專利名稱：噴丸硬化用拋射材料的制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種噴丸硬化用拋射材料的制造方法。
背景技術(shù)：
以前，為了提高部件的疲勞強度，例如為了提高齒輪、軸等汽車部件的疲勞強度， 向部件拋射硬質(zhì)粒子而對部件表面施加殘余壓應力的噴丸硬化處理技術(shù)廣為人知。近年來，隨著汽車的車輛輕量化的需求，其部件也被要求小型化。因此，有必要進一步提高部件的疲勞強度。所以，在噴丸硬化領域中強烈需求制造更高硬度的拋射材料的技術(shù)。另外，在噴丸硬化處理中，為了得到更穩(wěn)定的質(zhì)量保證，需要拋射材料硬度的調(diào)整、管理技術(shù)。例如，作為高硬度拋射材料，市場上銷售有陶瓷、非晶金屬、WC復合金屬等而加以利用，但是材料成本高，不實用。另外，對屬于提高成本比較低的鋼材硬度技術(shù)的一例的淬火回火而言，僅憑此對硬度的提高有限，很難保證充分的硬度。以前，為了解決上述這樣的課題，已知道專利文獻1中公開的金屬彈丸材料的制造方法。在該方法中，通過對金屬彈丸材料的表面噴射具有與該材料硬度同等以上的硬度的彈丸進行碰撞，從而引起使金屬彈丸材料的表層附近變?yōu)楦邷氐摹⒕植康臏囟壬仙?，升溫至?guī)定溫度以上，然后快速冷卻，提高金屬彈丸材料的疲勞強度。根據(jù)該專利文獻1中公開的方法，能夠提高金屬彈丸材料的表面硬度。而且，在反復對金屬彈丸材料拋射彈丸工序的過程中，通過使金屬彈丸材料升溫到規(guī)定溫度以上而產(chǎn)生淬火處理的效果，并且在比規(guī)定溫度低的情況等時產(chǎn)生對金屬彈丸材料回火處理的效果。由此，金屬彈丸材料的韌性也能得到提高。但是，這屬于包含反復進行將彈丸向金屬彈丸材料噴射的工序時偶然提高金屬彈丸材料韌性的過程，其存在以下點的缺陷，即，不能充分管理金屬彈丸材料的全體的韌性，不適合金屬彈丸材料穩(wěn)定的量產(chǎn)管理。另外，使用專利文獻1等公開的技術(shù)的情況下， 難以使用成本低的材料實現(xiàn)充分的高硬度化。專利文獻1 日本特開平8-3633號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題在于提供一種噴丸硬化用拋射材料的制造方法，該制造方法能夠在控制材料成本的同時實現(xiàn)穩(wěn)定的高硬度化。技術(shù)方案1所述的方法是一種噴丸硬化用拋射材料的制造方法，用于制造在噴丸硬化處理中使用的拋射材料，其特征在于，包含將所述拋射材料通過快速冷卻進行淬火的淬火工序；將所述拋射材料在規(guī)定的回火溫度下進行回火的回火工序；對所述拋射材料施加應力進行加工硬化的加工硬化工序，其中，使用鋼作為所述拋射材料的材料。
技術(shù)方案2中，所述規(guī)定的回火溫度優(yōu)選設定在130°C 230°C的范圍內(nèi)。技術(shù)方案3中，所述規(guī)定的回火溫度優(yōu)選設定在160°C 230°C以下。通過本發(fā)明，能在控制材料成本的同時實現(xiàn)穩(wěn)定的高硬度化。通過以下的參照附圖的詳細說明，本發(fā)明的上述以及其他特征及優(yōu)點將更加明確。


圖1是表示本發(fā)明的噴丸硬化用拋射材料的使用狀態(tài)的圖。圖2是表示本發(fā)明噴丸硬化用拋射材料制造工序的流程圖。圖3是概略地表示本發(fā)明淬火工序的圖。圖4是概略地表示本發(fā)明回火工序的圖。圖5是概略地表示本發(fā)明加工硬化工序的圖。圖6是表示在回火工序中改變回火溫度時的、回火溫度與回火工序后的硬度以及加工硬化工序后的硬度之間的關(guān)系的圖。圖7是表示使用根據(jù)本發(fā)明的噴丸硬化用拋射材料制造工序制造的噴丸硬化用拋射材料以及對比用拋射材料進行噴丸硬化處理時對被拋射材料施加的殘余壓應力值的圖。
