JPS6050159A - ガス浸炭焼入方法 - Google Patents

ガス浸炭焼入方法

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JPS6050159A
JPS6050159A JP15740583A JP15740583A JPS6050159A JP S6050159 A JPS6050159 A JP S6050159A JP 15740583 A JP15740583 A JP 15740583A JP 15740583 A JP15740583 A JP 15740583A JP S6050159 A JPS6050159 A JP S6050159A
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JP
Japan
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gas
period
carburizing
carbon potential
hardening
Prior art date
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JP15740583A
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English (en)
Inventor
Shoichi Koiwa
小岩 正一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C8/00Solid 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
    • C23C8/06Solid 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
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    • C23C8/08Solid 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 only one element being applied
    • C23C8/20Carburising
    • C23C8/22Carburising of ferrous surfaces

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は浸炭系ガスを用いて行なうガス浸炭焼入方法に
関し、特に遊離セメンタイトの析出を防止しうるようK
したガス浸炭焼入方法に関するものである。
一般に、ガス浸炭焼入方法は、石油精製の過程テ得うれ
るエタン啼プロパン、ブタン等の炭化水素系ガス、また
は都市ガス・天然ガス等を、変成炉で燃焼嘔せることに
よってCOガスを含む浸炭性の吸熱形ガス(以下、RX
ガスという)を作り、これを処理炉に導入して浸炭と焼
入fL’6行なうものである。そして、このガス浸炭焼
入方法は、各種含炭量の鋼材を製造しつることは勿論、
均一な浸炭処理を行なうことができると共に、浸炭終了
後に直接焼入処理ができることから、人相生産に適し、
広く用いらオtている。そして、その処即工程には、浸
炭期、拡散期、焼入加熱期の各工程がある。
ところで、従来技術によるこの種のカス浸炭焼入方法は
、浸炭期および拡散期においてなよ、浸炭能といわ几る
カーボン・ポテンシャルの調節・制御が行なわれていた
が、焼入加熱期にはカーボン・ポテンシャル制御の必要
が認識芒ルず、炉内雰囲気の制御が行なわ几ていなかっ
た。そのため、しばしば有害な遊離セメンタイト’4析
出芒ぜる等の欠陥発生があり、安定した品質が得らfl
ないという欠点があった。
本発明は、前述のような従来方法の欠点を見い出したこ
とにエリ、焼入加熱期にもカーボン・ポテンシャルの制
御を行なうことによりてこnl是正し、適正品質な浸炭
品の製3’fq’を容易に行ブよいうるようにしたガス
浸炭焼入方法を提供することを目的とするものである。
上記目的を達成するために、本発明は、浸炭期、拡散期
および焼入加熱期にわたり、処理炉中の処理ガスのカー
ボン・ポテンシャルを予め定めた変化パターンになるよ
うに制御し、特に幣入加熱期においても、即ち温度下降
期においてもカーボン・ポテンシャルを共析点(0,7
7%C)付近に維持することにより、遊離上メンタイト
の析出を防止したことにある。
以下、本発明について図面に示す実施例により詳述する
第1図は本発明方法を実施するための装置のブロック図
、第2図は本発明方法による浸炭期、拡散期および焼入
加熱期における各パラメータを示す線図である。
まず、第1図において、1は浸炭および貌入れを行なう
処理炉本体、2は浸炭性処理ガス(RXガス)を作る変
成炉を示し、該変成炉2からのR,Xガスは処理炉本体
1に送られる。3はRXガス雰囲気を調節し、カーボン
・ポテンシャルを上げるため、処理炉本体1にエンリッ
チガスを供給するエンリッチガス装置で、該エンリッチ
ガス装fζq3内のエンリッチガスとしてtゴ、例えば
プロパン、ブタンウメタンノJス等が使用8f1.る。
4はカーボン・ポテンシャルを下げるため、処理炉本体
1に制御用ガスを供給する制御用ガス装置で、該制御用
ガス装置4内の制御用ガスとしては、例えばC02,N
2ガス、A r 2ガス等が使用3tLる。5は処理炉
本体1の炉内温度を測定する温度相、6は炉内雰囲気中
の002チを測定するCO2メータ會示す。7は制御装
置、8はエンリッチガス調節用の制御弁、9は同じく制
御用ガス調節用の制御弁を示し、前記制御装置7は温度
計5、CO2メータ6からの測定結果が入力ち几、浸炭
期、拡散期および焼入加熱期を通じて、前記温度計5か
ら入力嘔j、る温度に対して対応するカーボン・ポテン
シャルが得られるようなCO2%の演算全行ない、当該
演算結果とCO2メータ6から入力される002%とを
比較し、この結果に基づいて各制御弁8または9の弁開
度を調節し、処理炉本体内に供給すべきエンリッチガス
または制御用ガスの供給量を制御する機能を有する。
本発明方法に用いら几る装置は前述の」うに描記2図中
で従来方法で行なわ几だパターンを実線で示し、本発明
方法で改良嘔′i′Lだ部分のみを点線で示す。
まず、浸炭材料表面からの浸炭は、大部分次の反応式に
従う。
%式%(1) ところで、RXガスの浸炭能は、ガス成分中のCO9!
