JPH0440425B2 - - Google Patents
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- JPH0440425B2 JPH0440425B2 JP26821488A JP26821488A JPH0440425B2 JP H0440425 B2 JPH0440425 B2 JP H0440425B2 JP 26821488 A JP26821488 A JP 26821488A JP 26821488 A JP26821488 A JP 26821488A JP H0440425 B2 JPH0440425 B2 JP H0440425B2
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- Japan
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- temperature
- nitriding
- iron
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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
［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
日まで広く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℃の塩浴中に投入して表面
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］ 窒素及び炭素の供給源としてのアルカリ金属シ
アン酸塩と、副成分であるアルカリ金属炭酸塩と
を混合溶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。この場合一
般的には、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エライト
（α−Fe）と窒化鉄（Fe4N）の共析点以下の温
度で窒化処理を行つている。 共析温度590℃以下にて溶融塩中で窒化処理を
行つた場合、例えば580℃、60〜120分の代表的な
熱処理工程では、処理された鉄系部品の表面に
は、侵入拡散した６〜11％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通常、10
〜20μｍの厚みで生成し、その層直下より母材芯
部に向つて、約0.1％の窒素がさらに拡散した拡
散層が0.3〜0.6mm厚みで生成する。 処理後の部品は、最表面に生成した化合物層に
よつて、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、拡散層によつて曲げ、
ねじり疲労強度を向上させることができると共
に、金相学的相変体を起さず、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、
処理前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つた
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つているが問題点と
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Fe4N）炭化鉄（Fe3C）及びフエライト（α−
Fe）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−
21222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、本発明によつて解決しているオーステナイ相
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。 ［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く鋭意研
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＋Fe3C＋Fe4N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
浴窒化処理を行なつた後、250℃〜550℃望ましく
は300℃〜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度強度をかなり向上
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
が多くなる点を考慮し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 S15C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αK＝2.45）を用い
て、小野式回転曲疲労試験機により、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
処理を行なつた試片が、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S15Cの
化学成分を次に示す。
上させる塩浴窒化方法に関し、より具体的には今
日まで広く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℃の塩浴中に投入して表面
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］ 窒素及び炭素の供給源としてのアルカリ金属シ
アン酸塩と、副成分であるアルカリ金属炭酸塩と
を混合溶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。この場合一
般的には、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エライト
（α−Fe）と窒化鉄（Fe4N）の共析点以下の温
度で窒化処理を行つている。 共析温度590℃以下にて溶融塩中で窒化処理を
行つた場合、例えば580℃、60〜120分の代表的な
熱処理工程では、処理された鉄系部品の表面に
は、侵入拡散した６〜11％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通常、10
〜20μｍの厚みで生成し、その層直下より母材芯
部に向つて、約0.1％の窒素がさらに拡散した拡
散層が0.3〜0.6mm厚みで生成する。 処理後の部品は、最表面に生成した化合物層に
よつて、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、拡散層によつて曲げ、
ねじり疲労強度を向上させることができると共
に、金相学的相変体を起さず、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、
処理前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つた
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つているが問題点と
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Fe4N）炭化鉄（Fe3C）及びフエライト（α−
Fe）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−
21222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、本発明によつて解決しているオーステナイ相
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。 ［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く鋭意研
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＋Fe3C＋Fe4N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
浴窒化処理を行なつた後、250℃〜550℃望ましく
は300℃〜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度強度をかなり向上
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
が多くなる点を考慮し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 S15C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αK＝2.45）を用い
て、小野式回転曲疲労試験機により、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
処理を行なつた試片が、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S15Cの
化学成分を次に示す。
【表】
Ｃ Si Mn Ｐ
0.15 0.21 0.41 0.012
Ｓ Ｃ
0.013 0.01
実施例 ２
S15C鋼（実施例１と同じ）により作製したφ10
mm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つた。
mm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つた。
【表】
実施例 ３
S20C鋼により作製した試片を650℃にて90分窒
化処理後400℃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
て、化合物層と拡散層の中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)のＸ線回折装置
（Rigaku CN4036A2、ガイガーフレツクスRAD
−Ｂ）により調べた結果及び光学顕微鏡による
断面組織の写真は次のようになつた（第２図及び
第３図参照）。 この実施例で用いたS20C鋼材の化学成分は下
記の通りである。 Ｃ Si Mn Ｐ 0.20 0.21 0.45 0.019 Ｓ Ｃ 0.020 0.01 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SK5、SCM440による試片によ
つて本実施例と同一の処理を行い検査を行つたと
ころ本実施例と全く同じ結果が得られた。 実施例 ４ 前記のS15C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
そのままであつた。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。550℃では、240分で却て処理時間が長く
なりこれ以上では時間短縮に寄与しない。 第４図の写真１〜６は200℃〜500℃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。 実施例 ５ 実施例３と同じ組成のS20C鋼試片を表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分間保持後水冷した。これ
ら試片をJISZ2371に則り５％塩水噴霧試験を行
ない、その耐食性を比較した。表３に、点発錆す
るまでの経過時間を示す。
化処理後400℃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
て、化合物層と拡散層の中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)のＸ線回折装置
（Rigaku CN4036A2、ガイガーフレツクスRAD
−Ｂ）により調べた結果及び光学顕微鏡による
断面組織の写真は次のようになつた（第２図及び
第３図参照）。 この実施例で用いたS20C鋼材の化学成分は下
記の通りである。 Ｃ Si Mn Ｐ 0.20 0.21 0.45 0.019 Ｓ Ｃ 0.020 0.01 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SK5、SCM440による試片によ
つて本実施例と同一の処理を行い検査を行つたと
ころ本実施例と全く同じ結果が得られた。 実施例 ４ 前記のS15C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
そのままであつた。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。550℃では、240分で却て処理時間が長く
なりこれ以上では時間短縮に寄与しない。 第４図の写真１〜６は200℃〜500℃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。 実施例 ５ 実施例３と同じ組成のS20C鋼試片を表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分間保持後水冷した。これ
ら試片をJISZ2371に則り５％塩水噴霧試験を行
ない、その耐食性を比較した。表３に、点発錆す
るまでの経過時間を示す。
【表】
［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。 塩浴窒化処理を従来より高温の、フエライト、
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有する化合層と拡散層が得
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
成しこのまゝ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、フエライト、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
合物層をバツクアツ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つ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。
で、以下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、フエライト、
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有する化合層と拡散層が得
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
成しこのまゝ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、フエライト、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
合物層をバツクアツ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つ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。
第１図Ａ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１図Ｂは第１図Ａの切欠部
Ｂの拡大寸法図、第２図および第３図は、それぞ
れ、実施例３において窒化処理後に施した４種の
冷却条件に対応するＸ線回折図と断面の金属組織
を示す光学顕微鏡写真で、第４図は実施例４に記
載の各温度条件によるオーステナイト相の分解状
態を示す断面金属組織の光学顕微鏡写真である。
労試験片の寸法図、第１図Ｂは第１図Ａの切欠部
Ｂの拡大寸法図、第２図および第３図は、それぞ
れ、実施例３において窒化処理後に施した４種の
冷却条件に対応するＸ線回折図と断面の金属組織
を示す光学顕微鏡写真で、第４図は実施例４に記
載の各温度条件によるオーステナイト相の分解状
態を示す断面金属組織の光学顕微鏡写真である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 590℃〜650℃の温度に保持した溶融塩の中で
窒化処理を行なつた後、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αFe＋
Fe4N＋Fe3C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 JPH02118060A (ja) | 1990-05-02 |
| JPH0440425B2 true 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) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10227521A1 (de) * | 2002-06-20 | 2004-01-15 | Robert Bosch Gmbh | Bauelement mit einem Bereich aus nichtmagnetischem Stahl und einer magnetischen Randschicht und Verfahren zu dessen Herstellung |
-
1988
- 1988-10-26 JP JP26821488A patent/JPH02118060A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02118060A (ja) | 1990-05-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |