JPH09268316A - 鋼材の焼戻し方法 - Google Patents
鋼材の焼戻し方法Info
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- JPH09268316A JPH09268316A JP10638996A JP10638996A JPH09268316A JP H09268316 A JPH09268316 A JP H09268316A JP 10638996 A JP10638996 A JP 10638996A JP 10638996 A JP10638996 A JP 10638996A JP H09268316 A JPH09268316 A JP H09268316A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 焼入れによる硬度向上効果を維持し，かつ，
残留応力を制御することができる，鋼材の焼戻し方法を
提供すること。 【解決手段】 鋼材をオーステナイト変態点以上に焼入
加熱した後急冷し，次いで，オーステナイト変態点未満
の温度で焼戻加熱する鋼材の焼戻し方法であって，焼戻
加熱は，焼入れたままの部分Ｂと焼き戻し部分Ａとが互
いに隣接して形成されるよう，焼入加熱された焼入れ部
分に対して部分的に行う。焼入加熱は，鋼材の表層に溶
融を伴う温度で行うことが好ましい。また焼入加熱及び
焼戻加熱は，鋼材に対して高密度エネルギービームを照
射することにより行うことが好ましい。
残留応力を制御することができる，鋼材の焼戻し方法を
提供すること。 【解決手段】 鋼材をオーステナイト変態点以上に焼入
加熱した後急冷し，次いで，オーステナイト変態点未満
の温度で焼戻加熱する鋼材の焼戻し方法であって，焼戻
加熱は，焼入れたままの部分Ｂと焼き戻し部分Ａとが互
いに隣接して形成されるよう，焼入加熱された焼入れ部
分に対して部分的に行う。焼入加熱は，鋼材の表層に溶
融を伴う温度で行うことが好ましい。また焼入加熱及び
焼戻加熱は，鋼材に対して高密度エネルギービームを照
射することにより行うことが好ましい。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は，鋼材の焼入れ・焼戻しを行う方
法に関する。
法に関する。
【０００２】
【従来技術】従来，鋼材の表面硬度を高くし，耐摩耗性
や疲労強度等を向上させるために，いわゆる焼入れ処理
が行われている。かかる焼入れ処理は，鋼材をオーステ
ナイト変態点以上の温度に加熱する焼入加熱を行い，次
いで急冷することにより，オーステナイト相をマルテン
サイト相に変態させる。このマルテンサイトは，非常に
硬く，鋼材の硬度を高めるのに非常に効果的である。
や疲労強度等を向上させるために，いわゆる焼入れ処理
が行われている。かかる焼入れ処理は，鋼材をオーステ
ナイト変態点以上の温度に加熱する焼入加熱を行い，次
いで急冷することにより，オーステナイト相をマルテン
サイト相に変態させる。このマルテンサイトは，非常に
硬く，鋼材の硬度を高めるのに非常に効果的である。
【０００３】一方，鋼材の表面層を急速に焼入れ処理す
る方法として，例えば，高密度エネルギービームを照射
して鋼材の表面層を急激に加熱し，次いで急冷する方法
が提案されている（特願平７−３４５１６０号）。そし
て，この提案においては，上記加熱を，鋼材の表層が溶
融するほどの高いエネルギーを用いて行えば，非常に優
れた焼入れ効果が得られることが示されている。
る方法として，例えば，高密度エネルギービームを照射
して鋼材の表面層を急激に加熱し，次いで急冷する方法
が提案されている（特願平７−３４５１６０号）。そし
て，この提案においては，上記加熱を，鋼材の表層が溶
融するほどの高いエネルギーを用いて行えば，非常に優
れた焼入れ効果が得られることが示されている。
【０００４】即ち，鋼材をその表層が溶融する温度以上
の温度で加熱し，その後急冷することにより，表層の溶
融部分だけでなく，その下層部分が比較的深い範囲でマ
ルテンサイト化され，高硬度の焼入れ硬化層を比較的深
く形成することができる。そのため，極めて優れた硬度
向上効果が得られる。
の温度で加熱し，その後急冷することにより，表層の溶
融部分だけでなく，その下層部分が比較的深い範囲でマ
ルテンサイト化され，高硬度の焼入れ硬化層を比較的深
く形成することができる。そのため，極めて優れた硬度
向上効果が得られる。
【０００５】
【解決しようとする課題】しかしながら，上記方法にお
いては，次の問題がある。即ち，上記鋼材の溶融温度以
上に加熱後急冷して焼入れする方法（以下，適宜溶融焼
入れという）によれば，優れた焼入れ効果が得られる一
方，表層の溶融層の再凝固時に引張残留応力が発生す
る。
いては，次の問題がある。即ち，上記鋼材の溶融温度以
上に加熱後急冷して焼入れする方法（以下，適宜溶融焼
入れという）によれば，優れた焼入れ効果が得られる一
方，表層の溶融層の再凝固時に引張残留応力が発生す
る。
【０００６】この引張残留応力は，焼入れ歪みを発生さ
せる原因となるだけでなく，焼き割れや破損等を引き起
こしやすく，有害である。この対策として，焼入れした
部分を再度オーステナイト変態点未満の温度に加熱して
焼戻しする方法がある。これによれば，残留応力が十分
に除去される。
せる原因となるだけでなく，焼き割れや破損等を引き起
こしやすく，有害である。この対策として，焼入れした
部分を再度オーステナイト変態点未満の温度に加熱して
焼戻しする方法がある。これによれば，残留応力が十分
に除去される。
【０００７】しかしながら，上記焼戻しした部分は，残
留応力が除去される一方，その硬度が低下して焼入れ効
果が減少してしまう。また，低温による焼戻し方法も考
えられるが，残留応力はほとんど除去されることなく，
根本的な解決方法ではない。そのため，十分な表面硬度
の向上が要求される鋼材においては，焼戻加熱を行うこ
とが非常に問題となる。
留応力が除去される一方，その硬度が低下して焼入れ効
果が減少してしまう。また，低温による焼戻し方法も考
えられるが，残留応力はほとんど除去されることなく，
根本的な解決方法ではない。そのため，十分な表面硬度
の向上が要求される鋼材においては，焼戻加熱を行うこ
とが非常に問題となる。
【０００８】一方，鋼材によっては，上記溶融焼入れほ
どの硬度向上効果が必要ない場合がある。この場合に
は，上記加熱を鋼材のオーステナイト変態点以上で溶融
温度以下の温度で行いその後急冷する方法（以下，適宜
非溶融焼入れという）に変更することが考えられる。
どの硬度向上効果が必要ない場合がある。この場合に
は，上記加熱を鋼材のオーステナイト変態点以上で溶融
温度以下の温度で行いその後急冷する方法（以下，適宜
非溶融焼入れという）に変更することが考えられる。
【０００９】しかし，この非溶融焼入れの場合には，所
望の硬度が得られ，かつ表層部分における引張残留応力
は解消しても，逆に，オーステナイトからマルテンサイ
トへの変態による体積膨張によって，表層に圧縮応力が
発生してしまう。これに対して，上記と同様に焼戻加熱
を行うことは，圧縮残留応力の除去には効果的である
が，硬度向上効果の低下は回避できない。
望の硬度が得られ，かつ表層部分における引張残留応力
は解消しても，逆に，オーステナイトからマルテンサイ
トへの変態による体積膨張によって，表層に圧縮応力が
発生してしまう。これに対して，上記と同様に焼戻加熱
を行うことは，圧縮残留応力の除去には効果的である
が，硬度向上効果の低下は回避できない。
【００１０】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，焼入れによる硬度向上効果を維持し，か
つ，残留応力を制御することができる，鋼材の焼戻し方
法を提供しようするものである。
されたもので，焼入れによる硬度向上効果を維持し，か
つ，残留応力を制御することができる，鋼材の焼戻し方
法を提供しようするものである。
【００１１】
【課題の解決手段】請求項１の発明は，鋼材をオーステ
ナイト変態点以上に焼入加熱した後急冷し，次いで，オ
ーステナイト変態点未満の温度で焼戻加熱する鋼材の焼
戻し方法であって，上記焼戻加熱は，焼入れたままの部
