热处理方法
【专利说明】热处理方法
[0001]本申请是于2012年9月24日提交的已进入中国国家阶段的PCT专利申请(中国国家申请号为201180015345.9，国际申请号为PCT/JP2011/057249，国际申请日为2011年3月24日，发明名称为“热处理方法”)的分案申请。
技术领域
[0002]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】
[0003]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。
[0004]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。
[0005]在专利文献1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。
[0006]专利文献1:日本国特开平11-153386号公报。
[0007]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到该相变点的情况下，有可能在被处理物的内外组织不均匀。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】
[0008]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。
[0009]本发明所涉及的第1技术方案具有: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，在上述第1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1相变点以下的温度。
[0010]在本发明中，即使在第1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。
[0011]而且，本发明中，优选在上述第1工序和上述第2工序之间具有缓冷工序，以比上述第1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。
[0012]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。
[0013]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1工序向上述缓冷工序转移。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]在这种情况下，能够削减温度计量装置的设置数。
[0019]本发明所涉及的第2技术方案具有: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，在上述第1工序之后，以比上述第1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1相变点以下的温度。
[0020]在本发明中，即使在第1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。
[0021]而且，本发明中，优选上述目标温度设定在上述第1相变点，和温度比该第1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。
[0022]进而，优选上述第1相变点是马氏体相变点，上述第2相变点是珠光体相变点。
[0023]根据本发明，能够抑制被处理物的组织不均匀化以及变形。
【附图说明】
[0024]图1是本发明的实施方式中的真空热处理炉的整体图；
图2是本发明的实施方式中的冷却室的正面剖视图；
图3是图2中的A-A向剖视图；
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；
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；
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；
图9是表示雾沫冷却的一实验结果的曲线图。
[0025]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，Μ:被处理物，S1:第1工序，S2:缓冷工序，S3:第2工序，S4:第3工序。
【具体实施方式】
[0026]以下，基于图1至图5C对本发明的实施方式进行说明。
[0027]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。
[0028]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”)。
[0029]图1是本实施方式的真空热处理炉的整体图。
[0030]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。
[0031]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。
[0032]图2是冷却室160的正面剖视图，图3是图2中的Α_Α向剖视图。冷却室160形成在真空容器1内。而且，在真空容器1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。
[0033]运送装置10能够沿着水平方向运送被处理物Μ。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Μ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)。
[0034]另外，在以下的说明中，将运送装置10运送被处理物Μ的运送方向简称为运送方向。