JPH0713294B2 - クロム含有鋼部材の浸炭窒化処理方法 - Google Patents
クロム含有鋼部材の浸炭窒化処理方法Info
- Publication number
- JPH0713294B2 JPH0713294B2 JP17365685A JP17365685A JPH0713294B2 JP H0713294 B2 JPH0713294 B2 JP H0713294B2 JP 17365685 A JP17365685 A JP 17365685A JP 17365685 A JP17365685 A JP 17365685A JP H0713294 B2 JPH0713294 B2 JP H0713294B2
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- Japan
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- chromium
- nitriding
- temperature
- treatment
- carburizing
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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、クロム含有鋼部材の表面処理に関し、特に、
クロム含有鋼部材を浸炭し、窒化することにより、表面
を硬化させる方法に関する。
クロム含有鋼部材を浸炭し、窒化することにより、表面
を硬化させる方法に関する。
（従来技術） 従来から、鋼部材を浸炭処理し、これを焼き入れして表
面硬化を行うことが知られている。
面硬化を行うことが知られている。
また、鋼部材の表面硬化を行う方法として窒素を部材中
に浸入させる浸窒化処理が知られている。この窒素は焼
入れ性を向上させると共に鋼部材中に安定した残留オー
ステナイト組織を形成させる効果があり、残留オーステ
ナイト組織は、ショットピーニング等により、鋼表面に
圧縮応力を与えるは加工誘起変態によりマルテンサイト
化するので、これによって部材表面を硬化させることが
でき、この結果部材の疲労強度を増大させることができ
るものである。この窒化処理を、浸炭処理と組合わせ、
浸炭処理の後再加熱して窒化処理することも知られてい
る。
に浸入させる浸窒化処理が知られている。この窒素は焼
入れ性を向上させると共に鋼部材中に安定した残留オー
ステナイト組織を形成させる効果があり、残留オーステ
ナイト組織は、ショットピーニング等により、鋼表面に
圧縮応力を与えるは加工誘起変態によりマルテンサイト
化するので、これによって部材表面を硬化させることが
でき、この結果部材の疲労強度を増大させることができ
るものである。この窒化処理を、浸炭処理と組合わせ、
浸炭処理の後再加熱して窒化処理することも知られてい
る。
この浸炭後いったん鋼のA1点以下まで温度を下げ、再び
A1点以上に加熱して焼き入れる方法は、結晶粒微細化処
理として知られており、これによって鋼部品のじん性を
向上させることができるものである。
A1点以上に加熱して焼き入れる方法は、結晶粒微細化処
理として知られており、これによって鋼部品のじん性を
向上させることができるものである。
（解決すべき問題点） しかし、従来の浸炭処理後、再加熱して窒化処理する方
法をクロム含有鋼部材に対して適用すると、表面に焼き
入れ性の悪い異常組織が発生し、この結果クロム含有鋼
部品の表面を十分に硬化させることができず、従って、
疲労強度を向上させることができないという問題が生じ
る。
法をクロム含有鋼部材に対して適用すると、表面に焼き
入れ性の悪い異常組織が発生し、この結果クロム含有鋼
部品の表面を十分に硬化させることができず、従って、
疲労強度を向上させることができないという問題が生じ
る。
（上記問題を解決するための手段） 本発明者らの知見によれば、上記再加熱による浸炭窒化
方法において、異常組織の発生は、浸炭後の再加熱の際
に、鋼部材中のクロムが炭素と結合してクロム炭化物が
生じることに起因する。このクロム炭化物は、加熱温度
を高くすれば、分解し、再固溶する性質を有する。さら
に、本発明者らは、窒化処理において、クロム含有鋼部
材では、同様に焼き入れ性の悪い異常組織が生じ、この
組織が部材の疲労強度向上に対する障害になっており、
この窒化処理における異常組織は、部材中に生じる窒化
物の量に応じて増大することを知見した。そして、この
窒化物は、窒化処理における窒素の濃度、窒化処理温
度、処理時間が増大する程多くなるとともに、部材内部
のより深い位置に生じる傾向がある。従って、クロム炭
化物を減少させるために、窒化処理温度を上げるとクロ
ム窒化物が増大して結果的に疲労強度を向上させること
ができなくなる。
方法において、異常組織の発生は、浸炭後の再加熱の際
に、鋼部材中のクロムが炭素と結合してクロム炭化物が
生じることに起因する。このクロム炭化物は、加熱温度
を高くすれば、分解し、再固溶する性質を有する。さら
に、本発明者らは、窒化処理において、クロム含有鋼部
材では、同様に焼き入れ性の悪い異常組織が生じ、この
組織が部材の疲労強度向上に対する障害になっており、
この窒化処理における異常組織は、部材中に生じる窒化
物の量に応じて増大することを知見した。そして、この
窒化物は、窒化処理における窒素の濃度、窒化処理温
度、処理時間が増大する程多くなるとともに、部材内部
のより深い位置に生じる傾向がある。従って、クロム炭
化物を減少させるために、窒化処理温度を上げるとクロ
ム窒化物が増大して結果的に疲労強度を向上させること
ができなくなる。
本発明のクロム含有鋼部材の浸炭窒化処理方法は、クロ
ム含有鋼部材を浸炭処理し、その後窒化処理し、焼き入
れ処理を行なう方法であって、該クロム含有鋼部材を浸
炭処理し、いったん鋼のA1変態点以下に冷却した後、85
0℃〜900℃の温度に再び加熱して結晶粒を微細化する処
理とクロム炭化物を分解する処理を行い、その後800℃
〜850℃の温度で浸窒化処理を行い、次に焼き入れ処理
を行なうことを特徴とする。
ム含有鋼部材を浸炭処理し、その後窒化処理し、焼き入
れ処理を行なう方法であって、該クロム含有鋼部材を浸
炭処理し、いったん鋼のA1変態点以下に冷却した後、85
0℃〜900℃の温度に再び加熱して結晶粒を微細化する処
理とクロム炭化物を分解する処理を行い、その後800℃
〜850℃の温度で浸窒化処理を行い、次に焼き入れ処理
を行なうことを特徴とする。
本発明によれば、クロム含有鋼部材は好ましくは約900
℃〜約930℃の温度で約２時間〜約４時間かけて浸炭処
理される。本発明の浸炭処理では必ずしも温度を一定に
保持する必要はない。また、本発明を適用することがで
きるクロム含有鋼部材としては、例えばSCM420、SCr420
等が挙げられる。本発明の浸窒化処理は、上記浸炭処理
の後行われるようになっている。浸窒化処理を行うに当
たり、クロム含有鋼部材を850℃〜900℃まで再加熱して
所定時間保持する。これによって結晶粒の微細化処理を
行うとともに、再加熱における昇温過程で生じたクロム
窒化物を分解し再固溶させるようになっている。この保
持時間は、約５分〜20分程度が好ましい。次に、温度を
降下させて、クロム含有部材を、浸窒化処理する。窒化
処理温度は、800℃〜850℃が好ましく、窒化処理時間
は、約５分〜約20分が好ましく、処理温度が高い程、処
理時間は、短くなる。
℃〜約930℃の温度で約２時間〜約４時間かけて浸炭処
理される。本発明の浸炭処理では必ずしも温度を一定に
保持する必要はない。また、本発明を適用することがで
きるクロム含有鋼部材としては、例えばSCM420、SCr420
等が挙げられる。本発明の浸窒化処理は、上記浸炭処理
の後行われるようになっている。浸窒化処理を行うに当
たり、クロム含有鋼部材を850℃〜900℃まで再加熱して
所定時間保持する。これによって結晶粒の微細化処理を
行うとともに、再加熱における昇温過程で生じたクロム
窒化物を分解し再固溶させるようになっている。この保
持時間は、約５分〜20分程度が好ましい。次に、温度を
降下させて、クロム含有部材を、浸窒化処理する。窒化
処理温度は、800℃〜850℃が好ましく、窒化処理時間
は、約５分〜約20分が好ましく、処理温度が高い程、処
理時間は、短くなる。
また、浸窒化のための窒素は、例えばNH3ガスから添加
することができ、キャリアガスとしてはRXガスを用いる
ことができる。RXガスは例えば、CO 24％、H23.0％、CO
20.2％、CH40.04％、H2O 0.4％、残部N2のような組成を
有する。この窒素含有雰囲気ガス中の窒素の割合、すな
わち窒素ポテンシャルは、約0.2％〜約0.4％が好まし
い。窒素ポテンシャルを高くする程また処理時間が長い
程窒素の浸入深さ、すなわち、有効浸窒深さが深くなる
傾向があり、従って、窒素ポテンシャルが高い程、浸窒
化処理時間は短くなる。
することができ、キャリアガスとしてはRXガスを用いる
ことができる。RXガスは例えば、CO 24％、H23.0％、CO
20.2％、CH40.04％、H2O 0.4％、残部N2のような組成を
有する。この窒素含有雰囲気ガス中の窒素の割合、すな
わち窒素ポテンシャルは、約0.2％〜約0.4％が好まし
い。窒素ポテンシャルを高くする程また処理時間が長い
程窒素の浸入深さ、すなわち、有効浸窒深さが深くなる
傾向があり、従って、窒素ポテンシャルが高い程、浸窒
化処理時間は短くなる。
（本発明の効果） 本発明によれば、浸炭処理後クロム含有鋼部材を再加熱
するようになっており、この処理によって、鋼の結晶粒
の微細化を促進することができ、この結果、鋼部材のじ
ん性を向上させることができる。なお、再加熱の昇温過
程を通して生じるクロム炭化物は、再加熱温度を850℃
〜900℃といった比較的高温に維持することにより、再
固溶させることができ、従って、クロム窒化物に起因す
る異常組織の生成を極力抑えることができる。また、本
発明の浸窒化処理は、上記再加熱処理から、温度を下
げ、800℃〜850℃といった比較的低い温度で行うように
なっているので、有効浸窒深さを小さくすることがで
き、浸窒化を浸炭処理過程を通して不可避的に生じるク
ロム酸化物生成領域内に集中させ、クロム窒化物の生成
を極力抑えることができる。これによって、クロム窒化
物に起因する異常組織の生成を抑えることができる。従
って、本発明によれば、クロム炭化物、クロム窒化物に
起因する異常組織の生成をそれぞれ抑えることができ、
この結果、浸炭、再加熱及び浸窒化を通してクロム含有
鋼部材のじん性及び疲労強度を有効に向上させることが
できるものである。
するようになっており、この処理によって、鋼の結晶粒
の微細化を促進することができ、この結果、鋼部材のじ
ん性を向上させることができる。なお、再加熱の昇温過
程を通して生じるクロム炭化物は、再加熱温度を850℃
〜900℃といった比較的高温に維持することにより、再
固溶させることができ、従って、クロム窒化物に起因す
る異常組織の生成を極力抑えることができる。また、本
発明の浸窒化処理は、上記再加熱処理から、温度を下
げ、800℃〜850℃といった比較的低い温度で行うように
なっているので、有効浸窒深さを小さくすることがで
き、浸窒化を浸炭処理過程を通して不可避的に生じるク
ロム酸化物生成領域内に集中させ、クロム窒化物の生成
を極力抑えることができる。これによって、クロム窒化
物に起因する異常組織の生成を抑えることができる。従
って、本発明によれば、クロム炭化物、クロム窒化物に
起因する異常組織の生成をそれぞれ抑えることができ、
この結果、浸炭、再加熱及び浸窒化を通してクロム含有
鋼部材のじん性及び疲労強度を有効に向上させることが
できるものである。
（実施例の説明） 以下、本発明を材質SCM420のセカンダリシャフトギヤを
製造する場合に適用した例について説明する。このSCM4
20の組成は、C 0.21重量％、Si 0.27重量％、Mn 0.81重
量％、P 0.016重量％、S 0.014重量％、Cr 1.02重量
％、Mo 0.15重量％、残部Feであった。上記セカンダリ
シャフトギヤ用部品をまず浸炭処理した。
製造する場合に適用した例について説明する。このSCM4
20の組成は、C 0.21重量％、Si 0.27重量％、Mn 0.81重
量％、P 0.016重量％、S 0.014重量％、Cr 1.02重量
％、Mo 0.15重量％、残部Feであった。上記セカンダリ
シャフトギヤ用部品をまず浸炭処理した。
浸炭処理条件 第１工程 浸炭処理時間 910℃ 浸炭処理時時間 3.5時間 第２工程 第１工程の後部品の温度を降下させてさらに浸炭処理を
行った。
行った。
浸炭処理温度 840℃ 浸炭処理時間 30分 次に、浸炭処理した部品を浸窒化処理した。
この場合、浸窒化処理工程は、浸炭処理の後温度が低下
した部品を再び加熱して所定温度に維持する第１工程
と、実際に浸窒化を行う第２工程とで構成した。なお第
２工程における窒素添加ガスとしてNHを使用した。キャ
リアガスとしてRXガスを使用し、窒素ポテンシャルを0.
25％に設定した。
した部品を再び加熱して所定温度に維持する第１工程
と、実際に浸窒化を行う第２工程とで構成した。なお第
２工程における窒素添加ガスとしてNHを使用した。キャ
リアガスとしてRXガスを使用し、窒素ポテンシャルを0.
25％に設定した。
実施例１ 浸窒化処理条件 第１工程 再加熱温度 860℃ 時間 20分 第２工程 第１工程の後部品の温度を下降させて浸窒化を行った。
窒化処理温度 820℃ 窒化処理時間 20分 比較例１ 浸窒化処理条件 第１工程 再加熱温度 860℃ 時間 20分 第２工程 窒化処理温度 860℃ 窒化処理時間 20分 比較例２ 浸窒化処理条件 第１工程 再加熱温度 820℃ 時間 20分 第２工程 窒化処理温度 820℃ 窒化処理時間 20分 上記処理によって得られた部品を５％硝酸アルコールに
より弱エッチング処理し、その断面の顕微鏡写真を第１
図に示す。これによれば、比較例１及び２のものでは部
品の表面から内方に向って黒いすじが無数に延びている
のが観察される。これは、この部分に異常組織が発生し
ていることを示すものである。一方、実施例のものは、
上記のような黒いすじは、表面付近に僅かに見られる程
度であり、異常組織がほとんど発生していないことを示
している。実施例１のものにおける異常組織の最大深さ
は、５μｍ以下であり、一方、比較例１及び２のものに
おける最大深さは、それぞれ約20μｍ、約35μｍに達し
ていた。
より弱エッチング処理し、その断面の顕微鏡写真を第１
図に示す。これによれば、比較例１及び２のものでは部
品の表面から内方に向って黒いすじが無数に延びている
のが観察される。これは、この部分に異常組織が発生し
ていることを示すものである。一方、実施例のものは、
上記のような黒いすじは、表面付近に僅かに見られる程
度であり、異常組織がほとんど発生していないことを示
している。実施例１のものにおける異常組織の最大深さ
は、５μｍ以下であり、一方、比較例１及び２のものに
おける最大深さは、それぞれ約20μｍ、約35μｍに達し
ていた。
次に窒化処理において、第２工程における処理条件を窒
化処理温度:820℃、窒化処理時間20分、窒素ポテンシャ
ル:0.25％と同一にして、第１工程の温度、時間を変化
させ、部品異常組織の発生状況を実験した。この結果を
第２図に示す。これによれば、第２図の斜線部の領域の
条件で第１工程の処理を行った場合には、異常組織の発
生はほとんどなかった。
化処理温度:820℃、窒化処理時間20分、窒素ポテンシャ
ル:0.25％と同一にして、第１工程の温度、時間を変化
させ、部品異常組織の発生状況を実験した。この結果を
第２図に示す。これによれば、第２図の斜線部の領域の
条件で第１工程の処理を行った場合には、異常組織の発
生はほとんどなかった。
次に、浸炭処理した上記実施例１、比較例１、及び２の
部品を焼き入れした後疲労強度試験を行った。この試験
では、歯車仕様がモジュール:2.0、歯数:21、歯巾26mm
のセカンダリシャフトギヤとして製造した上記部品に23
kg−ｍのトルク負荷を与えた状態で回転させ、その破損
サイクルを測定した。この結果は以下の通りである。
部品を焼き入れした後疲労強度試験を行った。この試験
では、歯車仕様がモジュール:2.0、歯数:21、歯巾26mm
のセカンダリシャフトギヤとして製造した上記部品に23
kg−ｍのトルク負荷を与えた状態で回転させ、その破損
サイクルを測定した。この結果は以下の通りである。
本発明の再加熱処理を行った実施例１のものは、比較例
１、及び２のものに比較して優れた疲労強度を示してい
る。
１、及び２のものに比較して優れた疲労強度を示してい
る。
また、第２図において示した実験に使用した部品につい
て上記同様の疲労強度試験を行った結果を第１表に示
す。この結果からも明らかなように第２図の斜線部領域
の条件で窒化処理における第１工程を行ったものは、斜
線部以外の条件で行ったものに比較していずれも優れた
疲労強度特性を示した。
て上記同様の疲労強度試験を行った結果を第１表に示
す。この結果からも明らかなように第２図の斜線部領域
の条件で窒化処理における第１工程を行ったものは、斜
線部以外の条件で行ったものに比較していずれも優れた
疲労強度特性を示した。
第１図は、浸炭窒化処理したセカンダリ用部品の断面の
金属組織を示す顕微鏡写真、第２図は、窒化処理の第２
工程における処理温度、処理時間との関係を示す。
金属組織を示す顕微鏡写真、第２図は、窒化処理の第２
工程における処理温度、処理時間との関係を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】クロム含有鋼部材を浸炭処理し、その後窒
化処理し、焼き入れ処理を行なう方法であって、該クロ
ム含有鋼部材を浸炭処理し、いったん鋼のA1変態点以下
に冷却した後、850℃〜900℃の温度に再び加熱して結晶
粒を微細化する処理とクロム炭化物を分解する処理を行
い、その後800℃〜850℃の温度で浸窒化処理を行い、次
に焼き入れ処理を行なうことを特徴とするクロム含有鋼
部材の浸炭窒化処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17365685A JPH0713294B2 (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | クロム含有鋼部材の浸炭窒化処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17365685A JPH0713294B2 (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | クロム含有鋼部材の浸炭窒化処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6233757A JPS6233757A (ja) | 1987-02-13 |
| JPH0713294B2 true JPH0713294B2 (ja) | 1995-02-15 |
Family
ID=15964658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17365685A Expired - Fee Related JPH0713294B2 (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | クロム含有鋼部材の浸炭窒化処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0713294B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2724456B2 (ja) * | 1987-02-25 | 1998-03-09 | マツダ株式会社 | 鋼部材の浸炭窒化方法 |
| DE59604119D1 (de) * | 1996-06-13 | 2000-02-10 | Ipsen Ind Int Gmbh | Verfahren zum Nitrieren und/oder Nitrocarburieren metallischer Werkstücke |
| DE60141304D1 (de) * | 2001-12-13 | 2010-03-25 | Koyo Thermo Sys Co Ltd | Vakuum-carbonitrierverfahren |
| JP5198765B2 (ja) * | 2006-12-28 | 2013-05-15 | 株式会社小松製作所 | 転動部材及びその製造方法 |
-
1985
- 1985-08-07 JP JP17365685A patent/JPH0713294B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6233757A (ja) | 1987-02-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |