CN111315913A - 气体渗碳装置及气体渗碳方法 - Google Patents

气体渗碳装置及气体渗碳方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及气体渗碳装置及气体渗碳方法。气体渗碳装置(1)具备：渗碳容器(2)、旋转支承部件(3)、感应加热线圈(4)、内周喷射喷嘴(51A)和外周喷射喷嘴(52)。渗碳容器(2)收容具有圆筒形状部(71)的工件(7)。旋转支承部件(3)用于使工件(7)以圆筒形状部(71)的中心轴线(O1)为中心而进行旋转。感应加热线圈(4)用于对工件(7)进行感应加热。内周喷射喷嘴(51A)配置在渗碳容器(2)内，使渗碳气体(G)向圆筒形状部(71)的内周面(711)喷射而进行冲击。外周喷射喷嘴(52)配置在渗碳容器(2)内，使渗碳气体(G)向圆筒形状部(71)的外周面(712)喷射人而进行冲击。

Description

气体渗碳装置及气体渗碳方法
相关申请的交叉引用
本申请基于在2017年11月8日申请的日本的专利申请号2017-215743号的专利申请，引用其记载内容。
技术领域
本发明涉及对旋转的工件进行气体渗碳的气体渗碳装置及气体渗碳方法。
背景技术
在使碳等固溶于作为钢材的工件的表面的气体渗碳法中，多数情况下使用具备生成气氛气体的转化炉、供给气氛气体的渗碳炉等的大型的渗碳设备。而且，在渗碳炉内的气氛气体中配置工件并且加热该工件，使碳等在工件的表面扩散、浸透。另外，例如，在专利文献1所记载的气体浸透热处理装置中，使用小型的加热炉，朝向加热炉内的工件供给渗碳气体。更具体而言，在专利文献1中，通过2个轴的旋转而使载置于2个轴的圆盘形状的工件旋转，并且通过感应加热线圈进行加热，并且从上侧向配置在加热炉内的圆盘形状的工件供给渗碳气体，而进行气体渗碳。
专利文献1：日本特开2015-160990号公报
然而，在使用小型的加热炉而对具有圆筒形状部的工件进行气体渗碳的情况下，需要进一步的工夫。在使用专利文献1的气体浸透热处理装置对具有圆筒形状部的工件进行气体渗碳的情况下，假定如下的课题。即，想到对圆筒形状部的外周面充分地供给渗碳气体，另一方面，没有对圆筒形状部的内周面充分地供给渗碳气体，该内周面的气体渗碳变得不充分。
另外，在专利文献1的气体浸透热处理装置中，渗碳气体经由设置于供给流路的供给孔而向加热炉的内部流动，经由设置于排出流路的排出口而向加热炉的外部流动。即，在该气体浸透热处理装置中，没有考虑使渗碳气体向工件中的需要渗碳的位置冲击。
发明内容
本发明能够提供气体渗碳装置和气体渗碳方法，能够对工件的圆筒形状部的内周面和外周面尽量均匀地进行气体渗碳。
本发明的一个方式提供气体渗碳装置，其具备：渗碳容器，其收容具有圆筒形状部的工件；旋转支承部件，其用于使上述工件以上述圆筒形状部的中心轴线为中心而进行旋转；感应加热线圈，其用于对上述工件进行感应加热；内周喷射喷嘴，其配置在上述渗碳容器内，使渗碳气体向上述圆筒形状部的内周面喷射而进行冲击；以及外周喷射喷嘴，其配置在上述渗碳容器内，使渗碳气体向上述圆筒形状部的外周面喷射而进行冲击。
本发明的其他的方式提供气体渗碳方法，通过旋转支承部件使具有圆筒形状部的工件以上述圆筒形状部的中心轴线为中心而进行旋转，并且通过感应加热线圈对上述工件进行感应加热，并且，使从内周喷射喷嘴喷射的渗碳气体向上述圆筒形状部的内周面冲击，而对上述内周面进行气体渗碳，并且使从外周喷射喷嘴喷射的渗碳气体向上述圆筒形状部的外周面冲击，而对上述外周面进行气体渗碳。
上述一个方式的气体渗碳装置具备为了进行具有圆筒形状部的工件的气体渗碳而特殊化的特殊的喷嘴。具体而言，气体渗碳装置在渗碳容器内具备内周喷射喷嘴和外周喷射喷嘴，该内周喷射喷嘴使渗碳气体向圆筒形状部的内周面喷射而进行冲击，该外周喷射喷嘴使渗碳气体向圆筒形状部的外周面喷射而进行冲击。而且，主要使从内周喷射喷嘴喷射的渗碳气体中的碳等渗碳成分浸透于圆筒形状部的内周面，主要使从外周喷射喷嘴喷射的渗碳气体中的碳等渗碳成分浸透于圆筒形状部的外周面。
另外，在进行气体渗碳时，通过旋转支承部件使工件旋转，并且通过感应加热线圈来加热工件。而且，从内周喷射喷嘴喷射的渗碳气体冲击到旋转的工件的圆筒形状部的内周面的整周，从外周喷射喷嘴喷射的渗碳气体冲击到旋转的工件的圆筒形状部的外周面的整周。由此，能够使以适当的喷射流量冲击到圆筒形状部的内周面的整周和圆筒形状部的外周面的整周的渗碳气体中的渗碳成分适当地扩散、浸透。
因此，根据上述一个方式的气体渗碳装置，能够对工件的圆筒形状部的内周面和外周面尽量均匀地进行气体渗碳。
在上述其他的方式的气体渗碳方法中，也能够同样地得到在气体渗碳装置中说明的效果。因此，根据上述其他的方式的气体渗碳方法，能够对工件的圆筒形状部的内周面和外周面尽量均匀地进行气体渗碳。
此外，在本发明的一个方式和其他的方式中示出的各构成要素的带括号的附图标记表示与实施方式的图中的附图标记的对应关系，但各构成要素不仅限于实施方式的内容。
附图说明
通过参照附图的后述的详细的记述，本发明的目的、特征、优点等变得更明确。本发明的附图如下所示。
图1是示出实施方式1的气体渗碳装置的剖面说明图。
图2是以从轴线方向的一侧观察实施方式1的气体渗碳装置的状态示出的剖面说明图。
图3是以从轴线方向的另一侧观察实施方式1的气体渗碳装置的状态示出的剖面说明图。
图4是示出实施方式1的工件的剖面说明图。
图5是以从轴线方向的一侧观察实施方式1的工件的状态示出的说明图。
图6是以从轴线方向的另一侧观察实施方式1的工件的状态示出的说明图。
图7是示出对实施方式1的、进行了气体渗碳的工件的表面的碳浓度进行测定而得到的结果的图表。
图8是示出实施方式1的、来自各喷射喷嘴的喷射流量与固溶极限表面积的关系的图表。
图9是示出实施方式2的工件的剖面说明图。
图10是以从轴线方向的一侧观察实施方式2的工件的状态示出的说明图。
图11是以从轴线方向的另一侧观察实施方式2的工件的状态示出的说明图。
图12是示出实施方式3的工件的剖面说明图。
图13是以从轴线方向的一侧观察实施方式3的工件的状态示出的说明图。
图14是以从轴线方向的另一侧观察实施方式3的工件的状态示出的说明图。
图15是示出其他的实施方式的气体渗碳装置的剖面说明图。
图16是示出确认试验的以往的气体渗碳装置(比较品)的剖面说明图。
图17是示出对确认试验的、由实施方式1的气体渗碳装置(实施品)进行了气体渗碳的工件的表面的硬度进行测定的结果的图表。
图18是示出对确认试验的、由以往的气体渗碳装置(比较品)进行了气体渗碳的工件的表面的硬度进行测定的结果的图表。
具体实施方式
参照附图对上述的气体渗碳装置和气体渗碳方法的优选的实施方式进行说明。
＜实施方式1＞
如图1～图3所示，本实施方式的气体渗碳装置1具备渗碳容器2、旋转支承部件3、感应加热线圈4、内周喷射喷嘴51A和外周喷射喷嘴52。渗碳容器2是用于进行气体渗碳的、收容具有圆筒形状部71的工件7的容器。旋转支承部件3用于使工件7以圆筒形状部71的中心轴线O1为中心而进行旋转。感应加热线圈4以螺旋状配置在工件7的外周侧，用于对工件7进行感应加热。内周喷射喷嘴51A配置在渗碳容器2内，向圆筒形状部71的内周面711喷射渗碳气体G而进行冲击。外周喷射喷嘴52配置在渗碳容器2内，向圆筒形状部71的外周面712喷射渗碳气体G而进行冲击。
在本实施方式的气体渗碳方法中，通过旋转支承部件3使具有圆筒形状部71的工件7以圆筒形状部71的中心轴线O1为中心而进行旋转，并且通过感应加热线圈4对工件7进行感应加热。另外，此时，使从内周喷射喷嘴51A喷射的渗碳气体G向圆筒形状部71的内周面711冲击，而对内周面711进行气体渗碳，并且使从外周喷射喷嘴52喷射的渗碳气体G冲击到圆筒形状部71的外周面712，而对外周面712进行气体渗碳。
以下，对本实施方式的气体渗碳装置1和气体渗碳方法进行详细说明。
(气体渗碳装置1)
气体渗碳装置1和气体渗碳方法以在作为各种钢材的工件7的表面形成具有规定的硬度的渗碳固化层为目的，使碳在工件7的表面扩散、浸透。另外，此时，对工件7进行加热处理，对工件7进行渗碳淬火。
在气体渗碳装置1和气体渗碳方法中进行气体渗碳时，进行渗碳工序、扩散工序和冷却工序。在渗碳工序中，将工件7加热至使工件7的金属组织成为奥氏体组织的热处理温度，在渗碳气体G和工件7的表面进行化学反应。在扩散工序中，作为渗碳气体G中的渗碳成分的碳从工件7的表面向内部扩散。在冷却工序中，将加热后的工件7快速冷却，从而工件7的金属组织成为马氏体组织，气体渗碳完成。在进行了气体渗碳后，工件7的表面附近的碳浓度比工件7的内部的碳浓度高。
此外，在本实施方式中，气体渗碳表示使碳在工件7的表面扩散、浸透。除此之外，气体渗碳也可以采用如下的构成，作为气体渗碳氮化，使碳和氮气在工件7的表面扩散、浸透。
(工件7)
如图4～图6所示，本实施方式的工件7具有有底的圆筒形状。工件7具有圆筒形状部71、与圆筒形状部71的轴线方向L的另一侧端部的内周侧相连的作为底部或者节部的交叉部72、以及从交叉部72向轴线方向L的另一侧L2突出的凸部73。在交叉部72的中心位置形成有贯通孔720，凸部73绕圆筒形状部71的中心轴线O1等间隔地形成有多个(在本实施方式中为4个)。另外，凸部73具有圆柱形状。另外，在圆筒形状部71的轴线方向L的另一侧端部形成有随着朝向轴线方向L的另一侧L2而缩径的锥状的缩径部713。
(渗碳容器2、旋转支承部件3、感应加热线圈4)
如图1所示，气体渗碳装置1的渗碳容器2形成为圆筒形状，圆筒形状的渗碳容器2的中心轴线O1朝向水平方向。在渗碳容器2内形成有收容工件7的收容室21。在收容室21的水平方向的一侧形成有工件7的入口211，在收容室21的水平方向的另一侧形成有工件7的出口212。
如图2和图3所示，旋转支承部件3由能够载置工件7的相互平行的一对旋转轴部件31构成。一对旋转轴部件31配置在渗碳容器2的收容室21的下侧的位置。在旋转轴部件31的至少一方连接有对旋转轴部件31提供旋转力的马达等驱动源。通过一对旋转轴部件31向相同的方向旋转，从而载置在一对旋转轴部件31上的工件7向一个方向旋转。
一对旋转轴部件31通过从下方与圆筒形状部71的外周面712旋转接触，从而使工件7旋转。工件7的圆筒形状部71与旋转轴部件31滚动接触而进行旋转。另外，一对旋转轴部件31能够在其轴线方向L上滑动，以使得能够向收容室21搬入工件7，并且从收容室21搬出工件7。通过一对旋转轴部件31来构成旋转支承部件3，能够以简单的装置结构来进行工件7的旋转和搬运。
这里，轴线方向L不仅作为表示工件7的圆筒形状部71的轴线方向L的词语使用，还作为表示气体渗碳装置1的渗碳容器2、一对旋转轴部件31、感应加热线圈4等的轴线方向L的词语使用。
使用螺旋状的导体而构成感应加热线圈4，在对螺旋状的导体进行通电时，在螺旋状的导体所围起的内侧位置产生磁通。另外，工件7借助在基于感应加热线圈4的磁通贯通工件7时产生的涡流而被加热。感应加热线圈4以使渗碳容器2配置在内周侧的方式，以与渗碳容器2的外周面712对置的状态被配置。
(内周喷射喷嘴51A、51B、外周喷射喷嘴52)
如图1～图3所示，本实施方式的内周喷射喷嘴51A、51B和外周喷射喷嘴52构成为，配置在渗碳容器2的收容室21内的上侧位置，朝向下方或者斜下方喷射渗碳气体G。外周喷射喷嘴52构成为，向下方喷射渗碳气体G，使渗碳气体G冲击到工件7的圆筒形状部71的外周面712的上侧位置。另外，在本实施方式中，从外周喷射喷嘴52喷射的渗碳气体G冲击到工件7的圆筒形状部71的缩径部713的外周面712的上侧位置。
内周喷射喷嘴51A、51B构成为，为了向工件7的内周侧的不同部位喷射渗碳气体G，而由第1内周喷射喷嘴51A和第2内周喷射喷嘴51B构成。第1内周喷射喷嘴51A以从圆筒形状部71的轴线方向L的一侧L1向中心侧倾斜的状态喷射渗碳气体G。第1内周喷射喷嘴51A配置在工件7的轴线方向L的一侧L1的上方，向朝向工件7的斜下方喷射渗碳气体G。换言之，从第1内周喷射喷嘴51A喷射的渗碳气体G的喷射中心轴线O2朝向工件7向轴线方向L的中心侧倾斜。而且，从第1内周喷射喷嘴51A喷射的渗碳气体G冲击到在旋转的工件7的下侧配置的后述第1凹状角部74A。
第2内周喷射喷嘴51B以从圆筒形状部71的轴线方向L的另一侧L2向中心侧倾斜的状态喷射渗碳气体G。第2内周喷射喷嘴51B配置在工件7的轴线方向L的另一侧L2的上方，向朝向工件7的斜下方喷射渗碳气体G。换言之，从第2内周喷射喷嘴51B喷射的渗碳气体G的喷射中心轴线O2朝向工件7向轴线方向L的中心侧倾斜。而且，从第2内周喷射喷嘴51B喷射的渗碳气体G冲击到在旋转的工件7的下侧配置的后述第2凹状角部74B。
如图1～图3所示，外周喷射喷嘴52、第1内周喷射喷嘴51A和第2内周喷射喷嘴51B设置于在收容室21内的上侧位置配置的各个配管61A、61B、62，以使得能够分别设定喷射流量。外周喷射喷嘴52被设置为从外周配管62向下方分支。第1内周喷射喷嘴51A被设置为从第1内周配管61A分支而朝向轴线方向L的另一侧L2向下方倾斜。第2内周喷射喷嘴51B被设置为从第2内周配管61B分支而朝向轴线方向L的一侧L1向下方倾斜。外周配管62、第1内周配管61A以及第2内周配管61B沿着渗碳容器2的轴线方向L配置在收容室21内。
外周配管62和外周喷射喷嘴52配置在收容室21内的上侧位置。第1内周配管61A和第1内周喷射喷嘴51A配置在从收容室21内的上侧位置向工件7的周向C的一侧偏移的位置。第2内周配管61B和第2内周喷射喷嘴51B配置在从收容室21内的上侧位置向工件7的周向C的另一侧偏移的位置。外周配管62和各内周配管61A、62B能够配置在收容室21内的上半部分的范围内。
旋转支承部件3配置在收容室21内的下半部分的范围。因此，通过将各配管61A、61B、62配置在收容室21内的上半部分的范围，能够有效地利用收容室21内的空间。
外周喷射喷嘴52以及各内周喷射喷嘴51A、51B的配置方向和喷射流量与工件7的形状对应地设定，使得固溶极限浓度的渗碳气体G向工件7的表面的整体渗碳。固溶极限浓度是指在渗碳气体G与工件7的表面接触时，渗碳气体G中的碳能够在工件7的表面扩散、浸透的浓度的极限。固溶极限浓度通过在渗碳气体G与工件7的表面充分地接触时，工件7的表面的碳浓度收敛在大致恒定的浓度范围内的情况而被表示。
考虑气体渗碳时的热处理温度等，使固溶极限浓度为比用于得到工件7的表面的所希望的硬度的工件7的表面的碳浓度大的值。各喷射喷嘴51A、51B、52的喷射开口部具有圆形状，从各喷射喷嘴51A、51B、52的喷射开口部以呈圆锥状扩展的方式喷射渗碳气体G。而且，在从各喷射喷嘴51A、51B、52向工件的表面垂直地喷射渗碳气体G时，工件7的具有固溶极限浓度的渗碳表面(渗碳范围)形成为具有固溶极限表面积的圆形状的表面。
固溶极限表面积被表示为工件7的表面上的处于固溶极限浓度的表面积。在从各喷射喷嘴51A、51B、52喷射的渗碳气体G全部冲击到工件7的表面的情况下，具有如下关系，来自各喷射喷嘴51A、51B、52的渗碳气体G的喷射流量越大则固溶极限表面积越大。从各喷射喷嘴51A、51B、52喷射的渗碳气体G的流速为使渗碳气体G大致全部冲击到工件7的表面的流速。
在成为固溶极限浓度的渗碳范围中不仅包含渗碳气体G直接冲击到工件7的表面的范围，而且还包含冲击到工件7的表面之后的渗碳气体G在工件7的表面扩展的范围。从各喷射喷嘴51A、51B、52到工件7的表面的距离越短，则成为固溶极限浓度的渗碳范围包含越多的渗碳气体G在工件7的表面扩展的范围。
在图7中示出从实验用的喷射喷嘴向实验用的工件7的表面喷射渗碳气体G，在工件7的表面进行了气体渗碳之后，测定该工件7的表面的碳浓度的结果。在该图中示出如下的状态，在渗碳气体G与工件7的表面冲击的中心位置的剖面，形成具有作为所渗碳的碳浓度的极限的固溶极限浓度的渗碳范围。工件7的表面的位置示出剖面的宽度，渗碳范围被表示为处于固溶极限浓度的渗碳范围的直径。
如该图所示，在渗碳气体G接触到的工件7的表面，在工件7的表面的位置，存在碳浓度处于具有规定的变动幅度的浓度范围内的长度的范围。将该长度的范围作为具有固溶极限浓度的渗碳范围。此外，由于测定误差等，在具有固溶极限浓度的渗碳范围内，也存在碳浓度从具有规定的变动幅度的浓度范围偏移的位置。
在图8中示出在适当地变更从实验用的喷射喷嘴向实验用的工件7的表面喷射的渗碳气体G的喷射流量时，作为处于固溶极限浓度的渗碳范围的固溶极限表面积变化了多少。另外，在该图中还示出从喷射喷嘴的前端(喷射开口部)到工件7的表面的距离即喷射距离也适当地变更时的固溶极限表面积的变化。进行了该实验的结果为，可知喷射流量越大则固溶极限表面积越大，喷射距离越小则固溶极限表面积越小。基于该实验结果，喷射流量与固溶极限表面积的关系处于喷射流量越大则固溶极限表面积越大的比例关系。在该图中，实验结果省略地示出。
在本实施方式中，将把喷射距离作为参数的喷射流量与固溶极限表面积的关系作为设定气体渗碳装置1以及气体渗碳方法中的各喷射喷嘴51A、51B、52的喷射流量时的指标而使用。在气体渗碳装置1中，分别决定从第1内周喷射喷嘴51A的前端到工件7的表面(第1凹状角部74A)的喷射距离D1、从第2内周喷射喷嘴51B的前端到工件7的表面(第2凹状角部74B)的喷射距离D2、以及从外周喷射喷嘴52的前端到工件7的表面(第3凹状角部74C或者缩径部713的外周面712)的喷射距离D3。各喷射距离D1、D2、D3为各喷射喷嘴51A、51B、52的喷射中心轴线O2从各喷射喷嘴51A、51B、52的前端到与工件7的表面接触为止的距离。
基于第1内周喷射喷嘴51A的渗碳气体G的喷射流量、基于第2内周喷射喷嘴51B的渗碳气体G的喷射流量、以及基于外周喷射喷嘴52的渗碳气体G的喷射流量能够分别通过调整配置在第1内周配管61A、第2内周配管61B或者外周配管62的流量调整阀的开度而变更。基于各喷射喷嘴51A、51B、52的喷射流量能够分别独立地设定。由此，能够适当地调整从各喷射喷嘴51A、51B、52喷射的渗碳气体G的浓度，而使成为固溶极限浓度的碳浸入于工件7的表面的大致整体。
在决定本实施方式的各喷射喷嘴51A、51B、52的喷射流量时，利用各喷射喷嘴51A、51B、52的喷射流量与固溶极限表面积的关系。具体而言，在气体渗碳装置1中，确定基于第1内周喷射喷嘴51A的渗碳气体G的喷射流量、与从第1内周喷射喷嘴51A喷射的渗碳气体G中的碳在工件7中能够固溶到固溶极限浓度的第1内周固溶极限表面积的第1内周侧关系。
另外，在气体渗碳装置1中，确定基于第2内周喷射喷嘴51B的渗碳气体G的喷射流量、与从第2内周喷射喷嘴51B喷射的渗碳气体G中的碳在工件7中能够固溶到固溶极限浓度的第2内周固溶极限表面积的第2内周侧关系。另外，在气体渗碳装置1中，确定基于外周喷射喷嘴52的渗碳气体G的喷射流量、与从外周喷射喷嘴52喷射的渗碳气体G中的碳在工件7中能够固溶到固溶极限浓度的外周固溶极限表面积的外周侧关系。
第1内周侧关系、第2内周侧关系以及外周侧关系都被确定为从各喷射喷嘴51A、51B、52喷射的渗碳气体G的全部冲击到工件7的情况下的关系。而且，在气体渗碳装置1中，设定基于各喷射喷嘴51A、51B、52的渗碳气体G的喷射流量，以使得工件7的总表面积为第1内周固溶极限表面积、第2内周固溶极限表面积以及外周固溶极限表面积的合计以下。
由此，能够使从各喷射喷嘴51A、51B、52喷射的渗碳气体G中的碳在工件7的表面的各部位扩散、浸透到固溶极限浓度。而且，能够使工件7的表面的各部位的碳浓度尽量不产生差别。
如图4所示，各内周喷射喷嘴51A、51B和外周喷射喷嘴52的配置位置、配置方向以及喷射流量为了如下目的而设定，与具有圆筒形状部71、交叉部(底部)72和凸部73的工件7的形状相配合地，使渗碳气体G与工件7的内周侧和外周侧的各部位接触。在具有圆筒形状部71的工件7中，渗碳气体G不容易到达位于内周侧的部位。另外，可知在具有圆筒形状部71、交叉部(底部)72和凸部73的工件7中，渗碳气体G不容易到达圆筒形状部71与交叉部72的位于内周侧的角部(边界部)即第1凹状角部74A、交叉部72与凸部73的位于内周侧的角部(边界部)即第2凹状角部74B、以及交叉部72与凸部73的位于外周侧的角部(边界部)即第3凹状角部74C。
因此，为了使渗碳气体G容易向各凹状角部74A、74B、74C浸透，而决定基于各喷射喷嘴51A、51B、52的渗碳气体G的喷射方向。如图1所示，在工件7的沿着轴线方向L的切断面中，第1凹状角部74A被包含在基于第1内周喷射喷嘴51A的渗碳气体G的喷射范围R内，第2凹状角部74B被包含在基于第2内周喷射喷嘴51B的渗碳气体G的喷射范围R内，第3凹状角部74C被包含在基于外周喷射喷嘴52的渗碳气体G的喷射范围R内。
通过使各凹状角部74A、74B、74C被包含在各喷射喷嘴51A、51B、52的喷射范围R内，能够有效地进行向各凹状角部74A、74B、74C的气体渗碳。
如图6所示，第2凹状角部74B是指被形成在交叉部72与位于各凸部73的内周侧的内周侧面731(接近工件7的中心轴线O1的180°的范围的侧面)之间的角部。另外，第3凹状角部74C是指被形成在交叉部72与位于各凸部73的外周侧的外周侧面732(远离工件7的中心轴线O1的180°的范围的侧面)之间的角部。
如图2所示，第1内周喷射喷嘴51A的配置方向被设定为渗碳气体G能够冲击到工件7的位于第1凹状角部74A的下侧的部分的方向。工件7通过旋转支承部件3以恒定速度旋转，因此在工件7旋转1周时，第1凹状角部74A的整周被包含在基于第1内周喷射喷嘴51A的渗碳气体G的喷射范围R内。
如图3所示，第2内周喷射喷嘴51B的配置方向被设定为渗碳气体G能够冲击到工件7的配置在下侧的第2凹状角部74B的方向。工件7通过旋转支承部件3以恒定速度旋转，因此在工件7旋转1周时，全部的第2凹状角部74B被包含在基于第2内周喷射喷嘴51B的渗碳气体G的喷射范围R内。
如图3所示，外周喷射喷嘴52的配置方向被设定为渗碳气体G能够冲击到工件7的配置在上侧的缩径部713和第3凹状角部74C的方向。工件7通过旋转支承部件3以恒定速度旋转，因此在工件7旋转1周时，第3凹状角部74C的整周被包含在基于外周喷射喷嘴52的渗碳气体G的喷射范围R内。
在气体渗碳装置1和气体渗碳方法中，对于工件7的表面的整体，通过各喷射喷嘴51A、51B、52来划分被认为渗碳气体G到达的表面的区域。具体而言，如图4～图6所示，在工件7中，使圆筒形状部71的内周面711与交叉部72的轴线方向L的一侧端面721合为第1内侧面81A。第1内侧面81A是包含第1凹状角部74A的表面。另外，使各凸部73的内周侧面731与交叉部72的轴线方向L的另一侧端面722的内半部分722A合为第2内侧面81B。第2内侧面81B是包含第2凹状角部74B的表面。并且，使圆筒形状部71的外周面712、各凸部73的外周侧面732、交叉部72的轴线方向L的另一侧端面722的外半部分722B合为外侧面82。外侧面82是包含第3凹状角部74C的表面。
这里，如图6所示，各凸部73的内周侧面731是指各凸部73的向中心轴线O1接近的内周侧的180°的范围的侧面。交叉部72的轴线方向L的另一侧端面722的内半部分722A是指在该另一侧端面722，相比于经过各凸部73的内周侧面731与外周侧面732的边界位置的假想圆C1位于内周侧的部分。
另外，如该图所示，各凸部73的外周侧面732是指各凸部73的远离中心轴线O1的外周侧的180°的范围的侧面。交叉部72的轴线方向L的另一侧端面722的外半部分722B是指除了内半部分722A以外的另一侧端面722的剩余部，是指在该另一侧端面722，相比于假想圆C1位于外周侧的部分。
在本实施方式的气体渗碳装置1和气体渗碳方法中，假定为通过从第1内周喷射喷嘴51A喷射的渗碳气体G而对第1内侧面81A进行气体渗碳。另外，假定为通过从第2内周喷射喷嘴51B喷射的渗碳气体G而对第2内侧面81B进行气体渗碳。另外，假定为通过从外周喷射喷嘴52喷射的渗碳气体G而对外侧面82进行气体渗碳。这些假定是为了确定通过各喷射喷嘴51A、51B、52而进行气体渗碳的表面积，并决定从各喷射喷嘴51A、51B、52喷射的渗碳气体G的喷射流量而进行的。
也可以如图4所示，在工件7的表面的整体，除了存在第1内侧面81A、第2内侧面81B和外侧面82之外，还存在圆筒形状部71的轴线方向L的一侧端面714、交叉部72的贯通孔720的侧壁面723、以及多个凸部73的轴线方向L的另一侧端面733。一侧端面714也可以通过从第1内周喷射喷嘴51A喷射的渗碳气体G或者从外周喷射喷嘴52喷射的渗碳气体G中的任一方来进行气体渗碳。另外，贯通孔720的侧壁面723也可以通过从第1内周喷射喷嘴51A喷射的渗碳气体G或者从第2内周喷射喷嘴51B喷射的渗碳气体G中的任一方来进行气体渗碳。另外，另一侧端面733也可以通过从第2内周喷射喷嘴51B喷射的渗碳气体G或者从外周喷射喷嘴52喷射的渗碳气体G中的任一方来进行气体渗碳。
另外，也可以如图6所示，第2内侧面81B中的交叉部72的轴线方向L的另一侧端面722的内半部分722A与外侧面82中的交叉部72的轴线方向L的另一侧端面722的外半部分722B的边界部附近(假想圆C1的附近)通过从第2内周喷射喷嘴51B喷射的渗碳气体G和从外周喷射喷嘴52喷射的渗碳气体G中的任一方来进行气体渗碳。另外，从各喷射喷嘴51A、51B、52喷射的渗碳气体G在冲击到工件7的表面之后在工件7的表面扩展。因此，第1内侧面81A、第2内侧面81B以及外侧面82的工件7的表面的各部位有时在从多个喷射喷嘴51A、51B、52喷射的渗碳气体G混合的状态下被进行气体渗碳。
另外，如图4所示，将第1内侧面81A的表面积作为第1内侧表面积A1，将第2内侧面81B的表面积作为第2内侧表面积A2，以及将外侧面82的表面积作为外侧表面积A3。而且，基于第1内周喷射喷嘴51A的渗碳气体G的喷射流量Q1、基于第2内周喷射喷嘴51B的渗碳气体G的喷射流量Q2、以及基于外周喷射喷嘴52的渗碳气体G的喷射流量Q3，按照与第1内侧表面积A1、第2内侧表面积A2和外侧表面积A3中的表面积递增的顺序相对应的喷射喷嘴51A、51B、52的顺序而递增地进行设定。
在本实施方式中，按照外侧表面积A3、第1内侧表面积A1、第2内侧表面积A2的顺序，表面积依次变大。换言之，表面积处于A3＞A1＞A2的关系。而且，按照外周喷射喷嘴52、第1内周喷射喷嘴51A、第2内周喷射喷嘴51B的顺序，喷射流量Q1、Q2、Q3依次变大。换言之，喷射流量处于Q3＞Q1＞Q2的关系。
与通过各喷射喷嘴51A、51B、52进行气体渗碳的工件7的各部分的表面积A1、A2、A3对应地，设定各喷射喷嘴51A、51B、52的喷射流量Q1、Q2、Q3，能够向需要的位置供给需要的流量的渗碳气体G。因此，能够使工件7的表面的各部位的碳浓度更均匀。
另外，固溶极限表面积除了根据与喷射流量的关系之外，还根据与喷射距离的关系而变化。喷射距离越大，则工件7的表面的固溶极限表面积越小。因此，喷射距离越大，喷射流量越大，需要确保所需要的固溶极限表面积。
在决定各喷射喷嘴51A、51B、52的各喷射流量Q1、Q2、Q3时，基于固溶极限表面积和喷射距离来决定。其中，为了使各喷射流量Q1、Q2、Q3的设定变得容易，先决定从各喷射喷嘴51A、51B、52的前端到工件7的表面的喷射距离D1、D2、D3，对基于所决定的喷射距离D1、D2、D3的、喷射流量Q1、Q2、Q3与固溶极限表面积的关系进行测定。
更具体而言，如图1～图3所示，将从第1内周喷射喷嘴51A的前端到第1凹状角部74A的喷射中心轴线O2的距离决定为第1内周喷射距离D1。另外，将从第2内周喷射喷嘴51B的前端到第2凹状角部74B的喷射中心轴线O2的距离决定为第2内周喷射距离D2。另外，将从外周喷射喷嘴52的前端到第3凹状角部74C的喷射中心轴线O2的距离决定为外周喷射距离D3。在本实施方式中，喷射距离的大小按照外周喷射距离D3、第2内周喷射距离D2、第1内周喷射距离D1的顺序而变小。换言之，喷射距离处于D3＜D2＜D1的关系。
而且，如图8所示，在使用实验用的喷射喷嘴和实验用的工件7的测定实验中，将喷射距离设定为第1内周喷射距离D1，求出使喷射流量变化时的固溶极限表面积而得到喷射流量-固溶极限表面积的关系式(关系图表)，在该喷射流量-固溶极限表面积的关系式中代入第1内侧表面积A1，而决定第1内周喷射喷嘴51A的喷射流量Q1。
另外，如该图所示，在使用实验用的喷射喷嘴和实验用的工件7的测定实验中，将喷射距离设定为第2内周喷射距离D2，求出使喷射流量变化时的固溶极限表面积而得到喷射流量-固溶极限表面积的关系式(关系图表)，在该喷射流量-固溶极限表面积的关系式中代入第2内侧表面积A2，而决定第2内周喷射喷嘴51B的喷射流量Q2。
另外，如该图所示，在使用实验用的喷射喷嘴和实验用的工件7的测定实验中，将喷射距离设定为外周喷射距离D3，求出使喷射流量变化时的固溶极限表面积而得到喷射流量-固溶极限表面积的关系式(关系图表)，在该喷射流量-固溶极限表面积的关系式中代入外侧表面积A3，而决定外周喷射喷嘴52的喷射流量Q3。
(制造方法)
接着，说明使用气体渗碳装置1而进行气体渗碳的方法。
首先，在旋转支承部件3的位于渗碳容器2外部的部分载置工件7。此时，横跨旋转支承部件3的一对旋转轴部件31而载置工件7的圆筒形状部71。接着，通过致动器使一对旋转轴部件31在轴线方向L上滑动，载置于一对旋转轴部件31的状态下的工件7从渗碳容器2的入口211被配置到收容室21内。而且，第1内周喷射喷嘴51A从斜上方与工件7的轴线方向L的一侧L1对置，第2内周喷射喷嘴51B从斜上方与工件7的轴线方向L的另一侧L2对置，并且，外周喷射喷嘴52从上方与工件7的圆筒形状部71的外周面712对置。
接着，通过马达使一对旋转轴部件31旋转，使工件7接受该旋转而绕其中心轴线O1旋转。另外，在使工件7旋转时，对感应加热线圈4通电而加热工件7，并且从各喷射喷嘴51A、51B、52喷射渗碳气体G。此时，从第1内周喷射喷嘴51A喷射的渗碳气体G冲击到旋转的工件7的位于圆筒形状部71的下侧的第1凹状角部74A。另外，从第2内周喷射喷嘴51B喷射的渗碳气体G冲击到旋转的工件7的位于下侧的第2凹状角部74B或者交叉部72的另一侧端面。并且，从外周喷射喷嘴52喷射的渗碳气体G冲击到旋转的工件7的位于圆筒形状部71的上侧的外周面712。
而且，通过一对旋转轴部件31使工件7旋转多次，使渗碳气体G尽可能均匀地与工件7的周向C的各部分接触。接着，在从各喷射喷嘴51A、51B、52喷射渗碳气体G之后，在经过了规定的时间时，停止基于一对旋转轴部件31的工件7的旋转、基于感应加热线圈4的工件7的加热、以及基于各喷射喷嘴51A、51B、52的渗碳气体G的喷射。
接着，通过致动器使一对旋转轴部件31在轴线方向L上滑动，载置于一对旋转轴部件31的状态下的工件7从渗碳容器2的出口212移出到收容室21的外部，并且配置在冷却室内。而且，在冷却室中，使工件7浸渍在油中而快速冷却，对工件7进行渗碳淬火。然后，从冷却室取出工件7，而完成对工件7的气体渗碳。这样，制造出对工件7的表面的整体进行渗碳的钢材制品。
(作用效果)
本实施方式的气体渗碳装置1具备为了对具有圆筒形状部71和多个凸部73的工件7进行气体渗碳而特殊化的特殊的喷射喷嘴51A、51B、52。具体而言，气体渗碳装置1具备：向工件7的圆筒形状部71的内周侧喷射渗碳气体G的第1内周喷射喷嘴51A、向工件7的多个凸部73的内周侧喷射渗碳气体G的第2内周喷射喷嘴51B、以及向工件7的圆筒形状部71的外周侧和多个凸部73的外周侧喷射渗碳气体G的外周喷射喷嘴52。
而且，能够使从第1内周喷射喷嘴51A喷射的渗碳气体G冲击到圆筒形状部71与交叉部72的第1凹状角部74A。另外，通过使渗碳气体G冲击到旋转的工件7，从而从第1内周喷射喷嘴51A喷射的渗碳气体G中的碳向位于工件7的周向C的整周的第1凹状角部74A渗碳。
另外，能够使从第2内周喷射喷嘴51B喷射的渗碳气体G冲击到交叉部72与凸部73的第2凹状角部74B。另外，通过使渗碳气体G冲击到旋转的工件7，由此从第2内周喷射喷嘴51B喷射的渗碳气体G中的碳向在工件7的周向C上排列的多个凸部73的第2凹状角部74B渗碳。
并且，能够使从外周喷射喷嘴52喷射的渗碳气体G冲击到交叉部72与凸部73的第3凹状角部74C。另外，通过使渗碳气体G冲击到旋转的工件7，由此从外周喷射喷嘴52喷射的渗碳气体G中的碳向位于工件7的周向C的整周的外周面712和在工件7的周向C上排列的多个凸部73的第3凹状角部74C渗碳。
由此，特别是，能够使渗碳气体G以适当的喷射流量冲击到渗碳气体G不容易接触、不容易渗碳的位置即第1～第3凹状角部74A、74B、74C。而且，能够使渗碳气体G中的碳在第1～第3凹状角部74A、74B、74C适当地扩散、浸透。
因此，根据本实施方式的气体渗碳装置1和气体渗碳方法，能够对工件7的表面的整体尽量均匀地进行气体渗碳。
＜实施方式2＞
在本实施方式中，关于工件7的形状与实施方式1不同的情况，示出气体渗碳装置1的各内周喷射喷嘴51A、51B和外周喷射喷嘴52的配置。
如图9～图11所示，本实施方式的工件7具有圆筒形状部71、在圆筒形状部71的轴线方向L的中间部的内周侧设置的交叉部(节部)72。交叉部72以与圆筒形状部71的内周面711的整周相连的状态被设置。在交叉部72的中心位置形成有贯通孔720。圆筒形状部71的内周面711由于形成交叉部72而被分成轴线方向L的一侧部分711A和另一侧部分711B。
本实施方式的第1凹状角部74A在圆筒形状部71与交叉部72之间，作为位于轴线方向L的一侧L1的内周侧的边界部(角部)而形成。另外，本实施方式的第2凹状角部74B在圆筒形状部71与交叉部72之间，作为位于轴线方向L的另一侧L2的内周侧的边界部(角部)而形成。另外，本实施方式的第3凹状角部74C作为圆筒形状部71的外周面712的台阶部而形成。
如图9所示，本实施方式的内周喷射喷嘴51A、51B由与实施方式1的情况相同的、第1内周喷射喷嘴51A和第2内周喷射喷嘴51B构成。另外，外周喷射喷嘴52与实施方式1的情况相同。在工件7的沿着轴线方向L的切断面中，第1凹状角部74A被包含在基于第1内周喷射喷嘴51A的渗碳气体G的喷射范围R内，第2凹状角部74B被包含在基于第2内周喷射喷嘴51B的渗碳气体G的喷射范围R内，第3凹状角部74C被包含在基于外周喷射喷嘴52的渗碳气体G的喷射范围R内。
在本实施方式中，圆筒形状部71的内周面711的轴线方向L的一侧部分711A和交叉部72的轴线方向L的一侧端面721主要通过从第1内周喷射喷嘴51A喷射的渗碳气体G而被渗碳。另外，圆筒形状部71的内周面711的轴线方向L的另一侧部分711B和交叉部72的轴线方向L的另一侧端面722主要通过从第2内周喷射喷嘴51B喷射的渗碳气体G而被渗碳。另外，圆筒形状部71的外周面712主要通过从外周喷射喷嘴52喷射的渗碳气体G而被渗碳。
在本实施方式中也是，特别是，能够使渗碳气体G以适当的喷射流量冲击到渗碳气体G不容易接触、不容易渗碳的位置即第1～第3凹状角部74A、74B、74C，使渗碳气体G中的碳适当地扩散、浸透。因此，在本实施方式中，也能够对工件7的表面整体尽量均匀地进行气体渗碳。
本实施方式的气体渗碳装置1和气体渗碳方法的其他的结构、作用效果等与实施方式1的情况相同。另外，在本实施方式中也是，与实施方式1所示的附图标记相同的附图标记所示的构成要素与实施方式1的情况相同。
＜实施方式3＞
在本实施方式中，关于工件7的形状与实施方式1、2不同的情况，示出气体渗碳装置1的内周喷射喷嘴51和外周喷射喷嘴52的配置。
如图12～图14所示，本实施方式的工件7具有圆筒形状部71和与圆筒形状部71的轴线方向L的端部的内周侧相连的交叉部(底部)72。本实施方式的工件7具有有底圆筒形状。交叉部72以与圆筒形状部71的内周面711的整周相连的状态被设置。在交叉部72的中心位置形成有贯通孔720。
如图12所示，在本实施方式的工件7中，在圆筒形状部71与交叉部72之间的位于内周侧的边界部(角部)形成凹状角部74A。本实施方式的内周喷射喷嘴51构成为朝向凹状角部74A喷射渗碳气体G，本实施方式的外周喷射喷嘴52构成为朝向圆筒形状部71与交叉部72的外角部715喷射渗碳气体G。
在工件7的沿着轴线方向L的切断面中，凹状角部74A被包含在基于内周喷射喷嘴51的渗碳气体G的喷射范围R内，外角部715被包含在基于外周喷射喷嘴52的渗碳气体G的喷射范围R内。
在本实施方式中，圆筒形状部71的内周面711和交叉部72的内侧的端面721主要通过从内周喷射喷嘴51喷射的渗碳气体G而被渗碳。另外，圆筒形状部71的外周面712和交叉部72的外侧的端面722主要通过从外周喷射喷嘴52喷射的渗碳气体G而被渗碳。
