熱處理方法
【專利說明】熱處理方法
[0001]本申請是于2012年9月24日提交的已進入中國國家階段的PCT專利申請(中國國家申請號為201180015345.9，國際申請號為PCT/JP2011/057249，國際申請日為2011年3月24日，發明名稱為“熱處理方法”)的分案申請。
技術領域
[0002]本發明涉及一種熱處理方法，特別是涉及通過霧沫冷卻進行的被處理物的淬火處理的熱處理方法。
【背景技術】
[0003]在通過將作為被處理物的金屬材料加熱后將其冷卻而進行淬火處理的熱處理方法中，在需要高速冷卻的情況下，以往是使用液冷方式或氣體冷卻方式。
[0004]上述液冷方式中，雖然冷卻效率優良，但細微的冷卻控制幾乎不可能，被處理物容易變形。另一方面，在氣體冷卻方式中，雖然通過氣體的流量控制等冷卻控制容易，被處理物不易變形，但冷卻效率低。
[0005]在專利文獻1中公開了如下的技術，包圍被處理物地配置液用噴嘴和氣用噴嘴，通過從液用噴嘴以噴霧方式供給冷卻液(所謂霧沫冷卻)，從氣用噴嘴供給冷卻氣體，謀求了冷卻控制性以及冷卻效率的提高。
[0006]專利文獻1:日本國特開平11-153386號公報。
[0007]但是，由于霧沫冷卻的基本冷卻是氣化潛熱進行的冷卻，所以存在被處理物的內外因霧沫的觸及情況不同而產生溫度差的情況。該溫度差有可能對品質帶來惡劣影響。例如，在被處理物的外表面達到了規定的組織的相變點，而被處理物的內部仍是高溫而未達到該相變點的情況下，有可能在被處理物的內外組織不均勻。進而，當被處理物的外表面的組織先于被處理物的內部相變時，則產生內部應力，有可能在被處理物上產生變形。
【發明內容】
[0008]本發明是鑒于上述情況而提出的，提供一種能夠抑制被處理物的組織不均勻化及變形的熱處理方法。
[0009]本發明所涉及的第1技術方案具有:第1工序，通過供給霧沫狀的冷卻介質，將保持在規定溫度的被處理物霧沫冷卻到該被處理物的組織開始向規定的組織相變的第1相變點附近、且比該第1相變點高的目標溫度；第2工序，在上述第1工序之后，以停止了上述霧沫狀的冷卻介質的供給的狀態保持上述被處理物規定時間；以及第3工序，在上述第2工序之后，將上述被處理物冷卻到上述第1相變點以下的溫度。
[0010]在本發明中，即使在第1工序中被處理物的內外產生了溫度差的情況下，在第2工序中的霧沫冷卻停止期間被處理物內外的溫度差的擴大受到抑制，同時溫度差因被處理物內外的熱傳導而緩和。通過以被處理物內外的溫度差緩和了的狀態將被處理物冷卻到規定的組織的相變點以下，能夠使被處理物內外的組織基本上同時向規定的組織相變。
[0011]而且，本發明中，優選在上述第1工序和上述第2工序之間具有緩冷工序，以比上述第1工序的霧沫密度小的霧沫密度對上述被處理物進行霧沫冷卻的方式供給上述霧沫狀的冷卻介質。
[0012]雖然在第2工序中溫度差因被處理物內外的熱傳導而緩和，但存在被處理物整體的溫度因來自高溫的內部的熱傳導而高于目標溫度，而達到向未作為目的的其它組織的相變點的可能性。在本發明中，通過在進入第2工序前對被處理物進行緩冷，能夠在緩和被處理物內外的溫度差的同時，防止被處理物整體的溫度因被處理物內外的熱傳導而高于目標溫度。
[0013]而且，本發明中，優選具有計量上述被處理物外表面的溫度的工序，在計量到的上述外表面的溫度達到上述目標溫度時，從上述第1工序向上述緩冷工序轉移。
[0014]在這種情況下，監測被處理物外表面的溫度，并在被處理物外表面的溫度達到了目標溫度時開始緩冷。
[0015]而且，本發明中，優選具有計量上述被處理物內部的溫度的工序，在計量到的上述內部的溫度達到上述目標溫度時，從上述緩冷工序向上述第2工序轉移。
[0016]在這種情況下，監測被處理物內部的溫度，并在被處理物內部的溫度達到了目標溫度時結束緩冷。
[0017]而且，本發明中，優選基于上述被處理物外表面的溫度計量上述被處理物內部的溫度。
[0018]在這種情況下，能夠削減溫度計量裝置的設置數。
