JPH02118060A - 鉄系構造部品の塩浴窒化法 - Google Patents
鉄系構造部品の塩浴窒化法Info
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- JPH02118060A JPH02118060A JP26821488A JP26821488A JPH02118060A JP H02118060 A JPH02118060 A JP H02118060A JP 26821488 A JP26821488 A JP 26821488A JP 26821488 A JP26821488 A JP 26821488A JP H02118060 A JPH02118060 A JP H02118060A
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Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は鉄系構造部品の機械的特性を著しく向上させる
塩浴窒化方法に関し、より具体的には今日まで広（使用
されている共析変態温度である５９０℃以下の温度で保
持した溶融塩浴中に９０分程度保持して窒化処理する方
法に代えて、共析温度以上の５９０℃〜６５０℃の温度
で窒化処理を施して、゛それに続いて２５０〜５５０℃
の塩浴中に役人して表面の化合物層直下のオーステナイ
ト層を分解させることにより熱処理時間の短縮と機械的
性質を向上させる制御方法に関する。
塩浴窒化方法に関し、より具体的には今日まで広（使用
されている共析変態温度である５９０℃以下の温度で保
持した溶融塩浴中に９０分程度保持して窒化処理する方
法に代えて、共析温度以上の５９０℃〜６５０℃の温度
で窒化処理を施して、゛それに続いて２５０〜５５０℃
の塩浴中に役人して表面の化合物層直下のオーステナイ
ト層を分解させることにより熱処理時間の短縮と機械的
性質を向上させる制御方法に関する。
［従来の技術］
アルカリ金属シアン酸塩を窒素及び炭素の供給源とし、
アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属シアン酸塩を混合治
融した窒化塩浴中で、鉄系構造部品を浸炭窒化すること
は周知の方法である。この場合−射的には、金相学的相
変態を起さず、主として窒素、一部は炭素の拡散により
得られる効果を獲得する目的で、鉄−窒素状態図に於け
るフェライト（α−Ｆｅｌ と窒化鉄ＩＦｅ、Ｎｌの共
析点以下の温度で窒化処理を行っている。
アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属シアン酸塩を混合治
融した窒化塩浴中で、鉄系構造部品を浸炭窒化すること
は周知の方法である。この場合−射的には、金相学的相
変態を起さず、主として窒素、一部は炭素の拡散により
得られる効果を獲得する目的で、鉄−窒素状態図に於け
るフェライト（α−Ｆｅｌ と窒化鉄ＩＦｅ、Ｎｌの共
析点以下の温度で窒化処理を行っている。
共析温度５９０℃以下にて溶融塩中で窒化処理を行えば
、処理された鉄系部品の表面には、侵入拡散した６〜１
）％の窒素と約１％の炭素を含む非合金的特性を有する
化合物層が一般的にはｌＯ〜２０ｕｍの厚みで生成し、
その層重下より母材芯部に向って、約０．１％の窒素が
さらに拡散した拡散層が一般的には０．３〜０．６ｍｍ
厚みで生成する。
、処理された鉄系部品の表面には、侵入拡散した６〜１
）％の窒素と約１％の炭素を含む非合金的特性を有する
化合物層が一般的にはｌＯ〜２０ｕｍの厚みで生成し、
その層重下より母材芯部に向って、約０．１％の窒素が
さらに拡散した拡散層が一般的には０．３〜０．６ｍｍ
厚みで生成する。
例えば５８０℃、６０〜１２０分の代表的な処理工程で
は処理後の部品は、最表面に生成した化合物層によって
、良好な摺動特性、耐摩耗性、耐焼付かじり性、耐食性
を獲得でき、拡散層によって曲げ、ねじり疲労強度を向
上させることができると共に、金相学的相変態を起さず
、侵入拡散した元素による膨張に起因する寸法変化が生
ずるだけで、処理向後の部品精度維持が容易であるとい
う利点がある。
は処理後の部品は、最表面に生成した化合物層によって
、良好な摺動特性、耐摩耗性、耐焼付かじり性、耐食性
