JPS6389615A - 流動床中での急速クエンチングの為の方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分針 本発明は、流動床中での物品のクエンチングに関するも
のであり、そして流動床中での金属部品のクエンチング
に特に有益である。

クエンチング技術は物品の温度を急激に変化せしめる為
に物品を熱処理するのに広範に使用されている。一般に
、クエンチング技術は物品温度を急速に下げるのに使用
されるが（この場合、急冷、焼入れ等と呼ばれる）、但
しクエンチング技術は物品温度を急速に昇温するのにも
使用されうる。

クエンチングされるべき物品は金属部品であることが多
い。

クエンチングは従来から多数の方式で実施されている。

スブレイクエンチングにおいては、液体が被処理物品上
に噴霧される。ガスクエンチングにおいては、物品は、
空気、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素、スチーム或い
は燃焼生成物のような気体或いは蒸気の流動流れ中に置
かれる。フォッグクエンチングにおいては、液滴を連行
する気体或いは蒸気流れがクエンチングされるべき物品
の表面上に差向けられる。浸漬クエンチングにおいては
、物品は、水、塩水、油、溶融塩、ポリマー溶液或いは
液体寒剤のような液体浴中に浸漬される。

これら従来からのクエンチング方法は満足のいく態様で
使用されてきたけれども、これらは多くの欠点を示す。

例えば、油クエンチング剤のような液体はしばしば物品
上に層を残し、これらは除失して清浄にされねばならな
い。溶融塩のような幾つかのクエンチング剤は廃棄処分
問題を有する。

ポリマーや油のような他のクエンチング剤は経時劣化し
従って取替えねばならない。幾つかのクエンチング剤の
また別の欠点は、クエンチング温度がしばしばそれらの
沸騰温度にあり、従って物品の表面に沿って熱伝達速度
を変動せしめるという事実である。

流動床が物品のクエンチングにおいて使用されうろこと
が知られておりそしてこれら問題を克服する役目を果す
。流動床クエンチング後、物品の浄化はほとんど乃至全
熱必要とされない。また、流動床において使用される粒
子は不活性でありそして劣化しない。しがし、これまで
、流動床は金属部品のような物品をクエンチングするの
に広範には使用されてこなかった。その理由は、深冷性
の良い合金以外の金属合金製金属部品を、金属部品中に
所望されざる軟質相を形成することなく、満足しうる状
態でクエンチングするには、クエンチング速度が低すぎ
ることであった。

発明の目的 本発明の目的は、金属物品中に所望されざる軟質の相の
形成を回避しつつ金属物品を流動床中にクエンチングし
うる改善された熱処理方法を提供することである。

本発明のまた別の目的は、物品を流動床の使用により有
効にクエンチングしうる改善された熱処理方法を提供す
ることである。

発明の概要 本発明は、広い概念におい【、 （＆）初期温度における物品を用意する段階と、（ｂ）
　　細い固体粒子から成る床を高伝導性気体を使用して
最小流動化流量の少くとも１５倍の流量において流動化
する段階と、 （ｅ）　　物品を前記床中に浸漬する段階と、（ｄｌ　
　所望温度が初期温度より低い場合には床を所望温度以
下に維持しなが゛ら、或いは（１）　　所望温度が初期
温度より高い場合には床を所望温度以上に維持しながら
、併せて床をクエンチング期間の少くとも一部の間高伝
導性気体を使用して床を流動化しつつ、所望温度を実現
するに充分の期間床中で物品をクエンチングする段階と を包含する物品を所望温度にクエンチングする為の方法
を提供する。

本発明は、その−特定様相において、 （１）　　オーステナイト化温度にある鋼合金物品を用
意する段階と、 （ｂ）細い固体粒子から成る床を高伝導性気体を用いて
最小流動化流量・の少くとも１５倍の流量において流動
化する段階と、 （ｅ）　　前記物品を該合金のＭｓ温度より低い床温度
における前記流動床中に浸漬する段階と、（ｄ）　　ク
エンチング期間の少くとも一部の間高伝導性気体でもっ
て床を流動化し且つ全クエンチング期間該合金のＭｓ湿
温度り低い温度に床を維持しながら、実質上物品内に所
望されざる軟質相を形成することなく、該合金のＭ■湿
温度実現するに充分の期間及びクエンチング速度におい
て床中で物品をクエンチングする段階とを包含する鋼合
金物品を熱処理する為の方法を提供する。

