DE112014002156T5

DE112014002156T5 - Oberflächenmodifizierungsgerät für Legierungsstahlkomponente, Oberflächenmodifizierungsverfahren für Legierungsstahlkomponente und Verfahren zur Herstellung einer Legierungsstahlkomponente

Info

Publication number: DE112014002156T5
Application number: DE112014002156.3T
Authority: DE
Inventors: Noriyuki Uematsu; Keisuke Suzuki; Satoshi Kawagashira
Original assignee: FCC Co Ltd
Current assignee: FCC Co Ltd
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2016-01-07
Also published as: CN105008575A; JP2014214344A; WO2014174949A1; US20160076130A1; BR112015026667A2; TW201441422A

Abstract

Bereitgestellt werden ein Oberflächenmodifizierungsgerät für eine Legierungsstahlkomponente, ein Oberflächenmodifizierungsverfahren für eine Legierungsstahlkomponente und ein Verfahren zur Herstellung einer Legierungsstahlkomponente, welche eine tiefe und homogene harte Schicht bei einer Stahlkomponente mit einer weiten Gestalt oder einer großen Anzahl von solchen Stahlkomponenten bereitstellen können. Ein Oberflächenmodifizierungsgerät 100 schließt einen Prozessofen 101 ein, und der Prozessofen 101 führt einen Oberflächenmodifizierungsprozess an einer Legierungsstahlkomponente 90, einschließend ein Legierungsstahlmaterial, zu welchem mindestens eine Art von Nitridbildungselement, wie Chrom, Molybdän oder Aluminium, gegeben wurde, durch. Das Oberflächenmodifizierungsgerät 100 bildet eine Verbindungsschicht auf einer Oberfläche der Legierungsstahlkomponente 90 durch Aussetzen der Legierungsstahlkomponente 90 mindestens 180 Minuten lang einer Atmosphäre in dem Prozessofen 101, deren Ammoniakgaskonzentration bei 80% oder höher und Temperatur bei 620°C gehalten werden.

Description

BEREICH DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Oberflächenmodifizierungsgerät für eine Legierungsstahlkomponente, einschließend ein Legierungsstahlmaterial, das ein Nitridbildungselement enthält, ein Oberflächenmodifizierungsverfahren für eine Legierungsstahlkomponente und ein Verfahren zur Herstellung einer Legierungsstahlkomponente.
STAND DER TECHNIK
Herkömmlicherweise werden verschiedene mechanische Komponenten, die aus Legierungsstahl hergestellt sind und in Fahrzeugen wie vierrädrigen Fahrzeugen und Fahrrädern enthalten sind, einem Oberflächenmodifizierungsprozess ausgesetzt, um zu ermöglichen, dass der Teil der Komponente, der mechanisch gleitet, eine höhere Verschleißund Abriebbeständigkeit aufweist. Zum Beispiel hat Patentliteratur 1 das thermische Verarbeitungsverfahren zur Verbesserung der Verschleiß- und Abriebbeständigkeit und der Stoßfestigkeit durch Modifizieren der Oberfläche der Stahlkomponente durch einen sogenannten Ionennitrierungsprozess (auch als „Plasmanitrierungsprozess” bezeichnet) offenbart.
ZITIERUNGSLISTE
PATENTLITERATUR

PATENTLITERATUR 1: JP-A-09-125225

In dem Oberflächenmodifizierungsverfahren gemäß Patentliteratur 1 wird die Oberfläche der Stahlkomponente durch den Ionennitrierungsprozess modifiziert. Dies hat zu einem Problem geführt, nämlich dass es schwierig ist, homogen eine Oberflächenmodifizierungsschicht (harte Schicht) zu bilden, und dass die oberflächenmodifizierbare Komponente aufgrund des Hohlkathodeneffekts oder des Kanteneffekts eingeschränkt ist. Hier betrifft der Hohlkathodeneffekt das Phänomen, dass, wenn die Legierungsstahlkomponente einen Lochanteil mit kleinem Durchmesser aufweist. Entladung in diesem Loch so schwierig ist, dass die Oberflächenmodifizierungsschicht inhomogen wird. Der Kanteneffekt betrifft das Phänomen, dass, wenn die Legierungsstahlkomponente einen Eckenanteil mit einem spitzen, rechten oder stumpfen Winkel aufweist, Entladung sich an diesem Eckenanteil konzentriert, was die Oberflächenmodifizierungsschicht inhomogen macht. In dem Ionennitrierungsprozess müssen die zu verarbeitenden Stahlkomponenten beabstandet zueinander in einem Prozessofen angeordnet werden. Dies hat zu einem weiteren Problem geführt, nämlich dass der Ionennitrierungsprozess für den Oberflächenmodifizierungsprozess für eine große Anzahl von Stahlkomponenten nicht geeignet ist.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehenden Probleme gemacht. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Oberflächenmodifizierungsgeräts für eine Legierungsstahlkomponente, eines Oberflächenmodifizierungsverfahrens für eine Legierungsstahlkomponente und eines Verfahrens zur Herstellung einer Legierungsstahlkomponente, die eine tiefe und homogene harte Schicht bei einer Stahlkomponente mit einer weiten Gestalt oder einer großen Anzahl von solchen Stahlkomponenten bereitstellen können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung zum Lösen der vorstehenden Aufgabe ist ein Oberflächenmodifizierungsgerät für eine Legierungsstahlkomponente, das die Oberflächenmodifizierung an einer Legierungsstahlkomponente, einschließend ein Legierungsstahlmaterial, das ein Nitridbildungselement enthält, durchführt. Das Gerät schließt eine Oberflächenmodifizierungsverarbeitungseinheit zum Modifizieren einer Oberfläche der Legierungsstahlkomponente ein, wobei die Legierungsstahlkomponente mindestens 180 Minuten lang der Atmosphäre mit einer Ammoniakgaskonzentration von 80% oder höher und einer Temperatur von 610°C oder höher und 630°C oder niedriger ausgesetzt wird. In diesem Fall betrifft das Nitridbildungselement ein Element, das ein hartes Nitrid aufgrund der Permeation und Diffusion von Stickstoff bildet, und entspricht speziell mindestens einem von Chrom, Molybdän und Aluminium. Das Legierungsstahlmaterial, das ein Nitridbildungselement enthält, wird durch Geben von mindestens der minimalen Menge, die durch JIS (Japanischer Industriestandard) definiert wird, von dem Nitridbildungselement zu dem Kohlenstoffstahl, und speziell 0,3 Gew.-% oder mehr Chrom, 0,08 Gew.-% Molybdän und 0,1 Gew.-% Aluminium, erhalten.