JPS6360095B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、鋼材その他の金属の熱処理におい
て酸化、脱炭、浸炭、窒化等を防止する熱処理方
法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a heat treatment method for preventing oxidation, decarburization, carburization, nitridation, etc. in heat treatment of steel materials and other metals.
従来の鋼材その他の金属を各種熱処理する場合
に、酸化、脱炭、浸炭、窒化等を防止するため、
例えば焼入れする際に、その雰囲気ガスとして吸
熱型変成ガスやメタノールその他の有機液剤の分
解ガスが用いられている。この場合、炉内雰囲気
ガスのカーボンポテンシヤルを被処理物の含有す
る炭素と同一にするように制御しなければならな
かつた。
In order to prevent oxidation, decarburization, carburization, nitridation, etc. when performing various heat treatments on conventional steel materials and other metals,
For example, during quenching, an endothermic modified gas or a decomposed gas of an organic liquid such as methanol is used as the atmospheric gas. In this case, the carbon potential of the furnace atmosphere gas had to be controlled to be the same as the carbon contained in the object to be treated.
吸熱型変成ガス、メタノール等の有機液剤の分
解ガスからなる雰囲気ガスのカーボンポテンシヤ
ルは、(1)式のブードア反応によりCOとCO2の比
率によつて決定される。 The carbon potential of the atmospheric gas consisting of endothermic modified gas and decomposed gas of organic liquid such as methanol is determined by the ratio of CO and CO 2 by the Boudouard reaction of equation (1).
2CO〔Ｃ〕＋CO2 ……(1)
すなわち、吸熱型変性ガスも、メタノール等の
分解ガスもその雰囲気ガス中のCO濃度は、一定
であるのでCO2を分析し制御すればカーボンポテ
ンシヤルが決定されることになる。このCO2を分
析するには、赤外線式CO2分析計が使われ、加熱
炉以外に赤外線式CO2分析計及び制御機器が必要
である。 2CO [C] + CO 2 ... (1) In other words, the CO concentration in the atmospheric gas of both endothermic modified gases and decomposed gases such as methanol is constant, so if CO 2 is analyzed and controlled, the carbon potential can be determined. will be done. To analyze this CO 2 , an infrared CO 2 analyzer is used, and in addition to the heating furnace, an infrared CO 2 analyzer and control equipment are required.
また、カーボンポテンシヤルを制御するという
目的から雰囲気ガス中の露点を測り制御する露点
法並びに、雰囲気ガス中のO2量を測り制御する
O2センサー法があるが、これらの方法において
も、加熱炉以外に、露点計、O2センサー、制御
機器を必要としている。 In addition, for the purpose of controlling carbon potential, there is a dew point method that measures and controls the dew point in atmospheric gas, and a method that measures and controls the amount of O 2 in atmospheric gas.
There are O 2 sensor methods, but these methods also require a dew point meter, an O 2 sensor, and control equipment in addition to a heating furnace.
さらに、他の方法として、浸炭、脱炭等を防止
するために被熱処理物を加熱炉内に入れる前に、
予め被熱処理物に防炭剤を塗付して焼入れ等の熱
処理を施す従来方法がある。 Furthermore, in order to prevent carburization, decarburization, etc., before putting the material to be heat treated into the heating furnace, as another method,
There is a conventional method of applying a carburizing agent to the object to be heat treated in advance and subjecting it to heat treatment such as quenching.
しかしながら、雰囲気ガス中のCO2を分析制御
する方法においては、加熱炉以外に高価な赤外線
式CO2分析計を必要とし、その保守、点検を要請
され、また、鋼材の含有炭素量の異なる被熱処理
物および銅材以外の金属を同一ロツトで熱処理で
きなかつた。
However, in the method of analyzing and controlling CO 2 in atmospheric gas, an expensive infrared CO 2 analyzer is required in addition to the heating furnace, and its maintenance and inspection are required. It was not possible to heat-treat the heat-treated material and metals other than copper in the same lot.
また、露点法及びO2センサー法においても、
加熱炉以外に露点計、O2センサー、制御機器を
必要とするため、保守、点検を要請され、鋼材の
含有炭素量の異なる被熱処理物および鋼材以外の
金属を同一ロツトで熱処理できなかつた。 Also, in the dew point method and O2 sensor method,
Because it requires a dew point meter, O 2 sensor, and control equipment in addition to a heating furnace, maintenance and inspection were required, making it impossible to heat treat materials with different amounts of carbon content in steel materials and metals other than steel materials in the same lot.
さらに、被熱処理物に防炭剤を塗布する方法の
場合には、塗布作業に手間を要すると共に、充分
に乾燥させなければならないものであつた。な
お、この防炭剤を充分に乾燥しない場合には、熱
処理において浸炭や脱炭を惹起する問題点があつ
た。 Furthermore, in the case of the method of applying an anti-carburizing agent to the object to be heat treated, the application process is time-consuming and requires sufficient drying. Incidentally, if this carburizing agent is not sufficiently dried, there is a problem that carburization or decarburization occurs during heat treatment.
この発明は、このような従来の問題点に着目し
てなされたものであつて、一般式CoH2o+1OH（ｎ
＝１，２，３）のアルコールを主成分とする液剤
に、酸化ホウ素、ホウ酸、ホウ酸トリメチル、ホ
ウ酸トリエチル、ホウ酸トリプロピル等のうちい
ずれか一つまたは複合して溶解させた溶液を、単
独または公知の雰囲気ガスに加えて熱処理炉内に
導入し、金属の酸化、脱炭、浸炭、窒化等を防止
する構成とすることにより、上記問題を解決する
ことを目的としている。
This invention was made by focusing on such conventional problems, and it is based on the general formula C o H 2o+1 OH (n
= 1, 2, 3) A solution containing one or a combination of boron oxide, boric acid, trimethyl borate, triethyl borate, tripropyl borate, etc., in a liquid agent containing alcohol as the main component. The purpose of the present invention is to solve the above problem by introducing into the heat treatment furnace either alone or in addition to a known atmospheric gas to prevent oxidation, decarburization, carburization, nitridation, etc. of the metal.
酸化ホウ素B2O3、ホウ酸H3BO3、ホウ酸トリ
メチルＢ（OCH3）3、ホウ酸トリエチルＢ
（OCH2CH3）3、ホウ酸トリプロピルＢ
（OCH2CH2CH3）3等のうちいずれか一つまたは複
合して、一般式CoH2o+1OH（ｎ＝１，２，３）の
アルコールに溶解した液剤を、直接、加熱熱処理
炉内に滴注し、この液剤は炉内に至りはじめて気
化分解して拡散し被熱処理物の表面に付着して雰
囲気ガスを遮断するB2O3薄い被膜を形成する。
Boron oxide B 2 O 3 , boric acid H 3 BO 3 , trimethyl borate B (OCH 3 ) 3 , triethyl borate B
(OCH 2 CH 3 ) 3 , tripropyl borate B
(OCH 2 CH 2 CH 3 ) 3 , etc., or a combination thereof, dissolved in alcohol with the general formula C o H 2o + 1 OH (n = 1, 2, 3), is directly heated. The solution is poured dropwise into the heat treatment furnace, and once it reaches the furnace, it vaporizes and decomposes and diffuses, forming a thin B 2 O 3 film that adheres to the surface of the object to be heat treated and blocks atmospheric gas.
なお、詳述すると、この液剤の主成分である
CoH2o+1OH（ｎ＝１，２，３）で示されるアルコ
ールは加熱炉内において、以下(2)〜(4)式のように
COとH2に分解される。 In addition, to explain in detail, the main component of this liquid is
The alcohol represented by C o H 2o+1 OH (n = 1, 2, 3) is heated in the heating furnace as shown in equations (2) to (4) below.
Decomposed into CO and H2 .
CH3OHCO＋2H2 ……(2)
CH3CH2OH→CO＋3H2＋〔Ｃ〕 ……(3)
CH3CH2CH2OHCO＋4H2＋２〔Ｃ〕 ……(4)
これらのアルコールは、このように加熱炉内に
おいて容易に分解して、還元性を有するCO及び
H2を生成する。この際、これらアルコールは、
液体から気体に変化し容積を飛躍的に増大する。 CH 3 OHCO + 2H 2 ... (2) CH 3 CH 2 OH→CO + 3H 2 + [C] ... (3) CH 3 CH 2 CH 2 OHCO + 4H 2 + 2 [C] ... (4) These alcohols It easily decomposes in a heating furnace to produce CO and CO, which have reducing properties.
Generate H2 . At this time, these alcohols are
Changes from liquid to gas and dramatically increases volume.
さらに、ホウ酸、ホウ酸トリメチル、ホウ酸ト
リエチル、ホウ酸トリプロピルは、以下(5)〜(8)の
ように夫々、加熱することによりB2O3を生成す
る。 Furthermore, boric acid, trimethyl borate, triethyl borate, and tripropyl borate each produce B 2 O 3 by heating as described in (5) to (8) below.
H3BO3→HBO2→B2O3 ……(5)
Ｂ（OCH3）3→CH3BO2→B2O3 ……(6)
Ｂ（OCH2CH3）→C2H5BO2→B2O3 ……(7)
Ｂ（OCH2CH2CH3）3→C3H7BO2→B2O3
……(8)
このように、熱処理炉内で発生した酸化ホウ素
（三酸化二ホウ素）B2O3は、被処理金属（鋼材
等）の表面に付着して均一な被膜を作る。 H 3 BO 3 →HBO 2 →B 2 O 3 ...(5) B(OCH 3 ) 3 →CH 3 BO 2 →B 2 O 3 ...(6) B(OCH 2 CH 3 )→C 2 H 5 BO 2 →B 2 O 3 ...(7) B(OCH 2 CH 2 CH 3 ) 3 →C 3 H 7 BO 2 →B 2 O 3 ...(8) In this way, the oxidation generated in the heat treatment furnace Boron (diboron trioxide) B 2 O 3 adheres to the surface of the metal to be treated (such as steel) and forms a uniform film.
以下、この発明を適用した一実施例について説
明する。
An embodiment to which this invention is applied will be described below.
被熱処理物として、SK5，S45C，SCM435，
SCM415からなる直径10mm長さ15mmの試料を用
い、夫々、バツチタイプの熱処理炉内において
860℃で１時間加熱し、100℃の油に焼入れする。
この際、熱処理炉内にメチルアルコール１当り
50ｇの酸化ホウ素を溶解させた溶液を滴注してい
る。この熱処理条件で得られた各被熱処理物の断
面の硬さ分布を第１図に示す。なお、この第１図
に示すグラフは、浸炭を受け易い熱処理物の表面
からの適宜距離毎の硬さをプロツトしたものであ
る。この第１図が明瞭に示す通り各試料金属は、
表面付近と内部の硬さが同じであり、これら試料
金属が、熱処理炉内において脱炭、浸炭を起さな
かつたことがわかる。 SK5, S45C, SCM435,
Using SCM415 samples with a diameter of 10 mm and a length of 15 mm, each sample was placed in a batch-type heat treatment furnace.
Heat at 860℃ for 1 hour and quench in 100℃ oil.
At this time, 1 portion of methyl alcohol is added to the heat treatment furnace.
A solution containing 50g of boron oxide is injected dropwise. FIG. 1 shows the hardness distribution of the cross section of each heat-treated object obtained under these heat treatment conditions. The graph shown in FIG. 1 is a plot of hardness at various distances from the surface of the heat-treated material, which is susceptible to carburization. As this figure 1 clearly shows, each sample metal is
It can be seen that the hardness near the surface and inside is the same, indicating that these sample metals did not undergo decarburization or carburization in the heat treatment furnace.
なお、ここで液剤の主成分であるメチルアルコ
ールは、(1)式で示すように、加熱炉内でCOとH2
に分解され浸炭性を示す。しかしながら、この実
施例における試験結果は、殆んど浸炭現象を起し
ていない。 Note that methyl alcohol, which is the main component of the liquid, is mixed with CO and H 2 in the heating furnace, as shown in equation (1).
It decomposes into carburizability. However, the test results in this example show that almost no carburization phenomenon occurred.
通常、鋼材をCO＋CO2混合ガス中で高温に加
熱するとCOとCO2の割合、鋼材およびCO＋CO2
混合ガスのおかれた温度によつて鉄鋼中の炭素濃
度は増減し、（増加する場合が浸炭と言い、減少
する場合を脱炭と言う）遂に或る濃度に達して一
定となり平衡する。 Normally, when steel material is heated to high temperature in a CO + CO 2 mixed gas, the ratio of CO and CO 2 , steel material and CO + CO 2
The carbon concentration in the steel increases or decreases depending on the temperature of the mixed gas (increasing is called carburization, decreasing is called decarburization), and finally reaches a certain concentration and becomes constant and in equilibrium.
この平衡関係を化学式に表わせば、前記(1)式と
なる。この(1)式は一般的にブードア反応と言われ
ている。従つて、COとCO2の割合、その温度に
より、鋼材のもつている炭素濃度により、鋼材に
対して浸炭反応を生じたり、脱炭反応を生じたり
する。 If this equilibrium relationship is expressed as a chemical formula, it becomes the above-mentioned formula (1). This equation (1) is generally referred to as the Boudouard reaction. Therefore, depending on the ratio of CO and CO 2 and its temperature, and the carbon concentration of the steel, a carburizing reaction or a decarburization reaction may occur in the steel.
