JPH04268015A - 鉄鋼部品の表面処理方法 - Google Patents
鉄鋼部品の表面処理方法Info
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- JPH04268015A JPH04268015A JP4600391A JP4600391A JPH04268015A JP H04268015 A JPH04268015 A JP H04268015A JP 4600391 A JP4600391 A JP 4600391A JP 4600391 A JP4600391 A JP 4600391A JP H04268015 A JPH04268015 A JP H04268015A
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- Japan
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- gas
- temperature
- eutectoid
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄鋼部品に表面処理特
に軟窒化処理を施す方法に関する。
に軟窒化処理を施す方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、粘性継手の構成要素であるビス
カスプレート（インナプレート、アウタプレート）は、
大トルクを発生するいわゆるハンプトルクモードで金属
接触するようになり、そこで、かゝる粘性継手にあって
はビスカスプレートに軟窒化処理を施して耐摩耗性を高
め、ハンプトルク発生耐用回数（ハンプ耐久性）の向上
を図るようにしている。
カスプレート（インナプレート、アウタプレート）は、
大トルクを発生するいわゆるハンプトルクモードで金属
接触するようになり、そこで、かゝる粘性継手にあって
はビスカスプレートに軟窒化処理を施して耐摩耗性を高
め、ハンプトルク発生耐用回数（ハンプ耐久性）の向上
を図るようにしている。
【０００３】ところで、軟窒化処理としては従来より種
々の方法があるが、最近は無公害化の見地からガス軟窒
化処理が多く採用されている。このガス軟窒化処理は、
Ｆｅ −Ｎの共析温度以上に保持した炉内にアンモニア
ガスと吸熱型変成ガスを導入して行うが、最近では変成
ガスを生産するための煩わしさを避けかつ生産性を高め
る目的で、真空炉にアンモニアガス（ ＮＨ３ ）、炭
酸ガス（ＣＯ２ ）、窒素ガス（Ｎ２ ）等の窒化ガス
を直接導入して行う真空軟窒化法を採用することが多く
なってきている（例えば、特開昭６２−２７０７６１
号公報、 特開昭６３−２５５３５５号公報等）。
々の方法があるが、最近は無公害化の見地からガス軟窒
化処理が多く採用されている。このガス軟窒化処理は、
Ｆｅ −Ｎの共析温度以上に保持した炉内にアンモニア
ガスと吸熱型変成ガスを導入して行うが、最近では変成
ガスを生産するための煩わしさを避けかつ生産性を高め
る目的で、真空炉にアンモニアガス（ ＮＨ３ ）、炭
酸ガス（ＣＯ２ ）、窒素ガス（Ｎ２ ）等の窒化ガス
を直接導入して行う真空軟窒化法を採用することが多く
なってきている（例えば、特開昭６２−２７０７６１
号公報、 特開昭６３−２５５３５５号公報等）。
【０００４】図９は、上記真空軟窒化処理に際して従来
一般に採用されている熱サイクルを示したもので、真空
炉に被処理品を装入した後、炉内を真空引きしつゝバー
ンオフ温度Ｔ０ （ ３００〜４００ ℃）に加熱して
被処理品に対する加熱気化洗浄（バーンオフ）を行い、
続いてＦｅ −Ｎの共析温度以上の軟窒化温度Ｔ１ （
６００〜６５０ ℃）に加熱して窒化ガスを導入し軟
窒化処理を行い、この軟窒化処理終了後、炉内から窒化
ガスを排出する一方、炉内に冷却用ガス（通常はＮ２
ガス）を導入して室温まで強制冷却するようにしている
。
一般に採用されている熱サイクルを示したもので、真空
炉に被処理品を装入した後、炉内を真空引きしつゝバー
ンオフ温度Ｔ０ （ ３００〜４００ ℃）に加熱して
被処理品に対する加熱気化洗浄（バーンオフ）を行い、
続いてＦｅ −Ｎの共析温度以上の軟窒化温度Ｔ１ （
６００〜６５０ ℃）に加熱して窒化ガスを導入し軟
窒化処理を行い、この軟窒化処理終了後、炉内から窒化
ガスを排出する一方、炉内に冷却用ガス（通常はＮ２
ガス）を導入して室温まで強制冷却するようにしている
。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ビスカ
スプレートに対して真空軟窒化処理を施した場合、粘性
継手のハンプ耐久性に大きなバラツキが生じることが多
く経験されるところとなっていた。本発明者等はこのバ
ラツキの原因について種々検討した結果、この種のハン
プ耐久性が表面窒化物層と基地との間に形成されるＦｅ
−Ｎ共析層の組織的安定性に依存し、しかも前記組織
的安定性が軟窒化後の冷却速度に依存して、この冷却速
度が大きすぎる場合にハンプ耐久性が低下することが明
らかとなった。したがってハンプ耐久性のバラツキを抑
えるには、上記軟窒化処理後の冷却工程における被処理
物（ビスカスプレート）の冷却速度を遅目に設定すれば
良いわけであるが、この冷却速度は、真空炉内に導入す
る冷却用ガスの流量および流速、あるいは炉内に装入す
るビスカスプレートの枚数（熱容量）および位置などに
よって大きくバラツキ、これを均一に制御することはき
わめて困難であるという問題があった。
スプレートに対して真空軟窒化処理を施した場合、粘性
継手のハンプ耐久性に大きなバラツキが生じることが多
く経験されるところとなっていた。本発明者等はこのバ
ラツキの原因について種々検討した結果、この種のハン
プ耐久性が表面窒化物層と基地との間に形成されるＦｅ
−Ｎ共析層の組織的安定性に依存し、しかも前記組織
的安定性が軟窒化後の冷却速度に依存して、この冷却速
度が大きすぎる場合にハンプ耐久性が低下することが明
らかとなった。したがってハンプ耐久性のバラツキを抑
えるには、上記軟窒化処理後の冷却工程における被処理
物（ビスカスプレート）の冷却速度を遅目に設定すれば
良いわけであるが、この冷却速度は、真空炉内に導入す
る冷却用ガスの流量および流速、あるいは炉内に装入す
るビスカスプレートの枚数（熱容量）および位置などに
よって大きくバラツキ、これを均一に制御することはき
わめて困難であるという問題があった。
【０００６】なお、軟窒化処理後における炉内への冷却
用ガスの導入を止めて、軟窒化処理後、そのまゝ炉冷（
徐冷）すれば上記組織的安定性を確保できるようになる
が、この場合には冷却に長時間を要してサイクルタイム
が著しく延長し、生産性の大幅な低下が避けられないよ
うになる。
用ガスの導入を止めて、軟窒化処理後、そのまゝ炉冷（
徐冷）すれば上記組織的安定性を確保できるようになる
が、この場合には冷却に長時間を要してサイクルタイム
が著しく延長し、生産性の大幅な低下が避けられないよ
うになる。
【０００７】本発明は、上記従来の問題を解決すること
を課題としてなされたもので、その目的とするところは
、生産性を大きく低下させることなく表面処理層の組織
的安定性を確保でき、もって性能の安定化に大きく寄与
する鉄鋼部品の表面処理方法を提供することにある。
を課題としてなされたもので、その目的とするところは
、生産性を大きく低下させることなく表面処理層の組織
的安定性を確保でき、もって性能の安定化に大きく寄与
する鉄鋼部品の表面処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、Ｆｅ −Ｎの共析温度以上でガス軟窒化処
理を行った後、引続いて前記共析温度以下、４５０ ℃
以上の温度で恒温処理を行い、しかる後に室温まで冷却
するようにしたことを特徴とする。
決するため、Ｆｅ −Ｎの共析温度以上でガス軟窒化処
理を行った後、引続いて前記共析温度以下、４５０ ℃
以上の温度で恒温処理を行い、しかる後に室温まで冷却
するようにしたことを特徴とする。
【０００９】本発明において、上記ガス軟窒化処理は真
空炉を用いて行うのが望ましく、この場合、窒化ガスと
してはＮＨ３ 、ＣＯ２ 、Ｎ２ 等の混合ガスを用い
るようにする。また、上記恒温処理はガス軟窒化処理と
は別の炉で行っても良いが、ガス軟窒化処理として真空
炉を用いる場合は、設備投資費用を節減する目的で同じ
真空炉内で行うようにするのが望ましい。また、ガス軟
窒化処理に際しては事前に鉄鋼部品から油脂、水分等の
不純物を取除いておく必要があるが、ガス軟窒化処理と
して真空炉を用いた場合は、同じく設備投資費用を節減
する目的で同じ真空炉内で加熱気化洗浄を行うようにす
るのが望ましい。また、本発明において上記恒温処理の
時間は、組織的に安定なＦｅ −Ｎ共析層が得られる時
間とするが、この時間は３０〜１２０ 分程度で充分で
ある。
空炉を用いて行うのが望ましく、この場合、窒化ガスと