在本实施方式中，特别是，能够使渗碳气体G以适当的喷射流量冲击到渗碳气体G不容易接触、不容易渗碳的位置即凹状角部74A，使渗碳气体G中的碳适当地扩散、浸透。因此，在本实施方式中，也能够对工件7的表面整体尽量均匀地进行气体渗碳。
本实施方式的气体渗碳装置1和气体渗碳方法的其他的结构、作用效果等与实施方式1的情况相同。另外，在本实施方式中也是，与实施方式1所示的附图标记相同的附图标记所示的构成要素与实施方式1的情况相同。
＜其他的实施方式＞
在实施方式1的气体渗碳装置1中，也可以是，缩径部713被包含在外周喷射喷嘴52的喷射范围R内，另一方面，第3凹状角部74C没有被包含在外周喷射喷嘴52的喷射范围R内。在这种情况下也是，通过第3凹状角部74C位于外周喷射喷嘴52的喷射范围R的附近，能够使渗碳气体G中的碳在第3凹状角部74C适当地扩散、浸透。
另外，旋转支承部件3也可以采用支承工件7的中心位置，使工件7直接旋转的结构。在这种情况下，也能够通过旋转支承部件3在轴线方向L上滑动而进行工件7的搬运。
另外，如图15所示，气体渗碳装置1能够构成为，同时对多个工件7进行气体渗碳。此时，在渗碳容器2内配置多个第1内周喷射喷嘴51A、第2内周喷射喷嘴51B和外周喷射喷嘴52中的各个喷嘴。多个第1内周喷射喷嘴51A能够从第1内周配管61A的轴线方向L的多个位置分支地形成。多个第2内周喷射喷嘴51B能够从第2内周配管61B的轴线方向L的多个位置分支地形成。多个外周喷射喷嘴52能够从外周配管62的轴线方向L的多个位置分支地形成。
而且，一边通过旋转支承部件3的一对旋转轴部件31使多个工件7同时地旋转，一边从3个喷射喷嘴51A、51B、52对各工件7喷射渗碳气体G。此时，能够提高对工件7的表面整体进行渗碳的钢材制品的生产率。
本实施方式的气体渗碳装置1和气体渗碳方法的其他的结构、作用效果等与实施方式1的情况相同。另外，在本实施方式中也是，与实施方式1所示的附图标记相同的附图标记所示的构成要素与实施方式1的情况相同。
＜确认试验＞
在本确认试验中，确认了实施方式1所示的气体渗碳装置1(实施品)对工件7的表面的渗碳状态。实施品的各喷射喷嘴51A、51B、52的渗碳气体G的喷射流量根据实施方式1所示的各个喷射距离D1、D2、D3的喷射流量-固溶极限表面积的关系式而决定。另外，为了进行比较，如图16所示，还确认使从喷射喷嘴52Z喷射的渗碳气体G冲击到工件7的圆筒形状部71的外周面712的气体渗碳装置(比较品)对工件7的表面的渗碳状态。基于比较品的喷射喷嘴52Z的渗碳气体G的喷射流量与实施品的各喷射喷嘴51A、51B、52的喷射流量的合计大致相同。
针对实施品和比较品，对工件7进行气体渗碳，确认工件7的表面的渗碳状态。通过测定工件7的表面的硬度而确认工件7的表面的渗碳状态。工件7的表面的碳浓度越高，则工件7的表面的硬度越高。
针对实施品，对工件7进行气体渗碳，在图17的图表中示出对工件7的表面的硬度进行测定的结果。另外，针对比较品，对工件7进行气体渗碳，在图18的图表中示出对工件7的表面的硬度进行测定的结果。各图表的横轴表示与工件7的表面相距的距离(深度)(mm)，纵轴表示作为工件7的表面的硬度的维氏硬度HV0.1(kgf/mm2)。维氏硬度HV0.1被表示为使试验力为0.1kgf时的值。
如图4所示，作为工件7的各部位，将凸部73与交叉部72的第2凹状角部74B作为部位P1、将凸部73与交叉部72的第3凹状角部74C作为部位P2、将圆筒形状部71与交叉部72的第1凹状角部74A作为部位P3、将圆筒形状部71的外周面712作为部位P4、将圆筒形状部71的内周面711作为部位P5、将凸部73的外周侧面732作为部位P6、将交叉部72的轴线方向L的一侧端面721作为部位P7，而测定工件7的表面的硬度。
在图18的比较品中，表示圆筒形状部71的外周面712的部位P4和表示凸部73的外周侧面732的部位P6的表面的硬度变高，但除此以外的部位P1～P3、P5、P7的表面的硬度几乎没有变高。由此，可知不能仅通过喷射喷嘴52Z而对工件7的圆筒形状部71的内周侧和各凹状角部74A、74B、74C进行气体渗碳。
在图17的实施品中，可知工件7的各部位P1～P7的表面的硬度变高，能够对工件7的表面的整体尽量均匀地进行气体渗碳。从以上的结果能够确认，根据实施方式1所示的气体渗碳装置1和气体渗碳方法，能够得到对工件7的表面的整体尽量均匀地进行气体渗碳的效果。
本发明不仅限于各实施方式，能够在不脱离其要旨的范围内构成进一步不同的实施方式。另外，本发明包含各种变形例、均等范围内的变形例等。并且，根据本发明假定的各种构成要素的组合、方式等也包含在本发明的技术思想中。

Claims (13)

1.一种气体渗碳装置(1)，其中，
具备：
渗碳容器(2)，收容具有圆筒形状部(71)的工件(7)；
旋转支承部件(3)，用于使所述工件以所述圆筒形状部的中心轴线(O1)为中心而进行旋转；
感应加热线圈(4)，用于对所述工件进行感应加热；
内周喷射喷嘴(51、51A、51B)，配置在所述渗碳容器内，使渗碳气体(G)向所述圆筒形状部的内周面(711)喷射而进行冲击；以及
外周喷射喷嘴(52)，配置在所述渗碳容器内，使渗碳气体向所述圆筒形状部的外周面(712)喷射而进行冲击。
2.根据权利要求1所述的气体渗碳装置，其中，
在使从所述内周喷射喷嘴喷射的渗碳气体全部以及从所述外周喷射喷嘴喷射的渗碳气体全部向所述工件冲击的情况下，根据基于所述内周喷射喷嘴的渗碳气体的喷射流量与从所述内周喷射喷嘴喷射的渗碳气体中的碳在所述工件中能够固溶到固溶极限浓度的内周固溶极限表面积的关系、以及、基于所述外周喷射喷嘴的渗碳气体的喷射流量与从所述外周喷射喷嘴喷射的渗碳气体中的碳在所述工件中能够固溶到固溶极限浓度的外周固溶极限表面积的关系，
来设定基于所述内周喷射喷嘴的渗碳气体的喷射流量以及基于所述外周喷射喷嘴的渗碳气体的喷射流量，以使所述工件的总表面积为所述内周固溶极限表面积与所述外周固溶极限表面积的合计以下。
3.根据权利要求1或2所述的气体渗碳装置，其中，
所述工件在沿着所述圆筒形状部的轴线方向(L)的切断面中具有至少一个凹状角部(74A、74B、74C)，
在所述切断面中，所述凹状角部全部被包含在基于所述内周喷射喷嘴或者所述外周喷射喷嘴的渗碳气体的喷射范围(R)内。
4.根据权利要求1或2所述的气体渗碳装置，其中，
所述内周喷射喷嘴由第1内周喷射喷嘴(51A)和第2内周喷射喷嘴(51B)构成，所述第1内周喷射喷嘴以从所述圆筒形状部的轴线方向(L)的一侧(L1)向中心侧倾斜的状态而喷射渗碳气体，所述第2内周喷射喷嘴以从所述轴线方向的另一侧(L2)向中心侧倾斜的状态而喷射渗碳气体，
所述工件除了具有所述圆筒形状部之外，还具有与所述圆筒形状部的所述轴线方向的另一侧端部的内周侧相连的交叉部(72)、以及从所述交叉部向所述轴线方向的另一侧突出的凸部(73)，
在所述工件的沿着所述轴线方向的切断面中，所述圆筒形状部与所述交叉部的位于内周侧的边界部即第1凹状角部(74A)被包含在基于所述第1内周喷射喷嘴的渗碳气体的喷射范围(R)内，并且，所述交叉部与所述凸部的位于内周侧的边界部即第2凹状角部(74B)被包含在基于所述第2内周喷射喷嘴的渗碳气体的喷射范围(R)内。
5.根据权利要求4所述的气体渗碳装置，其中，
在所述工件的沿着所述轴线方向的切断面中，所述交叉部与所述凸部的位于外周侧的边界部即第3凹状角部(74C)被包含在基于所述外周喷射喷嘴的渗碳气体的喷射范围(R)内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的气体渗碳装置，其中，
所述旋转支承部件由能够载置所述工件的相互平行的一对旋转轴部件(31)构成，构成为通过一对所述旋转轴部件从下方与所述圆筒形状部的所述外周面旋转接触从而使所述工件旋转，
所述内周喷射喷嘴和所述外周喷射喷嘴构成为朝向下方或者斜下方喷射渗碳气体。
7.一种气体渗碳方法，其中，
通过旋转支承部件(3)使具有圆筒形状部(71)的工件(7)以所述圆筒形状部的中心轴线(O1)为中心而进行旋转，并且通过感应加热线圈(4)对所述工件进行感应加热，
并且，使从内周喷射喷嘴(51、51A、51B)喷射的渗碳气体(G)向所述圆筒形状部的内周面(711)冲击，而对所述内周面进行气体渗碳，并且使从外周喷射喷嘴(52)喷射的渗碳气体向所述圆筒形状部的外周面(712)冲击，而对所述外周面进行气体渗碳。
8.根据权利要求7所述的气体渗碳方法，其中，
在使从所述内周喷射喷嘴喷射的渗碳气体全部以及从所述外周喷射喷嘴喷射的渗碳气体全部向所述工件冲击的情况下，根据基于所述内周喷射喷嘴的渗碳气体的喷射流量与从所述内周喷射喷嘴喷射的渗碳气体中的碳在所述工件中能够固溶到固溶极限浓度的内周固溶极限表面积的关系、以及、基于所述外周喷射喷嘴的渗碳气体的喷射流量与从所述外周喷射喷嘴喷射的渗碳气体中的碳在所述工件中能够固溶到固溶极限浓度的外周固溶极限表面积的关系，
来设定基于所述内周喷射喷嘴的渗碳气体的喷射流量以及基于所述外周喷射喷嘴的渗碳气体的喷射流量，以使所述工件的总表面积为所述内周固溶极限表面积与所述外周固溶极限表面积的合计以下。
9.根据权利要求7或8所述的气体渗碳方法，其中，
所述工件在沿着所述圆筒形状部的轴线方向(L)的切断面中具有至少一个凹状角部(74A、74B、74C)，
在所述切断面中，所述凹状角部全部被包含在基于所述内周喷射喷嘴或者所述外周喷射喷嘴的渗碳气体的喷射范围(R)内。
10.根据权利要求7或8所述的气体渗碳方法，其中，
所述内周喷射喷嘴由第1内周喷射喷嘴(51A)和第2内周喷射喷嘴(51B)构成，所述第1内周喷射喷嘴以从所述圆筒形状部的轴线方向(L)的一侧(L1)向中心侧倾斜的状态而喷射渗碳气体，所述第2内周喷射喷嘴以从所述轴线方向的另一侧(L2)向中心侧倾斜的状态而喷射渗碳气体，
所述工件除了具有所述圆筒形状部之外，还具有与所述圆筒形状部的所述轴线方向的另一侧端部的内周侧相连的交叉部(72)、以及从所述交叉部向所述轴线方向的另一侧突出的凸部(73)，
在所述工件的沿着所述轴线方向的切断面中，所述圆筒形状部与所述交叉部的位于内周侧的边界部即第1凹状角部(74A)被包含在基于所述第1内周喷射喷嘴的渗碳气体的喷射范围(R)内，并且，所述交叉部与所述凸部的位于内周侧的边界部即第2凹状角部(74B)被包含在基于所述第2内周喷射喷嘴的渗碳气体的喷射范围(R)内。
11.根据权利要求10所述的气体渗碳方法，其中，
在所述工件的沿着所述轴线方向的切断面中，所述交叉部与所述凸部的位于外周侧的边界部即第3凹状角部(74C)被包含在基于所述外周喷射喷嘴的渗碳气体的喷射范围(R)内。
12.根据权利要求10或11所述的气体渗碳方法，其中，
假定为，通过从所述第1内周喷射喷嘴喷射的渗碳气体对将所述圆筒形状部的所述内周面与所述交叉部的所述轴线方向的一侧端面(721)结合在一起的第1内侧面(81A)进行气体渗碳，
假定为，通过从所述第2内周喷射喷嘴喷射的渗碳气体对将所述凸部的内周侧面(731)和所述交叉部的所述轴线方向的另一侧端面(722)的内半部分(722A)结合在一起的第2内侧面(81B)进行气体渗碳，
假定为，通过从所述外周喷射喷嘴喷射的渗碳气体对将所述圆筒形状部的所述外周面、所述凸部的外周侧面(732)和所述交叉部的所述轴线方向的另一侧端面的外半部分(722B)结合在一起的外侧面(82)进行气体渗碳，
并且，将所述第1内侧面的表面积设为第1内侧表面积(A1)，将所述第2内侧面的表面积设为第2内侧表面积(A2)，将所述外侧面的表面积设为外侧表面积(A3)，
此时，基于所述第1内周喷射喷嘴、所述第2内周喷射喷嘴以及所述外周喷射喷嘴的渗碳气体的喷射流量(Q1、Q2、Q3)，按照与第1内侧表面积、第2内侧表面积以及所述外侧表面积中的表面积递增的顺序相对应的喷射喷嘴顺序而递增地进行设定。
13.根据权利要求7至12中任一项所述的气体渗碳方法，其中，
所述旋转支承部件由能够载置所述工件的相互平行的一对旋转轴部件(31)构成，通过一对所述旋转轴部件从下方与所述圆筒形状部的所述外周面旋转接触从而使所述工件旋转，
所述内周喷射喷嘴以及所述外周喷射喷嘴朝向下方或者斜下方喷射渗碳气体。
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