CN1545566A - 气体渗碳方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气体渗碳方法，它是于在从δ铁和液相相变为γ铁的包晶点温度以下、从液相相变为γ铁和渗碳体的低共熔点温度以上的渗碳温度下进行的。包括2个工序：预先得到不熔融渗碳气氛中的钢制处理对象物样品的表层，而使其奥氏体化的临界渗碳条件的工序和将该处理对象物于包晶点温度以下、低共熔点温度以上的渗碳温度，并在所设定的不违反上述临界渗碳条件的渗碳条件下进行气体渗碳的工序。该临界渗碳条件包含不使样品表层熔融而使其奥氏体化的渗碳气体分压的上限值。

Description

气体渗碳方法

技术领域

本发明涉及对用于汽车工业或机械工业等的钢制部件进行气体渗碳的方法。

背景技术

在对钢制处理对象物进行气体渗碳时，通过提高渗碳温度可缩短渗碳处理时间。但渗碳温度过高的话，处理对象物会熔化。为此，以往所用的渗碳温度定在不到从液相相变为γ铁和渗碳体的低共熔点(eutectic point)温度(如图1所示的铁和碳的平衡状态图中的C点温度1147℃)，通常在1050℃以下。

为在以往的渗碳温度下使渗碳处理时间缩短，对处理对象物进行渗碳处理而使其表面的碳浓度高于最终目标值，此后，在碳浓度比渗碳气氛低的高温气氛中，进行使处理对象物表面的碳扩散的扩散处理以使其表面碳浓度降至最终目标值(参考日本特许公报平6-45868号)。

但是，由于限制渗碳温度不到低共熔点温度，也限制了处理对象物中碳原子的扩散速度，所以不能大幅度缩短渗碳时间。即因为扩散处理需要长时间，所以存在生产率下降的问题。

本发明的目的是提供一种能解决上述以往所存在的问题的气体渗碳方法。

发明内容

本发明气体渗碳方法的一个特征是：它包括2个工序：于在从δ铁和液相相变为γ铁的包晶点温度以下、从液相相变为γ铁和渗碳体的低共熔点温度以上的渗碳温度，预先求得渗碳气氛中钢制处理对象物的样品表层不熔融而被奥氏体化的临界渗碳条件的工序；于在该包晶点温度以下、低共熔点温度以上的渗碳温度，并在不违反上述临界渗碳条件而设定的渗碳条件下对该处理对象物进行气体渗碳的工序；该临界渗碳条件包括样品的表层不熔融而被奥氏体化的渗碳气氛中渗碳气体分压的上限值。

即，通过将处理对象物加热至可能的高温并在奥氏体化的状态下进行气体渗碳，可使渗碳时间缩短。通过提高渗碳气氛中渗碳气体浓度就可防止处理对象物的硬化层变浅，同时短时间内可得到有足够厚度的硬化层。

处理对象物被加热至图1所示的铁和碳平衡状态图中的GS线及ES线以上的温度而被奥氏体化。若处理对象物表面的碳浓度超过JE线的话，其表层开始熔融。对渗碳温度和渗碳时间等渗碳条件，本发明者分别发现存在有处理对象物表层不熔融的渗碳气体分压的上限值，而该上限值随着渗碳温度变高而降低，且渗碳时间越短，该上限值越高。本发明的气体渗碳方法中的渗碳温度范围因在包晶点温度(1494℃)以下，低共熔点温度(1147℃)以上，所以可大幅度缩短渗碳时间。并且，通过将渗碳气体分压设定在预先求得的上限值以下，可不发生处理对象物表层的熔融而在高温下进行渗碳。这样可大幅度削减能源消费量并节省能源。另外还可以将气体渗碳工序和例如机械加工工序或不同的热处理工序的其他工序连续进行。