具體實施例方式以下，參照圖1，對本發(fā)明涉及的噴丸硬化用拋射材料的實施方式之一的噴丸硬化用拋射材料(以下稱為“拋射材料”)進行說明。拋射材料1是具有規(guī)定粒徑的鋼制彈丸材料。該拋射材料由噴丸機2向靶部件3 拋射，與靶部件3碰撞，向其表面施加殘余壓應力，從而提高靶部件3的疲勞強度。噴丸機2是通過壓縮空氣、旋轉(zhuǎn)葉片的離心力等而將拋射材料1拋射的裝置，將拋射材料1以規(guī)定的速度向配置在離開有規(guī)定距離的靶部件3拋射。靶部件3，是在其表面通過噴丸機2將拋射材料1拋射并碰撞，從而對該表面施加殘余壓應力的噴丸硬化處理的對象物。其例如為齒輪、軸等汽車部件，但是并不限定于這些。以下，參照圖2 圖5，對制造拋射材料1的拋射材料制造工序SlO進行說明。如圖2所示，拋射材料制造工序SlO具有淬火工序S20、回火工序S30、加工硬化工序 S40。如圖3所示，淬火工序S20，是通過將作為拋射材料1材料的鋼以熔融的狀態(tài)(熔融金屬狀態(tài))向水中噴霧，從而得到具有規(guī)定直徑的快速冷卻粒體的，使用所謂的水霧化法的熱處理工序。在淬火工序S20中，作為造粒材料使用具有淬硬性的鋼。通過將該鋼材在熔融狀態(tài)也就是奧氏體組織的狀態(tài)下向水中噴霧，進行使其快速冷卻變成馬氏體組織的所謂的淬火。經(jīng)該淬火工序S20，使作為拋射材料1材料的鋼形成為具有規(guī)定粒徑的粒體4，且因淬火變成硬度增大了的狀態(tài)。另外，通過該淬火工序S20，粒體4的韌性下降。另外，淬火工序S20不限于使用水霧化法的工序，也可以是氣體霧化法、圓盤霧化法等使用熔融狀態(tài)下的金屬材料得到快速冷卻粒體的工序，只要是通過快速冷卻進行淬火的工序即可。如圖4所示，回火工序S30是將在淬火工序S20中形成的粒體4在加熱爐5內(nèi)加熱規(guī)定時間，然后緩慢冷卻的熱處理工序。在回火工序S30中，通過在可將爐內(nèi)溫度調(diào)整為恒定溫度的加熱爐5內(nèi)，將淬火后的粒體4在規(guī)定的溫度(130°C 230°C，更加優(yōu)選為160°C 230°C)下加熱規(guī)定時間而進行回火。如此地通過在比較低溫下回火而創(chuàng)建淬火時未馬氏體組織化而殘留的奧氏體組織 (殘留奧氏體)回火后仍殘留的狀態(tài)。另外，通過該回火工序S30，因淬火工序S20而下降的粒體4的韌性得到提高。并且，回火工序S30不限于在加熱爐5內(nèi)加熱的工序，只要是在規(guī)定的溫度下進行回火的工序就可以。但是，從確保粒體4的韌性進而確保拋射材料1的韌性并保證使用壽命的觀點來看，優(yōu)選在充分得到回火效果的溫度(130°C)以上的溫度進行回火。如圖5所示，加工硬化工序S40是通過將回火工序S30中回火的粒體4用噴丸機 6以規(guī)定次數(shù)反復向靶材7拋射，從而提高粒體4的硬度的加工處理工序。在加工硬化工序S40中，通過用噴丸機6將回火后的粒體4在規(guī)定的條件(規(guī)定速度、規(guī)定距離等)下向具有與粒體4同程度以上的硬度的靶材7拋射，從而使粒體4與靶材7碰撞將粒體4的表面加工硬化。這時，由于粒體4內(nèi)的殘留奧氏體因應力誘導進行馬氏體化，所以粒體4的硬度進一步提高。通過使該粒體4的拋射反復規(guī)定次數(shù)(或者是規(guī)定時間)，得到充分加工硬化的粒體4。