1對被處理物91中溫度上升最大的部分即外周面的 溫度、也即是高溫部溫度進行測定(箭頭B)。另一方面,通過第2輻射溫度計72對被處理 物91中溫度上升最小的部分即內(nèi)周面上與保持構(gòu)件12接觸的區(qū)域的溫度、也即是低溫部 溫度進行測定(箭頭C)。
[0039] 對被處理物91的感應(yīng)加熱所進行的加熱,基于由第1輻射溫度計71所測定的高 溫部溫度進行控制。具體而言,由第1輻射溫度計71所測定的高溫部溫度的信息進行AD 轉(zhuǎn)換并被發(fā)送至控制部40的計算機41 (箭頭D)。計算機41基于高溫部溫度的信息將表示 被處理物91的外周面的加熱狀態(tài)的信號發(fā)送至定序器43 (箭頭I)。此外,定序器43基于 表示外周面的加熱狀態(tài)的信號將輸出設(shè)定信號發(fā)送至電源部20 (箭頭N)。而且,基于該輸 出設(shè)定信號,從電源部20向線圈11提供電力(箭頭A)。
[0040]另一方面,在決定被處理物91的淬火時機的工序中,參照圖1,通過第1輻射溫度 計71以及第2輻射溫度計72所分別測定的高溫部溫度以及低溫度溫度的信息作為測溫數(shù) 據(jù)被發(fā)送至計算機41(箭頭D以及箭頭F)。而且,計算機41中,基于作為測溫數(shù)據(jù)得到的 高溫部溫度以及低溫部溫度,來決定淬火時機,以使得對于被處理物91整體,構(gòu)成被處理 物91的鋼在TTA線圖上滿足預(yù)定的碳的固溶狀態(tài)。此TTA線圖通過計算式被導(dǎo)出,該計算 式是對預(yù)先實施的調(diào)查鋼中的碳的固溶狀態(tài)與鋼的加熱溫度以及加熱時間之間的關(guān)系的 實驗結(jié)果進行回歸分析而得到的。
[0041] 圖2示出基于實驗制成的碳化物的面積率的TTA線圖的一例。更具體而言,準備 由JIS標準SUJ2組成的試驗片,對此試驗片以表1所示的條件進行熱處理。而且,切斷被 實施了熱處理的試驗片,通過電子顯微鏡對截面上的碳化物的面積率進行測量。而且,對于 被測得的面積率,將以下式(1)作為回歸式進行回歸分析,通過對所得到的計算式進行圖 示來制成圖2。圖2中橫軸表示保持時間,縱軸表示加熱溫度。此外,圖2所示的曲線分別 示出了碳化物面積率2%、4%、6%、8%、10%以及12%時的保持時間與加熱溫度的組合。
[0042] M = M〇exp ( -ktn) ? ? ? (1) 此處,k = Afxp ( - E/RT),M :碳化物的面積率(% ),M。:熱處理前的碳化物的面積率 (% ),t :加熱時間(秒),A。、E :由材料決定的常數(shù),R :氣體常數(shù),T :溫度(K)
[0043][表1]
[0044] 鋼中的碳化物的面積率用于預(yù)測鋼中碳的固溶狀態(tài)。因此,圖2能夠用于預(yù)測熱 處理品質(zhì)。以下,將碳化物的面積率成為6~8%作為目標的淬火品質(zhì)決定淬火時機的情況 作為示例,對于淬火時機的決定方法進行說明。
[0045] 圖3是在圖2的TTA線圖的一部分重疊示出高溫部溫度以及低溫部溫度的變化的 圖。圖3中,通過在滿足如下條件的狀態(tài)下實施淬火,從而使被處理物91整體滿足期望的熱 處理品質(zhì),該條件是被處理物91的測定高溫部溫度的部分(被處理物的外周面)以及測定 低溫部溫度的部分(被處理物被保持部保持的部分)兩者的碳化物的面積率成為6~8%。 參照圖3,高溫部溫度通過PID控制對加熱進行控制以使得加熱溫度成為恒定,以盡快到達 碳化物的面積率成為6~8%的條件、也即是到達表示碳化物面積率6%的曲線與表示8% 的曲線所夾的區(qū)域(淬火開始區(qū)域)。另一方面,低溫部溫度與高溫部溫度相比,到達碳化 物的面積率成為6~8%的條件需要更長時間。因此,即使在高溫部溫度到達淬火開始區(qū)域 的情況下,也繼續(xù)加熱直到低溫部溫度到達淬火開始區(qū)域。而且,在變成高溫部溫度以及低 溫部溫度兩者都位于淬火開始區(qū)域的狀態(tài)的時刻,實施淬火。
[0046] 參照圖1,所述淬火時機基于預(yù)先通過實驗結(jié)果的回歸分析所決定的計算式、以及 在目標的熱處理品質(zhì)(碳化物的面積率)被輸入至計算機41的狀態(tài)下對被處理物91開始 進行加熱后來自第1輻射溫度計71以及第2輻射溫度計72的高溫部溫度以及低溫部溫度 的變化信息,由計算機41進行決定。若淬火開始時機被決定,則指示淬火開始的信號由計 算機41發(fā)送至定序器43 (箭頭I)。接受淬火開始信號的定序器43對電源部20發(fā)送加熱 終止信號的同時,對淬火部30發(fā)送冷卻水噴射信號。接受加熱終止信號的電源部20中止 對線圈11進行的電力供給。另一方面,接受冷卻水噴射信號的淬火部30將由溫度調(diào)整加 熱器調(diào)整至合適溫度的水槽內(nèi)的冷卻水通過泵對被處理物91進行噴射。由此,中止對被處 理物91的通過線圈11進行的加熱的同時,被處理物91通過冷卻水進行急速冷卻。
[0047] 通過以上的步驟,完成本實施方式中被處理物91的整體淬火處理。本實施方式的 整體淬火處理中,基于高溫部溫度來控制對被處理物91的感應(yīng)加熱。由此,被處理物91的 一部分被加熱至所需溫度以上的高溫,以抑制晶粒的粗大等不良問題的產(chǎn)生。此外,本實施 方式的整體淬火處理中,被處理物91的淬火時機基于高溫部溫度以及低溫部溫度兩者被 決定為,對于被處理物91整體,構(gòu)成被處理物91的鋼在TTA線圖上滿足預(yù)定的碳的固溶狀 態(tài)。因此,被處理物91整體能達到期望的熱處理品質(zhì)。而且,此TTA線圖通過計算式被導(dǎo) 出,該計算式是對預(yù)先實施的調(diào)查與構(gòu)成被處理物91的鋼相同種類鋼中的碳的固溶狀態(tài) 與鋼的加熱溫度以及加熱時間之間的關(guān)系的實驗結(jié)果進行回歸分析而得到的。由此,與基 于單純計算模型對鋼中的固溶碳含量分布進行近似計算的現(xiàn)有方法相比,能夠進行高精度 的材質(zhì)預(yù)測。
[0048] 如上所述,根據(jù)本實施方式的整體淬火處理,通過提高熱處理品質(zhì)的預(yù)測精度,能 夠可靠地賦予被處理物91所期望的熱處理品質(zhì)。
[0049] 所述本實施方式的整體淬火處理中,被處理物91在淬火實施為止的期間中優(yōu)選 被保持在惰性氣體氣氛中。具體而言,參照圖1通過利用氮氣、氬氣等惰性氣體將加熱部10 充滿,從而抑制被處理物91的氧化膜的產(chǎn)生,能夠保持良好的外觀品質(zhì)。
[0050] 此外,本實施方式的整體淬火處理中,決定被處理物91的淬火時機的工序中,被 處理物91的淬火時機被決定為,在超過由與升溫速度的關(guān)系決定的加熱相變點的時刻,鋼 中的碳開始固溶于基體。
[0051] 鐵氧體中碳的固溶限度小。因此,淬火前的加熱時的碳的固溶實際上從鋼中的鐵 奧氏體化的時刻也即是鋼的奧氏體化溫度開始。而且,鋼的奧氏體化溫度根據(jù)鋼的升溫速 度而變化。特別是,在如高頻加熱那樣升溫速度很快的情況下,一般的奧氏體化溫度的心相 變點與實際的奧氏體化溫度(加熱相變點;Ael相變點)之間的差會變大。因此,本實施方 式的整體淬火處理中,被處理物91的淬火時機被決定為在超過加熱相變點的時刻,碳開始 固溶于基體。更具體而言,預(yù)先調(diào)查構(gòu)成被處理物91的材料的升溫速度與加熱相變點的關(guān) 系。圖4示出了構(gòu)成被處理物91的鋼的升溫速度與加熱相變點的關(guān)系。如圖4所示,在升 溫速度為300°C以下的范圍內(nèi),隨著升溫速度變大,加熱相變點急劇上升,之后升溫速度的 上升變緩。本實施方式中,基于圖4的關(guān)系,從第1輻射溫度計71以及第2輻射溫度計72 所測定的被處理物的加熱模式(加熱歷史)導(dǎo)出加熱相變點,基于此能夠決定淬火時機。
[0052] 此外,所述式(1)是預(yù)測一定溫度保持預(yù)定時間時的碳化物的面積率的式子。另 一方面,本實施方式的整體淬火處理中,相對于加熱時間溫度連續(xù)變化。因此,本實施方式 中,對于碳化物的面積率,將加熱模式分為微小時間,在該微小時間的期間保持為一定溫 度,以算出碳化物的面積率,通過對其進行累計以預(yù)測碳化物的面積率。具體的方法參照圖 5以及圖6進行說明。
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