该临界渗碳条件包括样品表层不熔融而被奥氏体化的渗碳温度的上限值和渗碳时间的上限值，并预先求得该渗碳气体分压的上限值、渗碳温度的上限值和渗碳时间的上限值之间的关系，设定渗碳气体分压、渗碳温度及渗碳时间作为该处理对象物的渗碳条件以使其不违反满足所求得的关系的临界渗碳条件，较为理想。作为该临界渗碳条件的渗碳气体分压的上限值、渗碳温度的上限值及渗碳时间的上限值相互关联，将渗碳气体分压、渗碳温度及渗碳时间中的2个确定，就可求出余下1个的上限值。这样，在处理对象物表层不熔融的范围内，容易设定可达到的高速的渗碳条件。

本发明气体渗碳方法的另一个特征为：在对钢制处理对象物进行气体渗碳时，将渗碳温度设定在从δ铁和液相相变为γ铁的包晶点温度(图1情况下的J点温度1494℃)以下、从液相相变为γ铁和渗碳体的低共熔点温度(图1情况下的C点温度：1147℃)以上；将处理对象物的表面碳浓度的目标值设定在于设定渗碳温度下处理对象物表面不熔融的值以下；将渗碳气氛中的渗碳气体分压设定为经预先设定时间的气体渗碳，处理对象物的表面碳浓度可达到的设定目标值的值。

本发明基于如下发现：将渗碳温度设定在包晶点温度以下、低共熔点温度以上，将钢制处理对象物的表面碳浓度的目标值设定在于设定渗碳温度下，处理对象物表面不熔融的值以下时，若将渗碳气氛中的渗碳气体分压设定在适当值的话，处理对象物的表面碳浓度能达到气体渗碳的设定目标值，同时可得到充分的渗碳深度。因高温下进行渗碳就可使渗碳中的碳原子的移动较以往快，所以可在短时间内达到以往数小时才达到的硬化层深度而且表面碳浓度不过高。

这样，提高渗碳温度就可大幅度缩短渗碳时间，而且因处理对象物表层的碳浓度没超过设定目标值，所以不需要碳的扩散处理工序。这样可提高生产率。还可以将气体渗碳处理工序和其他的热处理工序连续进行。在进行气体渗碳后，不进行扩散处理而将处理对象物进行冷却，较为理想。在该冷却后，较好再加热处理对象物。该再加热例如可利用高频加热进行。对再加热处理后的处理对象物较好进行淬火处理。该淬火处理的冷却可通过例如油冷却或气体冷却进行。在缩短渗碳时间上，较好将该渗碳温度设定在1200℃以上。

此时，在进行气体渗碳方法前，于从δ铁和液相相变为γ铁的包晶点温度以下、从液相相变为γ铁和渗碳体的低共熔点温度以上的渗碳温度，较好是预先求得渗碳气氛中钢制处理对象物的样品表层不熔融而被奥氏体化的临界渗碳条件。该临界渗碳条件包括样品表层不熔融而被奥氏体化的渗碳气氛中的渗碳气体分压的上限值。处理对象物被加热至如图1所示的铁和碳平衡状态图中的GS线及ES线以上的温度并奥氏体化。若处理对象物表面的碳浓度超过JE线的话，其表层开始熔融。对于渗碳温度和渗碳时间等渗碳条件，存在有处理对象物表层不熔融的渗碳气体分压的上限值。通过预先求得包括渗碳气体分压的上限值的临界渗碳条件就可以容易设定渗碳气体分压和渗碳时间。

本发明中的渗碳气氛的总压可以是常压、也可以从常压进行减压、还可以加压。渗碳气氛气可以全部是渗碳气体，也可以用渗碳气体和稀释气体的混合气体。采用稀释气体时，较好用氮气或氩气之类惰性气体进行稀释。对适用于本发明的气体渗碳方法的处理对象物的钢种无特别限制，只要是在包晶点温度以下、低共熔点温度以上、可被奥氏体化的钢即可，不仅是碳钢，还可以是合金钢。

在本发明中，对处理对象物和样品的加热，较好通过可高速加热其表层的手段进行。例如通过感应加热或激光加热进行较为理想。这样可提高渗碳对象物的加热的效率。另外，因渗碳处理变得简单，所以可容易对品质进行管理。即，因影响品质的因素少，所以即使发生了处理对象物的斑痕、严歪斜、裂开等品质问题，也容易对其原因进行探明。还因能将覆盖渗碳处理空间的壁变为低温壁，且不需要排出气体的燃烧装置，所以不破坏作业环境，减少最初投资，可适应单品种少批量的生产，并容易整合成生产线，即用1条流水线进行处理。因不需要设置有绝热壁的以往的渗碳处理炉，所以不需要炉的升温和调节(seasoning)，可削减运行成本。

在本发明中，较好在使含有一定分压的渗碳气体的渗碳气氛流动的同时，进行上述气体渗碳。这样，可使渗碳气体分压保持恒定，同时可得到处理对象物品质的均一性。

利用本发明的气体渗碳方法可使生产率大幅度提高。

附图说明

图1为铁和碳的平衡状态图。

图2为显示利用本发明的实施方式的气体渗碳用装置加热处理对象物的样品的状态图。

图3为显示一例渗碳气体分压的上限值对不同的渗碳温度、渗碳时间的关系图。

图4为显示利用本发明实施方式的气体渗碳用装置加热处理对象物的状态图。

图5为显示在渗碳温度为1573K对处理对象物进行渗碳处理直到处理对象物的表面开始熔融的时间和渗碳气体分压和表面碳浓度的关系图。

图6为显示在渗碳温度为1623K对处理对象物进行渗碳处理直到处理对象物的表面开始熔融的时间和渗碳气体分压和表面碳浓度的关系图。

图7为显示本发明实施例的于渗碳温度1250℃、渗碳时间1分钟渗碳处理过的对象物离表面的距离和硬度的关系图。

图8为显示本发明实施例的于渗碳温度1300℃、渗碳时间1分钟渗碳处理的对象物离表面的距离和硬度的关系图。

图9为显示本发明实施例于渗碳温度1250℃、渗碳时间10分钟渗碳处理的对象物离表面的距离和硬度的关系图。

图10为显示本发明实施例于渗碳温度1300℃、渗碳时间10分钟渗碳处理的对象物离表面的距离和硬度的关系图。

图11为显示气体渗碳过的处理对象物表层淬火前的金属组织的图面代用显微镜照片。

图12为显示气体渗碳过的处理对象物表层淬火后的金属组织的图面代用显微镜照片。

图13为显示本发明的实施例所得的处理对象物离表面的距离和碳浓度的关系图。

图14为显示一例用以往的渗碳方法处理对象物时渗碳时间、扩散时间和碳浓度的关系图。

具体实施方式

图2所示的本发明的实施方式的气体渗碳用装置包括真空容器1、加热装置2、为将真空容器内减压的真空泵3和供给渗碳气氛用气体至该真空容器1内的气体源4。在本实施方式中，加热装置2是在真空容器1内经连接在电源7上的线圈2a进行感应加热的。电源7到线圈2a的输出功率可以相变。

首先，为进行钢制处理对象物的样品5’的气体渗碳，在装载在加热装置2上的样品5’的表层焊接上作为温度检出用传感器的热电偶6。此后，通过真空泵3间将真空容器1内的空气排出，使真空容器1内减压。较好将此时真空容器1内压调节在27Pa左右以下。而温度的检出手段不限于热电偶。

减压后，由气体源4导入渗碳气氛气到真空容器1内。这样用渗碳气氛气将真空容器1内充满，使渗碳气氛气的总压上升。例如使真空容器1内的渗碳气氛气升至80kPa左右。该渗碳气氛气由渗碳气体和稀释气体构成，对该渗碳气体和稀释气体的种类无特别限制。本实施方式的渗碳气体为甲烷气体，而稀释气体为氮气。用烃类气体作为渗碳气体可实现无氧化渗碳。渗碳气体不限于烃类气体。渗碳气氛气也可以只由渗碳气体构成。

