JPH03126859A - ガス浸炭法 - Google Patents
ガス浸炭法Info
- Publication number
- JPH03126859A JPH03126859A JP26721089A JP26721089A JPH03126859A JP H03126859 A JPH03126859 A JP H03126859A JP 26721089 A JP26721089 A JP 26721089A JP 26721089 A JP26721089 A JP 26721089A JP H03126859 A JPH03126859 A JP H03126859A
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- JP
- Japan
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- gas
- carburizing
- volume
- carburizing method
- carbon
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
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）
本発明は鋼の浸炭法に係り、特に浸炭時の粒界酸化を防
止し高品質の浸炭品を安価に得ることが出来る浸炭法に
関する。
止し高品質の浸炭品を安価に得ることが出来る浸炭法に
関する。
（従来の技術）
従来のこの種の技術は（１）、プロパンガス若しくはブ
タンガスの変成ガス（ＲＸガス〉又はメタンガスを主成
分とする都市ガスの変成ガス（例えばＡＣガス）をキャ
リヤーガスとして、このキャリヤーガスにプロパンガス
若しくはブタンガスをエンリッチガスとして添加してカ
ーボンポテンシャルをコントロールしながら浸炭する浸
炭法や又（２）、窒素ガスをキャリヤーガスとしてプロ
パンガス若しくはブタンガスをエンリッチガスとして、
５００ｔｏｒｒの減圧の状態で所定時間浸炭した後、エ
ンリッチガスの添加を停止して、更に所定時間加熱を続
は炭素を拡散させる真空浸炭法がある。
タンガスの変成ガス（ＲＸガス〉又はメタンガスを主成
分とする都市ガスの変成ガス（例えばＡＣガス）をキャ
リヤーガスとして、このキャリヤーガスにプロパンガス
若しくはブタンガスをエンリッチガスとして添加してカ
ーボンポテンシャルをコントロールしながら浸炭する浸
炭法や又（２）、窒素ガスをキャリヤーガスとしてプロ
パンガス若しくはブタンガスをエンリッチガスとして、
５００ｔｏｒｒの減圧の状態で所定時間浸炭した後、エ
ンリッチガスの添加を停止して、更に所定時間加熱を続
は炭素を拡散させる真空浸炭法がある。
（発明が解決しようとする！！題〉
しかし、係る従来技術（１）では変成ガス（ＲＸガス、
ＡＸガス）中に炭酸ガスが０．１０〜０゜３５体積％含
まれているため、普通の浸炭温度９３０℃近傍の温度で
は鋼中に含まれるマンガン、クローム等の合金元素が結
晶粒界の部分で著しく酸化され結晶粒界の強度を低下さ
せると共に焼入性も低下させことにより、疲労強度及び
耐ピツチング性を著しく劣化させている。また、炭酸ガ
スの含まれる割合を減するために多量のプロパンガスや
ブタンガスを添加すると、スーティングを起こしやすく
なり炉内の雰囲気を不安定にする原因となりカーボンポ
テンシャルをコントロールすることが困難になる等の問
題がある。又、従来技術（２）では結晶粒界の酸化を防
止する有効な浸炭法であるが生のプロパンガスやブタン
ガスを直接炉内に導入するためスーティングを起こしや
すく炉内の雰囲気管理が困難となり、又浸炭時はオース
テナイト鉄（γ鉄）に固溶する最大量の炭ＩＡ量となる
条件すなわちカーボンアクティビテーＡｃ＝１の条件で
浸炭するため、ＳＣＭ材、ＳＣｒ材、ＳＭｎ材、ＳＮＣ
Ｍ材等の通常の肌焼鋼では表面にセメンタイトが析出し
て、続いて行う拡散処理でセメンタイトを再固溶して炭
素量の均質化を図るが、この過程で合金元素のミクロ的
な偏析が起こり易く、ミクロ的な硬さむらが発生し、疲
労強度、耐摩耗性、耐ピツチング性を劣化させる問題が
ある。
ＡＸガス）中に炭酸ガスが０．１０〜０゜３５体積％含
まれているため、普通の浸炭温度９３０℃近傍の温度で
は鋼中に含まれるマンガン、クローム等の合金元素が結
晶粒界の部分で著しく酸化され結晶粒界の強度を低下さ
せると共に焼入性も低下させことにより、疲労強度及び
耐ピツチング性を著しく劣化させている。また、炭酸ガ
スの含まれる割合を減するために多量のプロパンガスや
ブタンガスを添加すると、スーティングを起こしやすく
なり炉内の雰囲気を不安定にする原因となりカーボンポ
テンシャルをコントロールすることが困難になる等の問
題がある。又、従来技術（２）では結晶粒界の酸化を防
止する有効な浸炭法であるが生のプロパンガスやブタン
ガスを直接炉内に導入するためスーティングを起こしや
すく炉内の雰囲気管理が困難となり、又浸炭時はオース
テナイト鉄（γ鉄）に固溶する最大量の炭ＩＡ量となる
条件すなわちカーボンアクティビテーＡｃ＝１の条件で
浸炭するため、ＳＣＭ材、ＳＣｒ材、ＳＭｎ材、ＳＮＣ
Ｍ材等の通常の肌焼鋼では表面にセメンタイトが析出し
て、続いて行う拡散処理でセメンタイトを再固溶して炭
素量の均質化を図るが、この過程で合金元素のミクロ的
な偏析が起こり易く、ミクロ的な硬さむらが発生し、疲
労強度、耐摩耗性、耐ピツチング性を劣化させる問題が
ある。
（課題を解決するための手段及び作用）上記問題を解決
するため本発明の請求項（１）は炭化水素ガスを変成し
て浸炭ガスとして浸炭する浸炭方法において、前記浸炭
ガスの圧力を２０〜６００ Ｌｏ ｒ ｒとしたことを
特徴とするガス浸炭法とする０本発明の請求項（２）は
カーボンポテンシャルｎ！１用にメタンガス若しくはプ
ロパンガス若しくはブタンガス又はこれらのガスが２％
以上含む混合若しくは変成ガスを添加することを特徴と
する特許請求の範囲（１）項記載のガス浸炭法とする０
本発明の請求項は（３）カーボンポテンシャルＲ１ｌ用
にアルコールを添加することを特徴とする特許請求の範
囲（１）項記載のガス浸炭法とする。
するため本発明の請求項（１）は炭化水素ガスを変成し
て浸炭ガスとして浸炭する浸炭方法において、前記浸炭
ガスの圧力を２０〜６００ Ｌｏ ｒ ｒとしたことを
特徴とするガス浸炭法とする０本発明の請求項（２）は
カーボンポテンシャルｎ！１用にメタンガス若しくはプ
ロパンガス若しくはブタンガス又はこれらのガスが２％
以上含む混合若しくは変成ガスを添加することを特徴と
する特許請求の範囲（１）項記載のガス浸炭法とする０
本発明の請求項は（３）カーボンポテンシャルＲ１ｌ用
にアルコールを添加することを特徴とする特許請求の範
囲（１）項記載のガス浸炭法とする。
（実施例）
以下、本発明の詳細な説明する。
第１実施例
露点〜８℃（水蒸気；０，３３体積％）でＣｏオを０．
１８６体積％含むブタンガスを変成させたＲＸガＸ（Ｃ
ｏ；２３体積％、ｆ（！；：３ｏ体積％、Ｎｚ＋４７体
積％）を炭素の存在する炉内に導入すると、ＲＸガス中
の酸化成分であるＣＯ！とＲ２０は下記に示す反応を起
こし、更に減圧して２２９ｔｏｒｒの状態では第１表に
示す成分となり酸化成分であるＣｏｗ、ＨｘＯが著しく
低減する。
１８６体積％含むブタンガスを変成させたＲＸガＸ（Ｃ
ｏ；２３体積％、ｆ（！；：３ｏ体積％、Ｎｚ＋４７体
積％）を炭素の存在する炉内に導入すると、ＲＸガス中
の酸化成分であるＣＯ！とＲ２０は下記に示す反応を起
こし、更に減圧して２２９ｔｏｒｒの状態では第１表に
示す成分となり酸化成分であるＣｏｗ、ＨｘＯが著しく
低減する。
Ｃ＋ＣＯ，→２ＣＯ
（平衡定数）Ｋｌ −（ＰＣＯ）” ／ＰＣＯｓ（Ｋ、
−３２、ただし９００℃に於いて）Ｃ＋ Ｈｔ Ｏ
−Ｇ Ｏ＋ Ｈ！ （平衡定数）Ｋｔ ＝ ＰＣＯ−ＰＨ１／ＰＨｘ（Ｋ
ｇ−２９、ただし９００℃に於いて）第１表 ＲＸガス中のＣＯ，。
−３２、ただし９００℃に於いて）Ｃ＋ Ｈｔ Ｏ
−Ｇ Ｏ＋ Ｈ！ （平衡定数）Ｋｔ ＝ ＰＣＯ−ＰＨ１／ＰＨｘ（Ｋ
ｇ−２９、ただし９００℃に於いて）第１表 ＲＸガス中のＣＯ，。
ＨｇＯに対する
減圧の影響
第２実施例
ｎ点−８℃（水蒸気；０，３３体積％）でＣＯ。
を０，１８６体積％含むブタンガスを変成させたＲＸガ
ス（Ｃｏ ； ２３体積％、Ｈｚ；３０体積％Ｎ ！＋
４７体積％）を炭素の存在する炉内に導入し、２２８
ｔｏｒｒ＆：ｌ圧し、更にメタンガスを微量（０，５体
積％）添加すると下記に示す反応が起こり第２表に示す
成分となり酸化成分であるＣｏ、、Ｈ□Ｏが著しく低減
する。
ス（Ｃｏ ； ２３体積％、Ｈｚ；３０体積％Ｎ ！＋
４７体積％）を炭素の存在する炉内に導入し、２２８
ｔｏｒｒ＆：ｌ圧し、更にメタンガスを微量（０，５体
積％）添加すると下記に示す反応が起こり第２表に示す
成分となり酸化成分であるＣｏ、、Ｈ□Ｏが著しく低減
する。
Ｃｏ、 ＋ＣＨ４→２ ＣＯ＋ ２ Ｈ。
（平衡定数）Ｋｓ ＝ （ＰＣＯ）” ・ （ＰＨ，）
１／ｐｃｏｒ ・ Ｐ ＣＨａ （＋＜５＝１５００、ただし９００℃に於いて）１１
よ ０ ＋ ＣＨａ → ２ ＣＯ＋ ３
１＋ ！（平衡定数）Ｋ４＝ （ＰＣ○）！ ・
（Ｐ！＋２）’／ Ｐ ＩＩ ｔ Ｏ−Ｐ ＣＨ
ａ（Ｋ、＝１３８０、ただし９００℃に於いて）第２表 ＲＸガス中のＣｏ、、Ｉ−１，０に対するメタンガス添
加の影響 第３実施例 メタノール変成ガス（Ｃｏ；３３体体積、ＩＩ。
１／ｐｃｏｒ ・ Ｐ ＣＨａ （＋＜５＝１５００、ただし９００℃に於いて）１１
よ ０ ＋ ＣＨａ → ２ ＣＯ＋ ３
１＋ ！（平衡定数）Ｋ４＝ （ＰＣ○）！ ・
（Ｐ！＋２）’／ Ｐ ＩＩ ｔ Ｏ−Ｐ ＣＨ
ａ（Ｋ、＝１３８０、ただし９００℃に於いて）第２表 ＲＸガス中のＣｏ、、Ｉ−１，０に対するメタンガス添
加の影響 第３実施例 メタノール変成ガス（Ｃｏ；３３体体積、ＩＩ。
；６５体積％、ＣＨ４： ０．７体積％、＋（，０；１
体積％、Ｃ０ｕ０．３体積％）を炭素の存在する炉内に
導入し、２２８Ｌｏｒｒに減圧すると第３表に示すｔ１
分となりｍ１表に示す程酸化成分であるｃｏ、、ｔ＋、
ｏが低減しないがそれでも酸化成分であるＣＯ□、＋１
２０が低くなり、メタノールがカーボンポテンシャル調
整用として有効に使える。
体積％、Ｃ０ｕ０．３体積％）を炭素の存在する炉内に
導入し、２２８Ｌｏｒｒに減圧すると第３表に示すｔ１
分となりｍ１表に示す程酸化成分であるｃｏ、、ｔ＋、
ｏが低減しないがそれでも酸化成分であるＣＯ□、＋１
２０が低くなり、メタノールがカーボンポテンシャル調
整用として有効に使える。
第３表
メタノールの変成ガス中のＣＯｔ
、Ｈ，Ｏに対する′Ｉλ圧の影響
第４実施例
天然ガスを木炭変成させたＡＣガス（Ｃｏ；２２体ｇ１
％、 Ｉ−１、； ４６体積％、Ｎｚ＋２３体積％。
％、 Ｉ−１、； ４６体積％、Ｎｚ＋２３体積％。
ＣＩＩ ａ＋ ９体積％、）を炭素の存在する炉内に導
入すると、ＡＣガス中の酸化成分であるＣＯ２とＨ２Ｏ
は下記に示す反応が起こり、更に減圧して２２８ｔｏｒ
ｒの状態では第４表に示す成分となり酸化成分であるＧ
Ｏ，、Ｈ，Ｏが著しく低減するまた、第２実施例のよう
にメタンガスで直接的にカーボンポテンシャルを與按す
るよりもＡＣガスを用いる方が容易にカーボンポテンシ
ャルのｎ整が可能となる。
入すると、ＡＣガス中の酸化成分であるＣＯ２とＨ２Ｏ
は下記に示す反応が起こり、更に減圧して２２８ｔｏｒ
ｒの状態では第４表に示す成分となり酸化成分であるＧ
Ｏ，、Ｈ，Ｏが著しく低減するまた、第２実施例のよう
にメタンガスで直接的にカーボンポテンシャルを與按す
るよりもＡＣガスを用いる方が容易にカーボンポテンシ
ャルのｎ整が可能となる。
！１１４表 ＡＣガス中のＣＯ□、Ｈ２Ｏに対する減圧
の影響第５実施例 ブタンガスを変成させたＲＸガスを露点−８℃で、炉内
の圧力を１０Ｌｏｒｒから７００Ｌｏｒｒまで変化させ
て、９３ｆ）ｔＸ８時間浸炭を行い、更に８５０℃×０
．５時間加熱後、６０℃の油で油冷を行い、１８０℃Ｘ
２時間焼き戻しを行った試験片の浸炭深さのばらつきど
粒界酸化の深さとの関係を第１図のグラフ示す。
の影響第５実施例 ブタンガスを変成させたＲＸガスを露点−８℃で、炉内
の圧力を１０Ｌｏｒｒから７００Ｌｏｒｒまで変化させ
て、９３ｆ）ｔＸ８時間浸炭を行い、更に８５０℃×０
．５時間加熱後、６０℃の油で油冷を行い、１８０℃Ｘ
２時間焼き戻しを行った試験片の浸炭深さのばらつきど
粒界酸化の深さとの関係を第１図のグラフ示す。
炉内の圧力が２０ｔｏｒｒ以下であると浸炭深さのばら
つきが大きすぎ、炉内の圧力がＧＯＯＬ。
つきが大きすぎ、炉内の圧力がＧＯＯＬ。
ｒｒ以上であると粒界酸化の深さが深くなり粒界酸化の
改善が期待出来ない。
改善が期待出来ない。
次に、本発明による浸炭法及び従来の浸炭法等により浸
炭した試験片の回転曲げ疲労拭験結果について説明する
。
炭した試験片の回転曲げ疲労拭験結果について説明する
。
Ｓ ＣＭ ４１．５８を素材として第２図に示す回転曲
げ疲労試験片に本発明による浸炭法すなわちＲＸガＸ（
Ｃｏ；２３体積％、Ｈｚ；３０体１％Ｎ；４７体榛％、
！’ｉ点ニー８℃）にメタンガス０５体積％添加した浸
炭ガスを２２８Ｌｏｒｒに減圧し９３０℃で８時間浸炭
して、更に８５０℃で０．５時間加熱後６０℃の油で冷
却後１８０℃で２時間焼戻しした試験片、従来のＲＸガ
スを用いた浸炭法で浸炭した試験片、真空浸炭法で浸炭
した試験片、従来のＲＸガスを用いた浸炭法で浸炭し表
面を０８２５關研削して粒界酸化を完全に除去した試験
片、これら試験片の回転曲げ疲労強度を測定し、疲労限
度を求めた結果を第５表に示す。
げ疲労試験片に本発明による浸炭法すなわちＲＸガＸ（
Ｃｏ；２３体積％、Ｈｚ；３０体１％Ｎ；４７体榛％、
！’ｉ点ニー８℃）にメタンガス０５体積％添加した浸
炭ガスを２２８Ｌｏｒｒに減圧し９３０℃で８時間浸炭
して、更に８５０℃で０．５時間加熱後６０℃の油で冷
却後１８０℃で２時間焼戻しした試験片、従来のＲＸガ
スを用いた浸炭法で浸炭した試験片、真空浸炭法で浸炭
した試験片、従来のＲＸガスを用いた浸炭法で浸炭し表
面を０８２５關研削して粒界酸化を完全に除去した試験
片、これら試験片の回転曲げ疲労強度を測定し、疲労限
度を求めた結果を第５表に示す。
この表に示すように本発明による浸炭法により浸炭した
試験片の疲労限度は従来のＲＸガスによる浸炭した試験
片より疲労限度が大幅に向上している。
試験片の疲労限度は従来のＲＸガスによる浸炭した試験
片より疲労限度が大幅に向上している。
第５表
浸炭の違いによる疲労、
粒界酸素深さ
（発明の効果）
本発明は以上説明したようにＲＸガス、ＡＣガス中のＣ
Ｏ！の体積％を低減出来るため鋼表面の酸化、粒界酸化
が抑えられまたエンリッチガスとして少量添加されるプ
ロパンガス、メタンガス、ブタンガス等の分解反応が進
みＣＯ２を還元してＣＯ□の体積％を著しく抑えられ、
またプロパンガス、メタンガス、ブタンガス等の添加量
も少量で良いのでスーテイングの発生もなくまた減圧下
であるためシーズニングトラブルの発生もない。
Ｏ！の体積％を低減出来るため鋼表面の酸化、粒界酸化
が抑えられまたエンリッチガスとして少量添加されるプ
ロパンガス、メタンガス、ブタンガス等の分解反応が進
みＣＯ２を還元してＣＯ□の体積％を著しく抑えられ、
またプロパンガス、メタンガス、ブタンガス等の添加量
も少量で良いのでスーテイングの発生もなくまた減圧下
であるためシーズニングトラブルの発生もない。
第１図は試験片の浸炭深さのばらつきと粒界酸化の深さ
との関係を示すグラフ、第２図は回転曲げ疲労試験片を
示す図である。
との関係を示すグラフ、第２図は回転曲げ疲労試験片を
示す図である。
Claims (3)
- （１）．炭化水素ガスを変成して浸炭ガスとして浸炭す
る浸炭方法において、前記浸炭ガスの圧力を２０〜６０
０ｔｏｒｒとしたことを特徴とするガス浸炭法。 - （２）．カーボンポテンシャル調整用にメタンガス若し
くはプロパンガス若しくはブタンガス又はこれらのガス
が２％以上含まれる混合若しく変成ガスを添加すること
を特徴とする特許請求の範囲（１）項記載のガス浸炭法
。 - （３）．カーボンポテンシャル調整用にアルコールを添
加することを特徴とする特許請求の範囲（１）項記載の
ガス浸炭法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26721089A JPH03126859A (ja) | 1989-10-12 | 1989-10-12 | ガス浸炭法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26721089A JPH03126859A (ja) | 1989-10-12 | 1989-10-12 | ガス浸炭法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03126859A true JPH03126859A (ja) | 1991-05-30 |
Family
ID=17441666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26721089A Pending JPH03126859A (ja) | 1989-10-12 | 1989-10-12 | ガス浸炭法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03126859A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003147506A (ja) * | 2001-11-09 | 2003-05-21 | Chugai Ro Co Ltd | 鋼材部品の浸炭方法 |
| JP2005187883A (ja) * | 2003-12-25 | 2005-07-14 | Kobe Steel Ltd | 合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 |
-
1989
- 1989-10-12 JP JP26721089A patent/JPH03126859A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003147506A (ja) * | 2001-11-09 | 2003-05-21 | Chugai Ro Co Ltd | 鋼材部品の浸炭方法 |
| JP2005187883A (ja) * | 2003-12-25 | 2005-07-14 | Kobe Steel Ltd | 合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 |
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