JPH0568538B2 - - Google Patents
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- JPH0568538B2 JPH0568538B2 JP58123576A JP12357683A JPH0568538B2 JP H0568538 B2 JPH0568538 B2 JP H0568538B2 JP 58123576 A JP58123576 A JP 58123576A JP 12357683 A JP12357683 A JP 12357683A JP H0568538 B2 JPH0568538 B2 JP H0568538B2
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- Japan
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- temperature
- heat treatment
- oxidation
- treatment method
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/34—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases more than one element being applied in more than one step
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ガス軟窒化と表面酸化とを順次実施
する鉄からなる構造部材の表面の熱処理方法に関
する。
する鉄からなる構造部材の表面の熱処理方法に関
する。
本明細書中で「ガス軟窒化」とは、窒素と炭素
とを鉄鋼製の工作物の縁部層に添加するための熱
化学的処理のことで、その際窒素の添加が多くな
つており、結合層を形成し、その結合層の下側に
は窒素添加された拡散層ができるものである。窒
化処理として例えばアンモニアとエンドガスの混
合雰囲気中で熱処理するが、軟窒化と言われる塩
浴窒化と同様の処理結果が得られるためこの様に
「ガス軟窒化」と称する。
とを鉄鋼製の工作物の縁部層に添加するための熱
化学的処理のことで、その際窒素の添加が多くな
つており、結合層を形成し、その結合層の下側に
は窒素添加された拡散層ができるものである。窒
化処理として例えばアンモニアとエンドガスの混
合雰囲気中で熱処理するが、軟窒化と言われる塩
浴窒化と同様の処理結果が得られるためこの様に
「ガス軟窒化」と称する。
この種の処理法は、低炭素含有の鋼からなるウ
インドワイパーの継ぎ手に対して亜鉛メツキをす
ることなく耐蝕性を高めるために用いられ、これ
は「メタルプログレス」1982年６月号第11及び12
頁に記載されていて公知である。この周知の方法
では、ガス軟窒化、即ち窒化成分（アンモニア）
と炭素とを含む雰囲気中で、鉄−窒素系のA1−
温度より低い温度での熱処理が行われる。その結
果、取り分け構造部材の疲労強度を上げ且つ表面
に硬質面を形成し、これには次いで詳細には記載
していない酸化処理が施される。
インドワイパーの継ぎ手に対して亜鉛メツキをす
ることなく耐蝕性を高めるために用いられ、これ
は「メタルプログレス」1982年６月号第11及び12
頁に記載されていて公知である。この周知の方法
では、ガス軟窒化、即ち窒化成分（アンモニア）
と炭素とを含む雰囲気中で、鉄−窒素系のA1−
温度より低い温度での熱処理が行われる。その結
果、取り分け構造部材の疲労強度を上げ且つ表面
に硬質面を形成し、これには次いで詳細には記載
していない酸化処理が施される。
また炭素と窒素とを鋼の縁部層に添加するため
に、オーステナイト状態で鉄鋼製の工作物を熱化
学的に熱処理し、その際炭素の添加が多くなつて
おり、これらの要素がオーステナイトと共に固溶
体を形成することを、本明細書では「浸炭窒化」
としているが本発明の本質とは直接関係がない。
に、オーステナイト状態で鉄鋼製の工作物を熱化
学的に熱処理し、その際炭素の添加が多くなつて
おり、これらの要素がオーステナイトと共に固溶
体を形成することを、本明細書では「浸炭窒化」
としているが本発明の本質とは直接関係がない。
本発明の課題は、初めに述べた種の方法におい
て、腐食の危険のある雰囲気、特に湿気のある雰
囲気中で振動負荷を受ける構造部材の耐久性を更
に高めるために適用出来る方法を提供することに
ある。
て、腐食の危険のある雰囲気、特に湿気のある雰
囲気中で振動負荷を受ける構造部材の耐久性を更
に高めるために適用出来る方法を提供することに
ある。
この種の負荷は例えば自動車の衝撃−乃至は振
動ダンパーのピストンロツドに生ずる。従来この
種の構造部材で耐久性を高めるために、電気的硬
質クロムメツキを施して、引き続いてこのクロム
メツキには水素による脆性をなくすためグロー処
理を行い、最後にマスクの表面仕上げを実施して
来た。この周知の方法は一連の欠点がある。即
ち、クロム金属は高価であり、また重金属である
から環境を汚染する。マスクの品質は破損なしに
制御することは出来ず、水素による脆性破壊をな
くす目的ではグロー処理は不可欠なものであつ
た。
動ダンパーのピストンロツドに生ずる。従来この
種の構造部材で耐久性を高めるために、電気的硬
質クロムメツキを施して、引き続いてこのクロム
メツキには水素による脆性をなくすためグロー処
理を行い、最後にマスクの表面仕上げを実施して
来た。この周知の方法は一連の欠点がある。即
ち、クロム金属は高価であり、また重金属である
から環境を汚染する。マスクの品質は破損なしに
制御することは出来ず、水素による脆性破壊をな
くす目的ではグロー処理は不可欠なものであつ
た。
電気的クロムメツキ法の代わりに塩浴窒化法を
用いることも周知であり、この方法ではシアン化
物、即ち有害塩浴及び塩浴を２度は必要とする。
２番目の塩浴は表面の酸化であり、この場合、処
理温度は400℃に限定されている。環境汚染の観
点からは塩浴を用いない方向が実態である。
用いることも周知であり、この方法ではシアン化
物、即ち有害塩浴及び塩浴を２度は必要とする。
２番目の塩浴は表面の酸化であり、この場合、処
理温度は400℃に限定されている。環境汚染の観
点からは塩浴を用いない方向が実態である。
上述した課題の本発明による解決策は従つて、
ガス軟窒化が、鉄−窒素系のA1−温度より高く、
鉄−炭素系のA1−温度よりも低い、窒素−オー
ステナイト層を形成させる温度でもつて、40〜70
％のアンモニアの混合ガス中で行われ、そして表
面酸化が、表面酸化と同時に行う窒素−オーステ
ナイトからベイナイトへの直接転移に適する400
〜600℃の温度で塩浴なしで行われるようにする
ことである。
ガス軟窒化が、鉄−窒素系のA1−温度より高く、
鉄−炭素系のA1−温度よりも低い、窒素−オー
ステナイト層を形成させる温度でもつて、40〜70
％のアンモニアの混合ガス中で行われ、そして表
面酸化が、表面酸化と同時に行う窒素−オーステ
ナイトからベイナイトへの直接転移に適する400
〜600℃の温度で塩浴なしで行われるようにする
ことである。
本発明の主要部は従つて、ガス軟窒化温度を鉄
−窒素系のA1−温度（590℃）より高い温度を選
択した点にある。この温度はしかし任意に高くす
べきではなく、寧ろ600〜675℃の間、即ち鉄−炭
素系の転移温度（723℃）より低い温度とするの
が良い。その理由は、700℃程度の温度では、耐
摩耗性及び疲労強度に関した処理材料の特性が既
にもう悪化するからである。この温度を選択する
と、材料の中心組織は変化せず、従つて材料の寸
法変化は無視出来る。
−窒素系のA1−温度（590℃）より高い温度を選
択した点にある。この温度はしかし任意に高くす
べきではなく、寧ろ600〜675℃の間、即ち鉄−炭
素系の転移温度（723℃）より低い温度とするの
が良い。その理由は、700℃程度の温度では、耐
摩耗性及び疲労強度に関した処理材料の特性が既
にもう悪化するからである。この温度を選択する
と、材料の中心組織は変化せず、従つて材料の寸
法変化は無視出来る。
まず第１に窒化する雰囲気と関連した第１の処
理工程の間、Fe−Ｎ系のA1−温度より高い温度
に選択していることにより、７〜９％の高い窒素
含有の比較的厚みのある窒化層が生成される。小
孔が殆どない耐摩耗性の結合層を成すこの窒化物
層の下側で、微細写真は約２％の窒素含有の窒素
−オーステナイト層があることを示している。
400〜600℃、特に有利に500℃の温度の水蒸気内
で実施される酸化は、一方では表面にFe3O4の耐
蝕層を形成し、他方では窒素−オーステナイト層
を特に細粒のベイナイトに転移させ、これにより
高い延性、即ち柔靭性が生ずる。酸化のために、
水蒸気酸化の代わりに酸素と結合し易い塗布剤
を、例えばシリコン、マンガン、クロム、ほう
酸、チタン、ニオブ等の材料と共に用いると、加
熱することによつて表面に、この材料の酸化物か
らなる層が形成されることになる。
理工程の間、Fe−Ｎ系のA1−温度より高い温度
に選択していることにより、７〜９％の高い窒素
含有の比較的厚みのある窒化層が生成される。小
孔が殆どない耐摩耗性の結合層を成すこの窒化物
層の下側で、微細写真は約２％の窒素含有の窒素
−オーステナイト層があることを示している。
400〜600℃、特に有利に500℃の温度の水蒸気内
で実施される酸化は、一方では表面にFe3O4の耐
蝕層を形成し、他方では窒素−オーステナイト層
を特に細粒のベイナイトに転移させ、これにより
高い延性、即ち柔靭性が生ずる。酸化のために、
水蒸気酸化の代わりに酸素と結合し易い塗布剤
を、例えばシリコン、マンガン、クロム、ほう
酸、チタン、ニオブ等の材料と共に用いると、加
熱することによつて表面に、この材料の酸化物か
らなる層が形成されることになる。
本発明による方法及び工程の上述の説明から、
本発明の主要部は、前述の両方の方法プロセスを
組み合わせることによつてのみ結合領域の下側の
層中にだけ細粒のベイナイトを得ることが出来る
ということで、その際それぞれの構成部材の中心
は変化せずそのままとなる。
本発明の主要部は、前述の両方の方法プロセスを
組み合わせることによつてのみ結合領域の下側の
層中にだけ細粒のベイナイトを得ることが出来る
ということで、その際それぞれの構成部材の中心
は変化せずそのままとなる。
これに対し前述の「メタルプログレス」に記載
の方法でも約８％の窒素含有の結合層を形成する
が、しかし振動強度にとつて好ましいベイナイト
の中間層は生成しない。
の方法でも約８％の窒素含有の結合層を形成する
が、しかし振動強度にとつて好ましいベイナイト
の中間層は生成しない。
ホウドレモント出版の「特殊鋼学ハンドブツ
ク」の第３版、第２巻、第1349頁には、600℃と
670℃での鉄シアン化カリで塩浴での表面処理が
記載されている。この表面処理は、従つて明らか
に炭素の含有量を多くした浸炭窒化であつて、部
材の縁で1.1〜1.4％の炭素含有量並びに1.1〜1.3
％の窒素含有量（従つて本発明の場合よりも可な
り低い）をもたらす結果となつた。この方法では
しかしながら引き続く硬化により縁領域にはマル
テンサイト硬化が得られ、部材の中心でも転移が
行われるはずである。特に高合金鋼では、この状
態では残存オーステナイトが多くなるという危険
がある。次に続く酸化プロセスについてはこのハ
ンドブツクには何ら言及していない。
ク」の第３版、第２巻、第1349頁には、600℃と
670℃での鉄シアン化カリで塩浴での表面処理が
記載されている。この表面処理は、従つて明らか
に炭素の含有量を多くした浸炭窒化であつて、部
材の縁で1.1〜1.4％の炭素含有量並びに1.1〜1.3
％の窒素含有量（従つて本発明の場合よりも可な
り低い）をもたらす結果となつた。この方法では
しかしながら引き続く硬化により縁領域にはマル
テンサイト硬化が得られ、部材の中心でも転移が
行われるはずである。特に高合金鋼では、この状
態では残存オーステナイトが多くなるという危険
がある。次に続く酸化プロセスについてはこのハ
ンドブツクには何ら言及していない。
特許請求の範囲第３項によれば、酸化プロセス
として水蒸気中の加熱を推奨しているが、これ
は、高速度切削工具の窒化に続くものとして
「TEW−技報」1975年版、第２巻、第136頁に記
載されている。しかしながらこのことは、特許請
求の範囲第４項による酸化の為に、各部材の表面
を酸素と結合し易い、例えばペースト状の層で覆
うということを除外する訳ではない。
として水蒸気中の加熱を推奨しているが、これ
は、高速度切削工具の窒化に続くものとして
「TEW−技報」1975年版、第２巻、第136頁に記
載されている。しかしながらこのことは、特許請
求の範囲第４項による酸化の為に、各部材の表面
を酸素と結合し易い、例えばペースト状の層で覆
うということを除外する訳ではない。
ガス軟窒化と酸化との両方の方法プロセスの間
で、表面を平らにする目的でラツピング処理を行
うと良い。
で、表面を平らにする目的でラツピング処理を行
うと良い。
実施例：
C45からなるピストン棒を機械加工後、アンモ
ニア50％及びエンドガス50％を含む雰囲気中630
℃の温度で２時間ガス軟窒化し、引き続いて約80
℃のオイル中で焼き入れする。例えば表面粗さ
2μｍ以下のラツピング処理後、ピストン棒を500
℃の水蒸気に１時間曝し、次いで空冷する。
ニア50％及びエンドガス50％を含む雰囲気中630
℃の温度で２時間ガス軟窒化し、引き続いて約80
℃のオイル中で焼き入れする。例えば表面粗さ
2μｍ以下のラツピング処理後、ピストン棒を500
℃の水蒸気に１時間曝し、次いで空冷する。
本発明による方法の利用分野は当然のことなが
ら非常に広い。自動車技術においては、内燃機関
の排気装置の部品、コイルバネ、外板等に適用出
来る。
ら非常に広い。自動車技術においては、内燃機関
の排気装置の部品、コイルバネ、外板等に適用出
来る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ガス軟窒化と表面酸化とを順次実施する鉄か
らなる構造部材の表面の熱処理方法において、ガ
ス軟窒化が、鉄−窒素系のA1−温度より高く、
鉄−炭素系のA1−温度よりも低く、また窒素−
オーステナイト層を形成させる温度で、40〜70％
のアンモニアの混合ガス中で行われ、そして表面
酸化が、表面酸化と同時に行う窒素−オーステナ
イトからベイナイトへの直接転移に適する400〜
600℃の温度で塩浴なしで行われることを特徴と
する熱処理方法。 ２ 600〜675℃の間の温度でガス軟窒化が行われ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の熱処理方法。 ３ 水蒸気中で酸化が行われることを特徴とする
特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の熱処理
方法。 ４ 酸化するために表面が酸素と結合し易い層で
被覆されることを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の熱処理方法。 ５ 500℃で酸化が行われることを特徴とする特
許請求の範囲第１項〜第４項のうちの１項に記載
の熱処理方法。 ６ ガス軟窒化と酸化との間に研磨、特にラツピ
ングを行うことを特徴とする特許請求の範囲第１
項〜第５項のうちの１項に記載の熱処理方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19823225686 DE3225686C2 (de) | 1982-07-09 | 1982-07-09 | Verfahren zur Wärmebehandlung der Oberfläche eines Bauteils |
| DE3225686.8 | 1982-07-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5923869A JPS5923869A (ja) | 1984-02-07 |
| JPH0568538B2 true JPH0568538B2 (ja) | 1993-09-29 |
Family
ID=6168015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12357683A Granted JPS5923869A (ja) | 1982-07-09 | 1983-07-08 | 構造部材の表面の熱処理方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5923869A (ja) |
| DE (1) | DE3225686C2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60153455A (ja) * | 1984-01-23 | 1985-08-12 | Nippon Piston Ring Co Ltd | 鋼製ピストンリング |
| US4679706A (en) * | 1984-10-29 | 1987-07-14 | Enviro-Spray Systems, Inc. | Dispensing system with inflatable bag propelling mechanism and separate product gas phase |
| JPS61186469A (ja) * | 1985-02-15 | 1986-08-20 | Tokyo Netsu Shiyori Kogyo Kk | 複合熱処理方法 |
| DE4322246B4 (de) * | 1992-08-17 | 2004-01-29 | Volkswagen Ag | Nockenwellenanordnung mit zumindest einem von einer Welle begrenzt schwenkbar getragenen Nocken |
| JP3422528B2 (ja) * | 1992-08-17 | 2003-06-30 | フオルクスワーゲン・アクチエンゲゼルシヤフト | 軸に限定揺動可能に支持された少なくとも１個のカムを有するカム軸装置 |
| DE19500576C2 (de) * | 1994-03-16 | 1996-07-11 | Schaeffler Waelzlager Kg | Verfahren zur thermochemischen Behandlung von dünnwandigen Bauteilen |
| DE19510302C2 (de) * | 1995-03-22 | 1997-04-24 | Bilstein August Gmbh Co Kg | Oberflächenbehandelte Kolbenstange und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| DE19525182C2 (de) * | 1995-07-11 | 1997-07-17 | Metaplas Ionon Gmbh | Verfahren zur Erzeugung von Korrosions- und Verschleißschutzschichten auf Eisenbasiswerkstoffen |
| DE10127020B4 (de) * | 2001-06-01 | 2004-07-08 | Federal-Mogul Friedberg Gmbh | Kolbenring mit einer Oxid-Nitrid-Verbundschicht |
| US7621201B2 (en) * | 2008-03-05 | 2009-11-24 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Hot forming tools for aluminum and magnesium sheets |
| FR2942241B1 (fr) * | 2009-02-18 | 2011-10-21 | Hydromecanique & Frottement | Procede de traitement de pieces pour ustensiles de cuisine |
| CN110777323A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-02-11 | 上海大学 | 气体氮碳共渗及后氧化工艺复合处理方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DD119822A1 (ja) * | 1975-06-20 | 1976-05-12 | ||
| JPS53371A (en) * | 1976-06-23 | 1978-01-05 | Lec Kk | Mounting piece |
| GB2015580B (en) * | 1978-01-20 | 1982-03-10 | Neill Holding Ltd J | Recarburising ferrous materials |
| JPS55125267A (en) * | 1979-03-22 | 1980-09-26 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Surface treating method of improving abrasion resistance and corrosion resistance of iron and steel |
| DE2930165C2 (de) * | 1979-07-25 | 1981-12-24 | Degussa Ag, 6000 Frankfurt | Verfahren zum Nitrieren von Baustahl und Gußeisen |
| JPS5631965A (en) * | 1979-08-27 | 1981-03-31 | Yuuzou Takahashi | Concrete form for making geometrical pattern on wall surface |
-
1982
- 1982-07-09 DE DE19823225686 patent/DE3225686C2/de not_active Expired
-
1983
- 1983-07-08 JP JP12357683A patent/JPS5923869A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3225686C2 (de) | 1990-05-10 |
| DE3225686A1 (de) | 1984-01-12 |
| JPS5923869A (ja) | 1984-02-07 |
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