。冷却液回收和供给系统33能够通过在将气体回收和供给系统23中的开闭阀26关闭，将冷却液回收和供给系统33中的开闭阀36打开的状态下驱动马达39而使泵38动作，经由配管37供给以雾沫状向冷却室160供给后被真空容器I的内壁面及液化器42液化并贮留在真空容器I的底部的冷却液而在总管31中循环。温度传感器80设在被处理物M的外表面，计量被处理物M的温度。温度传感器80的计量结果向控制装置41输出。作为温度传感器80，在本实施方式中设有热电偶。原本例如使用放射温度计那样非接触式的传感器计量温度即可。控制装置41基于温度传感器80的计量结果控制马达39的驱动。本实施方式的控制装置41将雾沫状的冷却液单位时间的供给量与被处理物M内外的温度的相关关系作为表格保持在存储器中，能够根据温度传感器80的计量结果(被处理物M外表面的温度)计量被处理物M内部的温度。另外，上述相关关系的表格例如通过预备实验或模拟等作出。接着，基于图4至图5C，对在上述真空热处理炉100中由冷却室160对加热后的被处理物M进行冷却是顺序进行说明。另外，在以下的说明中，对使保持在淬火温度的被处理物M向马氏体组织相变的淬火处理进行说明。 图4是用于说明本实施方式的热处理方法的曲线图。图5A 图5C是用于说明本实施方式的被处理物M内外的温度差的示意剖视图。图4中纵轴表示温度，横轴表示时间。而且，图4中实线表示被处理物M外表面的温度变化，虚线表示被处理物M内部的温度变化。而且，图5A 图5C表示图4中随着时间的推移而依次变化的被处理物M的温度分布状态。图5A表示时间Tl处的温度分布，图5B表示时间T2处的温度分布，图5C表示时间T3处的温度分布。另外，图5A 图5C中以点阵图案的浓淡表示温度的高温低温，浓的点阵图案表示高温。在本实施方式的热处理方法中，首先，通过供给雾沫状的冷却液，将加热到成为奥氏体组织的状态(1000°c左右)的被处理物冷却到开始向马氏体组织相变的相变点Ms (第I相变点)附近、且比相变点Ms高的目标温度Ta (第I工序SI :速冷工序)。目标温度Ta设定在比被处理物M开始向珠光体组织相变的相变点Ps(第2相变点)低、且比被处理物M开始向马氏体组织相变的相变点Ms高的范围内。在本实施方式中，由于被处理物M是模具钢(SKD61)，所以目标温度Ta设定在370°C 550°C之间。另外，考虑到后述的第3工序中的工艺，目标温度Ta优选是设定在相变点Ms附近的温度(比相变点Ms高十几。C左右的温度)。在第I工序中，通过雾沫冷却将被处理物M速冷到目标温度Ta，从而避开了开始向珠光体组织相变的相变点Ps (所谓珠光体鼻子)。在本实施方式中，通过从雾沫冷却装置30上的喷嘴部34相对于运送到冷却室160中的被处理物M以雾沫状供给、喷射冷却液而进行冷却，通过将自喷嘴部34的扩散角度例如图3所示那样设定成90°，能够使冷却液相对于被处理物M的侧面(外表面)全面地喷射。而且，由于托架13是通过将板材排列成格子状而形成的，所以从位于被处理物M (托架13)的斜下方的喷嘴部34喷出的冷却液能够穿过板材的间隙恰当地到达被处理物M而进行冷却。而且，由于喷嘴部34在冷却室160的整个长度方向上设置，所以，尤其是通过来自位于供给管32的两端侧的喷嘴部34的喷射，雾沫状的冷却液也能够到达被处理物M的运送方向的前面以及背面而进行冷却。由于雾沫状的冷却液以规定的雾沫密度向被处理物M的整个外表面供给，所以能够通过雾沫状的冷却液的气化潜热恰当地对被处理物M进行冷却。