为保持真空容器1内的渗碳气氛气的总压力恒定，由气体源4以恒定流量提供渗碳气氛用气体给真空容器1内，同时经真空泵3以恒定流量排出渗碳气氛用气体。这样，真空容器1内渗碳气氛用气体例如以0.5L/min的恒定流量流动，可保持渗碳气氛气的总压力在80kPa左右。即，在真空容器1内有含恒定分压的渗碳气体的渗碳气氛气流动。该渗碳气体的分压为将渗碳气体的摩尔分数或容积％乘上真空容器1内的渗碳气氛气的总压力的值。由此，通过相变真空容器1内的渗碳气氛气的总压力或相变渗碳气体和稀释气体的流量比可调整渗碳气体分压的设定值。

下面，通过加热装置2加热样品5’到所设定的渗碳温度。而该渗碳温度被设定在从δ铁和液相相变为γ铁的包晶点温度以下、从液相相变为γ铁和渗碳体的低共熔点温度以上。该渗碳温度的设定值可通过相变加热装置2往线圈2a的输出功率进行调整。

在所设定的渗碳气体分压及所设定的渗碳温度下，仅保持所设定的渗碳时间对样品5’进行气体渗碳时，可确认该样品5’的表层是否熔融。

若渗碳时样品5’的表层不熔融的话，增大渗碳气体分压的设定值，对样品5’进行渗碳。若样品5’的表层熔融的话，减少渗碳气体分压的设定值，对样品5’进行渗碳。通过重复该工序可预先求得渗碳气体分压的上限值以作为样品5’的表层不熔融而发生奥氏体化的临界渗碳条件。

以上就保持渗碳温度和渗碳时间一定来确定渗碳气体分压的上限值的方法进行了阐述，但对此无限制，只要不脱离本发明的构思，也可以对此适当加以相变。即，可以将渗碳气体分压和渗碳温度保持一定来求得渗碳时间的上限值，也可以使渗碳气体分压和渗碳时间保持一定来求得渗碳温度的上限值。

图3显示了如上所述预先求得的渗碳气体分压的上限值、渗碳温度的上限值及渗碳时间的上限值之间关系的一例。图3中的纵轴表示本实施方式中对应于渗碳气体分压的碳气氛中甲烷浓度(vol％)，也可以表示渗碳气体分压。例如，在不使用稀释气体时，渗碳气体分压和渗碳气氛气的总压相同，可用甲烷流量表示渗碳气体分压。通过相同的方法，不仅能求得如图3所示的1min、3min、30min的线，而且还能求得这些线中间的任意直线或曲线。在该图3中，渗碳气氛的渗碳气体分压的上限值随着渗碳温度升高而降低，随着渗碳时间的缩短而上升。图3所示的关系仅为一例，该关系还会因加热装置2的构成部件的配置、加热装置2中的样品5’的材质、配置、加热装置2的种类、渗碳气体的种类或流量等的不同而有差异。

此后，用上述的气体渗碳用装置，在所设定的不违反满足上述预先所求得的关系的临界渗碳条件的渗碳条件下，对钢制处理对象物5进行气体渗碳。该处理对象物5的渗碳和样品5’的渗碳可同样进行。

即，如图4所示，将处理对象物5装载在加热装置2上，用真空泵3将真空容器1内的空气排出，由气体源4导入渗碳气氛用气体到真空容器1内，将渗碳气氛升压至所设定的压力，以恒定流量由气体源4提供渗碳气氛用气体给真空容器1内，同时利用真空泵3以恒定流量将渗碳气氛用气体排出。由此，将真空容器1内的渗碳气氛中的渗碳气体分压设定在预先求得的临界渗碳条件的上限值以下。然后，经加热装置2对处理对象物5加热至渗碳温度，而该渗碳温度设定在上述包晶点温度以下、低共熔点温度以上。在加热处理对象物5时，因和样品5’加热时相同，通过控制加热装置2来实现样品5’加热时的渗碳温度，所以在处理对象物5上没必要焊接热电偶6。在所设定的渗碳气体分压及所设定的渗碳温度下，仅保持所设定的渗碳时间对处理对象物5进行气体渗碳。

例如，在对该钢制处理对象物5进行气体渗碳时，将渗碳温度设定在从δ铁和液相相变为γ铁的包晶点温度以下、从液相相变为γ铁和渗碳体的低共熔点温度以上。还将处理对象物5的表面碳浓度的目标值设定在所设定的渗碳温度下，处理对象物5的表面不熔融的值以下。而将渗碳气氛中的渗碳气体分压设定在进行预先设定的时间的气体渗碳后，处理对象物的表面碳浓度可达到设定的目标值的值。也可以通过预先试验对该渗碳时间求得渗碳气体分压的设定值。因该渗碳时间和渗碳气体分压的设定值较对应于该设定温度的上述上限值小，所以通过预先求得上述上限值就容易对渗碳时间和渗碳气体分压进行设定。

例如，因渗碳温度1573K时，处理对象物5的表面在碳浓度为1.15重量％左右时开始熔融，所以根据如图3所示的关系，可确认如图5所示的至渗碳温度为1573K时处理对象物5的表面开始熔融的渗碳处理时间、渗碳气体分压和表面碳浓度的关系。从图5可知，将渗碳温度1573K时，处理对象物5的表面碳浓度的目标值设定在不熔融的不到1.15重量％时，可以设定渗碳时间为1分钟时碳气氛中的甲烷浓度不到10vol％，渗碳时间为10分钟时碳气氛中的甲烷浓度不到3vol％。另外，例如渗碳温度为1623K时，处理对象物5的表面碳浓度在0.9重量％左右时，其表面开始熔融，所以根据图3所示的关系，可确认如图6所示的渗碳温度1623K时，直到处理对象物5的表面开始熔融的渗碳处理时间、渗碳气体分压和表面碳浓度的关系。从图6可知，将渗碳温度设定为1623K，处理对象物5的表面碳浓度的目标值设定在不熔融的不到0.9重量％时，可设定渗碳时间为1分钟时碳气氛中的甲烷浓度不到1.8vol％，而设定渗碳时间为10分钟时碳气氛中的甲烷浓度不到0.8vol％。

在所设定的渗碳气体分压及所设定的渗碳温度下，仅保持所设定的渗碳时间对处理对象物5进行气体渗碳。若经过了设定的渗碳时间的话，停止渗碳气体的供给，解除加热装置2的加热就可停止渗碳。

根据本发明的气体渗碳方法，因渗碳温度范围在包晶点温度以下、低共熔点温度以上，所以可大幅度缩短渗碳时间。但通过将渗碳气体分压设定在预先求得的上限值以下，就可在高温下进行渗碳而使处理对象物5的表层上不发生熔融。例如γ铁中碳原子的扩散系数在1000℃时为3.59×10^-5mm²/s，而1300℃时在10倍以上，为43×10^-5mm²/s。即，1300℃时的碳原子移动速度比1000℃时快10倍以上。由此，可大幅度缩短得到所需渗碳深度所需要的时间，要得到通常的渗碳深度，只需要1分钟-10分钟左右的渗碳时间。并且，处理对象物5的表层的碳浓度没超过设定目标值，所以不需要碳的扩散处理工序。由此，可大幅度缩短渗碳处理时间并将生产率提高。另外，还可以将气体渗碳处理工序和其他的热处理工序连续进行。将渗碳温度设定在1200℃以上就可以将渗碳时间缩短，较理想，也可以将其设定在1300℃以上。因使含一定分压的渗碳气体的渗碳气氛气在真空容器1内流动并进行渗碳，所以可保持渗碳气体分压恒定，同时实现处理对象物5的品质的均一化。另外，利用在本发明中实施的渗碳处理，完全没有煤烟的发生，就这点来说，和以往的真空渗碳相比，具有非常理想的结果。