を獲得でき、拡散層によって曲げ、ねじり疲労強度を向
上させることができると共に、金相学的相変態を起さず
、侵入拡散した元素による膨張に起因する寸法変化が生
ずるだけで、処理向後の部品精度維持が容易であるとい
う利点がある。
［発明が解決しようとする課題］
これに対し５９０℃以上で塩浴窒化処理を行った場合に
は、５９０℃以下で窒化処理を行なう従来法に比較して
、より短い処理時間で同等の性能を有する化合物層と拡
散層とが、得られた窒化能力の増加による作業性の向上
と云う点で非常に有効な熱処理法を提供し得る事が解っ
ているが問題点として、該化合物層と該拡散層との間に
窒素及び炭素を固溶した軟かいオーステナイト相（γ相
）が生成し、５９０℃以下の温度にて処理した際得られ
る窒化層の特性と比較し、強度が低下すると云う問題が
生ずる。
は、５９０℃以下で窒化処理を行なう従来法に比較して
、より短い処理時間で同等の性能を有する化合物層と拡
散層とが、得られた窒化能力の増加による作業性の向上
と云う点で非常に有効な熱処理法を提供し得る事が解っ
ているが問題点として、該化合物層と該拡散層との間に
窒素及び炭素を固溶した軟かいオーステナイト相（γ相
）が生成し、５９０℃以下の温度にて処理した際得られ
る窒化層の特性と比較し、強度が低下すると云う問題が
生ずる。
又このオーステナイト相は不安定で、時間の経過、温度
の変化に伴い相変態し、窒化鉄（主としてＦｅ４Ｎ１炭
化鉄（Ｆｅ−Ｃ）及びフェライト（ａ−Ｆｅｌに分解す
る。この相変態が未完了の場合、得られる機械的特性が
不安定であり、低レベルであると云う理由により現在ま
で窒化を目的として５９０℃以上の処理温度にて実用に
供されている例は見当らない。
の変化に伴い相変態し、窒化鉄（主としてＦｅ４Ｎ１炭
化鉄（Ｆｅ−Ｃ）及びフェライト（ａ−Ｆｅｌに分解す
る。この相変態が未完了の場合、得られる機械的特性が
不安定であり、低レベルであると云う理由により現在ま
で窒化を目的として５９０℃以上の処理温度にて実用に
供されている例は見当らない。
例外として出願人自身の先願に係る特公昭６０−２１２
２２には、シアン含有量の少ない窒化塩浴に於ける処理
温度を６００℃〜６５０℃とすることを特徴とする塩浴
窒化処理方法が開示されているが、この発明の対象とす
る鋼種は不銹鋼、耐熱鋼等の高合金鋼に限られており、
その場合は５９０℃以下の従来法の処理温度では不均一
な窒化層が得られるに過ぎないが、６００℃〜６５０℃
にすることにより均一な窒化層が得られることを発明の
骨子としており、本発明によって解決しているオーステ
ナイト相の生成とそれによる強度の低下を解決する方法
については全く触れていない。
２２には、シアン含有量の少ない窒化塩浴に於ける処理
温度を６００℃〜６５０℃とすることを特徴とする塩浴
窒化処理方法が開示されているが、この発明の対象とす
る鋼種は不銹鋼、耐熱鋼等の高合金鋼に限られており、
その場合は５９０℃以下の従来法の処理温度では不均一
な窒化層が得られるに過ぎないが、６００℃〜６５０℃
にすることにより均一な窒化層が得られることを発明の
骨子としており、本発明によって解決しているオーステ
ナイト相の生成とそれによる強度の低下を解決する方法
については全く触れていない。
又、特公昭５９−１２７２７は「鋼及び鉄製部材の急冷
用塩浴」の名称でシアン化物が少く、シアン酸塩が多い
窒化塩浴中、もしくはシアン化物を含有する他の塩浴中
で処理された鋼および鉄より成る部材を急冷するための
塩浴に関するものである。
用塩浴」の名称でシアン化物が少く、シアン酸塩が多い
窒化塩浴中、もしくはシアン化物を含有する他の塩浴中
で処理された鋼および鉄より成る部材を急冷するための
塩浴に関するものである。
［課題を解決するための手段］
本発明者等は上記の問題点を解決すべ（鋭意研究の結果
、塩浴窒化の温度条件を５９０℃以上の適切な範囲に設
定して窒化効率を高め、その結果生成するやわらかいオ
ーステナイト中間層を、窒化処理に引続いて塩浴冷却処
理を行なうことによりγ→α＋Ｆ・ｅ＋Ｃ＋ ＦｅＪの
相変態を起させて完全に分解し、処理部品の機械的強度
を従来法に比較して著しく向上させ得ることを見出した
。
、塩浴窒化の温度条件を５９０℃以上の適切な範囲に設
定して窒化効率を高め、その結果生成するやわらかいオ