分と焼戻し部分とが互いに隣接して形成されるよう，焼
入加熱された焼入れ部分に対して部分的に行うことを特
徴とする鋼材の焼戻し方法にある。
ナイト変態点以上に焼入加熱した後急冷し，次いで，オ
ーステナイト変態点未満の温度で焼戻加熱する鋼材の焼
戻し方法であって，上記焼戻加熱は，焼入れたままの部
分と焼戻し部分とが互いに隣接して形成されるよう，焼
入加熱された焼入れ部分に対して部分的に行うことを特
徴とする鋼材の焼戻し方法にある。
【００１２】本発明において最も注目すべきことは，上
記焼戻加熱は，上記焼入加熱した焼入れ部分に対して，
部分的に行い，上記焼入れたままの部分と焼戻し部分と
が互いに隣接して形成されるように行うことである。
尚，本発明における上記焼入れたままの部分とは，低温
焼戻し等を行なった場合のような残留応力除去が不完全
で実質的に焼入れたままの部分も含む。
記焼戻加熱は，上記焼入加熱した焼入れ部分に対して，
部分的に行い，上記焼入れたままの部分と焼戻し部分と
が互いに隣接して形成されるように行うことである。
尚，本発明における上記焼入れたままの部分とは，低温
焼戻し等を行なった場合のような残留応力除去が不完全
で実質的に焼入れたままの部分も含む。
【００１３】本発明において対象とする鋼材としては，
例えば，Ｓ５０Ｃ，Ｓ２３Ｃ，Ｓ１０Ｃ等の炭素鋼，Ｓ
ＮＣＭ，ＳＣＲ，ＳＣＭ等の合金鋼，ＳＫ，ＳＫＤ，Ｓ
ＫＨ，ＳＫＳ等の工具鋼がある。
例えば，Ｓ５０Ｃ，Ｓ２３Ｃ，Ｓ１０Ｃ等の炭素鋼，Ｓ
ＮＣＭ，ＳＣＲ，ＳＣＭ等の合金鋼，ＳＫ，ＳＫＤ，Ｓ
ＫＨ，ＳＫＳ等の工具鋼がある。
【００１４】上記焼入加熱は，上記のごとくオーステナ
イト変態点以上の温度で行う。即ち，焼入加熱は，後述
する図４に示した鉄−炭素系平衡状態図における，Ａ3
線以上の温度で行う。これにより，鋼材がオーステナイ
トとなり，これを急冷することにより，オーステナイト
がマルテンサイトに変態し，焼入れ硬化層となる。一方
オーステナイト変態点以下の温度（上記Ａ3 線未満の温
度）の場合には，加熱によってオーステナイトが得られ
ないため，急冷によるマルテンサイト変態も得られな
い。
イト変態点以上の温度で行う。即ち，焼入加熱は，後述
する図４に示した鉄−炭素系平衡状態図における，Ａ3
線以上の温度で行う。これにより，鋼材がオーステナイ
トとなり，これを急冷することにより，オーステナイト
がマルテンサイトに変態し，焼入れ硬化層となる。一方
オーステナイト変態点以下の温度（上記Ａ3 線未満の温
度）の場合には，加熱によってオーステナイトが得られ
ないため，急冷によるマルテンサイト変態も得られな
い。
【００１５】また，上記焼戻加熱は，上記のごとくオー
ステナイト変態点未満の温度で行う。即ち，これも後述
する図４に示した鉄−炭素系平衡状態図において説明す
ると，上記Ａ3 線未満の温度で行う。一方，焼戻加熱を
上記Ａ3 線以上の温度で行った場合には，焼入れ硬化効
果が消滅してしまうという問題がある。
ステナイト変態点未満の温度で行う。即ち，これも後述
する図４に示した鉄−炭素系平衡状態図において説明す
ると，上記Ａ3 線未満の温度で行う。一方，焼戻加熱を
上記Ａ3 線以上の温度で行った場合には，焼入れ硬化効
果が消滅してしまうという問題がある。
【００１６】次に，本発明の作用につき説明する。本発
明の鋼材の焼戻し方法においては，上記焼戻加熱を，上
記焼入れ部分に対して部分的に行い，上記焼入れたまま
の部分と焼戻し部分とを互いに隣接して形成する。
明の鋼材の焼戻し方法においては，上記焼戻加熱を，上
記焼入れ部分に対して部分的に行い，上記焼入れたまま
の部分と焼戻し部分とを互いに隣接して形成する。
【００１７】このとき，上記焼入れたままの部分は，残
留応力が残存しているが，上記焼戻し部分は残留応力が
十分に除去されている。そして，残留応力残存部と残留
応力除去部とが，互いに隣接して存在している。そのた
め，全体でみれば，残留応力は大きく緩和され，従来の
焼入れ歪み等の発生を防止することができる。
留応力が残存しているが，上記焼戻し部分は残留応力が
十分に除去されている。そして，残留応力残存部と残留
応力除去部とが，互いに隣接して存在している。そのた
め，全体でみれば，残留応力は大きく緩和され，従来の
焼入れ歪み等の発生を防止することができる。
【００１８】また，上記焼戻加熱した焼戻し部分は，焼
入れたままの状態よりも硬度が低下している。しかしな
がら，本発明においては，この焼戻し部分に隣接させて
焼入れたままの部分を配置している。そのため，全体を
焼戻加熱した場合に比べて，平均的に高い硬度を維持す
ることができる。それ故，焼入れによる硬度向上効果を
維持しつつ，残留応力の制御を行うことができる。
入れたままの状態よりも硬度が低下している。しかしな
がら，本発明においては，この焼戻し部分に隣接させて
焼入れたままの部分を配置している。そのため，全体を
焼戻加熱した場合に比べて，平均的に高い硬度を維持す
ることができる。それ故，焼入れによる硬度向上効果を
維持しつつ，残留応力の制御を行うことができる。
【００１９】次に，請求項２の発明のように，上記焼入
加熱は，鋼材の表層に溶融を伴う温度で行うことが好ま
しい。具体的には，焼入加熱は，後述する図４の鉄−炭
素系平衡状態図において，例えば組成がＬ1 の場合に
は，鋼材の表層がＰ2 以上の温度になるように加熱する
ことが好ましい。
加熱は，鋼材の表層に溶融を伴う温度で行うことが好ま
しい。具体的には，焼入加熱は，後述する図４の鉄−炭
素系平衡状態図において，例えば組成がＬ1 の場合に
は，鋼材の表層がＰ2 以上の温度になるように加熱する
ことが好ましい。
【００２０】これにより，その後の急冷によって表層の
溶融部分だけでなく，その下層部分が比較的深い範囲で
マルテンサイト化され，高い硬度の焼入れ硬化層を比較
的深く形成することができる。そのため，極めて優れた
硬度向上効果が得られる。ただし，この場合には，上記
焼入れたままの部分に残存する残留応力は，引張残留応
力となる。凝固収縮現象のためである。
溶融部分だけでなく，その下層部分が比較的深い範囲で
マルテンサイト化され，高い硬度の焼入れ硬化層を比較
的深く形成することができる。そのため，極めて優れた
硬度向上効果が得られる。ただし，この場合には，上記
焼入れたままの部分に残存する残留応力は，引張残留応
力となる。凝固収縮現象のためである。
【００２１】また，請求項３の発明のように，上記焼入
加熱は，鋼材の表層に溶融を伴わない温度で行うことも
できる。具体的には，焼入加熱は，後述する図４の鉄−
炭素系平衡状態図において，例えば組成がＬ1 の場合に
は，鋼材の表層がＰ1 以上でＰ2 未満の温度になるよう
に加熱することもできる。
加熱は，鋼材の表層に溶融を伴わない温度で行うことも
できる。具体的には，焼入加熱は，後述する図４の鉄−
炭素系平衡状態図において，例えば組成がＬ1 の場合に
は，鋼材の表層がＰ1 以上でＰ2 未満の温度になるよう
に加熱することもできる。
【００２２】この場合には，上記の鋼材表層の溶融を伴
う加熱の場合に比べて焼入れ硬化層の形成が浅くなる
が，それでも焼入れしないものに比べて十分な硬度向上
効果が得られる。ただし，この場合には，上記焼入れた
ままの部分に残存する残留応力は，圧縮残留応力とな
る。オーステナイトからマルテンサイトへの変態に伴う
体積膨張のためである。
う加熱の場合に比べて焼入れ硬化層の形成が浅くなる
が，それでも焼入れしないものに比べて十分な硬度向上
効果が得られる。ただし，この場合には，上記焼入れた
ままの部分に残存する残留応力は，圧縮残留応力とな
る。オーステナイトからマルテンサイトへの変態に伴う
体積膨張のためである。
【００２３】また，請求項４の発明のように，上記焼入
加熱と焼戻加熱とは，鋼材における調質所望部分のみに
対して行うことができる。ここでいう調質所望部分と
は，鋼材の一部分であって焼入れにより硬化したい部分
をいう。これにより，製品の特性等に応じて，必要部分
にのみ焼入れ硬化部分を形成し，他の部分には例えば比
較的軟らかく粘り強い性質の部分を残すことができる。
加熱と焼戻加熱とは，鋼材における調質所望部分のみに
対して行うことができる。ここでいう調質所望部分と
は，鋼材の一部分であって焼入れにより硬化したい部分