并且，加工硬化工序S40的拋射條件(拋射速度、拋射距離等)可根據(jù)粒體4的大小、質(zhì)量等進行適當?shù)淖兏?。另外，加工硬化工序S40并不限于用噴丸機6將粒體4向靶材7拋射、碰撞而對粒體4施加沖擊力的工序，只要是對粒體4施加規(guī)定的應力使粒體4產(chǎn)生塑性變形使其硬化的工序即可。將依次經(jīng)上述的淬火工序S20 —回火工序S30 —加工硬化工序S40得到的粒體4 作為拋射材料，用于使用噴丸機2使粒體4向靶部件3拋射、碰撞的噴丸硬化處理中。如上所述，在拋射材料制造工序SlO中，因為使用具有淬硬性的鋼作為材料，在淬火工序S20中形成通過水霧法實施了淬火處理的粒體4后，在回火工序S30中將粒體4在加熱爐5內(nèi)以規(guī)定溫度進行規(guī)定時間的回火，在加工硬化工序S40中用噴丸機6使粒體4 向靶材7拋射、碰撞，從而對粒體4施加應力引起塑性變形使其加工硬化，所以能夠在控制拋射材料1的材料的成本的同時實現(xiàn)穩(wěn)定的高硬度化。另外，通過將加工硬化工序S40中充分實施了加工硬化處理的拋射材料1用于噴丸硬化處理，從而能夠進行抑制了噴丸硬化處理中的拋射材料1的硬度變化的、質(zhì)量穩(wěn)定的噴丸硬化處理。以下，參照圖6，對在回火工序S30中改變回火溫度時的粒體4的硬度變化的變遷進行說明。另外，在圖6中，橫軸表示回火溫度CC )，縱軸表示硬度(Ην)。圖6是表示在回火工序S30中改變回火溫度時的回火溫度T與回火處理后的粒體 4的硬度Hl以及加工硬化處理后的粒體4的硬度Η2之間的關(guān)系，更具體而言是表示對于經(jīng)不同回火溫度T下的回火處理的檢測體Bl Β5實施與加工硬化工序S40相同的加工硬化處理，使用適當?shù)臏y定裝置對回火處理后的硬度Hl和加工硬化處理后的硬度Η2進行測定的結(jié)果。以下，表示對檢測體Bl B5實施的一系列的處理。對于全部的檢測體Bl B5，使用由水霧化法造粒的平均粒徑70 μ m的鋼制粒體實施了淬火處理。根據(jù)檢測體改變回火溫度(Bi150 0C > B2 :180°C、B3 :230 °C、B4 :250°C、B5 290°C )，實施了回火處理。對于全部檢測體Bl B5，使用空壓式的噴丸機實施適當?shù)募庸び不幚?。另外?將當時的拋射條件設定成空氣壓0. 12Mpa、空氣流量1. 3m7min、拋射材料重量2. 2kg/ min、靶材材質(zhì)SK3淬火、拋射距離15mm。如圖6所示，通過在回火處理后進行加工硬化處理而提高了全部檢測體Bl B5 的硬度。這是因為由于對檢測體Bl B5施加應力而產(chǎn)生了塑性變形進行硬化，再加之回火處理時的檢測體Bl B5的殘留奧氏體在加工硬化處理時因應力誘導進行馬氏體化而造成的。另外，如圖6所示，在以往的回火溫度區(qū)域內(nèi) 290°C )進行回火的檢測體B4和B5中，回火后的硬度Hl為Hv650 Hv700左右，加工硬化后的硬度H2為Hv700 HvSOO左右，相對于此，在本發(fā)明的回火溫度區(qū)域內(nèi)(130°C以上230°C以下)進行回火的檢測體Bl B3中，回火后的硬度Hl為Hv650 Hv800左右，加工硬化后的硬度H2為Hv850 以上，達到了高硬度。這起因于檢測體內(nèi)殘留的奧氏體的量的多少。即，起因于回火處理時的回火溫度的高低(回火程度的多少)。如上所述，對于加工硬化處理后的檢測體Bl B3，作為以鋼為材料的拋射材料， 能夠達到非常高的硬度Hv850，特別是檢測體Bl及B2達到了 Hv950。這是因為除了因加工硬化處理而使硬度提高之外，由于在較低溫度區(qū)域進行回火，回火后仍殘留較多奧氏體組織，而該殘留奧氏體在加工硬化處理時因應力誘導引起馬氏體化，提高硬度所導致的。另外，根據(jù)圖6，雖然回火溫度T越是低溫，加工硬化處理后的硬度越有增加的傾向，但是為了取得提高韌性這一回火原本的效果，必須在130°C以上進行回火，并且，從確保作為拋射材料1使用時的反復使用壽命這一觀點來看，優(yōu)選為在160°C以上進行回火。因此，在本發(fā)明中，作為在回火工序S30的優(yōu)選的回火溫度區(qū)域采用130°C以上，作為更優(yōu)選的溫度區(qū)域采用160°C以上。還有，根據(jù)圖6可看出回火溫度T在230°C左右的時候，加工硬化處理后的硬度H2 在Hv850以上。因此，在本發(fā)明中，采用加工硬化處理后的硬度H2可靠地達到Hv850以上 (本說明書中所述的“高硬度”)的230°C以下作為在回火工序S30的優(yōu)選的回火溫度區(qū)域。另外，可根據(jù)用拋射材料制造工序SlO制造的拋射材料1所希望的硬度，選擇回火工序S30的回火溫度(例如，將希望得到Hv950以上的硬度時的回火溫度設定為130°C 180°C。)。也就是說，在回火工序S30中，通過調(diào)整回火溫度而能夠調(diào)整拋射材料的硬度。以下，參照圖7，對用噴丸機2將通過本發(fā)明的拋射材料制造工序SlO制造的拋射材料1向靶部件拋射時所獲得的效果進行說明。另外，在圖7中，橫軸表示靶部件3的離表面的深度(μ m)，縱軸表示殘余壓應力(Mpa)。圖7表示將使用表1所示的拋射材料El E4在表2所示條件下用噴丸機2向靶部件3拋射時對靶部件3施加的殘余壓應力，在表3所示條件下進行測定的結(jié)果。
表 權(quán)利要求
1.一種噴丸硬化用拋射材料的制造方法，用于制造在噴丸硬化處理中使用的拋射材料，其特征在于，包含將所述拋射材料通過快速冷卻進行淬火的淬火工序； 將所述拋射材料在規(guī)定的回火溫度下進行回火的回火工序； 對所述拋射材料施加應力進行加工硬化的加工硬化工序， 其中，使用鋼作為所述拋射材料的材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴丸硬化用拋射材料的制造方法，其中，所述規(guī)定的回火溫度被設定在130°C 230°C的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴丸硬化用拋射材料的制造方法，其中，所述規(guī)定的回火溫度被設定在160°C 230°C的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明以提供一種能夠在控制材料成本的同時實現(xiàn)穩(wěn)定的高硬度化的噴丸硬化用拋射材料的制造方法為課題。在拋射材料制造工序(S10)中，使用具有淬硬性的鋼材作為材料，在淬火工序(S20)中形成通過水霧法進行了淬火處理的粒體(4)之后，在回火工序(S30)中將粒體(4)在加熱爐(5)內(nèi)以規(guī)定溫度(130℃～230℃，更優(yōu)選為160℃～230℃)、規(guī)定時間進行回火后，在加工硬化工序(S40)中通過用噴丸機(6)將粒體(4)向靶材(7)拋射、碰撞，從而實施向粒體(4)施加應力的加工硬化處理。
文檔編號B24C11/00GK102264512SQ20098015265
公開日2011年11月30日 申請日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者三林雅彥, 石川政行, 金澤孝明 申請人:新東工業(yè)株式會社