l、CO2チによって大部分決定されるが、COチには
大きく影響されず、CO2%によって大きく影#ち−n
る。通常、CO□チが増加すると、浸炭能が低下し、即
ちカーボン・ポテンシャルが下ると考えられている。従
って、通常CO2の制御にヨリ、カーボン・ポテンシャ
ル金制御する。然るに、RXガスにおいては、CO係は
変成炉2で燃儲すべき原料ガス(例えば、プロパン・ブ
タン雫メタンガ、ス弁j・)により定まる一定のイ直を
とるη・ら、悶炭・焼入fE、Iで用いらrしるIXガ
スでは、浸炭能はCO2チを変化憾せることKよって制
御できる。
なお、カーボン・ポテンシャルとはこの浸炭能ヲ表わし
、と力、により浸炭すべき鉄鋼製品の表面炭2濃度が決
定てれる。
次に、第2図を参照し7つつ本発明方法を説明する。ま
ず、浸炭期においては、浸炭反応は鉄鋼製品の表面反応
と、表面から内部への拡散反応であるため、ある程度高
温の方がよく、第2 F’jl(イ)の実iQ A ノ
如<900 +++950’Cの温度で行なわれる〇し
かし、この温度でにRXガスのみではカーボン・ポテン
シャルは、約0,4チ前後であり、こn、たけでは不十
分なため、この浸炭期では第2図(ロ)の実[8で示す
如くエンリッチガス装置3からエンリッチガス(本実施
例の場合、プロパン)を、処理炉本体1内に供給する。
このように、プロパンを処理炉本体1内に送ることによ
り、C02チを下げカーボン・ポテンシャルを上げ、浸
炭効果を高メル。コノ結果、CO2%およびカーボン・
ポテンシャルの値の変化は、第2図(ハ)およびに)の
実1llDおよびFで示嘔九る如く変化する。以上の制
御は従来方法と変るところがない。
次K、拡散期についてであるが、従来方法では、第2図
←)の実線Bで示す如く、当該拡散期ではエンリッチガ
スは供給さ九てぃなかった。しかし、本発明方法では、
第2図←)の点線Cで示す如く、拡散期でもエンリッチ
ガスを実線Bよりも若干少なく供給する。この結果、C
o2%とカーボン、ポテンシャルの変化は、第2図(ハ
)およびに)の点線EおよびGにそ几ぞれ示すようにな
り、拡散期においてもカーボン・ポテンシャルを共析点
伺近に維持芒せることができる。
烙らに、焼入加熱期についてであるが、従来は、この焼
入加熱期ではカーボン・ポテンシャルの制御は行なわれ
ていない。即ち、従来から、温度一定の場合には、カー
ボン・ポテンシャ、zIj: CO2:6z増加すると
減少するという逆の関係にあり、温度が変化する場合に
はカーボン・ポテンシャルモf化し、温度が徐々に下る
場合には、CO2が増加するとカーボン・ポテンシャル
も増加するということは知らn、ている。し〃)シ、こ
几らの関係が従来明確に解明さ扛ていな力・ったため、
温度変化を伴なう焼入n移行時のカーボン命ポテンシャ
ル制御が行なわnていなかった。
例えば、焼入温度を780°C(5NC815の場合)
にする場合、C02チは第2図(ハ)の実線りに示す曲
線の如<0.82%程度となり、カーボン・ポテンシャ
ルは0.93%程度となって、明らかに共析点を越え、
遊離セメンタイトを析出する虞fLがある。
従って、安定した浸炭製品を得るためには、焼入加熱期
においても、カーボン・ポテンシャルの制御が必要であ
ることを見い出した。
そこで、本発明者は種々研究した結果、焼入加熱期のカ
ーボン・ポテンシャルを共析点付近に維持するように、
002%全制御しながら温度変化嘔せつつ、焼入fL金
行なうことにより、遊離セメンタイトの析出を防止する
ことができることを知見した。本発明方法による焼入加
熱期のカーボン・ポテンシャルの制御は、第2図(ハ)
の実線りに示すC02チの増加割合に比較し、第2図(
ハ)の点線Eに示す如く、焼入加熱期の開始と同時にC
O2%の供給を急激に増加嘔せ、もって第2図に)の点
線Gに示すようにカーボン・ポテンシャルを共析点近傍
に維持させようとするものである。
本発明方法を実施するにあたっては、制御用ガス装置4
を設け、また該制御用ガス装置4から処理炉本体1に供
給する制御用ガス、例えはCO2の供給量を制御するた
めに、制御装置7からの信号に基づいて弁開度が調節嘔
ルる制御弁9を設ける。
そして、カーボン・ポテンシャルを共析点付近に維持す
るように、制御弁9の弁開度からCO2の供給量を制御
しつつ温度変化を行ない、焼入九する。従って、本発明
方法においては、焼入加熱期の温度変化を第2図f1)
の実線Aとした場合、CO2チの変化を第2図(ハ)の
点線Eとなるように制御することにより、カーボン・ポ
テンシャルを第21Z、に)の点線Gの如く共析点近傍
に維持することができ、もって遊離セメンタイトの析出
を防止することができる。
本発明に係るガス浸炭焼入方法は以上詳細に述べた如く
であって、下記各項の効果を奏する。
■ 焼入加熱期までカーボン・ポテンシャルの制御を行
なうことにより、適正な所定の表面炭素濃度の浸炭製品
を得ることができる。
■ 浸炭・焼入九処理において、遊離セメンタイトの析
出を防止しうるから、不良の発生がなく、安定な品質の
浸炭製品の製造を行なうことができる。
■ 最終段階である焼入加熱期にカーボン・ポテンシャ
ルの制御を行なうため、前処理工程全体の浸炭効率を改
良し、また初期の浸炭期におけるカーボン・ポテンシャ
ルをより高くし、浸炭速)11を早めることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を実施するための装置のブロック図
、第2図は浸炭期、拡散期および焼入加熱期における各
パラメータを示し、第2図0ンは温度特性を示す線図、
第2図←)はエンリッチガスとしてのプロパン供給量を
示す線図、第2図(ハ)は処理炉本体内の二酸化炭素量
を示す線図、第2図に)はカーボン・ポテンシャルを示
す線図である。 1・・・処理炉本体、2・・・変成炉、3・・・エンリ
ッチガス装置、4・・・制御用ガス装置、5温度泪、6
・・・CO2メータ、7・・・制御装置、8,9・・・
制御弁。 第1図 第2図 (イ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 浸炭期においてはカーボン・ポテンシャル全共析点以上
    に保持し、拡散期および焼入加熱期においてはカーボン
    ・ポテンシャルを共析点付近に維持するように、処理ガ
    ス成分を制御することを特徴とするガス浸炭焼入方法。
JP15740583A 1983-08-29 1983-08-29 ガス浸炭焼入方法 Pending JPS6050159A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0825274A3 (en) * 1990-07-03 1998-05-13 Dowa Mining Co., Ltd. Gas-carburizing process and apparatus
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