をいう。これにより，製品の特性等に応じて，必要部分
にのみ焼入れ硬化部分を形成し，他の部分には例えば比
較的軟らかく粘り強い性質の部分を残すことができる。
【００２４】また，請求項５の発明のように，上記オー
ステナイト変態点以上の温度への焼入加熱及び上記オー
ステナイト変態点未満の温度への焼戻加熱は，鋼材に対
して高密度エネルギービームを照射することにより行う
ことが好ましい。これにより，上記焼入加熱及び焼戻加
熱をレスポンス良く，効率よく行うことができる。その
ため，高い生産性と安定した品質が得られる。この高密
度エネルギービームによる方法は，上記調質所望部分の
みを部分的に焼入れ処理したい場合に，特にその効果が
大きい。
ステナイト変態点以上の温度への焼入加熱及び上記オー
ステナイト変態点未満の温度への焼戻加熱は，鋼材に対
して高密度エネルギービームを照射することにより行う
ことが好ましい。これにより，上記焼入加熱及び焼戻加
熱をレスポンス良く，効率よく行うことができる。その
ため，高い生産性と安定した品質が得られる。この高密
度エネルギービームによる方法は，上記調質所望部分の
みを部分的に焼入れ処理したい場合に，特にその効果が
大きい。
【００２５】上記高密度エネルギービームとしては，例
えば電子ビーム，レーザビーム，また，ビームではない
が高周波加熱などの高密度エネルギーがある。本発明で
は，これらを総称して高密度エネルギービームという。
なお，上記電子ビームは電子ビームガンに高電圧を印加
することにより発生させる。また，レーザ光は，レーザ
発振器に高電圧を印加することにより発生させる。
えば電子ビーム，レーザビーム，また，ビームではない
が高周波加熱などの高密度エネルギーがある。本発明で
は，これらを総称して高密度エネルギービームという。
なお，上記電子ビームは電子ビームガンに高電圧を印加
することにより発生させる。また，レーザ光は，レーザ
発振器に高電圧を印加することにより発生させる。
【００２６】次に，請求項６の発明のように，上記高密
度エネルギービームは，鋼材を上記オーステナイト変態
点以上の温度に加熱する焼入加熱用ビームと，上記オー
ステナイト変態点未満の温度に加熱する焼戻加熱用ビー
ムとを用いて，まず焼入加熱用ビームにより鋼材を焼入
加熱し，次いでマルテンサイト変態点以下の温度まで急
冷された焼入れ部分に，上記焼戻加熱用ビームを断続的
に照射することにより行う方法がある。
度エネルギービームは，鋼材を上記オーステナイト変態
点以上の温度に加熱する焼入加熱用ビームと，上記オー
ステナイト変態点未満の温度に加熱する焼戻加熱用ビー
ムとを用いて，まず焼入加熱用ビームにより鋼材を焼入
加熱し，次いでマルテンサイト変態点以下の温度まで急
冷された焼入れ部分に，上記焼戻加熱用ビームを断続的
に照射することにより行う方法がある。
【００２７】この場合には，上記焼入加熱用ビームと焼
戻加熱用ビームとを，鋼材に順次続けて照射するため，
上記２つの熱処理（上記オーステナイト変態点以上への
焼入加熱，及びオーステナイト変態点未満への焼戻加
熱）を連続的に行うことができる。そのため，上記加熱
→急冷→再加熱を，一層レスポンス良く行うことができ
る。尚，上記焼戻加熱用ビームを断続的に照射すると
は，上記焼入れたままの部分に対応する部分には照射せ
ず，焼戻し部分に対応する部分のみに照射する動作を繰
り返し行うことを意味する。
戻加熱用ビームとを，鋼材に順次続けて照射するため，
上記２つの熱処理（上記オーステナイト変態点以上への
焼入加熱，及びオーステナイト変態点未満への焼戻加
熱）を連続的に行うことができる。そのため，上記加熱
→急冷→再加熱を，一層レスポンス良く行うことができ
る。尚，上記焼戻加熱用ビームを断続的に照射すると
は，上記焼入れたままの部分に対応する部分には照射せ
ず，焼戻し部分に対応する部分のみに照射する動作を繰
り返し行うことを意味する。
【００２８】なお，上記の急冷は，上記焼入加熱用ビー
ムの照射と上記焼戻加熱用ビームの照射との間に若干の
時間間隔を設けることによって達成できる。つまり，こ
の時間間隔の間に，焼入加熱用ビームにより鋼材に与え
られた熱が鋼材内及び鋼材外へ急速に伝達され，鋼材は
急冷される。上記時間間隔は，鋼材の焼入加熱部分がマ
ルテンサイト変態点以下の温度に達するまでに必要な時
間である。
ムの照射と上記焼戻加熱用ビームの照射との間に若干の
時間間隔を設けることによって達成できる。つまり，こ
の時間間隔の間に，焼入加熱用ビームにより鋼材に与え
られた熱が鋼材内及び鋼材外へ急速に伝達され，鋼材は
急冷される。上記時間間隔は，鋼材の焼入加熱部分がマ
ルテンサイト変態点以下の温度に達するまでに必要な時
間である。
【００２９】次に，請求項７の発明のように，上記高密
度エネルギービームは，１箇所のビーム発生源から発射
されたビームを，複数箇所に分配して照射することがで
きる。この場合には，１本の高密度エネルギービームを
偏向制御装置等により複数に分割する。これにより，１
本の高密度エネルギービームを，鋼材における所望する
複数部分に，同時に分配照射することができ，照射設備
を小型化することができる。
度エネルギービームは，１箇所のビーム発生源から発射
されたビームを，複数箇所に分配して照射することがで
きる。この場合には，１本の高密度エネルギービームを
偏向制御装置等により複数に分割する。これにより，１
本の高密度エネルギービームを，鋼材における所望する
複数部分に，同時に分配照射することができ，照射設備
を小型化することができる。
【００３０】次に，請求項８の発明のように，上記急冷
は１０3 ℃／分以上の速度で行うことが好ましい。上記
１０3 ℃／分未満では，十分にマルテンサイト変態がお
こらないおそれがある。なお，その上限は，速いほど好
ましいが，鋼の熱伝導率により限定されるものである。
は１０3 ℃／分以上の速度で行うことが好ましい。上記
１０3 ℃／分未満では，十分にマルテンサイト変態がお
こらないおそれがある。なお，その上限は，速いほど好
ましいが，鋼の熱伝導率により限定されるものである。
【００３１】
実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかる鋼材の焼戻し方法につき，
図１〜図５を用いて説明する。本例の鋼材の焼戻し方法
は，図２〜図４に示すごとく，被処理材としての鋼材２
（図２）の調質所望部分２０をオーステナイト変態点以
上（図４のＡ3 線以上）でかつ表層に溶融を伴う温度に
焼入加熱した後急冷し，次いでオーステナイト変態点未
満の温度（図４のＡ3 線未満）で焼戻加熱する焼戻し方
法である。
図１〜図５を用いて説明する。本例の鋼材の焼戻し方法
は，図２〜図４に示すごとく，被処理材としての鋼材２
（図２）の調質所望部分２０をオーステナイト変態点以
上（図４のＡ3 線以上）でかつ表層に溶融を伴う温度に
焼入加熱した後急冷し，次いでオーステナイト変態点未
満の温度（図４のＡ3 線未満）で焼戻加熱する焼戻し方
法である。
【００３２】なお，ここでは簡単の為，鉄−炭素２元系
平衡状態図で説明するが，これらの変態温度は鋼の成分
によって異なるばかりでなく，急速な加熱では変態温度
は高温側へ，急速な冷却では変態温度は低温側へ移行す
ることが知られており，具体的に鋼の変態温度の数値を
図４に示すごとく限定するものではない。
平衡状態図で説明するが，これらの変態温度は鋼の成分
によって異なるばかりでなく，急速な加熱では変態温度
は高温側へ，急速な冷却では変態温度は低温側へ移行す
ることが知られており，具体的に鋼の変態温度の数値を
図４に示すごとく限定するものではない。
【００３３】そして，上記焼戻加熱は，図１に示すごと
く，焼入れたままの部分Ｂと焼戻し部分Ａとが，互いに
隣接して形成されるように，焼入加熱された焼入れ部分
に対して部分的に行う。尚，本例の焼入れは，上記のご
とく，焼入加熱を鋼材の表面に溶融を伴う温度で行うた
め，便宜上溶融焼入という。
く，焼入れたままの部分Ｂと焼戻し部分Ａとが，互いに
隣接して形成されるように，焼入加熱された焼入れ部分
に対して部分的に行う。尚，本例の焼入れは，上記のご
とく，焼入加熱を鋼材の表面に溶融を伴う温度で行うた
め，便宜上溶融焼入という。
【００３４】即ち，図３（ａ）に示すごとく，上記調質
所望部分２０における焼戻し部分Ａは，オーステナイト
変態点Ｔ4 以上で溶融温度Ｔ5 以上の温度３１に加熱
し，次いでマルテンサイト変態点Ｔ3 未満の温度３４に
急冷し，その後，再びオーステナイト変態点Ｔ4 未満の
温度３３に加熱するというヒートパターンにより熱処理
される。
所望部分２０における焼戻し部分Ａは，オーステナイト
変態点Ｔ4 以上で溶融温度Ｔ5 以上の温度３１に加熱
し，次いでマルテンサイト変態点Ｔ3 未満の温度３４に
急冷し，その後，再びオーステナイト変態点Ｔ4 未満の
温度３３に加熱するというヒートパターンにより熱処理
される。
【００３５】一方，図３（ｂ）に示すごとく，上記調質
所望部分２０における溶融焼入れしたままの部分Ｂは，
オーステナイト変態点Ｔ4 以上かつ溶融温度Ｔ5 以上の
温度３１に加熱され，次いでマルテンサイト変態点Ｔ3
未満の温度３４に急冷されたままというヒートパターン
により熱処理される。
所望部分２０における溶融焼入れしたままの部分Ｂは，
オーステナイト変態点Ｔ4 以上かつ溶融温度Ｔ5 以上の
温度３１に加熱され，次いでマルテンサイト変態点Ｔ3
未満の温度３４に急冷されたままというヒートパターン
により熱処理される。
【００３６】また，本例における焼入加熱及び焼戻加熱
は，図２に示すごとく，鋼材２の調質所望部分２０に高
密度エネルギービーム１１，１２を照射することにより
行っている。つまり，図２（ａ）（ｂ）に示すごとく，
高密度エネルギービーム発生源１より高密度エネルギー
ビーム１０を発射し，これを焼入加熱の場合には出力の
高い焼入加熱用ビーム１１とし，焼戻加熱の場合には出
力の低い焼戻加熱用ビーム１２に切り換える。
は，図２に示すごとく，鋼材２の調質所望部分２０に高
密度エネルギービーム１１，１２を照射することにより
行っている。つまり，図２（ａ）（ｂ）に示すごとく，
高密度エネルギービーム発生源１より高密度エネルギー
ビーム１０を発射し，これを焼入加熱の場合には出力の
高い焼入加熱用ビーム１１とし，焼戻加熱の場合には出
力の低い焼戻加熱用ビーム１２に切り換える。
【００３７】上記高密度エネルギービーム１１，１２の
照射は，まず上記焼入加熱用ビーム１１を，鋼材２の調
質所望部分２０全体に対して予め照射し，次いで，調質
所望部分２０の焼戻し部分Ａのみに焼戻加熱用ビーム１
２を照射する手順で行う。具体的には，図２に示すごと
く，鋼材２を同図の矢印方向へ移動させながら，調質所
望部分２０に対してまず上記焼入加熱用ビーム１１を照
射する。
照射は，まず上記焼入加熱用ビーム１１を，鋼材２の調
質所望部分２０全体に対して予め照射し，次いで，調質
所望部分２０の焼戻し部分Ａのみに焼戻加熱用ビーム１
２を照射する手順で行う。具体的には，図２に示すごと
く，鋼材２を同図の矢印方向へ移動させながら，調質所
望部分２０に対してまず上記焼入加熱用ビーム１１を照
射する。
【００３８】焼入加熱用ビーム１１を照射した部分２１
は，その照射が完了した時点から急速に自己放冷され，
上記焼戻加熱を開始するまでに十分に急冷される。次い
で，焼入加熱完了後，上記高密度エネルギービームを焼
戻加熱用ビーム１２に切り換え，更にこれをオン・オフ
しながら，移動する調質所望部分２０に照射する。焼戻
加熱用ビーム１２を照射した部分２２は，焼戻し部分Ａ
となる。したがって，焼戻加熱用ビーム１２を照射しな
かった部分は，溶融焼入れしたままの部分Ｂとなる。
は，その照射が完了した時点から急速に自己放冷され，
上記焼戻加熱を開始するまでに十分に急冷される。次い
で，焼入加熱完了後，上記高密度エネルギービームを焼
戻加熱用ビーム１２に切り換え，更にこれをオン・オフ
しながら，移動する調質所望部分２０に照射する。焼戻
加熱用ビーム１２を照射した部分２２は，焼戻し部分Ａ
となる。したがって，焼戻加熱用ビーム１２を照射しな
かった部分は，溶融焼入れしたままの部分Ｂとなる。
【００３９】上記のごとく，本例においては，図１に示
すように，溶融焼入れしたままの部分Ｂと焼戻し部分Ａ
とが互いに隣接して交互に形成される。そのため，図５
に示すごとく，溶融焼入れのままの部分Ｂは引張残留応
力状態８１（図５（ａ）），一方焼戻し部分Ａは残留応
力がない状態８２（図５（ｂ））となり，連続的にみれ
ば，これらが交互に存在してサインカーブ状８３（図５
（ｃ））になっている。
すように，溶融焼入れしたままの部分Ｂと焼戻し部分Ａ
とが互いに隣接して交互に形成される。そのため，図５
に示すごとく，溶融焼入れのままの部分Ｂは引張残留応
力状態８１（図５（ａ）），一方焼戻し部分Ａは残留応
力がない状態８２（図５（ｂ））となり，連続的にみれ
ば，これらが交互に存在してサインカーブ状８３（図５
（ｃ））になっている。
【００４０】即ち，鋼材２の調質所望部分２０は，全体
的にみれば，焼入れたままの状態に比べて格段に残留応
力が緩和された状態となる。それ故，溶融焼入れ処理後
の残留応力に起因する歪みの発生や置き割れ等の不具合
を十分に防止することができる。
的にみれば，焼入れたままの状態に比べて格段に残留応
力が緩和された状態となる。それ故，溶融焼入れ処理後
の残留応力に起因する歪みの発生や置き割れ等の不具合
を十分に防止することができる。
【００４１】また，図１に示すごとく，焼戻し部分Ａ
は，比較的硬度が低い状態になる。しかしながら，本例
においては，上記のごとく焼戻し部分Ａに交互に隣接す
るように溶融焼入れしたままの部分Ｂを配置している。
この溶融焼入れしたままの部分Ｂは，極めて高い硬度を
有する。そのため，調質所望部分２０全体の硬度は，十
分に高い硬度に維持される。したがって，本例において
は，焼入れによる硬度向上効果を維持しながら，残留応
力の制御を行うことができる。
は，比較的硬度が低い状態になる。しかしながら，本例
においては，上記のごとく焼戻し部分Ａに交互に隣接す
るように溶融焼入れしたままの部分Ｂを配置している。
この溶融焼入れしたままの部分Ｂは，極めて高い硬度を
有する。そのため，調質所望部分２０全体の硬度は，十
分に高い硬度に維持される。したがって，本例において
は，焼入れによる硬度向上効果を維持しながら，残留応
力の制御を行うことができる。
【００４２】実施形態例２ 本例は，図６に示すごとく，実施形態例１における上記
焼入加熱及び焼戻加熱の一連の処理を，複数列に順次位
置をずらしながら実施した。即ち，鋼材２の調質所望部
分２０には，縦横に焼戻し部分Ａと溶融焼入れしたまま
の部分Ｂとが交互に市松模様状に配置した。
焼入加熱及び焼戻加熱の一連の処理を，複数列に順次位
置をずらしながら実施した。即ち，鋼材２の調質所望部
分２０には，縦横に焼戻し部分Ａと溶融焼入れしたまま
の部分Ｂとが交互に市松模様状に配置した。
【００４３】この場合には，比較的広い調質所望部分２
０を処理する場合に，上記のごとく性質の異なる部分
Ａ，Ｂが縦横にバランス良く配置され，上記実施形態例
１の効果がさらに向上する。
０を処理する場合に，上記のごとく性質の異なる部分
Ａ，Ｂが縦横にバランス良く配置され，上記実施形態例
１の効果がさらに向上する。
【００４４】実施形態例３ 本例は，実施形態例１において，焼入加熱は，鋼材の表
層に溶融を伴わない温度で行った。そして，その後急冷
し，いわば非溶融焼入れを行った。具体的には，前述し
た図３（ａ）（ｂ）に示すごとく，焼戻し部分Ａ，焼入
れたままの部分Ｂ共に，最初の焼入加熱の温度をオース
テナイト変態点Ｔ4 以上で溶融温度Ｔ5未満の温度３２
とした。その他は，実施形態例１と同様である。
層に溶融を伴わない温度で行った。そして，その後急冷
し，いわば非溶融焼入れを行った。具体的には，前述し
た図３（ａ）（ｂ）に示すごとく，焼戻し部分Ａ，焼入
れたままの部分Ｂ共に，最初の焼入加熱の温度をオース
テナイト変態点Ｔ4 以上で溶融温度Ｔ5未満の温度３２
とした。その他は，実施形態例１と同様である。
【００４５】本例においては，図７（ａ）に示すように
焼戻しした部分Ａと非溶融焼入れしたままの部分Ｂと
が，交互に隣接して形成された。その結果，図８に示す
ごとく，非溶融焼入れしたままの部分Ｂは圧縮残留応力
状態８４（図８（ａ）），一方焼戻し部分Ａは残留応力
がない状態８５（図８（ｂ））となり，連続的にみれ
ば，これらが交互に存在してサインカーブ状８６（図８
（ｃ））になった。
焼戻しした部分Ａと非溶融焼入れしたままの部分Ｂと
が，交互に隣接して形成された。その結果，図８に示す
ごとく，非溶融焼入れしたままの部分Ｂは圧縮残留応力
状態８４（図８（ａ）），一方焼戻し部分Ａは残留応力
がない状態８５（図８（ｂ））となり，連続的にみれ
ば，これらが交互に存在してサインカーブ状８６（図８
（ｃ））になった。
【００４６】即ち，鋼材２の調質所望部分２０は，全体
的にみれば，焼入れたままの状態に比べて格段に残留応
力が緩和された状態となる。それ故，非溶融焼入れ処理
後の圧縮残留応力に起因する歪みの発生や置き割れ等の
不具合を十分に防止することができる。
的にみれば，焼入れたままの状態に比べて格段に残留応
力が緩和された状態となる。それ故，非溶融焼入れ処理
後の圧縮残留応力に起因する歪みの発生や置き割れ等の
不具合を十分に防止することができる。
【００４７】また，図７（ｃ）に示すごとく，焼戻し部
分Ａは，比較的硬度が低い状態になる。しかしながら，
本例においては，上記のごとく焼戻し部分Ａに交互に隣
接するように非溶融焼入れしたままの部分Ｂを配置して
いる。この非溶融焼入れしたままの部分Ｂは，前記溶融
焼入れの場合よりは硬度が低いが，上記焼戻し部分Ａよ
りも十分に高い硬度を有する。そのため，調質所望部分
２０全体の硬度は，高い硬度に維持される。したがっ
て，本例においては，非溶融焼入れによる硬度向上効果
を維持しながら，残留応力の制御を行うことができる。
分Ａは，比較的硬度が低い状態になる。しかしながら，
本例においては，上記のごとく焼戻し部分Ａに交互に隣
接するように非溶融焼入れしたままの部分Ｂを配置して
いる。この非溶融焼入れしたままの部分Ｂは，前記溶融
焼入れの場合よりは硬度が低いが，上記焼戻し部分Ａよ
りも十分に高い硬度を有する。そのため，調質所望部分
２０全体の硬度は，高い硬度に維持される。したがっ
て，本例においては，非溶融焼入れによる硬度向上効果
を維持しながら，残留応力の制御を行うことができる。
【００４８】尚，本例においても，図９に示すごとく，
上記一連の処理を幅方向の位置をずらしながら繰り返
し，焼戻し部分Ａと非溶融焼入れしたままの部分Ｂとを
縦横に交互に市松模様状に配置した場合には，さらに効
果的となる。
上記一連の処理を幅方向の位置をずらしながら繰り返
し，焼戻し部分Ａと非溶融焼入れしたままの部分Ｂとを
縦横に交互に市松模様状に配置した場合には，さらに効
果的となる。
【００４９】実施形態例４ 本例は，図１０〜図１２に示すごとく，上記実施形態例
１に示した鋼材の焼戻し方法において，鋼材２を回転さ
せながら，該鋼材２におけるリング状の調質所望部分２
０（図１１，図１２）に対して，まず焼入加熱用ビーム
１１を照射し（図１１），次いで焼戻加熱用ビーム１２
を照射する（図１２），熱処理装置及び方法を示すもの
である。
１に示した鋼材の焼戻し方法において，鋼材２を回転さ
せながら，該鋼材２におけるリング状の調質所望部分２
０（図１１，図１２）に対して，まず焼入加熱用ビーム
１１を照射し（図１１），次いで焼戻加熱用ビーム１２
を照射する（図１２），熱処理装置及び方法を示すもの
である。
【００５０】本例における，被処理材としての鋼材２
は，トルクコンバータ用部品のロックアップクラッチピ
ストンである。このピストンは皿状をなしている（図１
０，図１３参照）。そして，その一部分にリング状の焼
入れ調質を施す（図１１，図１２）。上記熱処理装置
は，図１０に示すごとく，鋼材２を入れる加工室１９
と，該加工室１９内に上記高密度エネルギービーム１０
を照射するビーム発生源１と，該ビーム発生源１からの
高密度エネルギービーム１０を，焼入加熱用ビームと焼
戻加熱用ビームとに切り換える偏向コイル１１１，１１
２とを有する。
は，トルクコンバータ用部品のロックアップクラッチピ
ストンである。このピストンは皿状をなしている（図１
０，図１３参照）。そして，その一部分にリング状の焼
入れ調質を施す（図１１，図１２）。上記熱処理装置
は，図１０に示すごとく，鋼材２を入れる加工室１９
と，該加工室１９内に上記高密度エネルギービーム１０
を照射するビーム発生源１と，該ビーム発生源１からの
高密度エネルギービーム１０を，焼入加熱用ビームと焼
戻加熱用ビームとに切り換える偏向コイル１１１，１１
２とを有する。
【００５１】また，加工室１９内を減圧する真空排気装
置１６と，上記偏向コイル１１１，１１２における高密
度エネルギービームの高速偏向制御装置１１０とを有す
る。上記偏向コイル１１１，１１２に流す電流の周波数
及び波形を変えることにより，高密度エネルギービーム
１０の出力を任意に変更し，焼入加熱用ビームと焼戻加
熱用ビームとに切り換えることができる。また，上記加
工室１９の下部には，上記鋼材２の載置台１５を回転さ
せるための回転モータ１５０を有する。これらの装置
は，総合制御装置１７によりコントロールされる。
置１６と，上記偏向コイル１１１，１１２における高密
度エネルギービームの高速偏向制御装置１１０とを有す
る。上記偏向コイル１１１，１１２に流す電流の周波数
及び波形を変えることにより，高密度エネルギービーム
１０の出力を任意に変更し，焼入加熱用ビームと焼戻加
熱用ビームとに切り換えることができる。また，上記加
工室１９の下部には，上記鋼材２の載置台１５を回転さ
せるための回転モータ１５０を有する。これらの装置
は，総合制御装置１７によりコントロールされる。
【００５２】そして，上記熱処理装置により，鋼材の焼
入れを実施するに当たっては，まず上記回転モータ１５
０を駆動させて，上記鋼材２を図１１，図１２の矢印方
向に約８ｍ／分の速度で回転させておく。また，真空排
気装置１６により，加工室１９内を真空状態にする。
入れを実施するに当たっては，まず上記回転モータ１５
０を駆動させて，上記鋼材２を図１１，図１２の矢印方
向に約８ｍ／分の速度で回転させておく。また，真空排
気装置１６により，加工室１９内を真空状態にする。
【００５３】そして，図１１に示すごとく，鋼材２の調
質所望部分２０に対してまず出力３．５ＫＷの高密度エ
ネルギービームを焼入加熱用ビーム１１として照射しな
がら鋼材２を１回転させる。焼入加熱用ビーム１１を照
射した部分は，照射完了後，自己放冷により即座に急冷
される。次いで，高密度エネルギービームの出力を下げ
て１．５ＫＷとした焼戻加熱用ビーム１２を断続的に照
射する。即ち，焼入れのままの部分Ｂには照射せずに鋼
材２を空回りさせ，焼戻し部分Ａのみに照射する。
質所望部分２０に対してまず出力３．５ＫＷの高密度エ
ネルギービームを焼入加熱用ビーム１１として照射しな
がら鋼材２を１回転させる。焼入加熱用ビーム１１を照
射した部分は，照射完了後，自己放冷により即座に急冷
される。次いで，高密度エネルギービームの出力を下げ
て１．５ＫＷとした焼戻加熱用ビーム１２を断続的に照
射する。即ち，焼入れのままの部分Ｂには照射せずに鋼
材２を空回りさせ，焼戻し部分Ａのみに照射する。
【００５４】このように，鋼材２が２回転した時点で，
リング状の焼入れ処理及び焼戻し処理が完了する。即
ち，本例においては，短時間で確実に，溶融焼入れした
ままの部分Ｂと焼戻し部分Ａとを互いに隣接して鋼材２
に形成することができる。したがって，本例において
は，確実かつ迅速に処理できると共に，実施形態例１と
同様の効果が得られる。
リング状の焼入れ処理及び焼戻し処理が完了する。即
ち，本例においては，短時間で確実に，溶融焼入れした
ままの部分Ｂと焼戻し部分Ａとを互いに隣接して鋼材２
に形成することができる。したがって，本例において
は，確実かつ迅速に処理できると共に，実施形態例１と
同様の効果が得られる。
【００５５】実施形態例５ 本例は，実施形態例１及び４に示した鋼材の焼入れ方法
及び装置を用いた具体例である。即ち，本例における被
処理品としての鋼材は，図１３に示すごとく，トルクコ
ンバータに用いるロックアップクラッチピストン４１で
ある。
及び装置を用いた具体例である。即ち，本例における被
処理品としての鋼材は，図１３に示すごとく，トルクコ
ンバータに用いるロックアップクラッチピストン４１で
ある。
【００５６】このロックアップクラッチピストン４１
は，トルクコンバータにおいて，伝達トルクの変動を吸
収するためのダンパ装置に部分的にかしめ固定されるも
のである。なお，同図の符号４３は取付用穴である。そ
して，上記ダンパ装置は，図１３に示すごとく，タービ
ンライナと一体に回転させられるドリブンプレート５１
及びスプリング５２，５３等からなる。
は，トルクコンバータにおいて，伝達トルクの変動を吸
収するためのダンパ装置に部分的にかしめ固定されるも
のである。なお，同図の符号４３は取付用穴である。そ
して，上記ダンパ装置は，図１３に示すごとく，タービ
ンライナと一体に回転させられるドリブンプレート５１
及びスプリング５２，５３等からなる。
【００５７】ここで，図１３に示すごとくスプリング５
２はロックアップクラッチピストン４１の円周方向にお
ける８箇所に配設された第１ステージ用のものであり，
またスプリング５３はロックアップクラッチピストン４
１の円周方向における４箇所に配設された第２ステージ
用のものであって，このスプリング５３はスプリング５
２内に一つ置きに配設される。なお，前記スプリング５
３はスプリング５２より径が小さく，かつ短く設定さ
れ，スプリング５２の捩れ角が設定値になって伝達トル
クが屈曲点トルクに到達した後に撓み始める。
２はロックアップクラッチピストン４１の円周方向にお
ける８箇所に配設された第１ステージ用のものであり，
またスプリング５３はロックアップクラッチピストン４
１の円周方向における４箇所に配設された第２ステージ
用のものであって，このスプリング５３はスプリング５
２内に一つ置きに配設される。なお，前記スプリング５
３はスプリング５２より径が小さく，かつ短く設定さ
れ，スプリング５２の捩れ角が設定値になって伝達トル
クが屈曲点トルクに到達した後に撓み始める。
【００５８】従って，フロントカバーから摩擦材を介し
て伝達された回転は前記ダンパ装置を介してタービンハ
ブに伝達されるが，この際，スプリング５２，５３が収
縮して回転伝達時における伝達トルクの変動を吸収す
る。また，“エンジンの出力トルクの急激な変動”が図
示しない変速装置に伝達されることによって起きる振
動，騒音等を防止する役目を担っている。
て伝達された回転は前記ダンパ装置を介してタービンハ
ブに伝達されるが，この際，スプリング５２，５３が収
縮して回転伝達時における伝達トルクの変動を吸収す
る。また，“エンジンの出力トルクの急激な変動”が図
示しない変速装置に伝達されることによって起きる振
動，騒音等を防止する役目を担っている。
【００５９】ところで，前記ロックアップクラッチピス
トン４１の正駆動時（ロックアップクラッチ装置が係合
状態に置かれてロックアップクラッチピストン４１が図
１３における反時計回り方向に回転する時）及び逆駆動
時（エンジンブレーキ時等でロックアップクラッチピス
トン４１が図１３における時計回り方向に回転する時）
には前記スプリング５２が圧縮されるので，このスプリ
ング５２がロックアップクラッチピストン４１の平板部
４１１と繰り返し摺動しがちとなる。
トン４１の正駆動時（ロックアップクラッチ装置が係合
状態に置かれてロックアップクラッチピストン４１が図
１３における反時計回り方向に回転する時）及び逆駆動
時（エンジンブレーキ時等でロックアップクラッチピス
トン４１が図１３における時計回り方向に回転する時）
には前記スプリング５２が圧縮されるので，このスプリ
ング５２がロックアップクラッチピストン４１の平板部
４１１と繰り返し摺動しがちとなる。
【００６０】そのため，ロックアップクラッチピストン
４１の平板部４１１にはスプリング５２との摺動による
摩擦が生じるという問題がある。そして，ロックアップ
クラッチピストン４１は上記スプリング５２と接触する
ドーナツ状のスプリング受け４０の部分（図１３のハッ
チング部分）を有している。
４１の平板部４１１にはスプリング５２との摺動による
摩擦が生じるという問題がある。そして，ロックアップ
クラッチピストン４１は上記スプリング５２と接触する
ドーナツ状のスプリング受け４０の部分（図１３のハッ
チング部分）を有している。
【００６１】このロックアップクラッチピストンのスプ
リング受け４０は，耐摩耗性等が要求される。そのた
め，そのスプリング受け部分（厚み３ｍｍ）に，部分的
に表面硬化処理を施す必要がある。上記部品の材質は，
Ｓ２３Ｃである。
リング受け４０は，耐摩耗性等が要求される。そのた
め，そのスプリング受け部分（厚み３ｍｍ）に，部分的
に表面硬化処理を施す必要がある。上記部品の材質は，
Ｓ２３Ｃである。
【００６２】また，焼入れ，焼戻し処理を行うに当たっ
ては，上記焼入加熱，焼戻加熱には実施形態例１，４に
示した高密度エネルギービームとしての電子ビームを用
いた。上記電子ビーム発生装置は，最大５ＫＷの出力を
有し，焼入加熱用ビームとしての３．５ＫＷの電子ビー
ムと焼戻加熱用ビームとしての１．５ＫＷの電子ビーム
とを切り換えて発射することができる。
ては，上記焼入加熱，焼戻加熱には実施形態例１，４に
示した高密度エネルギービームとしての電子ビームを用
いた。上記電子ビーム発生装置は，最大５ＫＷの出力を
有し，焼入加熱用ビームとしての３．５ＫＷの電子ビー
ムと焼戻加熱用ビームとしての１．５ＫＷの電子ビーム
とを切り換えて発射することができる。
【００６３】そして，上記部品は，１０ｒｐｍにて約８
ｍ／分の送り速度で回転させ，その半径１２７ｍｍの位
置に実施形態例４に示すごとく，焼入加熱用ビーム１１
を１回転分照射し，次いで焼戻加熱用ビーム１２に切り
換えてこれをオン・オフしながら断続的に照射した。
ｍ／分の送り速度で回転させ，その半径１２７ｍｍの位
置に実施形態例４に示すごとく，焼入加熱用ビーム１１
を１回転分照射し，次いで焼戻加熱用ビーム１２に切り
換えてこれをオン・オフしながら断続的に照射した。
【００６４】上記焼入加熱用ビーム１１及び焼戻加熱用
ビーム１２は，図１４に示すごとく，ともにその偏向軌
跡はＸ方向５ｍｍ，Ｙ方向１０ｍｍである。そして，部
品の回転によって，電子ビームの軌跡は矢印Ｈ方向に移
動する。なお，上記焼入加熱された部分は，加熱直後に
鋼材２の自己放冷により十分に急冷され，焼入れられ
る。
ビーム１２は，図１４に示すごとく，ともにその偏向軌
跡はＸ方向５ｍｍ，Ｙ方向１０ｍｍである。そして，部
品の回転によって，電子ビームの軌跡は矢印Ｈ方向に移
動する。なお，上記焼入加熱された部分は，加熱直後に
鋼材２の自己放冷により十分に急冷され，焼入れられ
る。
【００６５】上記のごとき処理した結果，鋼材２の調質
所望部分２０には，焼入れたままの部分Ｂと焼戻し部分
Ａとが交互に隣接して形成された。その結果，上記部品
は，上記のスプリング受け部分がリング状に平均的に十
分に硬度が高い部分が形成された。一方，残留応力は，
従来に比べて平均的に十分に緩和されていた。
所望部分２０には，焼入れたままの部分Ｂと焼戻し部分
Ａとが交互に隣接して形成された。その結果，上記部品
は，上記のスプリング受け部分がリング状に平均的に十
分に硬度が高い部分が形成された。一方，残留応力は，
従来に比べて平均的に十分に緩和されていた。
【００６６】実施形態例６ 本例は，図１５，図１６に示すごとく，実施形態例４に
示した熱処理装置を用いて，１箇所のビーム発生源から
発射された高密度エネルギービームを偏向コイル１１
１，１１２（図１０）を用いて２つのビームに分配し，
これらをそれぞれ上記焼入加熱用ビーム１１及び焼戻加
熱用ビーム１２として用いた。
示した熱処理装置を用いて，１箇所のビーム発生源から
発射された高密度エネルギービームを偏向コイル１１
１，１１２（図１０）を用いて２つのビームに分配し，
これらをそれぞれ上記焼入加熱用ビーム１１及び焼戻加
熱用ビーム１２として用いた。
【００６７】即ち，図１５，図１６に示すごとく，鋼材
２を矢印方向に回転させながら，上記焼入加熱用ビーム
１１と焼戻加熱用ビーム１２とを一定間隔を開けて順次
照射する。また，上記焼戻加熱用ビーム１２は，オン・
オフを繰り返して，焼戻し部分Ａのみに照射する。その
他は，実施形態例１，４，５と同様である。
２を矢印方向に回転させながら，上記焼入加熱用ビーム
１１と焼戻加熱用ビーム１２とを一定間隔を開けて順次
照射する。また，上記焼戻加熱用ビーム１２は，オン・
オフを繰り返して，焼戻し部分Ａのみに照射する。その
他は，実施形態例１，４，５と同様である。
【００６８】この場合には，上記一連の熱処理を，鋼材
２の１回転で行うことができる。そのため，上記実施形
態例に比べてさらに短時間で処理を終えることができ，
非常に効率的である。
２の１回転で行うことができる。そのため，上記実施形
態例に比べてさらに短時間で処理を終えることができ，
非常に効率的である。
【００６９】実施形態例７ 本例は，実施形態例６における２つの電子ビームを照射
する場合の，電子ビームの照射軌跡の１例を図１７に示
す。本例では，電子ビームは，２つの円偏向軌跡Ｃ1 ，
Ｃ2 に従って照射される。この場合，各円偏向軌跡
Ｃ1 ，Ｃ2 によってそれぞれ被熱処理領域２５，２６に
電子ビームが照射され，その間中，被熱処理部材はその
中心軸回りに回転させられる。従って，被熱処理領域２
５．２６における電子ビームの軌跡は矢印Ｈ方向に移動
する。
する場合の，電子ビームの照射軌跡の１例を図１７に示
す。本例では，電子ビームは，２つの円偏向軌跡Ｃ1 ，
Ｃ2 に従って照射される。この場合，各円偏向軌跡
Ｃ1 ，Ｃ2 によってそれぞれ被熱処理領域２５，２６に
電子ビームが照射され，その間中，被熱処理部材はその
中心軸回りに回転させられる。従って，被熱処理領域２
５．２６における電子ビームの軌跡は矢印Ｈ方向に移動
する。
【００７０】なお，各円偏向軌跡Ｃ1 ，Ｃ2 は，ｘ軸方
向及びｙ軸方向において正弦波の偏向波形を発生させ，
その偏向の組合せによって形成される。また，各円偏向
軌跡Ｃ1 ，Ｃ2 を切り換え，隣接する被熱処理領域２
５，２６において交互に電子ビームを照射するために，
図１８のような偏向波形ｗ1 が発生させられ，該偏向波
形ｗ1 と前記ｙ軸方向における偏向波形とが重ねられ
る。
向及びｙ軸方向において正弦波の偏向波形を発生させ，
その偏向の組合せによって形成される。また，各円偏向
軌跡Ｃ1 ，Ｃ2 を切り換え，隣接する被熱処理領域２
５，２６において交互に電子ビームを照射するために，
図１８のような偏向波形ｗ1 が発生させられ，該偏向波
形ｗ1 と前記ｙ軸方向における偏向波形とが重ねられ
る。
【００７１】従って，電圧ＶE が正の値を採る時間ｔ1
の間に被熱処理領域２５に電子ビームが照射され，電圧
ＶE が負の値を採る時間ｔ2 の間に被熱処理領域２６に
電子ビームが照射される。また，前記偏向波形ｗ1 の時
間ｔ1 ，ｔ2 の長さを調整することにより，各被熱処理
領域２５，２６への照射エネルギーを調整することがで
きる。
の間に被熱処理領域２５に電子ビームが照射され，電圧
ＶE が負の値を採る時間ｔ2 の間に被熱処理領域２６に
電子ビームが照射される。また，前記偏向波形ｗ1 の時
間ｔ1 ，ｔ2 の長さを調整することにより，各被熱処理
領域２５，２６への照射エネルギーを調整することがで
きる。
【００７２】実施形態例８ 本例は，図１９に示すごとく，被熱処理領域２７，２８
へ電子ビームを照射する場合の別例を示している。この
場合には，二つの面偏向軌跡Ｃ3 ，Ｃ4 によって電子ビ
ームが照射される。つまり，各面偏向軌跡Ｃ3 ，Ｃ4 に
よってそれぞれ被熱処理領域２７，２８に電子ビームが
照射され，その間中，被処理部材はその中心軸回りに回
転させられる。従って，この場合も被熱処理領域２７，
２８における電子ビームの軌跡は矢印Ｈ方向に移動す
る。
へ電子ビームを照射する場合の別例を示している。この
場合には，二つの面偏向軌跡Ｃ3 ，Ｃ4 によって電子ビ
ームが照射される。つまり，各面偏向軌跡Ｃ3 ，Ｃ4 に
よってそれぞれ被熱処理領域２７，２８に電子ビームが
照射され，その間中，被処理部材はその中心軸回りに回
転させられる。従って，この場合も被熱処理領域２７，
２８における電子ビームの軌跡は矢印Ｈ方向に移動す
る。
【００７３】なお，各面偏向軌跡Ｃ3 ，Ｃ4 はｘ軸方向
及びｙ軸方向において三角波の偏向電圧を発生させるこ
とによって形成される。また，各面偏向軌跡Ｃ3 ，Ｃ4
を切り換え，被熱処理領域２７，２８において電子ビー
ムを照射するために，図２０に示すような偏向波形ｗ1
と前記ｘ軸方向及びｙ軸方向における三角波とが重ねら
れる。勿論，円偏向と面偏向とを組み合わせたり，線，
楕円等の軌跡をたどるように電子ビームを偏向させるこ
ともできる。その他は，実施形態例６と同様である。
及びｙ軸方向において三角波の偏向電圧を発生させるこ
とによって形成される。また，各面偏向軌跡Ｃ3 ，Ｃ4
を切り換え，被熱処理領域２７，２８において電子ビー
ムを照射するために，図２０に示すような偏向波形ｗ1
と前記ｘ軸方向及びｙ軸方向における三角波とが重ねら
れる。勿論，円偏向と面偏向とを組み合わせたり，線，
楕円等の軌跡をたどるように電子ビームを偏向させるこ
ともできる。その他は，実施形態例６と同様である。
【００７４】ところで，上記実施形態例ではトルクコン
バータのロックアップクラッチピストンを処理する例を
説明したが，その外，例えば多板摩擦係合装置における
プレート摺動部，部材同士又はスナップリング等による
結合部，オイルポンププレート，シールリング等，表層
部を全部又は部分的に残留応力を制御しつつ硬化させる
必要がある鋼部材であれば，いずれのものであっても本
発明を適用することができる。
バータのロックアップクラッチピストンを処理する例を
説明したが，その外，例えば多板摩擦係合装置における
プレート摺動部，部材同士又はスナップリング等による
結合部，オイルポンププレート，シールリング等，表層
部を全部又は部分的に残留応力を制御しつつ硬化させる
必要がある鋼部材であれば，いずれのものであっても本
発明を適用することができる。
【００７５】
【発明の効果】本発明によれば，焼入れによる硬度向上
効果を維持し，かつ，残留応力を制御することができ
る，鋼材の焼戻し方法を提供することができる。
効果を維持し，かつ，残留応力を制御することができ
る，鋼材の焼戻し方法を提供することができる。
【図１】実施形態例１における，（ａ）熱処理パター
ン，（ｂ）残留応力パターン，（ｃ）硬度パターン，を
示す説明図。
ン，（ｂ）残留応力パターン，（ｃ）硬度パターン，を
示す説明図。
【図２】実施形態例１における，高密度エネルギービー
ムの照射状態を示す，（ａ）側面図，（ｂ）平面図。
ムの照射状態を示す，（ａ）側面図，（ｂ）平面図。
【図３】実施形態例１における，（ａ）焼戻し部分，
（ｂ）溶融焼入れしたままの部分，のヒートパターンを
示す説明図。
（ｂ）溶融焼入れしたままの部分，のヒートパターンを
示す説明図。
【図４】鉄−炭素系平衡状態図を示す説明図。
【図５】実施形態例１における，（ａ）溶融焼入れした
ままの部分，（ｂ）焼戻し部分，（ｃ）全体，の残留応
力状態を示す説明図。
ままの部分，（ｂ）焼戻し部分，（ｃ）全体，の残留応
力状態を示す説明図。
【図６】実施形態例２における，熱処理パターンを示す
説明図。
説明図。
【図７】実施形態例３における，（ａ）熱処理パター
ン，（ｂ）残留応力パターン，（ｃ）硬度パターン，を
示す説明図。
ン，（ｂ）残留応力パターン，（ｃ）硬度パターン，を
示す説明図。
【図８】実施形態例３における，（ａ）非溶融焼入れし
たままの部分，（ｂ）焼戻し部分，（ｃ）全体，の残留
応力状態を示す説明図。
たままの部分，（ｂ）焼戻し部分，（ｃ）全体，の残留
応力状態を示す説明図。
【図９】実施形態例３における，他の熱処理パターンを
示す説明図。
示す説明図。
【図１０】実施形態例４における，熱処理装置の説明
図。
図。
【図１１】実施形態例４における，焼入加熱用ビームの
照射状態を示す説明図。
照射状態を示す説明図。
【図１２】実施形態例４における，焼戻加熱用ビームの
照射状態を示す説明図。
照射状態を示す説明図。
【図１３】実施形態例５における，ロックアップクラッ
チピストンの説明図。
チピストンの説明図。
【図１４】実施形態例５における，電子ビームの照射部
の軌跡の一例を示す説明図。
の軌跡の一例を示す説明図。
【図１５】実施形態例６における，高密度エネルギービ
ームの照射状態を示す，（ａ）側面図，（ｂ）平面図。
ームの照射状態を示す，（ａ）側面図，（ｂ）平面図。
【図１６】実施形態例６における，高密度エネルギービ
ームの照射状態を示す説明図。
ームの照射状態を示す説明図。
【図１７】実施形態例７における，電子ビームの照射部
の軌跡の一例を示す説明図。
の軌跡の一例を示す説明図。
【図１８】実施形態例７における，電子ビーム照射の偏
向波形例を示す説明図。
向波形例を示す説明図。
【図１９】実施形態例７における，電子ビームの照射部
の軌跡の他の例を示す説明図。
の軌跡の他の例を示す説明図。
【図２０】実施形態例７における，電子ビーム照射の偏
向波形例を示す説明図。
向波形例を示す説明図。
１．．．高密度エネルギービームの発生源， １０．．．高密度エネルギービーム， １１．．．焼入加熱用ビーム， １２．．．焼戻加熱用ビーム， ２．．．鋼材， ２０．．．調質所望部分， Ａ．．．焼戻し部分， Ｂ．．．焼入れたままの部分（溶融焼入れ又は非溶融焼
入れたままの部分），
入れたままの部分），
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大林 巧治 愛知県安城市藤井町高根10番地 アイシ ン・エィ ダブリュ株式会社内 (72)発明者 鈴木 隆敏 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内
Claims (8)
- 【請求項１】 鋼材をオーステナイト変態点以上に焼入
加熱した後急冷し，次いで，オーステナイト変態点未満
の温度で焼戻加熱する鋼材の焼戻し方法であって，上記
焼戻加熱は，焼入れたままの部分と焼戻し部分とが互い
に隣接して形成されるよう，焼入加熱された焼入れ部分
に対して部分的に行うことを特徴とする鋼材の焼戻し方
法。 - 【請求項２】 請求項１において，上記焼入加熱は，鋼
材の表層に溶融を伴う温度で行うことを特徴とする鋼材
の焼戻し方法。 - 【請求項３】 請求項１において，上記焼入加熱は，鋼
材の表層に溶融を伴わない温度で行うことを特徴とする
鋼材の焼戻し方法。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項において，
上記焼入加熱と焼戻加熱とは，鋼材における調質所望部
分のみに対して行うことを特徴とする鋼材の焼戻し方
法。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項において，
上記オーステナイト変態点以上の温度への焼入加熱及び
上記オーステナイト変態点未満の温度への焼戻加熱は，
鋼材に対して高密度エネルギービームを照射することに
より行うことを特徴とする鋼材の焼戻し方法。 - 【請求項６】 請求項５において，上記高密度エネルギ
ービームは，鋼材を上記オーステナイト変態点以上の温
度に加熱する焼入加熱用ビームと，上記オーステナイト
変態点未満の温度に加熱する焼戻加熱用ビームとを用い
て，まず焼入加熱用ビームにより鋼材を焼入加熱し，次
いでマルテンサイト変態点以下の温度まで急冷された焼
入れ部分に，上記焼戻加熱用ビームを断続的に照射する
ことにより行うことを特徴とする鋼材の焼戻し方法。 - 【請求項７】 請求項５又は６において，上記高密度エ
ネルギービームは，１箇所のビーム発生源から発射され
たビームを，複数箇所に分配して照射することを特徴と
する鋼材の焼戻し方法。 - 【請求項８】 請求項１〜７において，上記急冷は１０
3 ℃／分以上の速度で行うことを特徴とする鋼材の焼戻
し方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10638996A JP3542229B2 (ja) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | 鋼材の焼戻し方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10638996A JP3542229B2 (ja) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | 鋼材の焼戻し方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09268316A true JPH09268316A (ja) | 1997-10-14 |
| JP3542229B2 JP3542229B2 (ja) | 2004-07-14 |
Family
ID=14432349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10638996A Expired - Fee Related JP3542229B2 (ja) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | 鋼材の焼戻し方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3542229B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005035626A1 (de) * | 2005-07-29 | 2007-02-01 | Zf Friedrichshafen Ag | Verfahren zum Anlassen von Bauteilen |
| JP2019073793A (ja) * | 2017-10-11 | 2019-05-16 | トヨタ自動車株式会社 | 鋼板部材及びその製造方法 |
| US10301694B2 (en) | 2015-01-15 | 2019-05-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Heat treatment method for steel material |
| JP2022070602A (ja) * | 2020-10-27 | 2022-05-13 | トヨタ自動車株式会社 | 鋼製品の製造方法および鋼製品の製造装置 |
| CN114990304A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-09-02 | 武汉科技大学 | 基于应力控制的本征应变重构及淬火残余应力控制方法 |
-
1996
- 1996-04-02 JP JP10638996A patent/JP3542229B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005035626A1 (de) * | 2005-07-29 | 2007-02-01 | Zf Friedrichshafen Ag | Verfahren zum Anlassen von Bauteilen |
| US10301694B2 (en) | 2015-01-15 | 2019-05-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Heat treatment method for steel material |
| JP2019073793A (ja) * | 2017-10-11 | 2019-05-16 | トヨタ自動車株式会社 | 鋼板部材及びその製造方法 |
| JP2022070602A (ja) * | 2020-10-27 | 2022-05-13 | トヨタ自動車株式会社 | 鋼製品の製造方法および鋼製品の製造装置 |
| CN114990304A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-09-02 | 武汉科技大学 | 基于应力控制的本征应变重构及淬火残余应力控制方法 |
| CN114990304B (zh) * | 2022-06-06 | 2024-02-13 | 武汉科技大学 | 基于应力控制的本征应变重构及淬火残余应力控制方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3542229B2 (ja) | 2004-07-14 |
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