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Oberflächenmodifizierungsgerät für eine Legierungsstahlkomponente strukturiert, wobei es die Oberflächenmodifizierungsverarbeitungseinheit zum Aussetzen der Legierungsstahlkomponente mindestens 180 Minuten lang der Atmosphäre mit einer Ammoniakgaskonzentration von 80% oder höher und einer Temperatur von 610°C oder höher und 630°C oder niedriger einschließt. Gemäß den Experimenten durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung wurde bestätigt, dass die Verbindungsschicht mit einer Dicke von 25 μm oder mehr stabil auf der Oberfläche der Legierungsstahlkomponente gebildet werden kann. Mit anderen Worten, durch ein Oberflächenmodifizierungsverfahren für eine Legierungsstahlkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Oberflächenmodifizierungsprozess in einer Atmosphäre durchgeführt, wobei Stickstoff, erzeugt durch die thermische Zersetzung von Ammoniakgas, flotiert. Dies kann eine tiefe und homogene harte Schicht bei der Legierungsstahlkomponente mit einer weiten Gestalt bilden. In dem Oberflächenmodifizierungsgerät für eine Legierungsstahlkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung werden die zu verarbeitenden Legierungsstahlkomponenten in dem Prozessofen mit einem Raum dazwischen, der groß genug ist, dass sich das Ammoniakgas ausbreiten kann, angeordnet. Dies ermöglicht, dass der effiziente Oberflächenmodifizierungsprozess im Vergleich zum Ionennitrierungsprozess an einer großen Anzahl von Legierungsstahlkomponenten durchgeführt werden kann. Gemäß den Experimenten durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung ist die Ammoniakgaskonzentration bevorzugt während dem Oberflächenmodifizierungsprozess für die Legierungsstahlkomponente konstant.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Oberflächenmodifizierungsgerät für eine Legierungsstahlkomponente, wobei die Temperatur durch die Oberflächenmodifizierungsverarbeitungseinheit auf 620°C eingestellt wird.
In dem weiteren Aspekt des Oberflächenmodifizierungsgeräts für eine Legierungsstahlkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung wie vorstehend beschrieben wird die Temperatur der Atmosphäre, welcher die Legierungsstahlkomponente ausgesetzt wird, auf 620°C eingestellt. Deshalb kann gemäß den Experimenten durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung die harte Schicht stabiler gebildet werden. Gemäß den Experimenten durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung beträgt die Temperatur der Atmosphäre, welcher die Legierungsstahlkomponente ausgesetzt wird, bevorzugt 610°C oder mehr und 630°C oder weniger, stärker bevorzugt 615°C oder mehr und 625°C oder weniger und am stärksten bevorzugt 620°C. In jedem dieser Fälle wird die Temperatur der Atmosphäre, welcher die Legierungsstahlkomponente ausgesetzt wird, wünschenswerterweise während dem Prozess konstant gehalten.
In einem weiteren Aspekt des Oberflächenmodifizierungsgeräts für eine Legierungsstahlkomponente gemäß der Erfindung schließt die Legierungsstahlkomponente mindestens einen von einem Eckenanteil mit einer eckigen Gestalt und einem Lochanteil mit einem Durchmesser von 8 mm oder kleiner ein. In diesem Fall kann der Eckenanteil zum Beispiel einen Anteil mit einem spitzen Winkel, einem rechten Winkel oder einem stumpfen Winkel oder einer eckigen Gestalt wie einer Spindel einschließen.
Gemäß dem weiteren Aspekt des Oberflächenmodifizierungsverfahrens für eine Legierungsstahlkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung wie vorstehend beschrieben kann die homogene harte Schicht gebildet werden, sogar wenn die Legierungsstahlkomponente so gebildet ist, dass sie einen Eckenanteil mit einer eckigen Gestalt oder einen Lochanteil mit einem Durchmesser von 8 mm oder kleiner aufweist.
Die vorliegende Erfindung kann nicht nur als die Erfindung für das Oberflächenmodifizierungsgerät für eine Legierungsstahlkomponente, sondern auch als die Erfindung für das Oberflächenmodifizierungsverfahren für eine Legierungsstahlkomponente und die Erfindung für ein Verfahren zur Herstellung einer Legierungsstahlkomponente implementiert werden.
Speziell kann das Oberflächenmodifizierungsverfahren für eine Legierungsstahlkomponente ein Oberflächenmodifizierungsgerät für eine Legierungsstahlkomponente zum Durchführen der Oberflächenmodifizierung an einer Legierungsstahlkomponente, einschließend ein Legierungsstahlmaterial, das ein Nitridbildungselement enthält, sein, und das Verfahren kann einen Oberflächenmodifizierungsverarbeitungsschritt von Modifizieren einer Oberfläche der Legierungsstahlkomponente durch Aussetzen der Legierungsstahlkomponente mindestens 180 Minuten lang der Atmosphäre mit einer Ammoniakgaskonzentration von 80% oder höher und einer Temperatur von 610°C oder höher und 630°C oder niedriger einschließen.
In diesem Fall beträgt in dem Oberflächenmodifizierungsverarbeitungsschritt die Temperatur stärker bevorzugt 615°C oder mehr und 625°C oder weniger und am stärksten bevorzugt 620°C.
In diesem Fall schließt die Legierungsstahlkomponente bevorzugt mindestens einen von dem Eckenanteil mit einer eckigen Gestalt und dem Lochanteil mit einem Durchmesser von 8 mm oder kleiner ein.
Das Verfahren zur Herstellung einer Legierungsstahlkomponente kann ein Verfahren zur Herstellung einer Legierungsstahlkomponente, einschließend ein Legierungsstahlmaterial, das ein Nitridbildungselement enthält, sein, und das Verfahren kann einen Oberflächenmodifizierungsverarbeitungsschritt von Modifizieren einer Oberfläche der Legierungsstahlkomponente durch Aussetzen der Legierungsstahlkomponente mindestens 180 Minuten lang der Atmosphäre mit einer Ammoniakgaskonzentration von 80% oder höher und einer Temperatur von 610°C oder höher und 630°C oder niedriger einschließen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht, die den Aufriss einer Gerätestruktur eines Oberflächenmodifizierungsgeräts für eine Legierungsstahlkomponente, das in einem Oberflächenmodifizierungsverfahren für eine Legierungsstahlkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt.
2 ist eine Schnittansicht, die den Aufriss einer Struktur einer Legierungsstahlkomponente, bei welcher ein Oberflächenmodifizierungsverfahren für eine Legierungsstahlkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird, zeigt.
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Herstellungsprozess für eine Legierungsstahlkomponente durch ein Oberflächenmodifizierungsverfahren für eine Legierungsstahlkomponente gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Harte und der Tiefe einer harten Schicht, die auf einer Oberflächenschicht einer Legierungsstahlkomponente durch das Oberflächenmodifizierungsverfahren für eine Legierungsstahlkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wurde, zeigt.
5 ist eine Tabelle, die die Werte der chemischen Zusammensetzungen von Proben A bis E, welche dem Oberflächenmodifizierungsprozess durch das Oberflächenmodifizierungsverfahren für eine Legierungsstahlkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung ausgesetzt wurden, zeigt.
6 ist ein Graph, der die Harte einer Verbindungsschicht, die auf einer Oberflächenschicht von jeder der Proben A bis E durch das Oberflächenmodifizierungsverfahren für eine Legierungsstahlkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wurde, zeigt.
7 ist ein Graph, der relativ die Dicke der Verbindungsschicht, die auf der Oberflächenschicht von Probe B für jede von unterschiedlichen Prozessbedingungen gebildet wurde, einschließlich dem Oberflächenmodifizierungsverfahren für eine Legierungsstahlkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung, zeigt.
8 ist ein Graph, der relativ die Dicke der Verbindungsschicht, die auf der Oberflächenschicht von Probe C für jede von unterschiedlichen Prozessbedingungen gebildet wurde, einschließlich dem Oberflächenmodifizierungsverfahren für eine Legierungsstahlkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung, zeigt.
9 ist ein Graph, der relativ die Dicke der Verbindungsschicht, die auf der Oberflächenschicht von Probe D für jede von unterschiedlichen Prozessbedingungen gebildet wurde, einschließlich dem Oberflächenmodifizierungsverfahren für eine Legierungsstahlkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung, zeigt.
10 ist ein Graph, der relativ die Dicke der Verbindungsschicht, die auf der Oberflächenschicht von Probe E für jede von unterschiedlichen Prozessbedingungen gebildet wurde, einschließlich dem Oberflächenmodifizierungsverfahren für eine Legierungsstahlkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung, zeigt.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform eines Oberflächenmodifizierungsgeräts für eine Legierungsstahlkomponente, eines Oberflächenmodifizierungsverfahrens für eine Legierungsstahlkomponente und eines Verfahrens zur Herstellung einer Legierungsstahlkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine schematische Ansicht, die den Aufriss einer Gerätestruktur eines Oberflächenmodifizierungsgeräts 100 für eine Legierungsstahlkomponente, das in einem Oberflächenmodifizierungsverfahren für eine Legierungsstahlkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt. In jeder Zeichnung sind in der vorliegenden Spezifikation einige Elemente schematisch, zum Beispiel vergrößert gezeichnet dargestellt, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu unterstützen. Deshalb kann die Größe, das Verhältnis usw. unter den Elementen unterschiedlich sein. Dieses Oberflächenmodifizierungsgerät 100 entspricht einem Gerät für thermisches Verarbeiten zum Durchführen eines Oberflächenmodifizierungsprozesses, um durch Bilden einer harten Schicht auf einer Oberflächenschicht einer Legierungsstahlkomponente 90 wie einer zylindrischen Nabenkomponente, eingeschlossen in einer mechanischen Legierungsstahlkomponente, zum Beispiel einer Leistungsübertragungsvorrichtung wie einer Kupplung in einem Fahrzeug wie einem vierrädrigen Fahrzeug oder einem Fahrrad, die Verschleiß- und Abriebbeständigkeit zu verbessern.
Zuerst wird die Legierungsstahlkomponente 90, die durch das Oberflächenmodifizierungsgerät 100 gemäß der vorliegenden Erfindung geformt wird, beschrieben. Diese Legierungsstahlkomponente 90 ist eine Komponente, die in einer Leistungsübertragungsvorrichtung wie einer Kupplung in einem Fahrzeug eingeschlossen ist, und sie wird aus einem Legierungsstahlmaterial, das Kohlenstoffstahl, zu welchem ein Nitridbildungselement gegeben wurde, entspricht, gebildet. In diesem Fall ist das Nitridbildungselement, das zu dem Kohlenstoffstahl gegeben wird, mindestens eine Art von Element, das mit Stickstoff kombiniert, wobei ein Nitrid gebildet wird, und entspricht zum Beispiel Chrom, Molybdän oder Aluminium. Die Menge des Nitridbildungselements, die zugegeben wird, ist größer als die oder gleich der minimale(n) Menge, die durch JIS (Japanischer Industriestandard) definiert wird, und speziell, wenn das Element Chrom ist, beträgt die Menge 0,3 Gew.-% oder mehr, wenn das Element Molybdän ist, beträgt die Menge 0,08 Gew.-% oder mehr, und wenn das Element Aluminium ist, beträgt die Menge 0,1 Gew.-% oder mehr.
Wie speziell in 2 gezeigt, schließt die Legierungsstahlkomponente 90 einen Hauptkörperteil 91, der so geformt ist, dass er eine ungefähr zylindrische Gestalt aufweist, ein. Der Hauptkörperteil 91 schließt einen zylindrischen Gleitteil 92, an welchem ein weiterer Bestandteil der Leistungsübertragungsvorrichtung gleitet, und einen Flanschteil 93, der sich in einer kreisförmigen Tellerform nach außen in der radialen Richtung von einem Ende (rechte Seite in der Figur) des Gleitteils 92 erstreckt, ein. Der Gleitteil 92 des Hauptkörperteils 91 ist mit einem Penetrationsloch 94 versehen, wobei sich die Penetration in der radialen Richtung des Hauptkörperteils 91 erstreckt. Das Penetrationsloch 94 ist so geformt, dass es einen Durchmesser von 8 mm aufweist.
Das Oberflächenmodifizierungsgerät 100 schließt einen Prozessofen 101 ein. Der Prozessofen 101 ist ein Behälter mit einer ungefähr zylindrischen Gestalt, der luftdicht ausgebildet ist, so dass der Oberflächenmodifizierungsprozess an der Legierungsstahlkomponente 90 durchgeführt wird. Der Prozessofen 101 ist aus einem Material gebildet, das 620°C widerstehen kann, entsprechend der Prozesstemperatur der Legierungsstahlkomponente 90, zum Beispiel einem keramischen Material. Dieser Prozessofen 101 wird hauptsächlich gebildet aus einer Hauptkammer 101a und einer Stand-by-Kammer 101b.
Die Hauptkammer 101a ist ein Raum, in dem der Oberflächenmodifizierungsprozess an der Legierungsstahlkomponente 90 durchgeführt wird. Die Stand-by-Kammer 101b ist ein Raum, in dem die Legierungsstahlkomponente 90 positioniert wird, vor oder nachdem die Legierungsstahlkomponente 90 in die Hauptkammer 101a eingebracht oder daraus entfernt wird, und sie ist so ausgebildet, dass sie eine Freigabetür 101c aufweist, die nach außen geöffnet und geschlossen wird. Zwischen der Hauptkammer 101a und der Stand-by-Kammer 101b ist eine Trennwand 101d bereitgestellt, die die beiden Kammern in einer Weise voneinander trennt, so dass die Trennwand 101d die Kammern frei verbinden oder voneinander trennen kann. Darüber hinaus ist ein Beförderungsmechanismus 101e zwischen der Hauptkammer 101a und der Stand-by-Kammer 101b bereitgestellt. Der Beförderungsmechanismus 101e befördert die Legierungsstahlkomponente 90 zwischen der Stand-by-Kammer 101b und der Hauptkammer 101a unter der Betriebssteuerung durch eine Steuervorrichtung 111, die nachstehend beschrieben wird. In 1 ist die Trennwand 101c durch eine gestrichelte Linie dargestellt und der Beförderungsmechanismus 101e und die Legierungsstahlkomponente 90 in der Stand-by-Kammer 101b sind jeweils durch eine Zwei Punkt-Strich-Linie dargestellt.
Eine Heizvorrichtung 102 ist außerhalb der peripheren Oberfläche des Prozessofens 101 bereitgestellt. Die Heizvorrichtung 102 ist eine elektrische Heizvorrichtung, die zum Erwärmen der Hauptkammer 101a in dem Prozessofen 101 auf bis zu 620°C, was der Prozesstemperatur entspricht, und darüber hinaus zum Aufrechterhalten dieser Temperatur verwendet wird. Der Betrieb der Heizvorrichtung 102 wird durch die Steuervorrichtung 111 gesteuert.
Der Prozessofen 101 ist mit einer Hauptgas-Versorgungsleitung 103, einer Nebengas-Versorgungsleitung 106 und einer Abgasleitung 109 verbunden. Die Hauptgas-Versorgungsleitung 103 ist eine Leitung zum Leiten von Ammoniakgas (nicht gezeigt) in den Prozessofen 101. Mit der Hauptgas-Versorgungsleitung 103 ist vorgelagert eine Hauptgas-Flasche 105 durch eine Strömungsgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung 104 verbunden. Die Strömungsgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung 104 ist eine Vorrichtung zum Einstellen der Strömungsgeschwindigkeit des Ammoniakgases, das in den Prozessofen 101 eingebracht wird. Die Strömungsgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung 104 schließt zum Beispiel eine Vergasungsvorrichtung (nicht gezeigt) zum Vergasen von flüssigem Ammoniak und ein Strömungsgeschwindigkeit-Einstellventil (nicht gezeigt) zum Einstellen der Strömungsgeschwindigkeit des vergasten Ammoniakgases ein. Der Betrieb der Strömungsgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung 104 wird durch die Steuervorrichtung 111 gesteuert. Die Hauptgas-Flasche 105 ist ein Behälter zum Lagern des flüssigen Ammoniaks.
Die Nebengas-Versorgungsleitung 106 ist eine Leitung zum Leiten des Stickstoffgases (nicht gezeigt) in den Prozessofen 101. Mit der Nebengas-Versorgungsleitung 106 ist vorgelagert eine Nebengas-Flasche 108 durch eine Strömungsgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung 107 verbunden. Die Strömungsgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung 107 ist ähnlich zur Strömungsgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung 104 und ist eine Vorrichtung zum Einstellen der Strömungsgeschwindigkeit des Stickstoffgases, das in den Prozessofen 101 eingebracht wird. Die Strömungsgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung 107 schließt zum Beispiel eine Vergasungsvorrichtung (nicht gezeigt) zum Vergasen von flüssigem Stickstoff und ein Strömungsgeschwindigkeit-Einstellventil (nicht gezeigt) zum Einstellen der Strömungsgeschwindigkeit des vergasten Stickstoffgases ein. Der Betrieb der Strömungsgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung 107 wird durch eine Steuervorrichtung 111 gesteuert. Die Nebengas-Flasche 108 ist ein Behälter zum Lager des flüssigen Stickstoffes.
Die Abgasleitung 109 ist eine Leitung zum Leiten des Gases in dem Prozessofen 101 nach außerhalb des Prozessofens 101. Mit der Abgasleitung 109 ist nachgelagert eine Abgasprozessvorrichtung 110 zum Desodorieren und Verbrennen des aus dem Prozessofen 101 abgelassenen Abgases verbunden.
Die Steuervorrichtung 111 ist konfiguriert durch einen Mikrocomputer, einschließend eine CPU, einen ROM, einen RAM und dergleichen. Die Steuervorrichtung 111 schließt ferner eine Eingabevorrichtung (nicht gezeigt) für einen Anwender zum Eingeben einer Anweisung und eine Anzeigevorrichtung (nicht gezeigt) zum Anzeigen des Betriebszustandes des Oberflächenmodifizierungsgeräts 100 für den Anwender ein. Die Steuervorrichtung 111 führt die Programme, die vorher in der Speichervorrichtung wie dem ROM gespeichert wurden, gemäß der Anweisung des Anwenders aus, wodurch der Betrieb des Oberflächenmodifizierungsgeräts 100 gesteuert wird. Speziell steuert die Steuervorrichtung 100 den Betrieb von jeder von der Heizvorrichtung 102, den Strömungsgeschwindigkeit-Einstellvorrichtungen 104 und 107 und der Abgasprozessvorrichtung 110 gemäß der Anweisung des Anwenders. Das Oberflächenmodifizierungsgerät 100 ist ferner mit einem Temperatursensor 112a und einem Konzentrationssensor 112b versehen. Diese Sensoren 112a und 112b messen die Temperatur des Ofens 101 beziehungsweise die Ammoniakgaskonzentration und geben die Ergebnisse an die Steuervorrichtung 111 aus.
(Betrieb des Oberflächenmodifizierungsgeräts 100)
Weiter wird der Oberflächenmodifizierungsprozess, der an der Legierungsstahlkomponente 90 durch das Oberflächenmodifizierungsgerät 100 mit der vorstehenden Struktur durchgeführt wird, mit Bezug auf das Flussdiagramm von 3 beschrieben. 3 ist das Flussdiagramm, das einen Prozess zur Herstellung der Legierungsstahlkomponente 90 zeigt.
Der Anwender, der die Legierungsstahlkomponente 90 herstellt, formt die Legierungsstahlkomponente 90 in einem ersten Schritt. Speziell formt der Anwender den Hauptkörperteil 91, den Gleitteil 92, den Flanschteil 93 und das Penetrationsloch 94 durch Schneiden, Schweißen und Schleifen des Legierungsstahlmaterials unter Verwendung der Bearbeitungsausrüstung, die ein Maschinenwerkzeug einschließt, das nicht gezeigt ist. In diesem Fall wird in dieser Ausführungsform die Legierungsstahlkomponente 90 keiner Wärmebehandlung, einschließlich einem Quenchprozess ausgesetzt. Jedoch kann die Wärmebehandlung, einschließlich Quenchen, vor oder nach dem Oberflächenmodifizierungsprozess gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden.
Weiter führt der Anwender den Oberflächenmodifizierungsprozess an der Legierungsstahlkomponente 90 in einem zweiten Schritt durch. In diesem Fall entspricht der Oberflächenmodifizierungsprozess einem Prozess von Bilden einer harten Schicht, hergestellt aus einem Nitrid, auf einer Oberflächenschicht der Legierungsstahlkomponente 90. Speziell manipuliert der Anwender die Steuervorrichtung 111 so, dass die Trennwand 101d in dem Prozessofen 101 geschlossen wird, so dass die Hauptkammer 101a luftdicht gemacht wird. Danach platziert der Anwender die Legierungsstahlkomponente 90, geformt durch das Bearbeiten, in der Stand-by-Kammer 101b durch die sich öffnende und schließende Tür 101c. Wenn der Anwender eine Vielzahl von Legierungsstahlkomponenten 90 platziert, ordnet der Anwender die Legierungsstahlkomponenten 90 mit einem Abstand dazwischen an, so dass sich das Ammoniakgas in dem Raum ausbreiten kann.
Weiter manipuliert der Anwender die Steuervorrichtung 111 so, dass das Ammoniakgas und das Stickstoffgas in die Hauptkammer 101a in dem Prozessofen 101 eingebracht werden, und erwärmt den Prozessofen 101. In diesem Fall bringt der Anwender das Ammoniakgas und das Stickstoffgas in die Hauptkammer 101a so ein, dass 80% oder mehr des Gases in der Hauptkammer 101a des Prozessofens 101 aus Ammoniakgas bestehen, während der Rest aus dem Stickstoffgas besteht. Zusätzlich erwärmt der Anwender die Hauptkammer 101a des Prozessofens 101 so, dass die Kammer eine Temperatur von 620°C aufweist.
Weiter, wenn die Hauptkammer 101a des Prozessofens 101 eine Atmosphäre mit einer Ammoniakgaskonzentration von 80% und mit einer Temperatur von 620°C oder höher aufweist, manipuliert der Anwender die Steuervorrichtung 111 so, dass sich die Legierungsstahlkomponente 90 von der Stand-by-Kammer 101b in die Hauptkammer 101a bewegt. Danach manipuliert der Anwender die Steuervorrichtung 111 so, dass die Legierungsstahlkomponente 90 mindestens 180 Minuten lang der aufrechterhaltenen Atmosphäre der Hauptkammer 101a des Prozessofens 101 ausgesetzt wird, speziell der Atmosphäre der Hauptkammer 101a, in der eine Ammoniakgaskonzentration von 80% und eine Temperatur von 620°C aufrechterhalten werden. Mit anderen Worten, dieser Prozessofen 101 entspricht der Oberflächenmodifizierungsverarbeitungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
Dies verursacht, dass der Stickstoff, der durch die thermische Zersetzung des Ammoniakgases erzeugt wird, in die Oberflächenschicht der Legierungsstahlkomponente 90 in der Hauptkammer 101a der Prozesskammer 101 permeiert, wodurch die harte Schicht gebildet wird. Speziell wird auf der Oberflächenschicht der Legierungsstahlkomponente 90 die harte Schicht erzeugt, gebildet aus einer Verbindungsschicht und einer Diffusionsschicht in dieser Reihenfolge von der äußersten Oberfläche aus. In diesem Fall wird der Oberflächenmodifizierungsprozess für die Legierungsstahlkomponente 90 so durchgeführt, dass das Flotieren in Stickstoff in der Hauptkammer 101a in Kontakt mit der Legierungsstahlkomponente 90 stattfindet. Folglich wird die harte Schicht homogen erzeugt, ohne Ungleichmäßigkeit an der Innenseite des Penetrationsloches 94 und dem Eckenanteil des Flanschteils 92.
Nachdem die Legierungsstahlkomponente 90 der Atmosphäre in der Hauptkammer 101a des Prozessofens 101 mindestens 180 Minuten lang ausgesetzt wurde, manipuliert der Anwender die Steuervorrichtung 111 so, dass die Zufuhr des Ammoniakgases und des Stickstoffgases zu dem Prozessofen 101 gestoppt wird und das Erwärmen des Prozessofens 101 gestoppt wird. Der Anwender entnimmt die Legierungsstahlkomponente 90 aus dem Prozessofen 101, nachdem sich die Temperatur in dem Prozessofen 101 auf weniger als eine vorher bestimmte Temperatur (zum Beispiel 150°C) erniedrigt hat.
Hier wird die Härte der Oberflächenschicht der Legierungsstahlkomponente 90, die aus dem Prozessofen 101 entnommen wurde, beschrieben. 4 ist ein Graph, der ein Beispiel zeigt, wie sich die Härte relativ zum Abstand von der Oberflächenschicht der Legierungsstahlkomponente 90, die das sogenannte Nitridbildungselement enthält, verändert. Gemäß 4 wurde bestätigt, dass sich die Verbindungsschicht mit einer Härte von 780 HmV von 660 HmV bis 880 HmV im Bereich von Dicken von der Oberfläche bis zu ungefähr 25 μm in der Legierungsstahlkomponente 90 bildet, und die Diffusionsschicht wird bis zu einer Tiefe von 0,2 mm von dieser Verbindungsschicht in Richtung der tieferen Schicht gebildet. Dies bedeutet, dass die Verbindungsschicht mit einer Harte (750 HmV oder höher), die höher ist als oder gleich ist wie die Härte einer Chromschutzschicht, welche in JIS (Japanischer Industriestandard) definiert wird, auf der Oberfläche der Legierungsstahlkomponente 90 gebildet wird.
Weiter führt der Anwender einen Endverarbeitungsprozess in einem dritten Schritt durch. Speziell führt der Anwender einen Schleifprozess an der äußeren Oberfläche der Legierungsstahlkomponente 90, die aus dem Prozessofen 101 entnommen wird, durch, so dass die Legierungsstahlkomponente 90 eine vorher bestimmte Größe oder eine vorher bestimmte Oberflächenrauheit aufweist. In diesem Fall, da die Verbindungsschicht mit einer Dicke von 25 μm oder mehr auf der Oberfläche der Legierungsstahlkomponente 90 gebildet wird, kann der Anwender einfach die vorher bestimmte Größe oder die vorher bestimmte Oberflächenrauheit durch einen ausreichenden Prozessspielraum erreichen.
Hier werden die Ergebnisse von Experimenten durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung beschrieben. 5 zeigt die Werte der chemischen Zusammensetzungen von Proben A bis E, die in den vorliegenden Experimenten verwendet wurden. 6 zeigt die Ergebnisse von Messungen der Oberflächenhärte der Proben A bis E in 5, welche dem Oberflächenmodifizierungsprozess ähnlich zu dem Prozess in der vorstehenden Ausführungsform ausgesetzt wurden. In 6 wird die Härte von Probe B, die der Härte entspricht, welche in der Spezifikation der Legierungsstahlkomponente 90 erforderlich ist, als 100% angesehen, wobei die Härte der anderen Proben A und C bis E darauf bezogen gezeigt ist. Gemäß den Experimentergebnissen in 6 wurde bestätigt, dass die Legierungsstahlkomponente 90 aus dem Legierungsstahlmaterial, das ein Nitridbildungselement enthält, gebildet werden muss, damit die Verbindungsschicht die erforderliche Härte aufweist.
Weiter werden in 7 bis 10 die Ergebnisse von Messungen der Dicke der Verbindungsschicht von jeder der Proben B bis E, unter Proben A bis E in 5, gezeigt, die dem Oberflächenmodifizierungsprozess gemäß der herkömmlichen Bedingung, der Bedingung von veränderter Temperatur, der Bedingung von veränderter Zeit, der Bedingung von veränderter Konzentration und der Bedingung der vorliegenden Erfindung ausgesetzt wurden. In 7 bis 10 sind die Dicken der Verbindungsschichten der Proben C bis E unter der Annahme gezeigt, dass die Dicke der Verbindungsschicht, die ausgehend von 60% von der Dicke der Verbindungsschicht von Probe B erhöht wurde, welche dem herkömmlichen Oberflächenmodifizierungsprozess ausgesetzt wurde, der Zielwert ist (Erfolgsrate 100%).
In diesem Experiment entspricht die herkömmliche Technik dem herkömmlichen Nitrierungsprozess, speziell dem Gas-Weichnitrierungsprozess, der an der Legierungsstahlkomponente 90 in der Atmosphäre mit einer Temperatur von 530 bis 580°C, einer Prozesszeit von 60 bis 180 Minuten und einer Ammoniakgaskonzentration von 30 bis 50% in dem Ofen durchgeführt wird. Die herkömmliche Technik verleiht der Verbindungsschicht im Allgemeinen eine Härte von 350 HmV oder höher und eine Dicke von ungefähr 8 μm bis 15 μm.
Im Hinblick auf die Bedingung von veränderter Temperatur ist die herkömmliche Bedingung zu einer Prozessbedingung verändert, wo nur die Temperaturbedingung auf 620°C entsprechend der Temperaturbedingung gemäß der vorliegenden Erfindung verändert ist; wobei unter dieser Prozessbedingung die Legierungsstahlkomponente 90 verarbeitet wird. Im Hinblick auf die Bedingung von veränderter Zeit ist die herkömmliche Bedingung zu einer Prozessbedingung verändert, wo nur die Zeitbedingung auf 180 Minuten oder mehr entsprechend der Zeitbedingung gemäß der vorliegenden Erfindung verändert ist; wobei unter dieser Bedingung die Legierungsstahlkomponente 90 verarbeitet wird. Im Hinblick auf die Bedingung von veränderter Konzentration ist die herkömmliche Bedingung zu einer Prozessbedingung verändert, wo nur die Konzentrationsbedingung des Gases, das in der Hauptkammer 101a eingeschlossen ist, auf 80% oder mehr Ammoniakgas entsprechend der Gaskonzentrationsbedingung gemäß der vorliegenden Erfindung verändert ist; wobei unter dieser Bedingung die Legierungsstahlkomponente 90 verarbeitet wird. Im Hinblick auf die Bedingung gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Legierungsstahlkomponente 90 unter der Prozessbedingung in der vorstehenden Ausführungsform verarbeitet, d. h. die Temperatur wird auf 620°C eingestellt, die Prozesszeit beträgt 180 Minuten oder mehr und die Ammoniakkonzentration beträgt 80% oder mehr.
Gemäß den Ergebnissen der Experimente, die in 7 bis 10 gezeigt sind, wurde bestätigt, dass die Dicke der Verbindungsschicht, die basierend auf der Prozessbedingung der vorliegenden Erfindung gebildet wurde, klar größer ist als die der Verbindungsschicht, die durch irgendeine Prozessbedingung, die den Teil der Temperaturbedingung, der Zeitbedingung und der Ammoniakkonzentrationsbedingung der Prozessbedingung der vorliegenden Erfindung nutzte, gebildet wurde. Mit anderen Worten, die Dicke der Verbindungsschicht, die basierend auf der vorliegenden Erfindung gebildet wurde, kann nicht durch die Prozessbedingung, die den Teil der Prozessbedingung in der vorliegenden Erfindung nutzt, erreicht werden, und sie kann nur durch Ausführen der Prozessbedingung, einschließlich aller von der Temperaturbedingung, der Zeitbedingung und der Ammoniakkonzentrationsbedingung der vorliegenden Erfindung erreicht werden.
Im Hinblick, wie stark die Dicke der harten Schicht, die durch den Oberflächenmodifizierungsprozess gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wurde, relativ zur herkömmlichen Dicke zugenommen hat, zeigen die Experimentergebnisse der Proben B bis E, dass die Dicke der Verbindungsschicht um das 1,9-fache bis 2,5-fache zugenommen hat und die Dicke der Diffusionsschicht um das 1,2-fache bis 1,6-fache zugenommen hat. In diesem Fall nimmt zusammen mit der Zunahme der Verbindungsschicht die Diffusionsschicht zu, aber im Hinblick auf die Zunahmerate ist die Zunahmerate der Diffusionsschicht kleiner als die der Verbindungsschicht. Mit anderen Worten, durch den Oberflächenmodifizierungsprozess gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Dicke der Verbindungsschicht, die auf der Oberfläche der Legierungsstahlkomponente 90 gebildet wird, erhöht werden, während die Modifizierung des ursprünglichen Materials in der Legierungsstahlkomponente 90, genauer des zähen Teils davon, unterdrückt wird. Deshalb ist der Oberflächenmodifizierungsprozess gemäß der vorliegenden Erfindung bei mechanischen Teilen, für die es erforderlich ist, dass sie die Zähigkeit im Inneren aufweisen und die Verschleiß- und Abriebbeständigkeit auf der Oberfläche aufweisen, besonders wirksam.
Die Dicke der Verbindungsschicht, die auf der Oberfläche von jeder der Proben B bis E durch den Oberflächenmodifizierungsprozess gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wurde, beträgt 25 μm bis 33 μm. Diese Dicke ist so stark wie die Tiefe von jeder harten Schicht in dem thermisch verarbeiteten Produkt, das durch Aufkohlen und Quenchen eines herkömmlichen Chrom-Molybdän-Stahlmaterials und Verchromen des Materials erhalten wird, und dem thermisch verarbeiteten Produkt, das durch Harten eines Stahlmaterials mit mittlerem Kohlenstoffgehalt mit hoher Frequenz und Verchromen des Materials erhalten wird, bei Vergleich mit der Dicke der Verbindungsschicht, die durch den herkömmlichen Gasnitrierungsprozess erhalten wird.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung über den Betrieb erfahren werden kann, ist das Oberflächenmodifizierungsgerät 100 für die Legierungsstahlkomponente in der vorstehenden Ausführungsform strukturiert, wobei es den Prozessofen 101 aufweist, in dem die Legierungsstahlkomponente 90 mindestens 180 Minuten lang der Atmosphäre mit einer Ammoniakgaskonzentration von 80% oder höher und einer Temperatur von 620°C ausgesetzt wird. Gemäß den Experimenten durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung wurde bestätigt, dass die Verbindungsschicht mit einer Dicke von 25 μm oder mehr stabil auf der Oberfläche der Legierungsstahlkomponente 90 gebildet werden kann. Mit anderen Worten, das Oberflächenmodifizierungsgerät 100 für die Legierungsstahlkomponente 90 gemäß der vorliegenden Erfindung führt den Oberflächenmodifizierungsprozess in der Atmosphäre, die Stickstoff enthält, welcher durch die thermische Zersetzung des Ammoniakgases erzeugt wird, durch. Dies kann die harte Schicht bilden, die tief und homogen in der Legierungsstahlkomponente 90 mit einer weiten Gestalt ist. In dem Oberflächenmodifizierungsgerät 90 für eine Legierungsstahlkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung werden die zu verarbeitenden Legierungsstahlkomponenten 90 in dem Prozessofen 101 mit einem Raum zwischen den Komponenten 90 angeordnet, so dass sich das Ammoniakgas in den Raum ausbreitet. Dies ermöglicht den effizienten Oberflächenmodifizierungsprozess bei einer großen Anzahl von Legierungsstahlkomponenten 90 verglichen mit dem Ionennitrierungsprozess.
Bei der Implementierung der vorliegenden Erfindung können verschiedene Veränderungen durchgeführt werden, ohne vom Zweck der vorliegenden Erfindung abzuweichen und ohne auf die vorstehende Ausführungsform eingeschränkt zu sein.
Zum Beispiel macht im Hinblick auf die Konzentration des Gases in der Hauptkammer 101a des Prozessofens 101 in der vorstehenden Ausführungsform das Ammoniakgas 80% oder mehr aus, wobei der Rest aus dem Stickstoffgas besteht. Jedoch ist die Konzentration des Gases in der Hauptkammer 101a nicht auf die in der vorstehenden Ausführungsform eingeschränkt, solange das Ammoniakgas mindestens 80% ausmacht. Deshalb kann es sein, dass die Hauptkammer 101a so ausgebildet ist, dass sie nur Ammoniakgas enthält. Alternativ können 80% oder mehr der Gaskonzentration in der Hauptkammer 101a aus dem Ammoniakgas bestehen, wobei der Rest aus einem Gas, das verschieden von dem Stickstoffgas ist, wie Kohlenstoffgas oder Wasserstoffgas, besteht. In diesen Fällen wird gemäß den Experimenten durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung bevorzugt die Ammoniakgaskonzentration während dem Oberflächenmodifizierungsprozess an der Legierungsstahlkomponente 90 konstant gehalten.
In der vorstehenden Ausführungsform kann die Legierungsstahlkomponente 90 dem Oberflächenmodifizierungsprozess ausgesetzt werden, während das Innere der Hauptkammer 101a des Prozessofens 101 weiterhin bei 620°C erwärmt wird. Jedoch wurde gemäß den Experimenten durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung bestätigt, dass die Wirkung der vorliegenden Erfindung erreicht wird, wenn die Temperaturbedingung bei dem Oberflächenmodifizierungsprozess in der vorliegenden Erfindung im Bereich von ±10°C von 620°C, d. h. von 610°C bis 630°C liegt, und dass die Wirkung der vorliegenden Erfindung nicht vollständig erreicht werden kann, wenn die Temperatur außerhalb diesem Bereich liegt. Darüber hinaus wurde gemäß den Experimenten durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung bestätigt, dass die Temperatur der Atmosphäre, welcher die Legierungsstahlkomponente ausgesetzt wird, stärker geeignet ist, wenn sie 615°C oder mehr und 625°C oder weniger beträgt, und am stärksten geeignet ist, wenn sie 620°C beträgt. Es wurde auch bestätigt, dass es in diesen Fällen wünschenswert ist, dass die Temperatur der Atmosphäre, welcher die Legierungsstahlkomponente ausgesetzt wird, während dem Prozess konstant gehalten wird.
In der vorstehenden Ausführungsform ist die Legierungsstahlkomponente 90 einer der Teile, aus der die Leistungsübertragungsvorrichtung wie eine Kupplung in einem selbstfahrenden Fahrzeug besteht. Jedoch ist das Oberflächenmodifizierungsgerät 100 für die Legierungsstahlkomponente 90 gemäß der vorliegenden Erfindung weithin verwendbar für die mechanischen Teile, welche aus Legierungsstahl gebildet sind. In diesem Fall ist das Oberflächenmodifizierungsgerät 100 für die Legierungsstahlkomponente 90 gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet, da die dicke und homogene Verbindungsschicht gleichmäßig an der Legierungsstahlkomponente 90 gebildet werden kann, einschließlich mindestens einen von einem Eckenanteil mit der Gestalt mit einem sich verjüngendem Ende, wie einer konischen Gestalt, oder einem spitzen Winkel, einem rechten Winkel oder einem stumpfen Winkel, und einem Lochanteil mit einem Durchmesser von 8 mm oder kleiner, bevorzugt 5 mm oder kleiner und stärker bevorzugt 4 mm oder kleiner. Im Hinblick auf die Legierungsstahlkomponente 90, einschließlich eines mechanisch gleitbaren Teils, teilweise oder vollständig in der Legierungsstahlkomponente 90, ist die harte Schicht (Verbindungsschicht), die durch das Oberflächenmodifizierungsgerät 100 für die Legierungsstahlkomponente 90 gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wird, wirksam, da die harte Schicht einfacher und in einer kürzeren Zeit gebildet werden kann als die harte Schicht, die durch den herkömmlichen Prozess zum Bilden der harten Schicht gebildet wird, speziell die harte Schicht, die durch den Hartverchromungsprozess nach dem Hochfrequenz-Härten oder dem Aufkohlen und Quenchen gebildet wird.
In der vorstehenden Ausführungsform setzt das Oberflächenmodifizierungsgerät 100 die Legierungsstahlkomponente 90 mindestens 180 Minuten lang der Atmosphäre in der Hauptkammer 101a, deren Ammoniakgaskonzentration bei 80% und Temperatur bei 620°C gehalten werden, aus. Dies basiert auf den Experimenten durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung, welche bestätigt haben, dass die Wirkung der vorliegenden Erfindung nicht vollständig erreicht werden kann, wenn der Oberflächenmodifizierungsprozess an der Legierungsstahlkomponente 90 kürzer als 180 Minuten ist. Deshalb muss das Oberflächenmodifizierungsgerät 100 die Legierungsstahlkomponente 90 mindestens 180 Minuten lang der Atmosphäre aussetzen, deren Ammoniakgaskonzentration bei 80% und Temperatur bei 610°C oder höher und 630°C oder niedriger gehalten werden.
Das Oberflächenmodifizierungsverfahren für eine Legierungsstahlkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung ist weithin verwendbar für das Legierungsstahlmaterial, das das Nitridbildungselement enthält. In diesem Fall schließen Beispiele des Legierungsstahlmaterials, das das Nitridbildungselement enthält, Stahlmaterialien ein, die mehr als oder gleich viel wie die minimale Menge, welche durch JIS (Japanischer Industriestandard) definiert wird, von mindestens einem Element von Chrom, Molybdän und Aluminium enthalten, wie Chrom-Legierungsstahl, Chrom-Molybdän-Stahl, Nitridstahl, und Kohlenstoffstahl, Chrom-Legierungsstahl, oder Chrom-Molybdän-Stahl, enthaltend 0,1 bis 0,3 Gew.-% Aluminium.
Bezugszeichenliste

90: Legierungsstahlkomponente
91: Hauptkörperteil
92: Gleitteil
93: Flanschteil
94: Penetrationsloch
100: Oberflächenmodifizierungsgerät
101: Prozessofen
101a: Hauptkammer
101b: Stand-by-Kammer
101c: sich öffnende und schließende Tür
101d: Trennwand
101e: Beförderungsmechanismus
102: Heizvorrichtung
103: Hauptgas-Versorgungsleitung
104: Strömungsgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung
105: Hauptgas-Flasche
106: Nebengas-Versorgungsleitung
107: Strömungsgeschwindigkeit-Einstellvorrichtung
108: Nebengas-Flasche
109: Abgasleitung
110: Abgasprozessvorrichtung
111: Steuervorrichtung
112a: Temperatursensor
112b: Konzentrationssensor

Claims

Oberflächenmodifizierungsgerät für eine Legierungsstahlkomponente, welches Oberflächenmodifizierung an einer Legierungsstahlkomponente, einschließend ein Legierungsstahlmaterial, das ein Nitridbildungselement enthält, durchführt, wobei das Gerät umfasst eine Oberflächenmodifizierungsverarbeitungseinheit zum Modifizieren einer Oberfläche der Legierungsstahlkomponente durch Aussetzen der Legierungsstahlkomponente mindestens 180 Minuten lang einer Atmosphäre mit einer Ammoniakgaskonzentration von 80% oder höher und einer Temperatur von 610°C oder höher und 630°C oder niedriger.
Oberflächenmodifizierungsgerät für eine Legierungsstahlkomponente gemäß Anspruch 1, wobei die Temperatur auf 620°C durch die Oberflächenmodifizierungsverarbeitungseinheit eingestellt wird.
Oberflächenmodifizierungsgerät für eine Legierungsstahlkomponente gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Legierungsstahlkomponente mindestens einen von einem Eckenanteil mit einer eckigen Gestalt und einem Lochanteil mit einem Durchmesser von 8 mm oder kleiner einschließt.
Oberflächenmodifizierungsverfahren für eine Legierungsstahlkomponente, einschließend ein Legierungsstahlmaterial, das ein Nitridbildungselement enthält, wobei das Verfahren umfasst einen Oberflächenmodifizierungsverarbeitungsschritt von Modifizieren einer Oberfläche einer Legierungsstahlkomponente durch Aussetzen der Legierungsstahlkomponente mindestens 180 Minuten lang einer Atmosphäre mit einer Ammoniakgaskonzentration von 80% oder höher und einer Temperatur von 610°C oder höher und 630°C oder niedriger.
Oberflächenmodifizierungsverfahren für eine Legierungsstahlkomponente gemäß Anspruch 4, wobei die Temperatur in dem Oberflächenmodifizierungsverarbeitungsschritt auf 620°C eingestellt wird.
Oberflächenmodifizierungsverfahren für eine Legierungsstahlkomponente gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei die Legierungsstahlkomponente mindestens einen von einem Eckenanteil mit einer eckigen Gestalt und einem Lochanteil mit einem Durchmesser von 8 mm oder kleiner einschließt.
Verfahren zur Herstellung einer Legierungsstahlkomponente, einschließend ein Legierungsstahlmaterial, das ein Nitridbildungselement enthält, wobei das Verfahren umfasst einen Oberflächenmodifizierungsverarbeitungsschritt von Modifizieren einer Oberfläche einer Legierungsstahlkomponente durch Aussetzen der Legierungsstahlkomponente mindestens 180 Minuten lang der Atmosphäre mit einer Ammoniakgaskonzentration von 80% oder höher und einer Temperatur von 610°C oder höher und 630°C oder niedriger.