JPH04268062A - 鋼の雰囲気浸炭法 - Google Patents
鋼の雰囲気浸炭法Info
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- JPH04268062A JPH04268062A JP11268391A JP11268391A JPH04268062A JP H04268062 A JPH04268062 A JP H04268062A JP 11268391 A JP11268391 A JP 11268391A JP 11268391 A JP11268391 A JP 11268391A JP H04268062 A JPH04268062 A JP H04268062A
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Landscapes
- 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、鋼の高温ガス浸炭法に
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から広く用いられている浸炭雰囲気
ガスの一つとして、吸熱形ガスがある。この吸熱形ガス
は、プロパン，ブタンなどの炭化水素ガスと空気を混合
して、１０５０℃程度に加熱されたニッケル触媒中を通
過させて変成されるものである。また、メタノールを熱
分解して生成するものがある。前者はＣＯ，Ｈ２，Ｎ２
ガスを主成分とし、ＣＯ２，ＣＨ４，Ｈ２Ｏを微量に含
むものであり、後者は一般的にはＮ２を含有しないもの
である。
ガスの一つとして、吸熱形ガスがある。この吸熱形ガス
は、プロパン，ブタンなどの炭化水素ガスと空気を混合
して、１０５０℃程度に加熱されたニッケル触媒中を通
過させて変成されるものである。また、メタノールを熱
分解して生成するものがある。前者はＣＯ，Ｈ２，Ｎ２
ガスを主成分とし、ＣＯ２，ＣＨ４，Ｈ２Ｏを微量に含
むものであり、後者は一般的にはＮ２を含有しないもの
である。
【０００３】変成ガス組成は原料炭化水素と空気の混合
比で調整するが、通常は変成時にススの発生を少なくす
るため、カーボンポテンシャルは０．１〜０．３％程度
である。このために、吸熱形ガスに適量の炭化水素を添
加して、更にカーボンポテンシャルを高くすることが行
なわれている。
比で調整するが、通常は変成時にススの発生を少なくす
るため、カーボンポテンシャルは０．１〜０．３％程度
である。このために、吸熱形ガスに適量の炭化水素を添
加して、更にカーボンポテンシャルを高くすることが行
なわれている。
【０００４】メタノール分解ガスの炭素濃度の調整は、
吸熱形ガスと同様に炭化水素又は適当なアルコールを添
加して行なわれている。
吸熱形ガスと同様に炭化水素又は適当なアルコールを添
加して行なわれている。
【０００５】ー般に、原料炭化水素には、米国では天然
ガス（主としてＣＨ４）が、また我国ではＬＰＧ（ブタ
ンＣ４Ｈ１０，プロパンＣ３Ｈ８又はその混合ガス）が
用いられている。
ガス（主としてＣＨ４）が、また我国ではＬＰＧ（ブタ
ンＣ４Ｈ１０，プロパンＣ３Ｈ８又はその混合ガス）が
用いられている。
【０００６】プロパンと空気を原料として、吸熱形ガス
を生成するときの変成反応式（式中でＫＰは平衡常数）
は、次の通りである。
を生成するときの変成反応式（式中でＫＰは平衡常数）
は、次の通りである。
【０００７】Ｃ３Ｈ８＋空気７．１４（１．５Ｏ２＋５
．６４Ｎ２）＝３ＣＯ＋４Ｈ２＋５．６４Ｎ２ ただ
し、上記反応式の生成ガス間で下記の反応が生じ、反応
時の温度で定まる平衡組成となる。
．６４Ｎ２）＝３ＣＯ＋４Ｈ２＋５．６４Ｎ２ ただ
し、上記反応式の生成ガス間で下記の反応が生じ、反応
時の温度で定まる平衡組成となる。
【０００８】
例えば、１０５０℃でカーボンポテンシャルを０．８％
とするための変成組成は表１の通りである。
とするための変成組成は表１の通りである。
【０００９】
【表１】
【００１０】プロパンを原料とする変成ガスの１０５０
℃での平衡組成中のＣＯ成分は、２３．４７％である。
℃での平衡組成中のＣＯ成分は、２３．４７％である。
【００１１】上記変成ガスのカーボンポテンシャルは、
次式の反応に依存する。 〔但し、ＣＰ：平衡炭素濃度％（カーボンポテンシャル
）ＡＳ：オーステナイトの飽和炭素量
〕
次式の反応に依存する。 〔但し、ＣＰ：平衡炭素濃度％（カーボンポテンシャル
）ＡＳ：オーステナイトの飽和炭素量
〕
【００１２】従って、一般的に浸炭雰囲気ガスのカーボ
ンポテンシャルの調整は、ＣＯガス量とＣＯ２の比を調
節することにより行なわれている。変成ガスの最大ＣＯ
量は原料ガスの種類によって定まり、プロパンの時は最
大２３．７％，ブタンの時は最大で２４．２％である。
ンポテンシャルの調整は、ＣＯガス量とＣＯ２の比を調
節することにより行なわれている。変成ガスの最大ＣＯ
量は原料ガスの種類によって定まり、プロパンの時は最
大２３．７％，ブタンの時は最大で２４．２％である。
【００１３】ところで、このＣＯ量を２０％一定とした
ときのＣＯ２に伴なう各温度でのカーボンポテンシャル
とＣＯ２量の関係をグラフにすると、図１のようになる
。図１中のＢ曲線の通り、例えば浸炭温度９５０℃では
、ＣＯ２量を０．０７％とすればＣＰは１．２％となり
、ＣＯ２を０．０８％とすればＣＰは１．０％程度とな
り、浸炭のために適したカーボンプテンシャルは比較的
に容易に設定できる。
ときのＣＯ２に伴なう各温度でのカーボンポテンシャル
とＣＯ２量の関係をグラフにすると、図１のようになる
。図１中のＢ曲線の通り、例えば浸炭温度９５０℃では
、ＣＯ２量を０．０７％とすればＣＰは１．２％となり
、ＣＯ２を０．０８％とすればＣＰは１．０％程度とな
り、浸炭のために適したカーボンプテンシャルは比較的
に容易に設定できる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】一般に浸炭深さと時間
との関係は、ハリスの式として次式に示される。
との関係は、ハリスの式として次式に示される。
【００１５】例えば、９００℃で浸炭深さ１ｍｍを得る
には、３．５時間必要である。これを１１００℃で浸炭
すれば、０．４時間でよい。このような高温下での急速
浸炭は工業的に有利である。
には、３．５時間必要である。これを１１００℃で浸炭
すれば、０．４時間でよい。このような高温下での急速
浸炭は工業的に有利である。
【００１６】ところが、浸炭温度を高くすると、ＣＯ量
（前述した如く、プロパンのときで最大２３．７％、ブ
タンのときで２４．２％）に対するＣＯ２量を変えて、
浸炭のために適したカーボンポテンシャルを得ることが
誠に難しくなる。例えば、図１中のＣ曲線から分る通り
、浸炭温度を１１００℃としたとき、カーボンポテンシ
ャルを浸炭のために必要な１％にするためには、ＣＯ濃
度が２０％のときＣＯ２濃度を０．０２％程度にまで制
御しなければならない。制御すべきＣＯ２量の絶体値が
小さ過ぎ、しかもＣ曲線から分るように微量のＣＯ２の
変化で大きくカーボンポテンシャルは変動してしまうの
で、高い精度でカーボンポテンシャルを設定することは
望めない。
（前述した如く、プロパンのときで最大２３．７％、ブ
タンのときで２４．２％）に対するＣＯ２量を変えて、
浸炭のために適したカーボンポテンシャルを得ることが
誠に難しくなる。例えば、図１中のＣ曲線から分る通り
、浸炭温度を１１００℃としたとき、カーボンポテンシ
ャルを浸炭のために必要な１％にするためには、ＣＯ濃
度が２０％のときＣＯ２濃度を０．０２％程度にまで制
御しなければならない。制御すべきＣＯ２量の絶体値が
小さ過ぎ、しかもＣ曲線から分るように微量のＣＯ２の
変化で大きくカーボンポテンシャルは変動してしまうの
で、高い精度でカーボンポテンシャルを設定することは
望めない。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するため、原料炭素水素ガスに二酸化炭素ガスを
混合し、必要によっては空気を加えて、高温ニッケル触
媒中を通して変成することにより、その変成ガス中のＣ
Ｏ量を３０％〜６０％に増大させることにある。このよ
うにして変成ガス中のＣＯ量の絶体値を多くすれば、そ
れに対する比であるＣＯ２量の絶体値をも多くすること
ができ、ＣＯ２量の制御が容易になるので、高い精度で
カーボンポテンシャルを管理することができるのである
。
を解決するため、原料炭素水素ガスに二酸化炭素ガスを
混合し、必要によっては空気を加えて、高温ニッケル触
媒中を通して変成することにより、その変成ガス中のＣ
Ｏ量を３０％〜６０％に増大させることにある。このよ
うにして変成ガス中のＣＯ量の絶体値を多くすれば、そ
れに対する比であるＣＯ２量の絶体値をも多くすること
ができ、ＣＯ２量の制御が容易になるので、高い精度で
カーボンポテンシャルを管理することができるのである
。
【００１８】例えば、ＣＯ量を５０％，浸炭温度を１１
００℃とするとき、カーボンポテンシャルを１％にする
ためには、前述した式（１）で示されるように、ＣＯ２
濃度は０．１２％という高い値でよい。
００℃とするとき、カーボンポテンシャルを１％にする
ためには、前述した式（１）で示されるように、ＣＯ２
濃度は０．１２％という高い値でよい。
【００１９】従って、１１００℃の高温浸炭下でカーボ
ンポテンシャル１％を得るために、従来の変成ガス（Ｃ
Ｏが約２０％程度しかない）ではＣＯ２量を０．０２％
のオーダーで保持しなければならないのに対して、ＣＯ
量が５０％のときのＣＯ２量は０．１２％のオーダーで
管理すればよく、前者の場合と比較すると、ＣＯ２量が
６倍でＣＯ２量の調節がし易く、ＣＰを容易に高精度で
制御することができる。本願発明による二酸化炭素ガス
を加える反応式は表２の通りである。
ンポテンシャル１％を得るために、従来の変成ガス（Ｃ
Ｏが約２０％程度しかない）ではＣＯ２量を０．０２％
のオーダーで保持しなければならないのに対して、ＣＯ
量が５０％のときのＣＯ２量は０．１２％のオーダーで
管理すればよく、前者の場合と比較すると、ＣＯ２量が
６倍でＣＯ２量の調節がし易く、ＣＰを容易に高精度で
制御することができる。本願発明による二酸化炭素ガス
を加える反応式は表２の通りである。
【００２０】
【表２】
【００２１】以上の如く、本発明は高温における浸炭を
高精度で行なうことができる優れた技術を提供するもの
である。
高精度で行なうことができる優れた技術を提供するもの
である。
【００２２】
【実施例】原料ガスとして純プロパンを使用し、Ｃ３Ｈ
８，ＣＯ２，空気の混合比を２０．２：４６．６：３３
．２とし、１１００℃に調整されたニッケル触媒変成炉
で変成したときのＣＯ量は５０％、ＣＯ２濃度は０．３
７％、ＣＰは０．３２％であった。このガスにプロパン
を添加しＣＯ２を還元してＣＯ２量を減少させ、ＣＯ２
を０．１％に調整した。このガスのこの時のＣＰは図１
中の曲線Ｄに示される通り、１．１５％であった。この
浸炭ガス中で、ＳＣＭ４２０Ｈ材の２０φ×１００ｍｍ
の丸棒試料について１１００℃で１時間の浸炭作業を行
なった結果、表面炭素濃度は１．１５％、全浸炭深さは
約１．６ｍｍを得ることができた。
８，ＣＯ２，空気の混合比を２０．２：４６．６：３３
．２とし、１１００℃に調整されたニッケル触媒変成炉
で変成したときのＣＯ量は５０％、ＣＯ２濃度は０．３
７％、ＣＰは０．３２％であった。このガスにプロパン
を添加しＣＯ２を還元してＣＯ２量を減少させ、ＣＯ２
を０．１％に調整した。このガスのこの時のＣＰは図１
中の曲線Ｄに示される通り、１．１５％であった。この
浸炭ガス中で、ＳＣＭ４２０Ｈ材の２０φ×１００ｍｍ
の丸棒試料について１１００℃で１時間の浸炭作業を行
なった結果、表面炭素濃度は１．１５％、全浸炭深さは
約１．６ｍｍを得ることができた。
【００２３】
【発明の効果】これまでの炭化水素と空気とから変成さ
せる浸炭性ガスでは、高温下でのカーボンポテンシャル
の高精度の制御は困難であったが、本発明では二酸化炭
素ガスを添加することで、変成ガス中のＣＯ量を増加さ
せることにより、ＣＯ２量の制御を容易にして、ＣＯ量
とＣＯ２量の比に相関するカーボンポテンシャルの制御
を高温下でも容易にし、これにより雰囲気による高温で
短時間の浸炭が可能となる卓越した効果がある。
せる浸炭性ガスでは、高温下でのカーボンポテンシャル
の高精度の制御は困難であったが、本発明では二酸化炭
素ガスを添加することで、変成ガス中のＣＯ量を増加さ
せることにより、ＣＯ２量の制御を容易にして、ＣＯ量
とＣＯ２量の比に相関するカーボンポテンシャルの制御
を高温下でも容易にし、これにより雰囲気による高温で
短時間の浸炭が可能となる卓越した効果がある。
【図１】カーボンポテンシャルとＣＯ２量の関係を示す
グラフである。
グラフである。
Claims (1)
- 【請求項１】 炭化水素又は炭化水素と空気との原料
ガスに二酸化炭素を加えて変成し、変成ガス組成中のＣ
Ｏ含有量を３０〜６０容量％として、ＣＯとＣＯ２含有
量比の制御を容易にしたガスを使用することを特徴とす
る高温下での鋼の雰囲気高速浸炭法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11268391A JPH04268062A (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | 鋼の雰囲気浸炭法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11268391A JPH04268062A (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | 鋼の雰囲気浸炭法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04268062A true JPH04268062A (ja) | 1992-09-24 |
Family
ID=14592865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11268391A Pending JPH04268062A (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | 鋼の雰囲気浸炭法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04268062A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001278610A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-10 | Nippon Sanso Corp | 高温迅速浸炭用雰囲気ガス発生方法 |
| JP2005290509A (ja) * | 2004-04-02 | 2005-10-20 | Chugai Ro Co Ltd | 浸炭用ガス製造装置 |
| JP2012092423A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-05-17 | Dowa Thermotech Kk | ガス浸炭方法 |
| JP2012092424A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-05-17 | Dowa Thermotech Kk | ガス浸炭方法及びガス浸炭装置 |
| JP2016183377A (ja) * | 2015-03-26 | 2016-10-20 | 大同特殊鋼株式会社 | 金属材料の熱処理方法 |
| JP2019119892A (ja) * | 2017-12-28 | 2019-07-22 | エア・ウォーター株式会社 | ガス浸炭方法 |
-
1991
- 1991-02-22 JP JP11268391A patent/JPH04268062A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001278610A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-10 | Nippon Sanso Corp | 高温迅速浸炭用雰囲気ガス発生方法 |
| JP2005290509A (ja) * | 2004-04-02 | 2005-10-20 | Chugai Ro Co Ltd | 浸炭用ガス製造装置 |
| JP2012092423A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-05-17 | Dowa Thermotech Kk | ガス浸炭方法 |
| JP2012092424A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-05-17 | Dowa Thermotech Kk | ガス浸炭方法及びガス浸炭装置 |
| JP2016183377A (ja) * | 2015-03-26 | 2016-10-20 | 大同特殊鋼株式会社 | 金属材料の熱処理方法 |
| JP2019119892A (ja) * | 2017-12-28 | 2019-07-22 | エア・ウォーター株式会社 | ガス浸炭方法 |
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