在使用了该雾沫状的冷却液进行冷却的情况下，能够连续地供给冷却液，进行与被处理物M的热交换。因此，不会向将被处理物M浸溃在冷却液中的情况那样，由于与高温的被处理物M相接触的冷却液沸腾而产生的气泡而与冷却液的接触面积减小、冷却效率降低，或者气泡的量增加而成为蒸气膜、形成隔热层、冷却效率显著降低这种不良情况，能够连续地实施相对于被处理物M的冷却处理。另外，在从雾沫冷却装置30的喷嘴部34以雾沫状供给、喷射冷却液的同时，也可以从气体冷却装置20的喷出口 24供给、喷射冷却气体。根据这种方法，以雾沫状喷雾到冷却室160中的冷却液因冷却气体的流动而扩散，能够使冷却室160的环境均匀，减少冷却不均。由于雾沫冷却的基本冷却是气化潜热进行的冷却，所以因雾沫的触及情况不同而将在被处理物内外产生温度差(参照图5A)。例如图4所示，由于被处理物M外表面的温度比被处理物M内部的温度更为降低在短时间内加剧，所以随着时间的推移，被处理物M内外的温度差加大。在本实施方式的热处理方法中，接着，当设在被处理物M的外表面的温度传感器 80的计量结果达到了目标温度Ta时，以比第I工序的雾沫密度小的雾沫密度对被处理物M进行雾沫冷却的方式供给雾沫状的冷却液，(缓冷工序S2)。在缓冷工序S2中，使冷却室160内被处理物M的外表面附近的雾沫密度降低，以比第I工序SI低的冷却效率对被处理物M进行冷却。此时，被处理物M中，由于热通过热传导而从高温的内部向低温的外表面传递，所以被处理物M内外的温度差减小。在缓冷工序S2中，将冷却实施到被处理物M整体的温度因来自高温的内部的热传导而比目标温度Ta高、且不达到未作为目的的其它组织的相变点(例如相变点Ps)。即，在缓冷工序S2中，实施抵消来自高温的内部的热传导而导致的被处理物M整体的温度上升的冷却。而且，缓冷工序S2中，通过控制装置41将冷却效率(雾沫密度)调整到被处理物M的外表面由于该冷却而不达到Ms相变点。缓冷工序S2实施到被处理物M内部的温度达到目标温度Ta。这样一来，能够可靠地防止被处理物M整体的温度高于目标温度Ta。另外，本实施方式的被处理物M内部的温度是使用设在被处理物M的外表面的温度传感器80的计量结果和存储在控制装置41的存储器中表格数据，通过将两者比对而计量的。经过了这种缓冷工序S2的被处理物M如图5B所示，与图5A相比，内外的温度分布缓和。在本实施方式的热处理方法中，接着，停止雾沫状的冷却液的供给，将被处理物M保持规定时间(第2工序S3)。在第2工序S3中，在雾沫冷却停止期间，抑制了被处理物M内外的温度差的扩大，通过被处理物M内外的热传导缓和了温度差，使被处理物M的温度基本上均匀。第2工序S3的雾沫冷却停止期间实施到被处理物M内外的温度差成为规定的阈值(例如10°C)以内。在本实施方式中，监测被处理物M内外的温度，第2工序S3的雾沫冷却停止期间在被处理物M内外的温度差成为了规定的阈值以内时结束。另外，第2工序S3的雾沫冷却停止期间也可以使用根据被处理物M内外的温度差和热传导率预测被处理物M内外的温度差成为规定的阈值以内的时间，在经过了该时间后结束的方法。经过了这种第2工序S3的被处理物M如图5C所示，均匀到内外的温度成为目标
温度Ta。
在本实施方式的热处理方法中，最后，将被处理物M冷却到相变点Ms以下的温度(第3工序S4)。在第3工序S4中，通过将经过第I工序SI、缓冷工序S2、第2工序S3而处于内外的温度差缓和了的状态的被处理物M冷却到相变点Ms以下，使被处理物M内外的组织基本上同时向马氏体组织相边。另外，若目标温度Ta是比相变点Ms高十几。C左右的温度，则能够将因第3工序S4的冷却而产生的被处理物M内外的温度差抑制得非常小，谋求品质的提闻。另外，第3工序S4的冷却也可以通过再次开始雾沫状的冷却液的供给而进行。原本在无需使被处理物M速冷的情况下，例如可以通过气体冷却装置20向冷却室160内供给冷却气体对被处理物M进行冷却。即，通过从气体冷却装置20上的喷出口 24相对于被处理物M供给、喷射冷却气体而直接对被处理物M进行冷却。
如以上所说明的那样，在本实施方式中实施具有第I工序SI，第2工序S3，第3工序S4的热处理方法，第I工序SI是通过供给雾沫状的冷却液而将保持在淬火温度的被处理物M雾沫冷却到该被处理物M的组织开始向马氏体组织相变的相变点Ms附近、且比该相变点Ms高的目标温度Ta，第2工序S3是在第I工序SI之后，以停止了雾沫状的冷却液的供给的状态保持被处理物M规定时间，第3工序S4是在第2工序S3之后，将被处理物M冷却到相变点Ms以下的温度。因此，即使在第I工序SI中被处理物的内外产生了温度差的情况下，通过第2工序S3的雾沫冷却停止期间，被处理物M内外的温度差的扩大受到抑制，同时温度差通过被处理物M内外的热传导而缓和。而且，在被处理物M内外的温度差缓和了的状态下将被处理物冷却到相变点Ms以下，能够使被处理物M内外的组织基本上同时向马氏体组织相变。由于使被处理物M内外的组织基本上同时相变，在被处理物M上不产生内部应力。因此，在本实施方式中，能够抑制被处理物M的组织不均匀化以及变形。而且，本实施方式中，在第I工序SI和第2工序S3之间实施以比第I工序的雾沫密度小的雾沫密度对被处理物M进行雾沫冷却的方式供给雾沫状的冷却液的缓冷工序S2，从而。因此，能够阻止被处理物M整体的温度因来自高温的内部的热传导而高于目标温度Ta，达到未作为目的的其它组织的相变点Ps。即，通过在进入第2工序之前对被处理物M进行缓冷，缓和了被处理物M内外的温度差，同时实施抵消因高温的内部的热传导而导致的被处理物M整体的温度上升的冷却。通过防止被处理物整体的温度因被处理物M内外的热传导而高于目标温度，能够可靠地抑制被处理物M的组织不均匀化以及变形。另外，作为上述实施方式中的冷却液，例如能够使用氟系惰性液体。在使用了氟系惰性液体的情况下，能够不侵害被处理物M的构成材料，防止对被处理物M带来恶劣影响。而且，由于氟系惰性液体是不燃性的，所以也能够提高安全性。而且，由于氟系惰性液体的沸点比水高，所以冷却潜力也高。而且，在使用了氟系惰性液体的情况下，还能够抑制使用水的情况下产生的氧化及蒸气膜等问题。而且，氟系惰性液体在蒸发潜热这一点热传导能力也优良，能够有效地对被处理物M进行冷却。进而，由于即使氟系惰性液体附着在被处理物M上也无需清洗，所以也能够提高生产性。(实验例)
以下，参照图6 图9所示的曲线图使本发明的效果更为明了。图6是表示雾沫冷却的一实验结果的曲线图。在本实验中，调查了在使相对于SUS304 ( Φ25πιπιΧ60mm)的圆柱状的被处理物的雾沫喷雾量(雾沫密度)变化的情况下被处理物中心部的温度是如何变化的。图6表示了在使炉内压力为50kPa，使用一个喷嘴，使雾沫喷雾量为8L/分钟的情况下，使雾沫喷雾量为2L/分钟的情况下，或者使雾沫喷雾量变化到8L/分钟一2L/分钟—8L/分钟的情况下各喷雾条件下的被处理物的温度变化。如图6所示，通过使雾沫喷雾量变化，能够使被处理物的冷却速度任意变化。而且，通过中途减少雾沫喷雾量，能够抑制冷却速度。图7是表示雾沫冷却的一实验结果的曲线图。在本实验中，调查了对SUS304(Φ 25mmX 60mm)的圆柱状的被处理物进行雾沫冷却或者浸溃冷却的情况下被处理物中心部的温度是如何变化的。图7表示了在使炉内压力为50kPa，使用三个喷嘴，从各喷嘴逐次以9L/分钟、合计为27L/分钟的雾沫喷雾量定量喷射进行雾沫冷却的情况，和浸溃冷却的情况下各冷却条 件的被处理物的温度变化。如图7所示，可知与将被处理物浸溃在制冷剂中进行冷却的浸溃冷却相比，雾沫冷却能够更早地对被处理物进行冷却,雾沫冷却的冷却性能高。图8是表示雾沫冷却的一实验结果的曲线图。在本实验中，调查了对SUS304(<t80mmX80mm)的圆柱状的被处理物进行雾沫冷却的情况下被处理物的中心部、自侧面向径向内侧直径的1/4的部分(1/4直径)、侧面、中心下部、中心上部的各温度是如何变化的。图8表示在使炉内压力为50kPa，使用三个喷嘴，从各喷嘴逐次以9L/分钟、合计为27L/分钟的雾沫喷雾量定量喷射的情况下被处理物上各部分的温度变化。如图8所示，可知当持续喷雾一定的雾沫进行冷却时，被处理物内外的温度差的扩大加剧。图9是表示雾沫冷却的一实验结果的曲线图。在本实验中，调查了在中途暂时停止了相对于SUS304 ( Φ80πιπιΧ80mm)的圆柱状的被处理物的雾沫冷却的情况下被处理物的中心部、1/4直径、侧面、中心下部、中心上部的各温度是如何变化的。图9表示在使炉内压力为50kPa，使用三个喷嘴，从各喷嘴逐次以9L/分钟、合计为27L/分钟的雾沫喷雾量定量喷射的情况、并且使雾沫喷雾量的总量变化为27L/分钟一OL/分钟一27L/分钟的情况下被处理物上各部分的温度变化。如图9所示，可知通过暂时停止喷雾，被处理物内外的温度差缓和，冷却加剧。以上，参照附图对本发明所涉及的优选实施方式进行了说明，但本发明并不仅限于上述例子，上述例子中所示的各结构部件的诸形状及组合等仅是一例，在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够基于设计要求等进行变更。例如，作为调整雾沫密度的方法，能够使用上述的使用马达39以及泵38的冷却液的供给量调整、供给压力调整、供给时间调整(使用节流阀等的频率调整)等。而且，在上述实施方式中，说明了由温度传感器80计量被处理物M的温度，基于计量到的温度计量被处理物M内部的温度，但也可以另外设置计量被处理物M内部的温度的温度传感器。而且，上述实施方式中所说明的冷却液的供给通常是在真空下进行的，但例如也可以在雾沫冷却时添加上述惰性气体。
通常，如果环境气压高则沸点增高，而环境气压低则沸点降低。因此，通过调整惰性气体的添加量，使环境气压上升，能够提高冷却液的气化潜热的冷却能力，相反，通过使环境气压下降，沸点降低，与供给液温度的温度差变窄，能够抑制冷却速度(冷却能力)。这样，提高调整惰性气体的添加量，也能够控制相对于被处理物M的冷却特性，实施更高精度的冷却。而且，在上述实施方式中，并用了雾沫冷却装置30和气体冷却装置20，但并不仅限于此，也可以仅设置雾沫冷却装置30。而且，在上述实施方式中，作为冷却液例示了油、食盐溶液，氟系惰性液体等，但除此之外，在氧化及蒸气膜等的影响轻微的情况下也可以使用水。