[0019]本發明所涉及的第2技術方案具有:第1工序，通過供給霧沫狀的冷卻介質，將保持在規定溫度的被處理物霧沫冷卻到該被處理物的組織開始向規定的組織相變的第1相變點附近、且比該第1相變點高的目標溫度；第2工序，在上述第1工序之后，以比上述第1工序的霧沫密度小的霧沫密度霧沫冷卻上述被處理物規定時間；以及第3工序，在上述第2工序之后，將上述被處理物冷卻到上述第1相變點以下的溫度。
[0020]在本發明中，即使在第1工序中被處理物的內外產生了溫度差的情況下，在第2工序的霧沫密度小的霧沫冷卻期間被處理物內外溫度差的擴大也受到抑制，同時溫度差因被處理物內外的熱傳導而緩和。通過以被處理物內外的溫度差緩和了的狀態將被處理物冷卻到規定的組織的相變點以下，能夠使被處理物內外的組織基本上同時向規定的組織相變。
[0021]而且，本發明中，優選上述目標溫度設定在上述第1相變點，和溫度比該第1相變點高、上述組織開始向上述規定的組織以外的組織相變的第2相變點之間。
[0022]進而，優選上述第1相變點是馬氏體相變點，上述第2相變點是珠光體相變點。
[0023]根據本發明，能夠抑制被處理物的組織不均勻化以及變形。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發明的實施方式中的真空熱處理爐的整體圖；
圖2是本發明的實施方式中的冷卻室的正面剖視圖；
圖3是圖2中的A-A向剖視圖；
圖4是用于說明本發明的實施方式中的熱處理方法的曲線圖；
圖5A是用于說明本發明的實施方式中的被處理物內外的溫度差的第一示意剖視圖； 圖5B是用于說明本發明的實施方式中的被處理物內外的溫度差的第二示意剖視圖； 圖5C是用于說明本發明的實施方式中的被處理物內外的溫度差的第三示意剖視圖； 圖6是表示霧沫冷卻的一實驗結果的曲線圖；
圖7是表示霧沫冷卻的一實驗結果的曲線圖；
圖8是表示霧沫冷卻的一實驗結果的曲線圖；
圖9是表示霧沫冷卻的一實驗結果的曲線圖。
[0025]附圖標記說明:
20:氣體冷卻裝置，30:霧沫冷卻裝置，32:供給管，34:噴嘴部，41:控制裝置，80:溫度傳感器，100:真空熱處理爐(熱處理裝置)，160:冷卻室，⑶:冷卻單元，Μ:被處理物，S1:第1工序，S2:緩冷工序，S3:第2工序，S4:第3工序。
【具體實施方式】
[0026]以下，基于圖1至圖5C對本發明的實施方式進行說明。
[0027]另外，在以下的說明中所使用的各附圖中，為了使各部件為能夠識別的大小，適當改變了各部件的比例。
[0028]而且，在本實施方式中，作為實施本發明的熱處理方法的熱處理裝置，表示了多室型的真空熱處理爐(以下簡稱為“真空熱處理爐”)。
[0029]圖1是本實施方式的真空熱處理爐的整體圖。
[0030]真空熱處理爐(熱處理裝置)100相對于被處理物實施熱處理。真空熱處理爐100依次鄰接地配置有脫氣室110，預熱室120，浸碳室130，擴散室140，降溫室150，以及冷卻室160。被處理物依次以單列向各室110?160運送。
[0031]由于本實施方式的真空熱處理爐100是以冷卻室160中的冷卻處理為特征的，因此，以下詳細描述冷卻室160。
[0032]圖2是冷卻室160的正面剖視圖，圖3是圖2中的Α_Α向剖視圖。冷卻室160形成在真空容器1內。而且，在真空容器1內設有由運送裝置10，氣體冷卻裝置20，霧沫冷卻裝置30，以及溫度計量裝置80構成的冷卻單元⑶。
[0033]運送裝置10能夠沿著水平方向運送被處理物Μ。運送裝置10具有相互隔開間隔地對向配置、且沿運送方向(水平方向)延伸的一對的支撐框11，在與各支撐框11對向的面上沿運送方向隔開規定間隔地設置的旋轉自如的輥12，載置被處理物Μ并在輥12上運送的托架13，以及沿著豎直方向設置、且支撐支撐框11的兩端的支撐框14 (圖2中未圖示)。
[0034]另外，在以下的說明中，將運送裝置10運送被處理物Μ的運送方向簡稱為運送方向。