ーステナイト中間層を、窒化処理に引続いて塩浴冷却処
理を行なうことによりγ→α＋Ｆ・ｅ＋Ｃ＋ ＦｅＪの
相変態を起させて完全に分解し、処理部品の機械的強度
を従来法に比較して著しく向上させ得ることを見出した
。
本発明の方法を更に具体的に述べれば、鉄系構造部品を
５９０℃ 以上６５０℃以下の一定温度に於て塩浴窒化
処理を行なった後、２５０℃〜５５０℃望ましくは３０
０℃〜５００℃の一定温度に保持した溶融塩中で数分乃
至数十分冷却保持する。それにより窒化処理により得ら
れた化合物層と拡散層の間に生成したやわらかいオース
テナイト相を完全に分解することが出来熱処理時間を著
るしく短縮すると共に生成した分解相は部品の機械的強
度をかなり向上させるに役立ものである。
５９０℃ 以上６５０℃以下の一定温度に於て塩浴窒化
処理を行なった後、２５０℃〜５５０℃望ましくは３０
０℃〜５００℃の一定温度に保持した溶融塩中で数分乃
至数十分冷却保持する。それにより窒化処理により得ら
れた化合物層と拡散層の間に生成したやわらかいオース
テナイト相を完全に分解することが出来熱処理時間を著
るしく短縮すると共に生成した分解相は部品の機械的強
度をかなり向上させるに役立ものである。
本発明による窒化処理温度は、アルカリシアン酸塩の熱
分解による消耗を防止する点と６５０ ℃以上の温度で
は得られる化合物層中の多孔質層部分が多くなる点を考
廖し６５０℃以下が適当である。
分解による消耗を防止する点と６５０ ℃以上の温度で
は得られる化合物層中の多孔質層部分が多くなる点を考
廖し６５０℃以下が適当である。
窒化後の鉄系構造部品を冷却するための溶融塩の温度は
２５０℃〜５５０℃の範囲が有効であるが、オーステナ
イト分解に要する時間が十分な生産効率を達成できるよ
う６０分以内と規定すると３００℃〜５００℃が適当で
ある（実施例３及び４参照）［実施例］ 実施例１ ＳＩ３Ｃ鋼により図１の様な形状に作成した回転曲げ疲
労試験片（切欠形状係数α。＝２．４５）を用いて、小
野式回転的疲労試験機により、得られる疲労強度の比較
をしたところ次の様に本発明による処理を行なった試片
が、従来法処理の試片より高い強度得られた。この実施
例で使用した５Ｌ５Ｇの化学成分を次に示す。
２５０℃〜５５０℃の範囲が有効であるが、オーステナ
イト分解に要する時間が十分な生産効率を達成できるよ
う６０分以内と規定すると３００℃〜５００℃が適当で
ある（実施例３及び４参照）［実施例］ 実施例１ ＳＩ３Ｃ鋼により図１の様な形状に作成した回転曲げ疲
労試験片（切欠形状係数α。＝２．４５）を用いて、小
野式回転的疲労試験機により、得られる疲労強度の比較
をしたところ次の様に本発明による処理を行なった試片
が、従来法処理の試片より高い強度得られた。この実施
例で使用した５Ｌ５Ｇの化学成分を次に示す。
表１）回転曲げ疲労強度
ＣＳｉ Ｍｎ Ｐ Ｓ
ＣｕＯ，１５０，２１）１，４１０，０１２
０，０１３０，０１実施例２ ＳｌＳＣ鋼（実施例１と同じ）により作製したφ１０ｍ
ｍの丸棒の処理前後の直径の変化量を測定したところ、
次の様に従来処理の試片と本発明による処理方法による
ものの生成する化合物層厚さと窒化後生じた径の増加量
の比は同等であった。
ＣｕＯ，１５０，２１）１，４１０，０１２
０，０１３０，０１実施例２ ＳｌＳＣ鋼（実施例１と同じ）により作製したφ１０ｍ
ｍの丸棒の処理前後の直径の変化量を測定したところ、
次の様に従来処理の試片と本発明による処理方法による
ものの生成する化合物層厚さと窒化後生じた径の増加量
の比は同等であった。
表２３寸法精度変化量
実施例３
Ｓ２０ＣＩにより作製した試片を６５℃にて９０分窒化
処理後４００°Ｃの溶融塩中に冷却し、１分、３分、５
分、１５分保持後水冷し、化合物層を削り落した化合物
層と拡散層の間に生成したオーステナイト層の分解を（
理学電機工業（株）Ｘ線回折装置： Ｒｉｇａｋｕ Ｃ
Ｎ４０３６Ａ２ 、ガイガーフレックスＲＡＤ −１［
Ｂにより調べた結果及び光学顕微鏡による面組織の写真
は次の様になった。（図２及び図３参照） この実施例で用いた３２０Ｃ鋼材の化学成分は下記の通
りである。
処理後４００°Ｃの溶融塩中に冷却し、１分、３分、５
分、１５分保持後水冷し、化合物層を削り落した化合物
層と拡散層の間に生成したオーステナイト層の分解を（
理学電機工業（株）Ｘ線回折装置： Ｒｉｇａｋｕ Ｃ
Ｎ４０３６Ａ２ 、ガイガーフレックスＲＡＤ −１［
Ｂにより調べた結果及び光学顕微鏡による面組織の写真
は次の様になった。（図２及び図３参照） この実施例で用いた３２０Ｃ鋼材の化学成分は下記の通
りである。
ＣＳｉ Ｕｎ Ｐ Ｓ ＣｕＯ，
２００，２１０，４５０，０１９０，０２００，Ｑｌこ
の結果より冷却浴が４００℃の場合は、窒化された鉄系
構造部品の保持時間は１５分で十分な事が確認された。
２００，２１０，４５０，０１９０，０２００，Ｑｌこ
の結果より冷却浴が４００℃の場合は、窒化された鉄系
構造部品の保持時間は１５分で十分な事が確認された。
材質Ｓに５． ＳＣＭ４４０による試片によって本実施
例と同一の処理を行い検査を行ったところ本実施例と全
く同じ結果が得られた。
例と同一の処理を行い検査を行ったところ本実施例と全
く同じ結果が得られた。
及五五Ａ
前記の５ｌＳＣ鋼により作製した試片を６５０℃×９０
分窒化処理後２００℃より５５０℃まで５０℃ごとに加
熱保持した溶融塩中に冷却し最長４２０分まで保持した
。その結果２００℃では、４２０分後に於て、わずかに
オーステナイトの分解が観察されたが大部分はそのまま
であった。これに対し２５０℃では。
分窒化処理後２００℃より５５０℃まで５０℃ごとに加
熱保持した溶融塩中に冷却し最長４２０分まで保持した
。その結果２００℃では、４２０分後に於て、わずかに
オーステナイトの分解が観察されたが大部分はそのまま
であった。これに対し２５０℃では。
２４０分、３００℃では６０分、３５０〜４５０℃では
１５分で、５００℃では３０分を経過した時点でオース
テナイトが分解した。５００℃では、２４０分で却で処
理時間が長くなりこれ以上では時間短縮に寄与しなｌ／
Ｘ。
１５分で、５００℃では３０分を経過した時点でオース
テナイトが分解した。５００℃では、２４０分で却で処
理時間が長くなりこれ以上では時間短縮に寄与しなｌ／
Ｘ。
第４図の写真１〜６は２００℃〜５００°Ｃまでの５０
℃毎に１５分経過時点でのオーステナイトの分解結果を
示したものである。４００℃の写真は第３図参照。
℃毎に１５分経過時点でのオーステナイトの分解結果を
示したものである。４００℃の写真は第３図参照。
１血Ｍｊ
実施例３と同し組成の５２０ＣＭ４試片を表３の様な窒
化条件にて、窒化処理後、４００℃に溶融した水酸化塩
、炭酸塩、硝酸塩を主成分とした市販塩浴中に直ちに冷
却し１５分間保保持水冷した。これら試片をＪＩＳＺ２
３７１に則り５％塩水噴霧試験を行ない、そのｉ１食性
を比較した。表３に、点発錆するまでの経過時間を示す
。
化条件にて、窒化処理後、４００℃に溶融した水酸化塩
、炭酸塩、硝酸塩を主成分とした市販塩浴中に直ちに冷
却し１５分間保保持水冷した。これら試片をＪＩＳＺ２
３７１に則り５％塩水噴霧試験を行ない、そのｉ１食性
を比較した。表３に、点発錆するまでの経過時間を示す
。
表３゜
５％塩水噴霧テスト結果
（２０°Ｃ，ｌＯφ Ｘ ２００）
［発明の効果］
本発明は以上説明したように構成されているので、以下
に記載するような効果が期待できる。
に記載するような効果が期待できる。
塩浴窒化処理を従来より高温の、フェライト、窒化鉄の
共析温度５９０℃を超え、５９０℃〜６５０℃の範囲で
行うことにより、従来法に比較してより短時間の処理で
従来法で得られるものと同等以上の機械的強度と耐食性
を何する化合物層と拡散層が得られ処理時間の短縮によ
り作業性を大幅に向上することが出来る。
共析温度５９０℃を超え、５９０℃〜６５０℃の範囲で
行うことにより、従来法に比較してより短時間の処理で
従来法で得られるものと同等以上の機械的強度と耐食性
を何する化合物層と拡散層が得られ処理時間の短縮によ
り作業性を大幅に向上することが出来る。
本発明の塩浴窒化に於ては表面の化合物層とそれより内
部拡散層との間にオーステナイト層が生成しこのま＼で
は処理部材の強度低下並びに性能不安定性をもたらすが
、本発明による塩浴窒化後の塩浴冷却保持により、オー
ステナイト相は、迅速に相変態して窒化鉄、フェライト
、炭化鉄に分解し、硬度が高く金属学的に安定な層とな
り、化合物層をバックアップする強靭な層として働き鉄
系構造部品の機械的強度を向上させる。
部拡散層との間にオーステナイト層が生成しこのま＼で
は処理部材の強度低下並びに性能不安定性をもたらすが
、本発明による塩浴窒化後の塩浴冷却保持により、オー
ステナイト相は、迅速に相変態して窒化鉄、フェライト
、炭化鉄に分解し、硬度が高く金属学的に安定な層とな
り、化合物層をバックアップする強靭な層として働き鉄
系構造部品の機械的強度を向上させる。
本発明の処理法によっても処理部品の寸法精度の安定性
は従来法と同等である。
は従来法と同等である。
第１図７は実施例１に於て使用した回転曲げ疲労試験片
の寸法図、第２図及び第３図は実施例３に於ける窒化処
理後の冷却時間の４種の条件に対する夫々Ｘ線回折図及
び光学顕微鏡による断面組織写真で第４図は実施例４に
記載の写真である。
の寸法図、第２図及び第３図は実施例３に於ける窒化処
理後の冷却時間の４種の条件に対する夫々Ｘ線回折図及
び光学顕微鏡による断面組織写真で第４図は実施例４に
記載の写真である。
Claims (2)
- （１）５９０℃〜６５０℃の温度に保持した溶融塩の中
で窒化処理を行なった後、直ちに２５０℃〜５５０℃の
温度に保持した溶融塩の中に冷却保持し、化合物層直下
に生成したオーステナイト相を分解しα＿Ｆ＿ｅ＋Ｆｅ
＿４Ｎ＋Ｆｅ＿３Ｃとする事を特徴とする鉄系構造部品
の塩浴窒化法。 - （２）冷却保持用溶融塩の温度が３００℃〜５００℃で
あることを特徴とする請求項１に記載の鉄系構造部品の
塩浴窒化法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26821488A JPH02118060A (ja) | 1988-10-26 | 1988-10-26 | 鉄系構造部品の塩浴窒化法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26821488A JPH02118060A (ja) | 1988-10-26 | 1988-10-26 | 鉄系構造部品の塩浴窒化法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02118060A true JPH02118060A (ja) | 1990-05-02 |
| JPH0440425B2 JPH0440425B2 (ja) | 1992-07-02 |
Family
ID=17455501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26821488A Granted JPH02118060A (ja) | 1988-10-26 | 1988-10-26 | 鉄系構造部品の塩浴窒化法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02118060A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2841265A1 (fr) * | 2002-06-20 | 2003-12-26 | Bosch Gmbh Robert | Composant ayant une zone d'acier non magnetique et une couche limite magnetique et procede pour sa realisation |
-
1988
- 1988-10-26 JP JP26821488A patent/JPH02118060A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2841265A1 (fr) * | 2002-06-20 | 2003-12-26 | Bosch Gmbh Robert | Composant ayant une zone d'acier non magnetique et une couche limite magnetique et procede pour sa realisation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0440425B2 (ja) | 1992-07-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |