(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用途上の水溶性焼入剤に対して、使用前の水溶性焼入剤中の水溶性ポリマー（Ａ）の重量平均分子量の１．２〜２０倍の重量平均分子量を有する水溶性ポリマー（Ｂ）を含有する水溶液を添加することを特徴とする水溶性焼入剤の冷却特性回復方法。
【請求項２】
水溶性ポリマー（Ａ）の重量平均分子量が、１万〜１０万である請求項１記載の水溶性焼入剤の冷却特性回復方法。
【請求項３】
水溶性ポリマー（Ａ）及び（Ｂ）が、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリイソブチレンマレイン酸のアルカリ塩、ポリアクリル酸のアルカリ塩、ポリアミド、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレン−プロピレンポリエ−テルから選ばれるものである請求項１又は２に記載の水溶性焼入剤の冷却特性回復方法。
【請求項４】
使用途上の水溶性ポリマー、及び当該水溶性ポリマーの使用前の重量平均分子量の１．２〜２０倍の重量平均分子量を有する水溶性ポリマーを含有してなる冷却特性が回復した水溶性焼入剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水溶性焼入剤の冷却特性回復方法及び冷却特性が回復した水溶性焼入剤に関し、詳しくは使用により劣化した水溶性焼入剤の冷却特性を新液（使用前の液）に近い状態に回復させることができる水溶性焼入剤の冷却特性回復方法及び冷却特性が回復した水溶性焼入剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、水溶性焼入剤は、火災の危険性がほとんどない、大きな冷却性を有するため低級鋼でも焼きが入る、油煙による環境汚染が少ないなどの特長を有するため、広く使用されているが、冷却速度、特に鋼のマルテンサイト変態開始温度である３００℃付近での冷却速度が速過ぎ、その結果として焼入物に歪みや焼き割れが生ずるという問題がある。そのため、冷却速度を適当な範囲に制御する目的で、水に水溶性ポリマーを配合することが試みられている。
【０００３】
しかしながら、水溶性焼入剤は使用するにつれてポリマーが熱分解、酸化分解し冷却特性が変化する。すなわち、蒸気膜段階（高温金属面に接触して発生した蒸気が処理物の全面を取り巻き、この蒸気を介してしか冷却が行われない段階）が短くなり、かつ沸騰段階（液体が直接処理物に接触して、盛んに沸騰の起こる最も冷却の速い段階）の冷却速度が大きくなるため焼き割れが発生し易くなったり歪みが大きくなる。これに対し新液（使用前の液）を補給すると蒸気膜段階は長くなり回復するが、沸騰段階の冷却速度は期待したほど小さくならず、結果として硬さは新液と同程度に得られるが割れたり歪みが大きくなる。現状では、新液を補給してポリマー濃度を上げ、焼入硬さを満足する範囲で蒸気膜段階を伸ばし、焼き割れを抑えている。しかし、新液を補給しても、使用と共に焼きは入り難くなり、一方割れは起こり易くなり、製品としての規格を逸脱してしまうようになると、劣化した水溶性焼入剤は全量入れ替えねばならず、コスト面からもその解決が要望されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記観点からなされたもので、使用により劣化した水溶性焼入剤の冷却特性を新液に近い状態に回復させることができる水溶性焼入剤の冷却特性回復方法及び冷却特性の回復した水溶性焼入剤を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、使用前の水溶性焼入剤中の水溶性ポリマーの重量平均分子量よりも大きな特定倍の重量平均分子量を有する水溶性ポリマーを使用することにより上記の目的を効果的に達成しうることを見出し本発明を完成したものである。
【０００６】
すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
（１）使用途上の水溶性焼入剤に対して、使用前の水溶性焼入剤中の水溶性ポリマー（Ａ）の重量平均分子量の１．２〜２０倍の重量平均分子量を有する水溶性ポリマー（Ｂ）を含有する水溶液を添加することを特徴とする水溶性焼入剤の冷却特性回復方法。
（２）水溶性ポリマー（Ａ）の重量平均分子量が、１万〜１０万である（１）記載の水溶性焼入剤の冷却特性回復方法。
（３）水溶性ポリマー（Ａ）及び（Ｂ）が、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリイソブチレンマレイン酸のアルカリ塩、ポリアクリル酸のアルカリ塩、ポリアミド、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレン−プロピレンポリエ−テルから選ばれるものである（１）又は（２）に記載の水溶性焼入剤の冷却特性回復方法。
（４）使用途上の水溶性ポリマー、及び当該水溶性ポリマーの使用前の重量平均分子量の１．２〜２０倍の重量平均分子量を有する水溶性ポリマーを含有してなる冷却特性が回復した水溶性焼入剤。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