在上述气体渗碳后，不进行扩散处理而将处理对象物5冷却。对该冷却方法无特别限制，可以用自然冷却或各种强制冷却。较好在冷却后，对气体渗碳过的处理对象物5再加热，并经骤冷进行淬火。可以1次冷却骤冷，也可进行2次淬火。进行该淬火的气氛较好是中性的保护气氛，即，在该温度下被处理材料不被渗碳或脱碳的气氛，也可以是其他的惰性气体等气氛。淬火的再加热温度在超过如图1所示的平衡状态图中的GS线或ES线并使处理对象物5至少表层发生奥氏体化的温度以上。

实施例1

通过上述本发明实施方式中的气体渗碳方法预先求得临界渗碳条件，并在不违反该临界渗碳条件的所设定的渗碳条件下进行气体渗碳。作为处理对象物5，可用镍·铬·钼钢(日本工业标准SNCM420)制的、具有直径为10mm、长为52mm的圆柱体。在本实施例中，将渗碳后的处理对象物5在真空容器1内自然冷却，淬火，研磨、利用粒径3μm的金刚石磨浆进行精加工后，进行硬度测定和对组织的观察。在渗碳前，对真空容器1内进行净化。渗碳气体为甲烷气体，稀释气体为氮气。渗碳中，以0.5L/min的恒定流量使渗碳气氛用气体在真空容器1内流动。而淬火是在有氮气气氛气流动的860℃的石英管炉内，将处理对象物5保持10分钟后，用油冷进行。淬火当然可用包括高频加热的其他炉进行。

图7显示了于渗碳温度1250℃、渗碳时间1分钟、对应于渗碳气体甲烷的分压的浓度40vol％的渗碳条件下，离气体渗碳后的处理对象物5的表面的距离(mm)和硬度(Hv)的关系。此时处理对象物5的表面碳浓度的目标值为1.4重量％。

图8显示了对应于渗碳温度1300℃、渗碳时间1分钟、渗碳气体甲烷的浓度为10vol％的渗碳条件下，离气体渗碳后的处理对象物的表面的距离(mm)和硬度(Hv)的关系。此时将处理对象物5的表面碳浓度的目标值定在1.15重量％。

图9显示了于渗碳温度1250℃、渗碳时间10分钟、对应于渗碳气体甲烷的分压的浓度10vol％的渗碳条件下，离气体渗碳后的处理对象物5的表面的距离(mm)和硬度(Hv)的关系。此时将处理对象物5的表面碳浓度的目标值定在1.4重量％。

图10显示了于渗碳温度1300℃、渗碳时间10分钟、渗碳气体甲烷的浓度为3vol％的渗碳条件下，离气体渗碳后的处理对象物的表面的距离(mm)和硬度(Hv)的关系。此时将处理对象物5的表面碳浓度的目标值定在1.15重量％。

根据图7-图10可知，使渗碳时间为1分钟-10分钟可得到充分有效的渗碳深度的渗碳层。而渗碳气体甲烷的分压是将甲烷浓度乘上渗碳气氛气总压的值。图7-图10所示的例中，渗碳气氛的总压在80kPa左右。

通过本发明可确认：于渗碳温度1300℃、渗碳时间1分钟经渗碳的处理对象物5的表层淬火前的金属组织如图11所示，淬火后的金属组织如图12所示。淬火前所存在的粗大组织在淬火后不存在了，通过淬火可使粗大组织微细化。

