CN102159910B - 热处理炉和热处理方法以及热处理炉的使用方法 - Google Patents

热处理炉和热处理方法以及热处理炉的使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供能够维持长时间地稳定的氮化品质的热处理炉。本发明的热处理炉是在规定的气氛加热钢材进行卤化处理和氮化处理的热处理炉，作为构成在进行上述氮化处理的处理空间中露出的炉内结构物的表面的材料，使用Ni为50质量％以上80质量％以下且Fe为0质量％以上20质量％以下的合金。因此，上述炉内结构物的表面变得难以引起氮化反应，可以长时间地稳定地实施对被处理物的卤化处理和氮化处理，可以对包括难氮化钢种的所有钢材根据目的稳定地形成氮化层。

Description

热处理炉和热处理方法以及热处理炉的使用方法
技术领域
本发明涉及对钢材实施伴随卤化处理的氮化处理的热处理炉和热处理方法以及热处理炉的使用方法。
背景技术
为提高各种钢材的耐磨损性、耐久性，作为使N、C侵入其表面部，提高表面硬度、表面压缩应力的方法，可以实施气体氮化处理、盐浴氮化处理、离子和等离子氮化处理等各种氮化处理。其中，公开并实施了生产率优异且使用卤素、卤化物除去阻碍被处理品表面的氮化的氧化被膜的难氮化材料的氮化处理和形成与目的相应的氮化层的气体氮化处理(包括气体软氮化处理)方法。(例如专利文献1、2、3、4)
通过这些处理，即使被处理品例如为不锈钢等那样的具有牢固的氧化被膜的材料，也可以形成均匀的氮化层。
另一方面，由于实施这些处理，包含在炉内配置的机架、炉壁等的炉内结构物也同样地变成易于被氮化的状态。即，氮化处理中使用的NH3气体通过被处理品、机架和炉壁等的表面的催化剂作用而分解，这时产生的N从被处理品表面向内部侵入，由此而进行氮化反应。此时，在用于提高炉内温度的加热源的附近的炉壁、炉内结构物的表面由于比炉内的气体的温度高，因此为更易于氮化的状态。
因此，使用卤素、卤化物进行氮化处理的情况下，希望用具有耐热性当然也具有耐腐蚀性的材料来构成炉内结构物，例如如参考文献5的实施例那样，公开了使用镍基的耐热合金的方法。
专利文献1 日本特许第2881111号
专利文献2 日本特开平6-299317
专利文献3 日本特开平9-13162
专利文献4 日本特许第3643882号
专利文献5 日本特许第3428847号
发明内容
发明欲解决的课题
然而，已经明确的是，即使在使用上述的具有耐腐蚀性和耐热性的材料的情况下，反复进行氮化处理时，也会出现不能维持被处理品的硬度、氮化层厚度等品质的状态。
经详细的调查，结果得知，不能维持被处理品的品质是由以下的原因引起的：不仅是用于将被处理品配置在炉内的机架会氮化，在远离被处理品的炉壁表面等中也会慢慢地进行氮化反应。即，可以认为，由于炉壁表面等的氮化反应而表面产生皲裂，进而氮化继续进行时引起表面的脆化。于是，当温度的上升下降反复进行时，以结晶粒边界为中心多产生开割，由此变成易于吸附水分等气体的状态，催化剂作用也会逐渐降低，所以会对被处理品的硬度、氮化层厚度等造成影响。
这样，在使用卤素、卤化物进行氮化处理的热处理炉中，对炉壁等的表面状态进行管理，长期地维持稳定的氮化品质的方法目前尚未公开。特别是，由于炉壁材不能容易地更换，其长寿命化直接关系到热处理炉本身的寿命提高，关于其的开发是长期的重要课题。
本发明是为了解决上述课题而开发的，其目的在于，提供能够长期地维持稳定的氮化品质的热处理炉和热处理方法以及热处理炉的使用方法。
解决课题的方法
为了实现上述目的，本发明的热处理炉是在规定的气氛加热钢材、进行卤化处理和氮化处理的热处理炉，其特征在于，
作为构成在进行上述氮化处理的处理空间中露出的炉内结构物的表面的材料，使用Ni为50质量％以上80质量％以下且Fe为0质量％以上20质量％以下的合金。
为了实现上述目的，本发明的热处理方法是在规定的气氛加热处理钢材、进行卤化处理和氮化处理的热处理方法，其特征在于，
作为构成在进行上述氮化处理的处理空间中露出的炉内结构物的表面的材料，使用Ni为50质量％以上80质量％以下且Fe为0质量％以上20质量％以下的合金。
为了实现上述目的，本发明的热处理炉的使用方法是在规定的气氛加热钢材并进行卤化处理和氮化处理的热处理炉的使用方法，其特征在于，上述热处理炉中，作为构成在进行上述氮化处理的处理空间中露出的炉内结构物的表面的材料，使用Ni为50质量％以上80质量％以下且Fe为0质量％以上20质量％以下的合金，
反复进行卤化处理和氮化处理时，在使形成于上述炉内结构物的表面的氮化层的厚度为25μm以下且表面硬度为900Hv以下的范围内使用热处理炉。
发明的效果
本发明的热处理炉和热处理方法中，作为上述构成在进行上述氮化处理的处理空间中露出的炉内结构物的表面的材料，使用Ni为50质量％以上80质量％以下且Fe为0质量％以上20质量％以下的合金。由此，上述炉内结构物的表面变得难以引起氮化反应，对于被处理物的卤化处理和氮化处理变得可以长时间地稳定地实施，可以在包括难氮化钢种的所有钢材上根据目的稳定地形成氮化层。
在本发明的热处理炉和热处理方法中，上述炉内结构物的表面的表面粗糙度以Ra计为1.6μm以下的情况下，通过将上述炉内结构物的表面的面粗糙度设置得较小，变得难以引起氮化反应，可以长期地稳定地实施对于被处理物的卤化处理和氮化处理。
在本发明的热处理炉和热处理方法中，将与构成上述炉内结构物的表面的材料同材质的试验片配置在处理空间内的情况下，通过试验片来正确地掌握形成于上述炉内结构物的氮化层的厚度等，可以在氮化不良等的被处理品的性能上的问题产生之前对其进行处置，进而可以实施长期地稳定的卤化处理和氮化处理。
对本发明的热处理炉的使用方法而言，在上述热处理炉中，作为构成在进行上述氮化处理的处理空间中露出的炉内结构物的表面的材料，使用Ni为50质量％以上80质量％以下且Fe为0质量％以上20质量％以下的合金，反复进行卤化处理和氮化处理时，在使形成于上述炉内结构物的表面的氮化层的厚度为25μm以下且表面硬度为900Hv以下的范围内使用。因此，可以防止由其表面的晶界裂痕等造成的大的品质上的问题的发生，即使在其表面上形成氮化层，也可以稳定地进行卤化处理和氮化处理。因此，可以长时间地稳定地实施对于被处理物的卤化处理和氮化处理。
在本发明的热处理炉的使用方法中，通过除去上述氮化层的至少一部分，将其表面的表面粗糙度控制在以Ra计为1.6μm以下的情况下，通过将上述炉内结构物的表面的面粗糙度控制得较小而使氮化反应难以发生，可以长时间地稳定地对被处理物实施卤化处理和氮化处理。
在本发明的热处理炉的使用方法中，上述氮化层的厚度超过25μm时，通过除去其氮化层的至少一部分而将其控制在25μm以下，同时将在表面产生的裂缝实质上除去的情况下，水分等气体变得易于吸附而催化剂作用降低的表面得到修复，排除其对于对被处理品进行卤化处理和氮化处理的影响，可以恢复稳定的卤化处理和氮化处理。
在本发明的热处理炉的使用方法中，将与构成上述炉内结构物的表面的材料同材质制成同样的表面粗糙度的试验片配置在处理空间内，反复进行了上述卤化处理和氮化处理时，根据上述试验片的状态推定炉内结构物的表面上形成的氮化层的厚度的时，通过试验片正确地掌握形成于上述炉内结构物的氮化层的厚度等，可以在氮化不良等的被处理品的性能上的问题产生之前对其进行处置，进而可以长期地稳定地实施卤化处理和氮化处理。
附图说明
图1是表示本发明例的处理炉的剖面结构的示意图。
图2是表示SUS304制的氮化试验片的氮化层厚度的推移的图。
图3是表示比较例的SUS304制的氮化试验片的剖面组织。
图4是表示1000次氮化处理实施后的炉壁材料试验片的剖面组织。
图5是表示SUS304制的氮化试验片的氮化层厚度的推移的图。
图6是表示2000次氮化处理实施后的炉壁材料试验片的剖面组织的图。
具体实施方式
以下，通过用于实施的最佳方式俩说明本发明。
在本发明的热处理炉中，作为进行卤化处理和氮化处理的对象的钢材，可以应用碳钢、低合金钢、高合金钢、结构用压延钢、高張力钢、机械结构用钢、碳工具钢、合金工具钢、高速工具钢、轴承钢、弹性钢、渗碳钢(肌焼鋼)、氮化钢、不锈钢、耐热钢等各种的钢材，对于任一钢种都可长期稳定地形成均匀的氮化层。
对于这些钢材，首先进行卤化处理除去被处理物的表面的氧化被膜，并形成卤化物，进而通过进行氮化处理将上述卤化物分解而使氮从被处理物的表面扩散浸透，形成氮化层。
作为上述卤化处理，可举出氟化处理、氯化处理、溴化处理、碘化处理等，可以优选进行处理气体易于处理、工业上易于利用的氟化处理。
上述氟化处理，例如可以在NF3气体等含有氟和或者氟化合物的气氛中以200～600℃加热保持规定时间，除去钢材表面的氧化被膜，替换为作为卤化物的氟化物。
接下来，将实施了卤化处理的钢材在350～650℃条件下进行加热，实施在含有NH3气体的气氛保持规定时间的氮化处理，将钢材表面的氟化物分解从而使氮原子从活性表面扩散浸透，形成氮化层。
上述卤化处理和氮化处理可以在卤化处理后紧接着将氮化处理在同一处理室内进行，也可以将卤化处理和氮化处理在不同的处理室内进行。将卤化处理和氮化处理在不同的处理室进行时，可以使用例如连续炉的那样在共用的炉体设置卤化处理室和氮化处理室的装置，也可以使用具备设置了卤化处理室的炉体和设置了氮化处理室的炉体的装置。
对上述卤化处理继续进行氮化处理时，钢材表面的氟化物等卤化物因NH3的分解产生的H而被还原，氟化氢气体之类的卤化氢会产生。这些气体最终从炉内被排出并利用除害装置进行除害化，例如将卤化处理和氮化处理在同一处理室内实施的情况下，在卤化处理时，在进行氮化处理的处理空间中露出的炉壁表面这样的炉内结构物的表面也会被卤化。因此，卤化处理后的氮化处理之时，炉内结构物的表面也会变得反复地暴露于卤化物分解而产生的高浓度的卤化物气体，形成更易于被氮化的状态。
另一方面，即使是卤化处理室和氮化处理室分别设置的装置或设置为各自的炉体的装置，在被处理品、机架等的表面上形成的卤化物也会被带入氮化处理室内，炉壁等的炉内结构物的表面也会反复暴露于这些卤化物在进行氮化处理时被还原而产生的卤化物气体中，因此不可能完全抑制氮化反应的进行。
因此，在本实施方式中，作为构成在进行上述氮化处理的处理空间中露出的炉内结构物的表面的材料，使用含有Ni为50质量％以上80质量％以下、优选为60质量％以上80质量％以下并且Fe为0质量％以上20质量％以下、优选为0质量％以上10质量％以下的合金这样的耐腐蚀耐热合金，抑制其劣化。
露出于炉壁等处理空间的炉内结构物，氮化处理之时肩负着一部分或者大部分NH3分解的催化剂作用，因此通过使用上述合金，可以防止用于进行稳定的氮化处理的催化剂作用的劣化。
在此，Ni在高温形成的氧化被膜特别难以被卤素和/或卤化物气体破坏。即使被破坏，氮化处理时也会由于在氮化处理用气体中所含的微量的氧和水分而再次被氧化，因此氮化反应的进行得到了抑制。因此，其含量较多是有利的，设为50质量％以上优选设为60质量％以上。
然而，超过80质量％时，强度等的机械的特性会降低，变得难以用作结构材料，而且越接近纯镍，在炉内添加C源时，越容易引起晶界裂痕，因此其上限设为80质量％。
另外，Fe由于可以固溶氮因此易于形成氮化物，作为氮向钢材深部的扩散经路发挥作用，卤化处理后继续进行氮化处理之时，有助于氮化层厚度的成长，因此其含量较少是有利的，因此设为0质量％以上20质量％以下，优选设为0质量％以上10质量％以下。
作为能应用于本发明的耐腐蚀耐热合金，可例示NCF600、NCF601、NCF625、NCF690、NCF718、NCF750、NCF751、NCF80A、镍-铜合金、镍-铜-铝-钛合金、镍-钼合金、镍-钼-铬合金等，也可以应用Inconel(600、601、604、606、613、617、622、625、672、686、690、691、693、702、718、721、722、725、751、C-276、MA754、MA758、MA6000、X-750)合金、Nimonic合金、Monel合金等各种开发合金。
其中，从加工性，难氮化性，耐氟化性等方面考虑，可以更优选地使用NCF600合金、NCF601合金、Inconel600合金、Inconel601合金。
通常，将上述这样的耐腐蚀耐热合金在炉壁材料等的炉内结构物中应用时，直接在压延后的状态下使用，因此其表面粗糙度比较粗，通常以Ra计为3左右。这样直接使用的状态虽然氮化处理本身也可以实施，但是通过利用研磨等的方法进一步对其表面处理使其达到以Ra计为1.6μm以下，在其表面形成的氧化被膜会均匀化形成牢固的被膜，可以推迟例如因氟化氢气体等卤化物气体的腐蚀作用、氮化反应的发生。
即，作为极力防止这些反应的进行的、或者极力抑制进行速度的方法，尽量研磨其表面而使面粗糙度优化是非常有效的。对于炉内结构物的表面粗糙度而言，至少最初的进行卤化处理和氮化处理时，希望该炉内结构物的表面的表面粗糙度预先设为以Ra计为1.6μm以下。
如上所述，通过降低炉壁等的表面的粗糙度使其以Ra计为1.6μm以下，可以实现使用热处理炉时的炉内结构物的寿命延长。另一方面，即使在实施了研磨时，由于其表面的氧化被膜反复暴露于氟和或者氟化合物气体中而不能完全防止其表面的氧化被膜被破坏，因此，不能避免慢慢地进行氮化。
这时，如果为卤化处理和氮化处理在相同处理室内进行的装置，卤化处理条件的温度、卤素和或者卤化物气体的浓度越高，氮化越加速进行。另外，如果卤化处理和氮化处理在各自的处理室进行时，带入氮化处理室的氟化合物的量越多，则氮化越加速进行。进而，无论任何一种情况，氮化温度越高氮化时间越长，氮化就会越加速进行。
即使经过反复进行氮化处理而上述氮化反应进行时，只要其氮化层厚度为25μm以下，且其表面硬度为900Hv以下的范围，虽然会产生面皲裂、微小裂缝，但是对于被处理物的氮化品质不会有大的影响。另一方面，其厚度超过25μm且表面硬度也超过900Hv时，表面部的韧性大大降低引起晶界裂痕等，变得会对被处理物的氮化品质产生不良影响。
即可以认为，炉内结构物的表面引起晶界裂痕等时，NH3气体等的分解率会变化，变得不能维持稳定的处理状态。对于该理由未必清楚，但是可以认为，由于在炉内结构物的表面产生的裂缝会有助于例如水分等的气体吸附或使其变得难以脱除，因此表面的催化剂效果会降低。
因此，在本实施方式中，反复进行卤化处理和氮化处理时，通过使在上述炉内结构物的表面上形成的氮化层的厚度达到25μm以下且表面硬度达到900Hv以下的范围内再进行使用。
具体而言，上述氮化层的厚度超过25μm时，除去其氮化层的至少一部分使其达到25μm以下并对表面产生的裂缝进行基本上的除去。例如，形成超过25μm的氮化层，表面多处发生裂缝的情况下，通过对其表面进行研磨、喷丸等进行除去，可以维持稳定的氮化处理品质。
通过利用表面研磨、喷丸等而除去氮化层，可以达到使氮化层厚度为25μm以下，优选为15μm以下，基本上除去表面上产生的裂缝的状态。优选将上述氮化层全部除去。通过这样处理，其表面的催化剂效果得到恢复，可以恢复到能够实施稳定的处理的状态。
这时，在炉内结构物表面形成的氮化层厚度变得越厚时其表面部的硬度越高，利用研磨等的除去越难以实施，因此更优选在其厚度为20μm以下且其表面硬度为800Hv以下的时刻就利用研磨等实施除去。
通过上述表面研磨、喷丸等，将上述氮化层的至少一部分除去，由此使除去后的表面粗糙度以Ra计为1.6μm以下，从而继续可以使由氟和/或者氟化合物气体引起的腐蚀作用、氮化反应的发生和/或者进行减慢，因此是进一步优选的。
在此，利用上述表面研磨、喷丸等除去氮化层的至少一部分时，为了确定其时机，需要准确地掌握炉内结构物的表面的氮化层的厚度并实行除去。因此，将与构成上述炉内结构物的表面的材料同材质的试验片配置在处理空间内，根据上述试验片的状态对反复进行了上述卤化处理和氮化处理时的炉内结构物的表面上形成的氮化层的厚度进行推测。
例如，准备与在上述炉内结构物中使用的材料同材质且设为同等的材质和表面状态的试验片，作为氮化层厚度确认用，预先配置在炉壁等的能卸下来的位置。然后，在进行反复氮化处理时，以规定的时机将试验片取出，切断一部分进行采样，通过显微镜观察等的方法测定氮化层的厚度和表面硬度。
若氮化层厚度接近25μm、优选20μm，表面硬度接近900Hv、优选800Hv的临界值，则利用上述表面研磨、喷丸对上述炉内结构物表面和剩余试验片表面实施氮化层的除去，并将氮化层的除去了的上述试验片安装在炉内。另一方面，只要距离上述临界值还有充裕，则再将剩余的试验片安装在炉内，继续反复进行氮化处理。由此，在氮化不良产生之前可以大致正确掌握研磨的时机。
实施例1
以下，对本发明的实施例进行说明。
图1中示出本发明的热处理炉的剖面图的一例。该例是将氟化处理和氮化处理在共用处理空间内进行处理的例子。
在该热处理炉中，在炉体1的内面部安装加热器2，作为在其内侧配置的炉内结构物的炉壁3的内部为处理空间，通过上述加热器2，可以进行处理空间内的温度控制。在上述处理空间露出的炉壁3的内面，以可拆卸的方式安装了炉壁状态确认用的试验片4，该试验片4与炉壁3同材质且通过与炉壁3的内侧表面同样的表面处理而成为同等程度的表面粗糙度。
在图1中，符号7是在处理空间内导入氟化处理和氮化处理的时的气氛气体的气体导入配管7，符号8是排出处理空间内的气氛气体的气体排出配管8，符号9是搅拌处理空间内的气氛气体的炉内气体搅拌浆9，符号10是驱动炉内气体搅拌浆9的搅拌浆用电机10。
在该例中，在处理空间内装入被处理物，使处理空间上升至规定的氟化温度，此时导入含有NF3的氟化处理用的气氛气体，保持加热，由此进行氟化处理，排出并清除氟化处理用的气氛气体后，将处理空间变更控制为规定的氮化温度，导入含有NH3的氮化处理用的气氛气体，保持加热，由此进行氮化处理。
由此，试验片4的表面与炉壁3的内侧表面暴露于同等的气体气氛且达到同等的温度状态，因此通过确认试验片4的表面状态，就可以大致正确地掌握炉壁3的内侧表面的状态。
另外，在本实施例中，无视机架的劣化的影响而将机架6设定为非氮化性材料的氧化铝制，其中为了确认重复进行氮化处理时的经时的氮化处理的稳定程度，作为氮化层厚度的经时变化确认用的试验片，配置30×30×5mm的SUS304制的氮化试验片5。
作为上述的炉壁3的材料和试验片4的材料，使用了NCF600材料。作为实施例(a)，对其炉壁3的内侧表面和试验片4进行研磨，以使其表面达到粗糙度以Ra计为0.8～1.5μm的范围，如图1所示，准备以与炉壁3的内侧表面接触的状态安装了上述试验片4的热处理炉。
另外，作为实施例(b)，使用具有通常的热压延后的状态的表面粗糙度以Ra计为2.5～3.5μm的表面的炉壁3的内侧表面和试验片4的表面，如图1所示，准备以与炉壁3的内侧表面接触的状态安装了试验片4的处理炉。另外，在实施例(b)的炉壁3的内侧表面，作为实施例(b)’，与上述相同地安装其表面粗糙度以Ra计为2.5～3.5μm的NCF601的试验片4。
另外，作为炉壁3的材料和试验片4的材料，使用作为耐腐蚀耐热合金之一的NCF800材料，作为比较例(c)，研磨其炉壁3的内侧表面和试验片4，以使其表面粗糙度达到以Ra计为0.8～1.5μm的范围，从而准备处理炉和试验片，将该试验片4安装在炉壁3的内面。
实施例和比较例中使用的上述的NCF600材料、NCF601材料、NCF800材料的主要化学成分(质量％)如下述的表1所示。
表1
Figure BPA00001330830300101
使用这些处理炉，在该处理炉内以图1所示的在氧化铝制的机架6上装载了SUS304制的氮化试验片5的状态进行配置，在N2气氛中升温至350℃，然后向炉内导入3容量％的NF3气体，保持30分钟。然后在N2气氛中升温之590℃，随后以NH3气体为70容量％，RX气体为30容量％的气氛保持2小时后，在N2气体气氛中冷却至100℃以下，实施氮化处理。需要说明的是，RX气体是指甲烷气、丙烷气和丁烷气的变质气体，是以N2气、H2气、CO气体作为主成分的混合气体。
对于将上述的处理反复实施1000次时的SUS304制的氮化试验片5的在各处理炉中的氮化层厚度(平均部分的厚度)每隔10次进行测定，结果示于图2。
由图2可知，即使在将上述氮化处理实施1000次的阶段，实施例(a)、(b)中SUS304的氮化试验片5的氮化层厚度也几乎不变，炉内的NH3气体等的分解状态也良好。
另一方面，在比较例(c)中，虽然在处理的实施前对炉壁表面进行研磨，但是从早期阶段开始氮化层厚度就开始减少，反复1000次的时候，达到了初期的约1/3左右的厚度，将其剖面照片示于图3，由于氮化层厚度非常不均匀，因此显示了NF3气体和NH3气体等的分解状态变差的情况。
另外，在表2中，示出反复1000次时的各耐腐蚀耐热合金试验片4的氮化层厚度和表面硬度，另外，在图4中，示出上述各耐腐蚀耐热合金试验片4的表面部的剖面照片。在比较例(c)中，被认为是氮化层的脆化的原因的裂缝大量出现，可以推测炉壁3的内侧表面也呈同样的状态，因此可以认为该现象引起了比较例(c)的氮化不良。
表2
  氮化层厚度(μm)   表面硬度(Hv)
  (a)实施例(NCF600：研磨)   10   433
  (b)实施例(NCF600：不研磨)   18   701
  (b)’实施例(NCF601：不研磨)   24   858
  (c)比较例(NCF800：研磨)   40   1044
另一方面，在实施例(b)和(b)’中，虽然在表面开始形成多个裂缝，但是如图2的SUS304制试验片的氮化层厚度的结果所示可知，即使在反复1000次氮化后，也可以在当初的偏差范围内实施稳定的氮化处理。另外，由图4的实施例(b)和(b)’的结果可知，炉壁材料等的化学成分为Ni在50质量％以上80质量％以下且Fe为0质量％以上20质量％以下的范围的情况下，即使氮化层厚度为25μm左右，在氮化处理性能上也不会出现问题。
进而可知，实施处理前对其表面进行研磨，将表面粗糙度控制在以Ra计为1.6μm以下的实施例(a)的情形，当然也可以稳定地实施氮化处理，即使在反复1000次氮化后也仅仅形成非常薄的氮化层，裂缝也几乎没有产生。
另外，从以上的结果可知，通过在炉壁3的内侧表面安装与炉壁3的内侧表面同材质且进行同样的表面处理的炉壁状态确认用的试验片4，通过确认其表面状态可以大致正确地掌握炉壁3的内侧表面的状态。
实施例2
作为实施例(d)，使用砂纸圆盘砂轮机，对反复进行了1000次氮化的实施例(b)的炉壁3的内侧表面和耐腐蚀耐热合金试验片的表面进行研磨，使表面的裂缝几乎消失，且其表面粗糙度达到以Ra计为0.8～1.5μm的范围。这时，耐腐蚀耐热合金试验片4表面的氮化层厚度约为10μm。使用该处理炉进一步实施与实施例1同条件的氟化处理和氮化处理1000次。
另外，作为比较例(e)，准备与实施例(b)同样具有炉壁3的内侧表面和耐腐蚀耐热合金试验片4的表面的处理炉，实施与实施例1同条件的氟化处理和氮化处理2000次。
此外，对于实施例(d)和比较例(e)而言，都与实施例1同样地将SUS304制的氮化试验片5配置在炉内。此时的SUS304制的氮化试验片5在各处理炉中的氮化层厚度(平均的部分的厚度)每隔10次进行测定，将结果(反复1000次氮化以后)的推演示于图5。
由图5的结果可知，比较例(e)中，从氮化处理反复数超过1300次开始氮化层厚度开始减少，2000次结束时氮化层厚度减少至当初的约1/2左右。
与此相对反复1000次氮化处理后实施了研磨处理的实施例(d)中，即使进一步实施1000次上述的氮化处理时，也可以在当初偏差的范围内实施稳定的氮化处理。
另外，在图6中，示出了反复2000次氮化处理后，与炉壁3接触配置的耐腐蚀耐热合金的试验片4的表面部的剖面照片，比较例(e)形成了约34μm的氮化层并且产生多个裂缝，与此相对的是实施例(d)中氮化层厚度为约16μm，表面产生的裂缝的深度也很浅。可以认为，该差是以图5的SUS304制的氮化试验片5的氮化层厚度之差形式体现的。
另外，在实施例(d)中，反复1000次氮化处理后实施研磨处理时的氮化层厚度约为10μm，与此相对，进一步实施1000次氮化处理时的氮化层厚度约为16μm即氮化层厚度的增加量比较少，因此可以认为，上述将表面研磨处理以达到以Ra计为1.61μm以下的方式实施的方法显现了效果。因此可知，不仅在使用前，形成了氮化层后也以Ra达到1.6μm以下的方式进行研磨，由此可以长期间稳定地实施处理。
另外，因为随着氮化层厚度变厚而硬度提高以及硬度高的部分的厚度变厚，难以容易地利用研磨等将氮化层除去，因此希望在氮化层厚度为20μm以内的时刻实施研磨等，此时当然希望将氮化层全部除去，且也可以进一步优选以使其表面粗糙度达到Ra为1.6μm以下的方式进行研磨。
由以上的结果可知，通过在至少氮化炉的炉壁表面材料中使用其化学成分为Ni在50质量％以上80质量％以下且Fe为0质量％以上20质量％以下的耐腐蚀耐热合金，可以实施长期间稳定的处理，且通过减小其表面粗糙度可以进一步制造能够长期间稳定地使用的氮化炉。需要说明的是，本实施例1和2中，虽然以SUS304制试验片来确认氮化炉的稳定性，但是形成的是氮化处理其他所有钢种时可以长期间稳定地使用的氮化炉。
产业上的利用可能性
通过使用本发明的进行钢材的氮化处理的热处理炉，例如即使在进行难氮化钢种、管理值严格的处理品的处理时，也可长期地稳定地实施稳定的氟化处理和氮化处理，因此可以适用于在机械部品、模具等为代表的各种处理品的氮化处理中。
符号的说明
1炉体
2加热器
3炉壁
4试验片
5氮化试验片
6机架(治具)
7气体导入配管
8气体排出配管
9炉内气体搅拌浆
10搅拌浆用电机

Claims (10)

1.一种热处理炉，其是在规定的气氛加热钢材并进行卤化处理和氮化处理的热处理炉，其特征在于， 
作为构成在进行所述氮化处理的处理空间中露出的炉内结构物的表面的材料，使用Ni为50质量％以上80质量％以下且Fe为0质量％以上20质量％以下的合金，并且，在反复进行卤化处理和氮化处理时，在所述炉内结构物的表面形成的氮化层的厚度超过25μm的情况下，除去其氮化层的至少一部分。 
2.根据权利要求1所述的热处理炉，其中，所述炉内结构物的表面的表面粗糙度以Ra计为1.6μm以下。 
3.根据权利要求1或2所述的热处理炉，其中，在处理空间内配置有与构成所述炉内结构物的表面的材料同材质的试验片。 
4.一种热处理方法，其是在规定的气氛加热处理钢材并进行卤化处理和氮化处理的热处理方法，其特征在于， 
至少作为构成在进行氮化处理的处理空间露出的炉内结构物的表面的材料，使用Ni为50质量％以上80质量％以下且Fe为0质量％以上20质量％以下的合金，并且，反复进行卤化处理和氮化处理时，在所述炉内结构物的表面形成的氮化层的厚度超过25μm的情况下，除去其氮化层的至少一部分。 
5.一种热处理炉的使用方法，其是在规定的气氛加热钢材并进行卤化处理和氮化处理的热处理炉的使用方法，其特征在于， 
所述热处理炉中，作为构成在进行所述氮化处理的处理空间中露出的炉内结构物的表面的材料，使用Ni为50质量％以上80质量％以下且Fe为0质量％以上20质量％以下的合金， 
在反复进行卤化处理和氮化处理时，在所述炉内结构物的表面形成的氮化层的厚度超过25μm的情况下，除去其氮化层的至少一部分。 
6.根据权利要求5所述的热处理炉的使用方法，其中，通过除去所述氮化层的至少一部分，将其表面的表面粗糙度设为以Ra计为1.6μm以下。 
7.根据权利要求5所述的热处理炉的使用方法，其中，除 去所述氮化层的至少一部分而基本上除去在表面产生的裂缝。 
8.根据权利要求5～7中的任一项所述的热处理炉的使用方法，其中，将与构成所述炉内结构物的表面的材料同材质且设置成同样的表面粗糙度的试验片配置在处理空间内，并根据所述试验片的状态，推定反复进行了所述卤化处理和氮化处理时形成于炉内结构物的表面的氮化层的厚度。 
9.根据权利要求5～7中的任一项所述的热处理炉的使用方法，其中，除去所述氮化层的至少一部分而使表面硬度为900Hv以下。 
10.根据权利要求5～7中的任一项所述的热处理炉的使用方法，其中，除去所述氮化层的至少一部分而使氮化层的厚度为25μm以下。 
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