このような浸炭反応または脱炭反応を起こさな
いようにするため、滴注剤の成分として酸化ホウ
素B2O3が起用されている。すなわち、B2O3は、
熱処理炉内で被熱処理物表面に拡散付着し、薄い
被膜をすばやく形成する。この際、メタノール
は、滴注後に、揮発、分解されたB2O3の拡散を
助長する。このため、B2O3は、被熱処理物表面
に均一に分布するようになる。 In order to prevent such carburization or decarburization reactions from occurring, boron oxide B 2 O 3 is used as a component of the dropping agent. That is, B 2 O 3 is
It diffuses and adheres to the surface of the object to be heat treated in the heat treatment furnace, quickly forming a thin film. At this time, methanol promotes the diffusion of volatilized and decomposed B 2 O 3 after being dropped. Therefore, B 2 O 3 becomes uniformly distributed on the surface of the object to be heat treated.
また、第３図は、この滴注溶液の酸化ホウ素濃
度を変えて、夫々各濃度の滴注溶液を用いた場合
の被熱処理物表面から0.1mmの位置の硬さを示す
グラフである。このグラフによるとメチルアルコ
ール１当りの酸化ホウ素含有量を48ｇ以上にす
れば被熱処理物の含有炭素濃に応じた焼入れ硬さ
を得られ、浸炭の影響を排除することができる。
すなわち、メチルアルコール１当りの酸化ホウ
素含有量が48ｇより少ない場合は、浸炭を完全に
は防止しないが、浸炭を抑制することができ、酸
化ホウ素含有量が48ｇ以上となると殆ど浸炭を防
止することができる。 Moreover, FIG. 3 is a graph showing the hardness at a position 0.1 mm from the surface of the object to be heat treated when the boron oxide concentration of the dripping solution is changed and each concentration of the dripping solution is used. According to this graph, if the boron oxide content per methyl alcohol is 48 g or more, a hardening hardness corresponding to the carbon concentration of the material to be heat-treated can be obtained, and the influence of carburization can be eliminated.
That is, when the boron oxide content per methyl alcohol is less than 48 g, carburization cannot be completely prevented, but it can be suppressed, and when the boron oxide content is 48 g or more, carburization is almost prevented. Can be done.
次に、この発明を適用した他の一実施例につい
て説明する。 Next, another embodiment to which this invention is applied will be described.
ここで使用される被熱処理金属は、前記実施例
と同様、SK5，S45C，SCM435，SCM415を用い
ている。また、浸炭炉はバツチタイプを使用し、
被熱処理金属を860℃で１時間加熱し、100℃の油
に焼入れしている。この実施例に於いては、特
に、滴注剤としてメチルアルコールにホウ酸トリ
メチルＢ（OCH3）3を20容量％の割合となるよう
に溶解させたものを使用している。 The heat-treated metals used here are SK5, S45C, SCM435, and SCM415, as in the previous embodiment. In addition, the carburizing furnace uses a batch type,
The metal to be heat treated is heated at 860℃ for 1 hour and then quenched in oil at 100℃. In this example, in particular, a solution prepared by dissolving trimethyl borate B (OCH 3 ) 3 in methyl alcohol at a ratio of 20% by volume is used as the instillation agent.
ここで、炉内に滴注された液剤中の成分Ｂ
（OCH3）3は、前記(6)式のようにB2O3を生成して
被熱処理金属表面にB2O3の被膜を形成させる。 Here, component B in the liquid agent dripped into the furnace
(OCH 3 ) 3 generates B 2 O 3 as shown in equation (6) above to form a film of B 2 O 3 on the surface of the metal to be heat treated.
なお、第２図は、この実施例における被熱処理
金属表面からの所定距離毎の硬さを示すグラフで
あり、前記実施例と同様脱炭、浸炭を防止してい
ることが明瞭とされている。 Furthermore, Fig. 2 is a graph showing the hardness at each predetermined distance from the surface of the metal to be heat treated in this example, and it is clear that decarburization and carburization are prevented as in the previous example. .
上記するように、このメチルアルコール１当
り10〜120ｇ程度の酸化ホウ素を溶解させた溶液
は酸化、脱炭、浸炭、窒化防止の効果を示し、50
ｇ以上酸化ホウ素を溶解させた溶液は、酸化、脱
炭、浸炭、窒化等を防止する。 As mentioned above, a solution in which approximately 10 to 120 g of boron oxide is dissolved per 1 methyl alcohol exhibits the effects of preventing oxidation, decarburization, carburization, and nitriding.
A solution in which more than g of boron oxide is dissolved prevents oxidation, decarburization, carburization, nitridation, etc.
また、ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリエチル等
の場合は、メチルアルコールに対し５〜50容量％
となるように溶解させると有効性を示し、特に20
容量％以上の場合は、完全に酸化、脱炭、浸炭、
窒化等を防止する。 In addition, in the case of trimethyl borate, triethyl borate, etc., 5 to 50% by volume based on methyl alcohol.
It shows effectiveness when dissolved so that 20
If it is more than % by volume, it is completely oxidized, decarburized, carburized,
Prevents nitriding, etc.
このように、酸化ホウ素、ホウ酸、ホウ酸トリ
メチル、ホウ酸トリエチル、ホウ酸トリプロピル
等は、メチルアルコールに容易に溶解するため、
この発明に係る方法において使われる滴注剤をつ
くることは容易である。 In this way, boron oxide, boric acid, trimethyl borate, triethyl borate, tripropyl borate, etc. are easily dissolved in methyl alcohol.
It is easy to make the instillation formulation used in the method according to the invention.
また、この滴注剤の溶媒となるアルコールに
は、メチルアルコールの他にエチルアルコール、
ｎ―プロピルアルコール、イソプロピルアルコー
ルが適用される。これらのアルコールは単独また
は複合したものでもよい。 In addition to methyl alcohol, the alcohol used as a solvent for this infusion agent includes ethyl alcohol,
N-propyl alcohol and isopropyl alcohol are applied. These alcohols may be used alone or in combination.
さらに、メチルアセテートCH3COOCH3等の
浸炭性の液剤を混じた滴注剤、脱炭性の水を混合
した滴注剤、浸炭窒化性のジメチルホルムアミド
HCON（CH3）2を配合した滴注剤に酸化ホウ素、
ホウ酸、ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリエチル等
を混ぜて使用しても同様の脱炭、浸炭等の防止効
果を有することは勿論である。 In addition, we also have a dropping agent mixed with a carburizing liquid such as methyl acetate CH 3 COOCH 3 , a dropping agent mixed with decarburizing water, and a carbonitriding dimethylformamide.
Boron oxide, a drop formulation containing HCON (CH 3 ) 2 ,
It goes without saying that even if boric acid, trimethyl borate, triethyl borate, etc. are used in combination, similar effects of preventing decarburization, carburization, etc. can be obtained.
上記の滴注剤を熱処理炉内に直接滴注する場合
に、公知の雰囲気ガス、例えばN2，NXガス，
RXガス，C3H8，NH3等を同時に同炉内に導入
しても被熱処理物の酸化、脱炭、浸炭、窒化等を
防止することが出来る。 When directly injecting the above-mentioned dropping agent into the heat treatment furnace, a known atmospheric gas such as N 2 , NX gas,
Even if RX gas, C 3 H 8 , NH 3 , etc. are simultaneously introduced into the furnace, oxidation, decarburization, carburization, nitridation, etc. of the heat-treated material can be prevented.
このように、この滴注剤が、金属の酸化、脱
炭、浸炭、窒化等を防止するのは、メチルアルコ
ールをはじめとする一般式CoH2o+1OH（ｎ＝１，
２，３）の低級アルコールに溶解させた酸化ホウ
素、ホウ酸、ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリエチ
ル等が熱処理炉内において、被処理物表面に
B2O3の薄い被膜を生成するからである。なお、
このB2O3は、化学的に安定であり、酸化、脱炭、
浸炭、窒化等に対する耐久性を有している。 In this way, this injection agent prevents oxidation, decarburization, carburization, nitridation, etc. of metals due to the general formula C o H 2o+1 OH (n = 1,
Boron oxide, boric acid, trimethyl borate, triethyl borate, etc. dissolved in lower alcohol in 2 and 3) are applied to the surface of the workpiece in a heat treatment furnace.
This is because a thin film of B 2 O 3 is produced. In addition,
This B 2 O 3 is chemically stable and can undergo oxidation, decarburization,
It has durability against carburizing, nitriding, etc.
また、この発明の方法により熱処理した金属の
表面をＸ線マイクロアナライザーで分析して
B2O3の被膜を確認することができる。ここで一
般的に行われているガス浸炭について説明を加え
れば、鋼材を浸炭雰囲気中で熱処理する場合の浸
炭機構は、前記(1)式によつて与えられる。 In addition, the surface of the metal heat-treated by the method of this invention was analyzed using an X-ray microanalyzer.
A film of B 2 O 3 can be confirmed. To explain the gas carburizing that is generally performed here, the carburizing mechanism when heat treating steel materials in a carburizing atmosphere is given by the above equation (1).
(1)式から浸炭雰囲気の炭素濃度は、雰囲気ガス
成分の中のCO2の分圧を測定することによつて制
御する方法が、従来から行なわれている。 From equation (1), the carbon concentration in the carburizing atmosphere has been conventionally controlled by measuring the partial pressure of CO 2 in the atmospheric gas components.
そしてガス浸炭処理方法には、吸熱型変成ガス
（RXガス）による変成炉方式と、有機液剤を直
接炉内に滴注する滴注方式とがある。 Gas carburizing methods include a conversion furnace method using endothermic conversion gas (RX gas) and a dripping method in which an organic liquid is directly dripped into the furnace.
変成炉方式では、炭化水素ガスと空気とを一定
割合で混合し、1050℃に加熱された変成炉内の触
媒を通過させると次の如く反応が起る。 In the shift furnace system, when hydrocarbon gas and air are mixed at a fixed ratio and passed through a catalyst in a shift furnace heated to 1050°C, the following reaction occurs.
ａ・CxHy＋ｂ・（O2＋3.76N2）→ ｃ・H2＋
ｄ・CO＋3.76×ｂ・N2
この変成されたガスをキヤリヤガスとして浸炭
炉に送り、浸炭濃度を高めるためのエンリツチ剤
として、同様の炭化水素CxHyを送入し、以つて
炉内を所定の雰囲気に調整して目標の浸炭を行な
う。また、滴注方式の浸炭方法では、浸炭温度に
加熱された浸炭炉に有機液剤を直接滴注すると、
CxHyOz→ａ・CO＋ｂ・H2
のように分解する。 a・C x H y +b・(O 2 +3.76N 2 )→ c・H 2 +
d・CO＋3.76×b・N 2 This metamorphosed gas is sent to the carburizing furnace as a carrier gas, and a similar hydrocarbon C x H y is fed as an enrichment agent to increase the carburizing concentration, and then The target carburization is carried out by adjusting the atmosphere to the specified atmosphere. In addition, in the dripping carburizing method, when an organic liquid is directly dripped into a carburizing furnace heated to a carburizing temperature, it decomposes as C x H y O z →a・CO+b・H 2 .
この分解してなるガスは、変成炉方式のキヤリ
ヤガスに相当するものであり、これに、炭化水素
CxHyを添加したり、遊離炭素を発生する有機液
剤を事前混合したりして、これを同時滴注させて
エンリツチ作用をもたせ、浸炭を行う。 The gas produced by this decomposition corresponds to the carrier gas of the shift furnace system, and it also contains hydrocarbons.
Carburizing is carried out by adding C x H y or pre-mixing an organic liquid that generates free carbon, and simultaneously injecting it dropwise to provide an enrichment effect.
しかしながら、この発明における滴注剤は、こ
れら浸炭方法による浸炭を一切遮断するB2O3の
被膜を形成するものである。かかるB2O3の被膜
は、浸炭の他に脱炭、窒化等を防止することは勿
論である。 However, the instillation agent in the present invention forms a B 2 O 3 coating that completely blocks carburization by these carburizing methods. Of course, such a B 2 O 3 coating prevents decarburization, nitridation, etc. in addition to carburization.
また、この発明における滴注剤は、焼入れ以外
の焼なまし、焼準等の各種熱処理においても、被
熱処理物表面にB2O3の被膜を形成するため、同
様に酸化、脱炭、浸炭、窒化等を防止することが
できる。 In addition, the injection agent in this invention forms a B 2 O 3 film on the surface of the heat-treated object even in various heat treatments other than quenching, such as annealing and normalizing, so it can also be used for oxidation, decarburization, and carburization. , nitridation, etc. can be prevented.
次に、第４図に示すグラフについて説明する。
このグラフは従来の焼入れ方法に従つて行なわれ
た試験を示している。前記実施例と同様、直径10
mm長さ15mmのSK5，S45C，SCM435，SCM415か
らなる試料を用いバツチタイプの熱処理炉内にお
いて860℃で１時間加熱した後の各試料の硬さを
比較したものである。なお、この熱処理炉内には
メチルアルコールのみを滴注し、そのメチルアル
コールの分解に伴なう生成ガスを赤外線式CO2分
析計で分析し、炉内雰囲気ガスのカーボンポテン
シヤルが0.8％になるようにプロパンC3H8をエン
リツチして雰囲気制御している。この熱処理条件
で得られた各試料の断面硬さ分布を第４図より見
ると、SK5だけは、雰囲気のカーボンポテンシヤ
ルと炭素量が等しいため、表面部は、脱炭、浸炭
を生じていないが、他の試料S45C，SCM435，
SCM415は、雰囲気のカーボンポテンシヤルの方
が試料の炭素量より高いため、試料表面部には、
浸炭が生じ表面付近の硬さが内部より高くなつて
いる。 Next, the graph shown in FIG. 4 will be explained.
This graph shows tests conducted according to conventional hardening methods. As in the previous example, the diameter is 10
The hardness of each sample was compared after heating at 860°C for 1 hour in a batch-type heat treatment furnace using samples of SK5, S45C, SCM435, and SCM415 with a length of 15 mm. In addition, only methyl alcohol is dripped into this heat treatment furnace, and the gas generated as the methyl alcohol decomposes is analyzed with an infrared CO 2 analyzer, and the carbon potential of the furnace atmosphere gas is 0.8%. The atmosphere is controlled by enriching it with propane C3H8 . Looking at the cross-sectional hardness distribution of each sample obtained under these heat treatment conditions from Fig. 4, only SK5 has the same carbon potential and carbon content in the atmosphere, so the surface area is not decarburized or carburized. , other samples S45C, SCM435,
In SCM415, the carbon potential of the atmosphere is higher than the carbon content of the sample, so the surface of the sample has
Carburization occurs and the hardness near the surface is higher than the inside.
このように、メチルアルコールのみを炉内に滴
注した場合は、そのメチルアルコールの分解ガス
は、浸炭を起こすものであつて、この発明におけ
る滴注剤と全く逆の作用を行なうものである。 In this way, when only methyl alcohol is dripped into the furnace, the decomposition gas of the methyl alcohol causes carburization, which has the completely opposite effect to the dripping agent in the present invention.
しかしながら、この発明における滴注剤の主成
分であるメチルアルコール等の低級アルコール
も、同様に熱処理炉内で分解して浸炭能力を有す
るものであるが、酸化ホウ素をはじめとする前記
ホウ素酸化物により、被熱処理物表面をB2O3の
被膜で覆うため、かかる浸炭は起らないものであ
る。すなわち、この発明において使用されるメチ
ルアルコールをはじめとするアルコールは、ホウ
素酸化物の溶解に供される溶媒として選択された
ものであつて、浸炭防止のために使いられるもの
ではない。しかし、これらアルコールが高分子と
なつた場合、炉内で煤の発生、スーテイング等を
起す不都合を有するため、炭素数が３（ｎ＝３）
以下のアルコールが適当とされる。また、その他
の極性を有する有機溶媒は、炭素数が多い有機溶
媒は、適当でない。 However, lower alcohols such as methyl alcohol, which is the main component of the instillation agent in this invention, similarly decompose in a heat treatment furnace and have carburizing ability, but due to the boron oxides such as boron oxide, Since the surface of the object to be heat treated is covered with a film of B 2 O 3 , such carburization does not occur. That is, the alcohol used in this invention, including methyl alcohol, is selected as a solvent for dissolving boron oxide, and is not used to prevent carburization. However, when these alcohols become polymers, they have the disadvantage of generating soot and sooting in the furnace, so the number of carbon atoms is 3 (n = 3).
The following alcohols are considered suitable. In addition, organic solvents having a large number of carbon atoms are not suitable for other polar organic solvents.
また、一般式CoH2o+1OHに溶解されるホウ素
化合物の添加量について、単独あるいは複合して
用いても良い。 Furthermore, the amount of the boron compound dissolved in the general formula C o H 2o+1 OH may be used alone or in combination.
前記実施例およびここに記載されていない他の
実施結果から、その使用量はホウ素Ｂが1.4mol
以上であれば酸化、浸炭、脱炭、窒化等を防止で
きる。 From the above example and other results not described here, the amount used is 1.4 mol of boron B.
If it is above, oxidation, carburization, decarburization, nitridation, etc. can be prevented.
具体的には、メチルアルコール１に対して、
B2O3で48.3ｇ、H3BO3で85.8ｇ、Ｂ（OCH3）3で
144.2ｇ，Ｂ（OCH2CH3）で202.5ｇである。 Specifically, for 1 methyl alcohol,
48.3g for B2O3 , 85.8g for H3BO3 , and B( OCH3 ) 3
144.2g, B (OCH 2 CH 3 ) is 202.5g.
尚、上記するようにこの発明を鋼材に適用した
実施例を述べてきたが、他の各種金属に適用する
ことができるのは勿論である。 Incidentally, as described above, an embodiment in which the present invention is applied to steel materials has been described, but it goes without saying that the present invention can be applied to various other metals.
以上、説明してきたように、この発明によれ
ば、熱処理炉内に、一般式CoH2o+1OH（ｎ＝１，
２，３）のアルコールに、酸化ホウ素、ホウ酸、
ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリエチル、ホウ酸ト
リプロピル等のうちいずれか一つまたは複合して
溶解させた溶液（滴注剤）を、滴注するだけの簡
単な操作によつて、金属（被熱処理金属）の酸
化、脱炭、浸炭、窒化等を防止する効果が得られ
る。
As explained above, according to the present invention, the general formula C o H 2o+1 OH (n=1,
2, 3) alcohol, boron oxide, boric acid,
Metals (subject to heat treatment) can be prepared by simply dropping a solution (dropping agent) containing one or a combination of trimethyl borate, triethyl borate, tripropyl borate, etc. It has the effect of preventing oxidation, decarburization, carburization, nitridation, etc. of metals.
また、熱処理炉以外の付属設備及び雰囲気制御
を省略することができる。 Further, accessory equipment other than the heat treatment furnace and atmosphere control can be omitted.
さらに、滴注剤の主成分のアルコールが、極性
溶媒であるため、酸化ホウ素、ホウ酸、ホウ酸ト
リメチル、ホウ酸トリエチル、ホウ酸トリプロピ
ル等を容易に溶解することができる。 Furthermore, since alcohol, which is the main component of the instillation agent, is a polar solvent, it can easily dissolve boron oxide, boric acid, trimethyl borate, triethyl borate, tripropyl borate, and the like.
更にまた、各種金属材を同一ロツトで熱処理が
できるという効果が得られる。 Furthermore, it is possible to heat-treat various metal materials in the same lot.
第１図は、この発明に係る滴注剤に、酸化ホウ
素をメチルアルコールに溶解した液剤を用いて、
焼入れ処理を施した各種鋼材の表面からの距離―
硬さを示すグラフ、第２図は、この発明に係る滴
注剤に、ホウ酸トリメチルをメチルアルコールに
溶解した液剤を用いて、焼入れ処理を施した各種
鋼材の表面からの距離―硬さを示すグラフ、第３
図は、この発明に係る滴注剤の濃度―試料の表面
より0.1mmの位置における硬さの関係を示すグラ
フ、第４図は、従来の方法により焼入れした各種
鋼材の断面硬さ分布を示すグラフである。
FIG. 1 shows that a solution prepared by dissolving boron oxide in methyl alcohol is used in the instillation agent according to the present invention.
Distance from the surface of various steel materials subjected to quenching treatment
A graph showing hardness, Figure 2, shows the distance from the surface of various steel materials subjected to quenching treatment using a solution prepared by dissolving trimethyl borate in methyl alcohol in the instillation agent according to the present invention. Graph shown, 3rd
The figure is a graph showing the relationship between the concentration of the instillation agent according to the present invention and the hardness at a position 0.1 mm from the surface of the sample. Figure 4 shows the cross-sectional hardness distribution of various steel materials quenched by the conventional method. It is a graph.
Claims (1)
コールを主成分とする液剤に、酸化ホウ素、ホウ
酸、ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリエチル、ホウ
酸トリプロピル等のうちいずれか一つまたは複合
して溶解させた溶液を、単独または公知の雰囲気
ガスに加えて熱処理炉内に導入し、金属の酸化、
脱炭、浸炭、窒化等を防止することを特徴とする
金属の熱処理方法。1 A liquid agent whose main component is an alcohol with the general formula C o H 2o+1 OH (n = 1, 2, 3), including boron oxide, boric acid, trimethyl borate, triethyl borate, tripropyl borate, etc. A solution containing either one or a combination thereof is introduced into a heat treatment furnace alone or in addition to a known atmospheric gas, and the metal is oxidized.
A metal heat treatment method characterized by preventing decarburization, carburization, nitridation, etc.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16099084A JPS6141718A (en) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | Heat treatment of metal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16099084A JPS6141718A (en) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | Heat treatment of metal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6141718A JPS6141718A (en) | 1986-02-28 |
| JPS6360095B2 true JPS6360095B2 (en) | 1988-11-22 |
Family
ID=15726475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16099084A Granted JPS6141718A (en) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | Heat treatment of metal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6141718A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6415382A (en) * | 1987-07-08 | 1989-01-19 | Tokuriki Honten Kk | Oxidation inhibiting solution |
| JPS6415384A (en) * | 1987-07-08 | 1989-01-19 | Tokuriki Honten Kk | Oxidation inhibiting solution |
-
1984
- 1984-07-31 JP JP16099084A patent/JPS6141718A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6141718A (en) | 1986-02-28 |
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