焼入れ油の冷却性能の測定方法
焼入れ油は、金属熱処理の焼入れ工程における専用の冷却媒体（プロセスオイル）です。主に鉱物油を基油とし、冷却促進剤、酸化防止剤、光沢剤などの添加剤を配合して作られています。
鋼を高温オーステナイト領域まで加熱した後、焼入れ油に浸漬して制御された速度で冷却します。これにより、鋼はマルテンサイト組織を形成し、硬度と強度を向上させることができます。水焼入れと比較して、油は低温での冷却が穏やかなため、ワークの割れや変形のリスクを低減します。特に合金鋼、金型鋼、歯車、軸受などの精密部品に適しています。
試験目的
焼入れ油の冷却性能を判定し、冷却曲線、特性温度、冷却速度などの主要パラメータを取得する。
焼入れ油の冷却能力を評価し、熱処理工程の要件を満たしているか確認する。
焼入れ油の選定、新規油の受け入れ、使用中の油の経年劣化監視、熱処理工程の調整のためのデータサポートを提供する。ワークの焼入れ硬度が仕様を満たしていることを確認し、変形、割れ、軟点などの欠陥を低減する。
試験サンプルと装置
試験サンプル：焼入れ油
試験装置：SH0220 焼入れ油冷却性能試験機、SH/T 0220 準拠。
試験手順
サンプルと装置の準備
焼入れ油サンプル300mLを準備し、標準サンプルカップに注ぎます。銀製プローブを点検し、無水エタノールで表面を清掃して油の付着や酸化スケールを除去します。加熱炉、温度取得システム、プローブ昇降機構を確認し、装置が正常に作動することを確認します。油温を規定の試験温度に調整します。
プローブの取り付けと位置調整
銀製プローブを昇降機構に固定し、リミットストップを調整します。プローブが落下したときに、その下端がサンプルカップの底から約10mm上になるようにします。プローブはカップの壁に触れることなく、垂直に油サンプルに浸漬される必要があります。
加熱と保持
銀製プローブを加熱炉に送り込み、810℃まで加熱し、2～3分間保持してプローブ温度を均一かつ安定させます。
サンプルへの焼入れとデータ取得
温度保持完了後、銀製プローブを垂直に焼入れ油サンプルに急速に浸漬し、同時にデータ取得を開始します。プローブ温度が200℃を下回るまで、温度変化を時間とともに連続的に記録し、その後取得を停止します。
プローブの取り外しと清掃
試験後、プローブを持ち上げます。冷却後、無水エタノールで拭き取り、再利用のために清掃します。
データ処理
収集した温度-時間データに基づいて冷却曲線を描画します。最大冷却速度、最大冷却速度時の温度、および600℃、400℃、200℃に対応する冷却時間を計算します。
並行試験
同じサンプルについて、少なくとも2回の並行測定を実施します。結果が精度要件を満たす場合は、平均値を最終試験結果とします。
報告書の作成
サンプル情報、油温、冷却曲線、およびすべての冷却特性パラメータを記録し、試験報告書を発行します。
試験結果
本試験は、熱処理油の冷却性能試験方法 SH/T 0220-1992 に従って実施されました。試験油温は80℃でした。2回の並行試験結果は、規格で規定された精度要件を満たしたため、データは有効です。
サンプルの特性温度：612℃、620℃；平均値：616℃
800℃から400℃までの冷却時間：3.4秒、3.6秒；平均値：3.5秒
最大冷却速度：525℃で82℃/秒
800℃から600℃までの冷却時間：1.2秒
800℃から200℃までの冷却時間：11.6秒
冷却曲線は、異常な変動や過度に長いプラトーがなく、正常な形状を示しています。
この高速光沢焼入れ油は、冷却性能に関する技術仕様要件を満たしており、低硬化性歯車および軸受の焼入れプロセスに適していると評価されます。