实施例2

通过上述本发明实施方式中的气体渗碳方法所设定的渗碳条件下进行气体渗碳。作为处理对象物5，和上述实施方式一样用镍·铬·钼钢(日本工业标准SNCM420)制的、具有直径为10mm、长为52mm的圆柱体。不经过扩散处理工序，将该处理对象物5在真空容器1内自然冷却，淬火，研磨、利用粒径3μm的金刚石磨浆进行精加工。在渗碳前，对真空容器1内进行净化。渗碳气体为甲烷气体，稀释气体为氮气。而淬火是在有氮气气氛气流动的860℃的石英管炉内，将处理对象物5保持10分钟后，用油冷进行。淬火当然可用包括高频加热的其他炉进行。于渗碳温度1300℃、渗碳时间1分钟、对应于渗碳气氛中的渗碳气体甲烷的分压的浓度为10vol％，处理对象物5的表面碳浓度的目标值为0.74重量％，渗碳气氛的总压为80kPa，渗碳中，以0.5L/min的恒定流量将渗碳气氛用气体在真空容器1内流动。图13显示了离本实施例所得的处理对象物5的表面的距离(mm)和碳浓度(重量％)的关系。由此可知：无需扩散处理工序而得到碳浓度高于母材0.2重量％的深度，即在本实施例中的整个渗碳深度为0.9mm，可得到充分有效的渗碳深度。另外，得到了和图8所得的整个渗碳深度的结果很一致的结果。

根据上述各实施例，不经过扩散处理工序可使处理对象物5的表面碳浓度达到目标值，且得到充分的渗碳深度。对此，图14显示了经以往的渗碳方法处理处理对象物时的渗碳时间和表面碳浓度的关系的一例，在该图中显示了：仅在渗碳处理工序中，该碳浓度超过其目标值，所以在此后需要扩散处理工序。

通过本发明，以提高渗碳温度的方法可将渗碳时间大幅度缩短并且因处理对象物5的表层的碳浓度不超过其设定目标值而不需要碳的扩散处理工序，所以可提高生产率。

本发明不受上述实施方式和实施例的限制，只要在本发明的范围内，可进行各种相变。

Claims (8)

1.气体渗碳方法，其特征在于，它包括2个工序：于在从δ铁和液相相变为γ铁的包晶点温度以下、从液相相变为γ铁和渗碳体的低共熔点温度以上的渗碳温度，预先求得渗碳气氛中钢制处理对象物的样品表层不熔融而被奥氏体化的临界渗碳条件的工序；于该包晶点温度以下、低共熔点温度以上的渗碳温度，并在不违反上述临界渗碳条件而设定的渗碳条件下，对该处理对象物进行气体渗碳的工序；该临界渗碳条件包括样品表层不熔融而被奥氏体化的渗碳气氛中的渗碳气体分压的上限值。

2.根据权利要求1所述的气体渗碳方法，其特征在于，临界渗碳条件包括样品的表层不熔融而被奥氏体化的渗碳温度的上限值和渗碳时间的上限值，并预先求得渗碳气体分压的上限值、渗碳温度的上限值和渗碳时间的上限值之间的关系，设定渗碳气体分压、渗碳温度及渗碳时间作为处理对象物的渗碳条件以不违反满足如上所得关系的临界渗碳条件。

3.气体渗碳方法，其特征在于，在对钢制处理对象物进行气体渗碳时，将渗碳温度设定在从δ铁和液相相变为γ铁的包晶点温度以下、从液相相变为γ铁和渗碳体的低共熔点温度以上；将处理对象物的表面碳浓度的目标值设定在于设定渗碳温度时处理对象物表面不熔融的值以下；将渗碳气氛中的渗碳气体分压设定为经预先设定时间的气体渗碳，处理对象物表面碳浓度可达到设定目标值的值。

4.根据权利要求3所述的气体渗碳方法，其特征在于，进行气体渗碳后，不进行扩散处理而冷却处理对象物。

5.根据权利要求4所述的气体渗碳方法，其特征在于，上述冷却后，对处理对象物再加热。

6.根据权利要求5所述的气体渗碳方法，其特征在于，对上述再加热后的处理对象物进行淬火处理。

7.根据权利要求3-6中任一项所述的气体渗碳方法，其特征在于，将上述渗碳温度设定在1200℃以上。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的气体渗碳方法，其特征在于，使含一定分压的渗碳气体的渗碳气氛气流动而进行上述气体渗碳。

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