在使用水作为雾沫状的冷却液的情况下，根据与上述使用氟系惰性液体的情况同样的理由，优选是以沸点成为90°C的环境调整压70kPa (abs) 沸点成为80°C的环境调整压48kPa (abs)程度的条件进行处 理。在使用水作为冷却液的情况下，无论是液相还是气相，均能够不需要繁杂的后处理而安全地排出，从后处理所涉及的成本方面以及地球环境保护的观点考虑是合适的。而且，在上述实施方式中，说明了在第2工序S3中停止雾沫状的冷却液的供给并保持规定时间，但即使不停止雾沫状的冷却液的供给，以比第I工序Si的雾沫密度小的雾沫密度雾沫冷却第I工序SI之后的被处理物M规定时间，被处理物M内外的温度差的扩大也受到抑制，能够通过被处理物M内外的热传导而缓和温度差。根据本发明，能够提供一种可抑制被处理物的组织不均匀化以及变形的热处理方法。
权利要求
1.一种热处理方法，其特征在于，具有 第I工序，通过供给雾沫状的冷却介质，将保持在规定温度的被处理物雾沫冷却到该被处理物的组织开始向规定的组织相变的第I相变点附近、且比该第I相变点高的目标温度； 第2工序，在上述第I工序之后，以停止了上述雾沫状的冷却介质的供给的状态保持上述被处理物规定时间； 第3工序，在上述第2工序之后，将上述被处理物冷却到上述第I相变点以下的温度。
2.如权利要求I所述的热处理方法，其特征在于，在上述第I工序和上述第2工序之间具有缓冷工序，以比上述第I工序的雾沫密度小的雾沫密度对上述被处理物进行雾沫冷却的方式供给上述雾沫状的冷却介质。
3.如权利要求2所述的热处理方法，其特征在于，具有计量上述被处理物外表面的温度的工序， 在计量到的上述外表面的温度达到上述目标温度时，从上述第I工序向上述缓冷工序转移。
4.如权利要求2或3所述的热处理方法，其特征在于，具有计量上述被处理物内部的温度的工序， 在计量到的上述内部的温度达到上述目标温度时，从上述缓冷工序向上述第2工序转移。
5.如权利要求4所述的热处理方法，其特征在于，基于上述被处理物外表面的温度计量上述被处理物内部的温度。
6.一种热处理方法，其特征在于，具有 第I工序，通过供给雾沫状的冷却介质，将保持在规定温度的被处理物雾沫冷却到该被处理物的组织开始向规定的组织相变的第I相变点附近、且比该第I相变点高的目标温度； 第2工序，在上述第I工序之后，以比上述第I工序的雾沫密度小的雾沫密度雾沫冷却上述被处理物规定时间； 第3工序，在上述第2工序之后，将上述被处理物冷却到上述第I相变点以下的温度。
7.如权利要求I 6中任一项所述的热处理方法，其特征在于，上述目标温度设定在上述第I相变点，和温度比该第I相变点高、上述组织开始向上述规定的组织以外的组织相变的第2相变点之间。
8.如权利要求7所述的热处理方法，其特征在于，上述第I相变点是马氏体相变点，上述第2相变点是珠光体相变点。
全文摘要
本发明的热处理方法具有第1工序，通过供给雾沫状的冷却介质，将保持在规定温度的被处理物雾沫冷却到该被处理物的组织开始向规定的组织相变的第1相变点附近、且比该第1相变点高的目标温度；第2工序，在第1工序之后，以停止了雾沫状的冷却介质的供给的状态保持被处理物规定时间；第3工序，在第2工序之后，将被处理物冷却到上述第1相变点以下的温度。根据本发明，能够提供一种可抑制被处理物的组织不均匀化以及变形的热处理方法。
文档编号C21D1/00GK102822357SQ201180015345
公开日2012年12月12日 申请日期2011年3月24日 优先权日2010年3月25日
发明者胜俣和彦 申请人:株式会社 Ihi