用語の定義 ここで使用されるものとしての「クエンチング」とは、
物品界面を横切って熱伝達による物品のエンタルピーの
急激な変化を意味し、この場合エンタルピー変化速度は
物品が静止雰囲気中に置かれそしてそれにより取巻かれ
ている場合のそれを超えるものとされる。

「クエンチング速度」とは、物品がクエンチングされ℃
いる時物品界面を横切っての単位時間当りの熱伝達量を
意味する。

用語「床」とは、固体粒子により形成される成る画定さ
れた容積或いはかさばすな意味する。

「細い固定粒子」という用語は、ｌ１１１．３〜２０９
７ｃｍ”の範囲内の密度と５０〜１０００ミクロンの範
囲内の平均粒子径を有する多孔質乃至は非多孔質の粒子
を意味する。

「流動床」という用語は、気体及び／或いは蒸気のよう
な流体を通した床を意味し、ここでは流体成分の流体推
進力が、固体成分のその静止位置からの移動を床中の両
成分の混合を増進する態様で惹起する。「流動化」とい
う言葉は、零体止（安息）角、易動性及び床のかさ密度
に等しい圧力ヘッドのような、床がとる流体類似の特性
から由来する。

「浸漬」という言葉は、処理されるべき物品の実質すべ
てが或いは物品の一部のみが処理されるべき場合には当
該部分の実質すべてがクエンチング中流動化粒子により
取巻かれるように為されることを意味する。

「最小流動化流量」とは、床が大気圧下で流動床特性を
実現するのに必要な、床を通しての流体成分の最小限の
容積流量を意味する。

「沈静（化）床」とは、流体が通されていないか或いは
最小流動化流量未満でしか流体が通されていない床を意
味する。

「高伝導性気体」という用語は、高伝導率気体とも呼ば
れ、同温同圧条件において８０％窒素及び２０％ヘリウ
ムの混合物の熱伝導率以上の熱伝導率を有する単一気体
、気体混合物、蒸気、蒸気混合物或いは気体−蒸気混合
物を意味する。

「鋼合金物品」という用語は、少くとも部分的に鋼或い
は鉄基合金から成る賦形物品を意味する。

「オーステナイト化温度」という用語は、鋼合金物品の
鋼合金がオーステナイトである温度を意味する。

「Ｍｓ１温度」とは、鋼合金のオーステナイト相がマル
テンサイトに変化し始める温度を意味する。

ｒＭｆ温度」とは、鋼合金の実質すべてがマルテンサイ
トに変換される温度を意味する。

「軟質相」とは、パーライト、フェライト、ベイナイト
等を意味する。

「ノーズ（鼻）ｍ度」とは、オーステナイトが軟質相へ
の変態を開始するのに要する時間が最小限である温度を
意味する。

発明の詳細な説明 本発明方法は、鋼合金物品の熱処理に特に有用であり従
ってこの型式の熱処理に言及して詳述する。従って、こ
こでは、クエンチングは一般に焼入れ（急冷）を指称す
る。

本発明方法は任意の合金鋼から成る物品を有効にクエン
チングするのに使用されうる。本方法は、Ａｌ５Ｉタイ
プ４１３０及び４１４０のようなり田ムーモリブデン鋼
、Ａｌ５Ｉ４５４ｏ、８６２０．８６３０及び９８６０
のようなニッケルークロム−モリブデン鋼、Ａｌ５Ｉ４
６４０のようなニッケルーそリプデンｆｉ、Ａｌ５Ｉ５
１４０のようなりロム鋼、Ａｌ５１１１４４及び１１４
１のようなシリーズ１１００の鋼及び熱処理可能なダク
タイル鋳鉄及び可鍛鋳鉄をクエンチングするのに特に有
益である。

鋼合金物品はオーステナイト化温度に持ちきたされるか
或いは該温度にある。大半の鋼合金に対する最小オース
テナイト化温度は１５００〜１７００？の範囲にある。

オーステナイト化温度において、鋼合金の組織は実質上
すべてオーステナイトである。オーステナイトという用
語は、マルテンサイト、ノぞ−ライト、フェライト及び
ベイナイトという用語と同じく、当梨者には良く知られ
たものでありそしてこれら組織の定義は次のような熱処
理或いは金属組織等と関連するテキストに見られる：　
「ヒート　トリーターズ　ガイド、スタンダード　プラ
クテイス　アンド　プロセデュアーズ　フォー　スチー
ルＪ　ＡＳＭＳＭ＠ｔａｌｓ　Ｐａｒｋ　（１９８２）
、「アトラス　オプアイソサーマル　トランスフォーメ
ーション　アンド　クーリング　トランスフォーメーシ
ョン　ダイアグラムズＪＡＳＭ。

Ｍ＠ｔａｌｓ　Ｐａｒｋ　（１９７７）及びメタルズ　
ハンドブック１Ｖｏ１４　　ヒート　トリーティング、
ＡＳＭ、Ｍｅｔａｌｓ　Ｐａｒｋ（１９８１）。

本発明方法に有用な床は細い固体粒子から成る。

本発明において使用されうる床粒子の種類の例として、
酸化アルミニウム、酸化りロム、酸化鉄、酸化チタンの
ような金属酸化物粉末、二酸化ケイ素、ムライト、マグ
ネサイト、酸化ジルコニウム及びフォステライトのよう
な耐火粉末並びに鉄、銅、ニッケル及び炭素のような固
体純元素を挙げることができる。

本方法において有用な床粒子は３０〜１０００ミク田ン
の範囲内の平均粒子直径を有する。これより小さい粒子
は流動化困難でありそして不充分な熱伝達しか与えず他
方これらより大きい粒子は充分なる頻度でもって熱伝達
表面と接触せず、乏しい熱伝達しかもたらさずまた床を
流動化するのに大量の気体を必要とする。

床は高伝導性（率）気体を床を通して流すことにより流
動化される。高伝導率の気体の使用は、本方法の有益な
結果の実現に重要である。その理由は、鋼合金内に軟質
の相を形成することなくＭｓ湿温度達成を可能ならしめ
るようなクエンチング速度を実現するのには、とりわけ
オーステナイト化温度において高伝導率が必要だからで
ある。高伝導性気体の例としては、ヘリウム、水素及び
解離アンモニアが挙げられる。加えて、水素やヘリウム
のような高伝導性純気体と低伝導性気体との混合物も、
先に定義した高伝導性気体要件に合うかぎり使用されう
る。

床は、使用される特定の床粒子の塵式及び寸法に応じて
最小流動化流量の少くとも１５倍である気体流量におい
て高伝導性気体で流動化される。

好ましくは、高伝導性気体流量は最小流動化流量の２〜
７倍の範囲内にある。足輪した最小流量より少ないと、
粒子の循回が緩慢となって、熱伝達を乏しくする結果と
なる。最小流動化流量の約１５倍を超える流量において
は、小さな粒子は床から外へ搬出され始める可能性があ
る。

床が所定の気体流量において高伝導性気体で流動化され
る時、オーステナイト鋼合金物品がクエンチングの為流
動床中に浸漬される。

鋼合金物品は、床中に物品の温度をＭｓ湿温度で或いは
それより低く減するに充分の時間保持される。この温度
低減は急速に為される。即ち、物品は急冷される。最初
、クエンチングは必ず、床を高伝導性気体で流動化しつ
つ実施される。Ｍｓ湿温度の物品のクエンチングは全体
期間床を高伝導性気体で流動化しながら実施してもよい
し或いは一部の期間床を沈静状態としてそして／或いは
低伝導性気体で流動化しつつ実施することも出来る。本
発明目的には、高伝導性気体でない気体はいずれも低伝
導性気体である。しかし、クエンチング段階中物品の冷
却速度が合金中に軟質相の形成な（Ｍｓ湿温度達するに
充分の物品温度の減少を可能ならしめるに充分であるこ
とがきわめて重要である。クエンチングを好首尾に実施
する為には、状況によっては、クエンチング期間中定義
された限度を守りつつ流動化気体流量を変更する必要性
も生じよう。

クエンチング速度は一般に、マグネチックテスト１ゼネ
ラルモーターズクエンチオメータテスト或イはニッケル
ボールテストとして斯界で様々の名で知られた方法によ
り測定される。この方法は、約１８オンス（５０ｇ）の
重量の、１インチ（２２−）ニッケル製の球を所定の高
温に加熱しそして後評価されるべきクエンチング剤中に
所定の低温まで球を急冷することから成る。球の温度が
高温から低温まで下がるに要した時間がクエンチング速
度のめやすである。鋼合金物品の熱処理の為の本発明方
法において、１（５００？及び６８４７の温度間でニッ
ケルボール試験により測定したとしての初期クエンチン
グ速度は２４秒未満である。

本方法をより明瞭に例示する為に、概略的な鋼合金時間
−温度−変態図上に重ねてクエンチング曲線を描いた図
面を参照されたい。図面において、線１はＭｓ湿温度示
しそして線２はＭｆ湿温度示す。

線３は鋼合金が軟質相変態を形成し始める変態開始線を
示しそして線４はどこで軟質相への変態が完了するかを
示す。図面かられかるように、もしＭｓ湿温度最初に達
成されないならどこで軟質相が鋼合金中に形成されるか
を示す線３は明確な工方へのふくらみ即ちノーズ（鼻）
６を示す。クエンチング開始後ノーズに達するまでの経
過時間は合金の種類と共に変化しそしてここで参照した
ＴＴＴ図から得られる。

曲線７は、物品の温度がオーステナイト温度かからＭｓ
温度で降下する時クエンチング期間全体が床を高伝導性
気体で流動しつつ実施される場合の本方法によりクエン
チングされた物品に対する一般化されたクエンチング曲
線を例示する。クエンチング速度はクエンチング曲線７
の勾配の絶対値である。図かられかるように、クエンチ
ング速度は変態開始線５と交差することなくＭｓ湿温度
示す線１と交差することを可能とするに充分であるＯ 床は、Ｍｌ温度より低い温度で流動されそして好ましく
は合金のＭｆ湿温度り低い温度で流動される。

当業者に知られているように１急速な冷却は合金中に応
力を誘起する可能性があるために必ずしも所望されない
。従って、軟質相変態開始線と交差することなく可能な
ら、床の操作様式を変更することによりクエンチング速
度を減少することが出来る。床を高伝導性気体で流動化
する初期期間後、プ胃セスは床を低伝導性気体まで流動
化しながら実施されうるしまた床を沈静した状態で実施
されうる。これら２操作様式間を交互して行いうるしま
た任意の時点で末を高伝導性気体で再流動化しうる。高
伝導性気体を使用しての流動化からまた別の床操作様式
へ変更するに都合の良い時点は、物品温度がノーズ（鼻
）温度より下に下がった時点である。前述したように、
クエンチングは、物品中に所望されざる軟質相を実質上
形成することなく合金のＭｓ湿温度実現するに充分のク
エンチング速度において所定時間続けられる。

ひとたびＭｓ湿温度達すると、所望なら、床から物品を
取出してもよい。しかし、物品を床中に保持しそしてＭ
ｆ湿温度で更にクエノチングすることが好ましい。この
追加クエンチングは、図面に概略的に示されるように、
高伝導性気体を使用して床を流動化しつつ実施されうる
が、好ましくは床を沈静した状態で或いは低伝導性気体
で床を流動化しながら実施されうる。追加クエンチング
は、末をこれら３つの操作様式のいずれかとして実施で
きるしまた軟質相変態開始線４と交差することな（Ｍｆ
湿温度実現するに充分のクエンチング速度をとりうるか
ぎりそれらの間で切換可能である。

マルテンパリングや改良型マルテン／くリングのような
特殊な熱処理技術が本方法を使用して実施可能である。

本方法を使用してマルテンパリングを実施する為には、
鋼合金物品温度がノーズ（鼻）温度より下に降下するが
、いまだＭｓ温度以上にある間に床を高伝導性気体を使
用して流動化しつつ該物品がクエンチングされる。その
後、物品温度が平衡するまで、即ち物品の中心部におけ
る温度が物品表面における温度に実質等くなる時点まで
床は沈静化される。その後、床は低伝導性気体を使用し
て再流動化されそして物品は床中でＭｆ湿温度でクエン
チングされる。

本方法を使用してマルテンパリングを実施するまた別の
方法において、鋼合金物品は、その温度がノーズ（鼻）
温度より下に下がるまで、但し、いまだＭｓ温度以上に
ある間に床を高伝導性気体を使用して流動化しつつクエ
ンチングされる０その後、床は低伝導性気体を用いて流
動化されそして物品は床中でＭｆ湿温度でクエンチング
される。

本方法を使用して改良マルテンパリングを実施する為に
は、物品温度がＫｍ温度より下に下がるまでしかしＭｆ
湿温度りまだ高い間に高伝導性気体を使用して床を流動
化しつつ鋼合金物品はクエンチングされる。その後、床
は低伝導性気体を使用、して流動化されそして物品は床
中でＭｆ湿温度でクエンチングされる。

本発明方法を例示目的で呈示する次の実施例に基いて更
に詳述する。

実施例１ ４１４０鋼製の鋼合金部品を１６２５７のオーステナイ
ト化温度まで加熱した。この鋼合金のＭｍ温度は６５０
？である。２２０メツシユの酸化アルミニウム粒から成
る床をヘリウムを使用して床の単位ｆｔ”当り１５０　
ｆ　ｔ”／ｈｒ　（標準状態）の流量において流動化し
た。この流量は床の最小流動化流量の約２倍である。こ
の合金のノーズ（鼻）温度はクエンチング開始後約３秒
で起る。

部品を流動化された床中に浸漬しそして部品温度が５０
０７に達する士でクエンチングした。その後、ヘリウム
流れを遮断しそして床を１５分間沈静化した。床を窒素
（低伝導性気体）を使用して、部品温度がＭｆ湿温度達
し更に１７５？の床温度に達するまで再流動化した。部
品を床から取出しそして硬度試験に供した。試験は一部
品表面以下賜インチ及び１インチ両部位において５２Ｒ
ｃ（Ｃスケールでのロックウェル硬度番号）の硬さを示
し、これは軟質相の形成なく実質上完全な丈ルチンサイ
ト組織が形成されたことを示す。

実施例２ 例１の手順を、鋼合金部品が５５ｏ？のＭ３温度を有す
る４　５４０ｉｌ製であることを除いて繰返した。部品
は表面下賜インチ及び１インチの部位において５２Ｒｃ
の硬さ値を有し、これは軟質相の形成なく実質上完全な
マルテンサイトの形成を示すＯ 実施例３ ％インチ直径×６インチ長さの寸法を有する、８６２　
ｏ！１製の鋼合金部品を１５５０下の温度において表面
で１０％炭素まで浸炭した。２２０メツシュの酸化アル
ミニウム粒から成る床をヘリウムを用いて２２５　ｆ　
ｔ”／ｈｒ　（標準状態）の流ｊ１（最小流動化流量の
約３倍）において流動化した。部品を流動床中に浸漬し
そして部品温度がＭ−温度以下となりそして床温度に実
質等しくなるまでの期間クエンチングした。この期間は
約６０秒であった。部品を床から取出しそして４００７
で１５時間焼戻した。部品の一つの端からにインチの部
片を切断することにより金属組織試験片を作成した。試
験片の表面硬さは、１５Ｎスケールで測定したとして９
０でありＮそして芯即ち中心部の硬さはロックウェルＣ
スケールで測定したとして４５であった。

これら部品に対する最小許容硬さ値は表面及び芯におい
てそれぞれ８０及び３０であった。

比較目的で、例３の過程を流動用、気体として窒素を使
用した点を除いて繰返した。この窒素流動化床のサンプ
ルの表面硬さは８９であったが、芯硬さは僅か２２であ
った。この事実は本発明方法の使用により達成しうる部
品硬さの顕著な改善を実証する。

合金組織をベイナイト質に変態せしめる合金のオーステ
ンノリングを実施するのに本発明のクエンチング方法を
使用することが出来る。この方法は鋳鉄の熱処理にとり
わけ有用である。本発明方法のこの追加的様相は次の通
り定輯できる：鋼合金中にベイナイト組織を形成する為
鋼合金物品のオーステンパリングの為の方法であって、
（＆）　　鋼合金物品をオーステナイト化温度において
用意する段階と、 （ｂ）　　細い固体粒子から成る床を高伝導性気体を使
用して最小流動化流量の少くとも１５倍の流量において
該合金のＭｆ湿温度からＭｓ温度り５０７高い温度まで
の範囲内の温度において流動化する段階と、 （ｃ）　　前記流動床中に物品を浸漬しそして物品温度
が前記床温度における流動床の温度まで減少するまで成
る期間流動床中で物品をクエンチングし同時にクエンチ
ング期間の少くとも一部の期間床を高伝導性気体で流動
化する段階と、（ｄ）　　高伝導性気体の流れを停止し
そして物品を床中に床温度において鋼合金中にマルテン
サイトの実質的形成を回避するに充分の期間維持する段
階と を包含するオーステンパリング方法。

オーステンパリング処理の段階（ｄ）は、床を沈静して
或いは床を低伝導性気体で流動化して実施できそしてこ
れら２つの床操作様式間で交互に為されうる。

本発明のクエンチング方法はまた、アルミニウム製物品
を有効にクエンチングするのにも使用されうる。これま
で、アルミニウム及びアルミニウム合金は水或いはポリ
マクエンチング剤を用いてクエンチングされておりそし
てこれらクエンチング剤は時効後の高強度や耐応力腐食
割れ性のような所望の金属学的性質を達成するに充分の
クエンチング速度を可能ならしめた。しかし、とりわけ
比較的薄肉の物品に対しては、従来クエンチング剤は、
相当量の歪みを誘起しやすく、これは矯正作業に関連す
る相当のコスト増を招いた０本発明方法は、部品中に小
さな析出物の−様な分布の形成に必要とされるに充分に
高いクエンチング速度においてアルミニウム及びアルミ
ニウム合金をクエンチングすることが出来る。この−様
な分布は部品が高い強度を持つのに必要である。しかも
、本発明方法を使用すれば、床を沈静状態として操作す
ることＫより或いは床を低伝導性気体を使用して流動化
することによりクエンチング速度を調節しそしてフント
ロールすることが出来るので、アルミニウム物品を物質
中に歪みを実質上回避するクエンチング速度においてク
エンチングすることが出来る。アルミニウム或いはアル
ミニウム合金に適用するものとしての本発明方法は、次
の通り定義することができる： （−）　　クエンチングにより物品の硬化を可能ならし
めるに充分の昇温下においてアルミニウム及び／或いは
アルミニウム合金から成る物品を用意する段階と、 （ｂ）　　細い固体粒子から成る床を高伝導性気体を使
用して最小流動化流量の少くとも１５倍の流量において
流動化する段階と、 （ｃ）　　物品を前記流動床中に浸漬する段階と、（ｄ
）　　クエンチング期間の少くとも一部の間高伝導性気
体を使用して床を流動化しつつ、床中で物品を免インチ
径ニッケルボールが７５０Ｔから５５０？まで２８秒未
満で冷却されるようなクエンチング速度において物品の
硬度を増大するに充分の期間クエンチングする段階と を包含するアルミニウム及び／或いはアルミニウム合金
から成る物品を熱処理する為の方法。

一般に、段階（＆）の昇温湿度は、少くとも７５０７で
ありそして通常８００？を越える。段Ｎ　（ｄ）は全期
間床を高伝導性気体で流動化し℃実施されうるが、一般
にそして好ましくは一部の期間床を低伝導性気体で流動
化して或いは床を沈静様式で操作し【実施される段階（
ｄ）は好都合には物品が周囲温度或いはそれに近い温度
に達するまで続行される。

本発明のクエンチング方法は、メタル、ガラス１セラξ
ツク或いはプラスチックのような任意の有効に熱処理可
能な材料から成る物品の温度を急速に降温或いは急速に
昇温するのにもまた使用される。物品の急速な温度増減
に適用されるものとしての本クエンチング方法は次のよ
うに定義することが出来る： （ｃ）　　初期温度における物品を用意する段階と、（
ｂ）　　細い固体粒子から成る床を高伝導性気体を使用
して最小流動化流量の少くとも１５倍の流量において流
動化する段階と、 （１）　　物品を前記床中に浸漬する段階と、（１）　
　所望温度が初期温度よグ低い場合には床を所望温度以
下に維持しながら、或いは （１）　　所望温度が初期温度より高い場合には床を所
望温度以上に維持しながら、併せて床をクエンチング期
間の少くとも一部の間高伝導性気体を使用して床を流動
化しつつ、所望温度を実現するに充分の期間床中で物品
をクエンチングする段階と を包含する物品を所望温度にクエンチングする為の方法
。

段Ｎ（ｄ）は、全期間高伝導性気体を使用して床を流動
化しつつ実施されうるし、また段階（ｄ）は一部の期間
床を低伝導性気体で流動化し℃或いは沈静様式で操作し
て実施されうる。

発明の効果 本発明方法の使用により１流動床の使用による物品の温
度の急速な変化が可能となり以って従来からのクエンチ
ング剤を使用して可能であった温度変化プロセスを上回
る大きなコントロールヲ可能ならしめる。更に、本発明
のクエンチングプロセスははるかに操作性に優れそして
従来プロセスより清浄性に優れる。本発明方法は特に所
望の内部金属組織を実現するべく金属部品を熱処理する
のに有益に適用しうる。

図面は、時間−温度−変態（ＴＴＴ）線図と鋼合金クエ
ンチング曲線を併せて示す線図である。

しぜｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）（ａ）オーステナイト化温度にある鋼合金物品を用
   意する段階と、 （ｂ）細い固体粒子から成る床を高伝導性気体を用いて
   最小流動化流量の少くとも１．５倍の流量において流動
   化する段階と、 （ｃ）前記物品を該合金のＭｓ温度より低い床温度にお
   ける前記流動床中に浸漬する段階と、（ｄ）クエンチン
   グ期間の少くとも一部の間高伝導性気体でもつて床を流
   動化し且つ全クエンチング期間該合金のＭｓ温度より低
   い温度に床を維持しながら、実質上物品内に所望されざ
   る軟質相を形成することなく、該合金のＭｓ温度を実現
   するに充分の期間及びクエンチング速度において床中で
   物品をクエンチングする段階と を包含する鋼合金物品を熱処理する為の方法。 ２）床が段階（ｄ）の全期間中高伝導性気体で流動化さ
   れる特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３）床が段階（ｄ）の一部の期間中のみ高伝導性気体で
   流動化される特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４）床が高伝導性気体で流動化される段階（ｄ）の期間
   部分が期間の初期部分である特許請求の範囲第３項記載
   の方法。 ５）床が高伝導性気体で流動化されていない段階（ｄ）
   の期間の少くとも一部中、床が低伝導性気体で流動化さ
   れる特許請求の範囲第３項記載の方法。 ６）床が高電導性気体で流動化されていない段階（ｄ）
   の期間の少くとも一部中、床が沈静状態で操作される特
   許請求の範囲第３項記載の方法。 ７）高伝導性気体がヘリウムである特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ８）高伝導性気体が水素である特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ９）段階（ｄ）後、物品が追加期間床中に保持されそし
   てＭｆ温度まで追加クエンチングされる特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 １０）追加期間の少くとも一部中、床が高伝導性気体で
   流動化される特許請求の範囲第９項記載の方法。 １１）追加期間の少くとも一部中、床が低伝導性気体で
   流動化される特許請求の範囲第９項記載の方法。 １２）追加期間の少くとも一部中、床が沈静状態で操作
   される特許請求の範囲第９項記載の方法。 １３）床温度がＭｆ温度より低く維持される特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 １４）段階（ｄ）の開始における初期クエンチング速度
   が７／８インチ径ニッケルボールが１６００°Ｆから６
   ８０°Ｆまで２４秒未満で冷却されるようなものである
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 １５）物品温度がノーズ温度より下に低下する時、但し
   Ｍｓ温度よりまだ上にある間に、床が低伝導性気体で流
   動化されそして物品が床中でＭｆ温度までクエンチング
   される鋼合金物品のマルテンパリングの為の特許請求の
   範囲第９項記載の方法。 １６）物品温度がノーズ温度より下に低下する時、但し
   Ｍｓ温度よりまだ上にある間に、床が物品温度が平衡化
   するに充分の期間沈静化されそして後床が低伝導性気体
   で再流動化されそして物品が床中でＭｆ温度までクエン
   チングされる鋼合金物品のマルテンパリングの為の特許
   請求の範囲第９項記載の方法。 １７）物品温度がＭｓ温度より下に低下した時但しＭｆ
   温度よりまだ上にある間に、床が低伝導性気体で流動化
   されそして物品がＭｆ温度まで床中でクエンチングされ
   る鋼合金物質の改良マルテンパリングの為の特許請求の
   範囲第９項記載の方法。 １８）物品温度がＭｓ温度より下に低下する時、但しＭ
   ｆ温度よりまだ上にある間に、床が物品温度が平衡化す
   るに充分の期間沈静化されそして後床が低伝導性気体で
   再流動化されそして物品が床中でＭｆ温度までクエンチ
   ングされる鋼合金物品の改良マルテンパリングの為の特
   許請求の範囲第９項記載の方法。 １９）鋼合金中にベイナイト組織を形成する為鋼合金物
   品のオーステンパリングの為の方法であつて、（１）鋼
   合金物品をオーステナイト化温度において用意する段階
   と、 （ｂ）細い固体粒子から成る床を高伝導性気体を使用し
   て最小流動化流量の少くとも１．５倍の流量において該
   合金のＭｆ温度からＭｓ温度より５０°Ｆ高い温度まで
   の範囲内の温度において流動化する段階と、 （ｃ）前記流動床中に物品を浸漬しそして物品温度が前
   記床温度における流動床の温度まで減少するまで或る期
   間流動床中で物品をクエンチングし同時にクエンチング
   期間の少くとも一部の期間床を高伝導性気体で流動化す
   る段階と、 （ｄ）高伝導性気体の流れを停止しそして物品を床中に
   床温度において鋼合金中にマルテンサイトの実質的形成
   を回避するに充分の期間維持する段階と を包含するオーステンパリング方法。 ２０）段階（ｄ）の少くとも一部が床を沈静状態として
   実施される特許請求の範囲第１９項記載の方法。 ２１）段階（ｄ）の少くとも一部が床を低伝導性気体を
   使用して流動化しつつ実施される特許請求の範囲第１９
   項記載の方法。 ２２）（ａ）クエンチングにより物品の硬化を可能なら
   しめるに充分の昇温下においてアルミニウム及び／或い
   はアルミニウム合金から成る物品を用意する段階と、 （ｂ）細い固体粒子から成る床を高伝導性気体を使用し
   て最小流動化流量の少くとも１．５倍の流量において流
   動化する段階と、 （ｃ）物品を前記流動床中に浸漬する段階と、（ｄ）ク
   エンチング期間の少くとも一部の間高伝導性気体を使用
   して床を流動化しつつ、床中で物品を７／８インチ径ニ
   ッケルボールが７５０°Ｆから５５０°Ｆまで２８秒未
   満で冷却されるようなクエンチング速度において物品の
   硬度を増大するに充分の期間クエンチングする段階を包
   含するアルミニウム及び／或いはアルミニウム合金から
   成る物品を熱処理する為の方法。 ２３）昇温温度が少くとも７５０°Ｆである特許請求の
   範囲第２２項記載の方法。 ２４）段階（ｄ）が全期間床を高伝導性気体で流動化し
   て実施される特許請求の範囲第２２項記載の方法。 ２５）段階（ｄ）が一部の期間床を低伝導性気体で流動
   化して実施される特許請求の範囲第２２項記載の方法。 ２６）段階（ｄ）が一部の期間床を沈静状態として実施
   される特許請求の範囲第２２項記載の方法。 ２７）（ａ）初期温度における物品を用意する段階と、
   （ｂ）細い固体粒子から成る床を高伝導性気体を使用し
   て最小流動化流量の少くとも１．５倍の流量において流
   動化する段階と、 （ｃ）物品を前記床中に浸漬する段階と、 （ｄ）（ｉ）所望温度が初期温度より低い場合には床を
   所望温度以下に維持しながら、或いは （ｉｉ）所望温度が初期温度より高い場合には床を所望
   温度以上に維持しながら、併せて床をクエンチング期間
   の少くとも一部の間高伝導性気体を使用して床を流動化
   しつつ、所望温度を実現するに充分の期間床中で物品を
   クエンチングする段階と を包含する物品を所望温度にクエンチングする為の方法
   。 ２８）段階（ｄ）が全期間床を高伝導性気体で流動化し
   て実施される特許請求の範囲第２７項記載の方法。 ２９）段階（ｄ）が一部の期間床を低伝導性気体で流動
   化して実施される特許請求の範囲第２７項記載の方法。 ３０）段階（ｄ）が一部の期間床を沈静状態として実施
   される特許請求の範囲第２７項記載の方法。