(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）温度４０度における動粘度が５〜６０ｍｍ2 ／ｓの低粘度基油５０〜９５重量％と、（Ｂ）温度４０℃における動粘度が３００ｍｍ2 ／ｓ以上の高粘度基油５０〜５重量％とからなる混合基油を含むことを特徴とする熱処理油組成物。
【請求項２】
（Ａ）成分の低粘度基油が、温度４０℃における動粘度５〜３５ｍｍ2 ／ｓのものであり、且つ（Ｂ）成分の高粘度基油が、温度４０℃における動粘度４００〜１０００ｍｍ2 ／ｓのものである請求項１記載の熱処理油組成物。
【請求項３】
さらに、（Ｃ）蒸気膜破断剤を含む請求項１又は２記載の熱処理油組成物。
【請求項４】
（Ｃ）成分の蒸気膜破断剤の含有量が１〜１０重量％である請求項３記載の熱処理油組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱処理油組成物に関し、更に詳しくは、金属材料の焼入れにおいて、冷却むらが生じにくく、焼入れ処理物の硬さを確保すると共に、焼入れ歪を低減し得る熱処理油組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼材などの金属材料においては、その性質の改善を目的として、焼入れ、焼もどし、焼なまし、焼ならしなどの熱処理が施される。
この熱処理の中で、焼入れは、例えばオーステナイト状態にある加熱された鋼材を上部臨界冷却速度以上で冷却し、マルテンサイトなどの焼入れ組織に変態させる処理であり、この焼入れによって、処理物は非常に硬くなる。この際、冷却剤としては、一般に油系、水系（水溶液系）、エマルジョン系の熱処理液が用いられる。
鋼材の焼入れについて説明すると、加熱された鋼材を冷却剤である熱処理液に投入した場合、冷却速度は一定ではなく、通常三つの段階を経る。即ち、（１）鋼材が熱処理液の蒸気で包まれる第１段階（蒸気膜段階）、（２）蒸気膜が破れて沸騰が起こる第２段階（沸騰段階）、そして（３）鋼材の温度が熱処理液の沸点以下となり、対流により熱が奪われる第３段階（対流段階）を経て冷却される。この三つの段階において、冷却速度は第２段階の沸騰段階が最も大きい。
従来の熱処理油においては、冷却性能を示す熱伝達率が、特に沸騰段階で急激に立ち上がり、処理物表面で蒸気膜段階と沸騰段階が混在する状態において極めて大きな温度差が生じ、それに伴う熱収縮の差や変態の時間差に起因する熱応力や変態応力が発生して焼入れ歪が増大する。
図２は、従来の熱処理油の攪拌による熱伝達率の変化の一例を示すグラフである。この図から分かるように、熱伝達率は特性温度以下になるところで急激に立ち上がっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来の熱処理油が有する欠点を克服し、金属材料の焼入れにおいて、冷却むらが生じにくく、焼入れ処理物の硬さを確保すると共に、焼入れ歪を低減し得る熱処理油組成物を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記の好ましい性質を有する熱処理油組成物を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、基油として特定の動粘度を有する低粘度基油と高粘度基油とからなる混合基油を用い、好ましくはさらに蒸気膜破断剤を配合することにより、その目的を達成し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
即ち、本発明は（Ａ）温度４０℃における動粘度が５〜６０ｍｍ2 ／ｓの低粘度基油５０〜９５重量％と、（Ｂ）温度４０℃における動粘度が３００ｍｍ2 ／ｓ以上の高粘度基油５０〜５重量％とからなる混合基油、及び場合により（Ｃ）蒸気膜破断剤を含むことを特徴とする熱処理油組成物を提供するものである。
【０００５】
【本発明の実施の形態】
本発明の燃料油組成物においては、基油として、（Ａ）低粘度基油と（Ｂ）高粘度基油とからなる混合基油が用いられる。
前記（Ａ）成分の低粘度基油は、温度４０℃における動粘度が５〜６０ｍｍ2 ／ｓのものである。この動粘度が５ｍｍ2 ／ｓ未満のものは、揮発性が高く、熱処理油組成物の基油として適さず、一方６０ｍｍ2 ／ｓを超えると充分な硬さを有する焼入れ処理物が得られない。これらの理由から、好ましい動粘度は５〜３５ｍｍ2 ／ｓの範囲である。
また、前記（Ｂ）成分の高粘度基油は、温度４０℃における動粘度が３００ｍｍ2 ／ｓ以上のものである。この動粘度が３００ｍｍ2 ／ｓ未満では沸騰段階における冷却性能が高くなり、焼入れ歪の低減効果が発揮されない。また、この動粘度が高すぎると、冷却性の点から好ましくない。したがって、好ましい動粘度は４００〜１０００ｍｍ2 ／ｓの範囲である。
【０００６】
本発明においては、このように低粘度基油と高粘度基油とからなる混合基油を用いることにより、沸騰段階における冷却性能の増大を抑えて、焼入れ歪を低減し得ると共に、沸騰段階の温度範囲を広くとることができ、その結果、焼入れ処理物の硬さを確保することができる。このような熱処理油組成物の性能を効果的に発揮させるために、本発明においては（Ａ）成分の低粘度基油５０〜９５重量％と、（Ｂ）成分の高粘度基油５０〜５重量％とからなる混合基油が用いられる。
前記（Ａ）成分の低粘度基油及び（Ｂ）成分の高粘度基油としては、鉱油や合成油が用いられる。鉱油としては、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油、芳香族系鉱油などの留分のいずれでもよく、溶剤精製、水素化精製又は水素化分解などいかなる精製法を経たものでも使用することができる。合成油としては、例えばアルキルベンゼン類、アルキルナフタレン類、αーオレフィンオリゴマー、ヒンダードエステル油などを使用することができる。
【０００７】
本発明の熱処理油組成物においては、前述の（Ａ）成分の低粘度基油及び（Ｂ）成分の高粘度基油として、それぞれ上記鉱油を一種用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよく、また、上記合成油を一種用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。さらに、該鉱油一種以上と合成油一種以上とを組み合わせて用いてもよい。
本発明の熱処理油組成物においては、さらに（C)成分として、蒸気膜破断剤を配合することができる。この蒸気膜破断剤を配合することにより、蒸気膜段階を短くすることができる。該蒸気膜破断剤としては、例えば高分子ポリマー、具体的にはエチレンーαーオレフィン共重合体、ポリオレフィン、ポリメタクリレート類などや、アスファルタムなどの高分子量有機化合物、油分散型の無機物などを挙げることができる。これらの蒸気膜破断剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【０００８】
また、その熱処理油組成物中の含有量は、通常１〜１０重量％、好ましくは３〜６重量％の範囲で選定される。この含有量が１重量％未満では蒸気膜破断剤を加えた効果が充分に発揮されないおそれがあり、一方、１０重量％を超えると熱処理油組成物の粘度が高くなり、その性能が低下する原因となる。
このような組成を有する本発明の熱処理油組成物は、蒸気膜段階が短く、かつ沸騰段階の冷却性能の増加が抑制されることから、冷却むらによる焼入れ歪を低減することができる。また、沸騰段階の温度範囲が広く、処理物の硬さを確保することができる。
【０００９】
図１は、本発明の熱処理油組成物の攪拌による熱伝導率の変化の一例を示すグラフである。この図から分かるように、図２の従来品に比べて、沸騰段階における熱伝導率の立ち上がりが緩やかであり、かつ沸騰段階の温度範囲が広い
本発明の熱処理油組成物を用いることにより、焼入れ歪が同程度となる高粘度のマルテンパー油と比較すると、焼入れ処理物の硬さを増すことができる。
本発明の熱処理油組成物には、本発明の目的が損なわれない範囲で、必要に応じ、従来熱処理油に慣用されている前記添加剤以外の添加剤、例えば劣化酸中和剤、酸化防止剤、光輝性向上剤などを配合することができる。
【００１０】
上記劣化酸中和剤としては、例えばアルカリ土類金属のサリチレート、硫化フィネート、スルホネートなどが挙げられる。アルカリ土類金属としては、カルシウム、バリウム及びマグネシウムが好ましい。
また、酸化防止剤としては、従来公知のアミン系酸化防止剤やヒンダードフェノール系酸化防止剤などが挙げられる。さらに、光輝性向上剤としては、従来公知の油脂や油脂脂肪酸、アルケニルコハク酸イミド、置換ヒドロキシ芳香族カルボン酸エステル誘導体などが挙げられる。
【００１１】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
なお、焼入れを行ったテストピースの焼入れ歪及び硬さを、以下に示す方法に従って測定した。
（１）焼入り歪
テストピースのリング部品の上部及び下部からそれぞれ３ｍｍの部分の外径寸法を測り、それぞれの位置の最大値と最小値との平均の差（上部の平均値−下部の平均値）を求め、円筒歪とした。目標値は５０μｍ以下である。
（２）硬さ
テストピースのリング部品の中心硬さを、ＪＩＳ  Ｚ２２４５に規定されているロックウェル硬さ試験法により測定した。目標値は３６以上である。
【００１２】
実施例１〜４及び比較例１〜４
外径８０ｍｍ、高さ４４ｍｍ、厚み５ｍｍのＳＣＭ４２０製のリング部品からなるテストピースを、９３０℃で2.５時間、Ｃｐ（カーボンポテンシャル）1.１％で浸炭処理したのち、1.０時間Ｃｐ0.８％で拡散処理した。その後、８５０℃に降温し、２０分間灼熱後、第１表に示す配合組成の熱処理油組成物（１００℃）を用いて焼入れ処理を行った。その結果を第１表に示す。
【００１３】
【表１】
0004659264.tif 000002
【００１４】
【表２】
0004659264.tif 000003
（注）
低粘度基油Ａ−１：１3.５ｍｍ2 ／ｓ（４０℃）のパラフィン系鉱油
低粘度基油Ａ−２：９0.５ｍｍ2 ／ｓ（４０℃）のパラフィン系鉱油
高粘度基油Ｂ−１：４３５ｍｍ2 ／ｓ（４０℃）のパラフィン系鉱油
高粘度基油Ｂ−２：７８１ｍｍ2 ／ｓ（４０℃）のパラフィン系鉱油
蒸気膜破断剤    ：数平均分子量２０００のポリブテン
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、金属材料の焼入れにおいて、冷却むらが生じにくく、焼入れ処理物の硬さを確保すると共に、焼入れ歪を低減し得る熱処理油組成物が容易に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の熱処理油組成物の攪拌による熱伝導率の変化の一例を示すグラフである。
【図２】  従来の熱処理油の攪拌による熱伝導率の変化の一例を示すグラフである。
【図１】
0004659264.tif 000004
【図２】
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