本発明の水溶性焼入剤で使用する水溶性ポリマーは、焼入剤として使用できれば特に限定しないが、具体的には、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリイソブチレンマレイン酸のアルカリ塩（Ｎａ、Ｋ等）、ポリアクリル酸のアルカリ塩（Ｎａ、Ｋ等）、ポリアミド、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレン−プロピレンポリエーテルなどを好適に挙げることができる。
【０００８】
使用前の新液の水溶性ポリマーの重量平均分子量は、好ましくは１万〜１０万で、更に好ましくは、３万〜６万である。該重量平均分子量が１万未満であると、蒸気膜段階を伸ばすことができるが、沸騰段階の冷却速度を小さくする効果はほとんど期待できない。一方、２０万を超えると、沸騰段階の冷却速度を小さくすることができるが、熱分解等による冷却特性の変化が大きく、実用に供しない。なお、重量平均分子量はＧＰＣ法の測定値でポリスチレン換算値である。
【０００９】
使用前の新液のポリマー濃度（屈折率換算濃度）は、２〜３０重量％が好ましく、３〜２０重量％が更に好ましい。濃度が２重量％未満であると、焼き割れ防止効果が小さく、３０重量％を超えると、冷却性が小さくなり十分に焼きが入らなくなる。
使用前の新液の焼入剤には、必要により防錆剤、消泡剤、防黴剤、ｐＨ調節のための酸、アルカリ等を冷却特性に大きな悪影響を与えない範囲で添加することができる。
【００１０】
使用途上の水溶性焼入剤に添加する水溶性ポリマーは、使用前の水溶性焼入剤中の水溶性ポリマーの重量平均分子量の１．２〜２０倍であり、好ましくは１．７〜５倍である。１．２倍未満であると、蒸気膜段階を伸ばすことができるが、沸騰段階の冷却速度を小さくする効果はほとんど期待できない。２０倍を超えると、極少量の添加で効果を示すが、それらの熱分解等による冷却特性の変化が大きく実用的でない。使用途上の水溶性焼入剤に添加する水溶性ポリマーは、一種又は二種でもよく、構造的には、使用前と同一のものでもよいし、異なってもよい。
【００１１】
使用途上の水溶性焼入剤に添加する水溶性ポリマー水溶液の量は、使用途上の水溶性焼入剤の量に対して、０．１〜１０重量％（屈折率換算濃度）のポリマー量であるのが好ましい。更に好ましくは、１〜５重量％である。０．１重量％未満であると、焼き割れ防止効果の回復はあまり望めず、１０重量％を超えると、冷却性が小さくなり、焼入硬さが新液の時と比べ低くなる。
【００１２】
上記の使用途上とはいつの時点を指すかについて述べる。焼入剤のポリマーの濃度管理は屈折率換算濃度と粘度換算濃度で行うのが好ましい。焼入れは使用するにつれて新液と水を補充しながら行うが、使用と共に粘度換算濃度は低下してゆくので、「使用途上」とは屈折率換算濃度と粘度換算濃度の間に一定の差ができた時点を言う。
【００１３】
なお、本発明の水溶性焼入剤の冷却特性の回復方法は焼入剤の冷却特性が回復する限り何度行ってもよい。
【００１４】
【実施例】
以下に、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら制限されるものではない。
参考例１、２、比較例１及び実施例１〜３
表１に示す水溶性焼入剤について、ＪＩＳ  Ｋ２２４２に準拠して冷却曲線を求め、該冷却曲線より８００〜２００℃の冷却時間及び３５０〜１５０℃の平均冷却速度を求めた。その結果を表２に示す。
【００１５】
８００〜２００℃の冷却時間は焼きの入り易さの目安となり、短い方が焼きが入り易い。３５０〜１５０℃の平均冷却速度は焼き割れ防止性の目安となり、遅い（小さい）方が割れ防止効果が大である。
【００１６】
【表１】
0003824695.tif 000002
【００１７】
＊１）ＰＡＧ：ポリオキシエチレン−プロピレンポリエーテル
＊２）重量平均分子量：ＧＰＣ法の測定値でポリスチレン換算
＊３）ポリマー濃度：屈折率換算濃度
＊４）ポリマーの添加量は、添加前の全量に対するポリマーの量（屈折率換算濃度）
【００１８】
【表２】
0003824695.tif 000003
【００１９】
＊１）８００／２００（秒）：８００〜２００℃の冷却時間
＊２）３５０／１５０（℃／秒）：３５０〜１５０℃の平均冷却速度
表２より次のことが分かる。
【００２０】
参考例１
３５０〜１５０℃の平均冷却速度が小さいため、焼き割れ防止効果が大きい。
参考例２
使用液は使用前の新液に比較し、８００〜２００℃の冷却時間は同等であるが、３５０〜１５０℃の平均冷却速度が大きいため、硬さは新液と同等になるが焼き割れが起こり易い状態になっている。
比較例１
使用液に使用前の新液を補給すると、蒸気膜段階は伸びるが、３５０〜１５０℃の平均冷却速度はほとんど小さくなっておらず、焼きが入りにくく、かつ焼き割れ防止性能はほとんど改善されていない。
実施例１、２
蒸気膜段階はほとんど伸びずに３５０〜１５０℃の平均冷却速度は小さくなり、添加量を３重量％まで増やすとほとんど新液の状態に回復している。
実施例３
分子量が実施例１、２と比較して若干小さいため、実施例１、２程改善効果はないが、同じ分子量の新液補給時の比較例１の場合よりも冷却特性がかなり改善されている。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、使用により劣化した水溶性焼入剤の冷却特性を新液に近い状態に回復させることができる。