してはＮＨ３ 、ＣＯ２ 、Ｎ２ 等の混合ガスを用い
るようにする。また、上記恒温処理はガス軟窒化処理と
は別の炉で行っても良いが、ガス軟窒化処理として真空
炉を用いる場合は、設備投資費用を節減する目的で同じ
真空炉内で行うようにするのが望ましい。また、ガス軟
窒化処理に際しては事前に鉄鋼部品から油脂、水分等の
不純物を取除いておく必要があるが、ガス軟窒化処理と
して真空炉を用いた場合は、同じく設備投資費用を節減
する目的で同じ真空炉内で加熱気化洗浄を行うようにす
るのが望ましい。また、本発明において上記恒温処理の
時間は、組織的に安定なＦｅ −Ｎ共析層が得られる時
間とするが、この時間は３０〜１２０ 分程度で充分で
ある。
【００１０】
【作用】上記のように構成した鉄鋼部品の表面処理方法
においては、ガス軟窒化処理に引続いてＦｅ −Ｎの共
析温度以下、４５０ ℃以上の温度で恒温処理すること
により、表面窒化物層と基地との間に形成されるＦｅ
−Ｎ共析層を、軟窒化後の冷却速度をきわめて遅くさせ
たものと同様に組織的に安定化させることができる。
においては、ガス軟窒化処理に引続いてＦｅ −Ｎの共
析温度以下、４５０ ℃以上の温度で恒温処理すること
により、表面窒化物層と基地との間に形成されるＦｅ
−Ｎ共析層を、軟窒化後の冷却速度をきわめて遅くさせ
たものと同様に組織的に安定化させることができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
説明する。
説明する。
【００１２】本実施例においては、前記した粘性継手の
ビスカスプレート（ＪＩＳ ＳＰＣＣ）を対象に、真空
炉を用いて一連の表面処理を行った。図１は、その熱サ
イクルを示したもので、バーンオフ、ガス軟窒化処理、
恒温処理及び冷却の各工程から構成されている。バーン
オフ工程においては被処理品（ビスカスプレート）を真
空炉に装入した後、直ちに真空引きしつゝ炉内をバーン
オフ温度Ｔ０ （ ３００〜４００ ℃）に加熱し、そ
の温度に一定時間保持する。この真空加熱保持によりビ
スカスプレートに付着していた水分、油脂が急速に気化
し、炉内から外部へ排出される。このバーオフ工程終了
後、炉内をＦｅ −Ｎ共析温度（約５９０ ℃）以上の
軟窒化温度Ｔ１ （ ６００〜６５０ ℃）に加熱し、
続いてＮＨ３ ガス、ＣＯ２ ガス、Ｎ２ ガスを所定
の割合で導入する。すると、これら窒化ガスの反応によ
り発生期の窒素（Ｎ）と炭素（Ｃ）が生成し、これらが
ビスカスプレートの表面に侵入して窒化と浸炭とが同時
に起こる。
ビスカスプレート（ＪＩＳ ＳＰＣＣ）を対象に、真空
炉を用いて一連の表面処理を行った。図１は、その熱サ
イクルを示したもので、バーンオフ、ガス軟窒化処理、
恒温処理及び冷却の各工程から構成されている。バーン
オフ工程においては被処理品（ビスカスプレート）を真
空炉に装入した後、直ちに真空引きしつゝ炉内をバーン
オフ温度Ｔ０ （ ３００〜４００ ℃）に加熱し、そ
の温度に一定時間保持する。この真空加熱保持によりビ
スカスプレートに付着していた水分、油脂が急速に気化
し、炉内から外部へ排出される。このバーオフ工程終了
後、炉内をＦｅ −Ｎ共析温度（約５９０ ℃）以上の
軟窒化温度Ｔ１ （ ６００〜６５０ ℃）に加熱し、
続いてＮＨ３ ガス、ＣＯ２ ガス、Ｎ２ ガスを所定
の割合で導入する。すると、これら窒化ガスの反応によ
り発生期の窒素（Ｎ）と炭素（Ｃ）が生成し、これらが
ビスカスプレートの表面に侵入して窒化と浸炭とが同時
に起こる。
【００１３】上記ガス軟窒化処理工程の終了後、炉内へ
のＮＨ３ ガス、ＣＯ２ ガス、Ｎ２ ガスの導入を停
止すると同時に、炉内の設定温度をＦｅ −Ｎ共析温度
以下、４５０ ℃以上の恒温処理温度Ｔ２ まで下げ、
その温度に所定時間（３０〜１２０ 分）保持する。な
お、軟窒化温度Ｔ１ から恒温処理温度Ｔ２ まで炉内
温度を下げる際、Ｎ２ ガスを炉内に導入するようにし
ても良く、このＮ２ ガスの導入により炉内温度は速や
かに恒温処理温度まで降下する。そして、この恒温処理
により表面窒化物層と基地との間に形成されるＦｅ −
Ｎ共析層は組織的に安定となる。恒温処理工程終了後は
、ビスカスプレートを真空炉から取出して大気中で室温
まで放冷し、これにて一連の表面処理は終了する。
のＮＨ３ ガス、ＣＯ２ ガス、Ｎ２ ガスの導入を停
止すると同時に、炉内の設定温度をＦｅ −Ｎ共析温度
以下、４５０ ℃以上の恒温処理温度Ｔ２ まで下げ、
その温度に所定時間（３０〜１２０ 分）保持する。な
お、軟窒化温度Ｔ１ から恒温処理温度Ｔ２ まで炉内
温度を下げる際、Ｎ２ ガスを炉内に導入するようにし
ても良く、このＮ２ ガスの導入により炉内温度は速や
かに恒温処理温度まで降下する。そして、この恒温処理
により表面窒化物層と基地との間に形成されるＦｅ −
Ｎ共析層は組織的に安定となる。恒温処理工程終了後は
、ビスカスプレートを真空炉から取出して大気中で室温
まで放冷し、これにて一連の表面処理は終了する。
【００１４】こゝで、上記恒温処理条件として５００
×１時間を選択して得たビスカスプレートを粘性継手に
組込み、ハンプ耐久性の試験を行った。なお、比較のた
め、前出図９に示した従来の熱サイクルで表面処理をし
たもの（従来法（１） ）およびガス軟窒化後に炉冷（
徐冷）したもの（従来法（２））についても同様にハン
プ耐久性の試験を行った。この結果、図２に示すように
、本発明の方法により得たビスカスプレートを組込んだ
粘性継手は、従来の熱サイクルで表面処理をしたもの（
従来法（１） ）に比してはるかにハンプ耐久回数のバ
ラツキが小さく、ガス軟窒化後に徐冷したもの（従来法
（２） ）と同様に高水準を維持することが明らかとな
った。
×１時間を選択して得たビスカスプレートを粘性継手に
組込み、ハンプ耐久性の試験を行った。なお、比較のた
め、前出図９に示した従来の熱サイクルで表面処理をし
たもの（従来法（１） ）およびガス軟窒化後に炉冷（
徐冷）したもの（従来法（２））についても同様にハン
プ耐久性の試験を行った。この結果、図２に示すように
、本発明の方法により得たビスカスプレートを組込んだ
粘性継手は、従来の熱サイクルで表面処理をしたもの（
従来法（１） ）に比してはるかにハンプ耐久回数のバ
ラツキが小さく、ガス軟窒化後に徐冷したもの（従来法
（２） ）と同様に高水準を維持することが明らかとな
った。
【００１５】また、上記恒温処理条件として、Ａ：４０
０ ×１時間、Ｂ：４５０ ×１時間、Ｃ：５００ ×
１時間、Ｄ：５５０ ×１時間を選択して表面処理を行
った供試材について、それぞれの表層部を顕鏡鏡により
観察した。なお、比較のため、Ｅ：前出図９に示した従
来の熱サイクルで表面処理をしたもの、Ｆ：ガス軟窒化
後炉冷したもの、についても同様にそれぞれの表層部を
顕微鏡により観察した。顕微鏡観察は、各供試材を５％
の硝酸アルコール溶液（ナイタル）にて腐食して行った
。その結果、図３〜図８に一括して示すように各供試材
の表層部には、その表面から基地ｃにかけて窒化物層ａ
とＦｅ −Ｎ共析層ｂとが連続に形成されている。
０ ×１時間、Ｂ：４５０ ×１時間、Ｃ：５００ ×
１時間、Ｄ：５５０ ×１時間を選択して表面処理を行
った供試材について、それぞれの表層部を顕鏡鏡により
観察した。なお、比較のため、Ｅ：前出図９に示した従
来の熱サイクルで表面処理をしたもの、Ｆ：ガス軟窒化
後炉冷したもの、についても同様にそれぞれの表層部を
顕微鏡により観察した。顕微鏡観察は、各供試材を５％
の硝酸アルコール溶液（ナイタル）にて腐食して行った
。その結果、図３〜図８に一括して示すように各供試材
の表層部には、その表面から基地ｃにかけて窒化物層ａ
とＦｅ −Ｎ共析層ｂとが連続に形成されている。
【００１６】しかして、Ｆｅ −Ｎ共析層ｂは、本発明
の範囲に含まれる恒温処理を実施した供試材Ｂ、Ｃ、Ｄ
および軟窒化処理後に炉冷した供試材Ｆは腐食により黒
く表れ、一方、本発明の範囲を外れる恒温処理を実施し
た供試材Ａおよび従来の熱サイクルで表面処理を実施し
た供試材Ｅのそれは白く表れている。Ｆｅ −Ｎ共析層
ｂが黒く表れるということは組織が安定な平衡状態にあ
ることを意味しており、したがって、上記したように本
発明の方法で得たビスカスプレートのハンプ耐久性が従
来の方法で得たビスカスプレートに比して高水準に安定
したのは、この組織的安定性によると推定される。
の範囲に含まれる恒温処理を実施した供試材Ｂ、Ｃ、Ｄ
および軟窒化処理後に炉冷した供試材Ｆは腐食により黒
く表れ、一方、本発明の範囲を外れる恒温処理を実施し
た供試材Ａおよび従来の熱サイクルで表面処理を実施し
た供試材Ｅのそれは白く表れている。Ｆｅ −Ｎ共析層
ｂが黒く表れるということは組織が安定な平衡状態にあ
ることを意味しており、したがって、上記したように本
発明の方法で得たビスカスプレートのハンプ耐久性が従
来の方法で得たビスカスプレートに比して高水準に安定
したのは、この組織的安定性によると推定される。
【００１７】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
かゝる鉄鋼部品の表面処理方法によれば、ガス軟窒化処
理に引続いて所定の恒温処理をすることにより、表面窒
化物層と基地との間に形成されるＦｅ −Ｎ共析層が安
定となり、得られた部品の性能の安定化に大きく寄与す
る。しかも、恒温処理に要する時間はわずかであり、軟
窒化後の冷却速度をきわめて遅くさせる場合に比して大
幅に生産性を向上させることができる。
かゝる鉄鋼部品の表面処理方法によれば、ガス軟窒化処
理に引続いて所定の恒温処理をすることにより、表面窒
化物層と基地との間に形成されるＦｅ −Ｎ共析層が安
定となり、得られた部品の性能の安定化に大きく寄与す
る。しかも、恒温処理に要する時間はわずかであり、軟
窒化後の冷却速度をきわめて遅くさせる場合に比して大
幅に生産性を向上させることができる。
【図１】本発明にかゝる表面処理の熱サイクルを示すグ
ラフである。
ラフである。
【図２】本発明の方法で得たビスカスプレートを組込ん
だ粘性継手のハンプ耐久性を従来の方法で得たビスカス
プレートを組込んだ粘性継手のそれと対比して示すグラ
フである。
だ粘性継手のハンプ耐久性を従来の方法で得たビスカス
プレートを組込んだ粘性継手のそれと対比して示すグラ
フである。
【図３】ガス軟窒化処理後に本発明の範囲外で恒温処理
を実施した供試材の金属組織を示す顕微鏡写真である。
を実施した供試材の金属組織を示す顕微鏡写真である。
【図４】ガス軟窒化処理後に本発明の範囲で恒温処理を
実施した供試材の金属組織を示す顕微鏡写真である。
実施した供試材の金属組織を示す顕微鏡写真である。
【図５】ガス軟窒化処理後に本発明の範囲で恒温処理を
実施した供試材の金属組織を示す顕微鏡写真である。
実施した供試材の金属組織を示す顕微鏡写真である。
【図６】ガス軟窒化処理後に本発明の範囲で恒温処理を
実施した供試材の金属組織を示す顕微鏡写真である。
実施した供試材の金属組織を示す顕微鏡写真である。
【図７】ガス軟窒化処理後に強制冷却した供試材の金属
組織を示す顕微鏡写真である。
組織を示す顕微鏡写真である。
【図８】ガス軟窒化処理後に徐冷した供試材の金属組織
を示す顕微鏡写真である。
を示す顕微鏡写真である。
【図９】従来の表面処理の熱サイクルを示すグラフであ
る。 ａ 窒化物層 ｂ テーパ部 ｃ Ｆｅ −Ｎ共析層 １４ 基地
る。 ａ 窒化物層 ｂ テーパ部 ｃ Ｆｅ −Ｎ共析層 １４ 基地
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｆｅ −Ｎの共析温度以上でガス軟窒
化処理を行った後、引続いて前記共析温度以下、４５０
℃以上の温度で恒温処理を行い、しかる後に室温まで
冷却することを特徴とする鉄鋼部品の表面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4600391A JPH04268015A (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | 鉄鋼部品の表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4600391A JPH04268015A (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | 鉄鋼部品の表面処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04268015A true JPH04268015A (ja) | 1992-09-24 |
Family
ID=12734903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4600391A Pending JPH04268015A (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | 鉄鋼部品の表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04268015A (ja) |
-
1991
- 1991-02-19 JP JP4600391A patent/JPH04268015A/ja active Pending
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