JP2000144371A - 浸炭焼入方法 - Google Patents
浸炭焼入方法Info
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- JP2000144371A JP2000144371A JP33840198A JP33840198A JP2000144371A JP 2000144371 A JP2000144371 A JP 2000144371A JP 33840198 A JP33840198 A JP 33840198A JP 33840198 A JP33840198 A JP 33840198A JP 2000144371 A JP2000144371 A JP 2000144371A
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- quenching
- gas
- temperature
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 浸炭処理時間の短縮、および結晶粒の微細化
による強度・品質の安定化の向上、経費の削減が達成で
きる浸炭処理方法を提供する。 【解決手段】 フェライト（α鉄）とオーステナイト
（γ鉄）の混合組織状態（Ａ1変態点からＡ3変態点間の
温度領域）の温度域Ｔ℃で浸炭し、その後、オーステナ
イト領域（Ａ3変態点）まで温度を上げて均熱させてか
ら焼入れする。浸炭工程は高ＣＯ濃度吸熱型変成ガスに
ＮＨ3ガスを混合した雰囲気中で実行する。
による強度・品質の安定化の向上、経費の削減が達成で
きる浸炭処理方法を提供する。 【解決手段】 フェライト（α鉄）とオーステナイト
（γ鉄）の混合組織状態（Ａ1変態点からＡ3変態点間の
温度領域）の温度域Ｔ℃で浸炭し、その後、オーステナ
イト領域（Ａ3変態点）まで温度を上げて均熱させてか
ら焼入れする。浸炭工程は高ＣＯ濃度吸熱型変成ガスに
ＮＨ3ガスを混合した雰囲気中で実行する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば歯車等の機
械部品に適用される鉄鋼の浸炭焼入方法に関する。
械部品に適用される鉄鋼の浸炭焼入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より歯車の強化に幅広く用いられて
いる浸炭焼入方法を、図５により説明する。この浸炭焼
入れ法は、浸炭、拡散、および降温、均熱の一連の工程
を鉄鋼のオーステナイト状態（γ鉄）の８３０〜９５０
℃の温度域で行われている。しかし、処理温度が高いた
め、下記の問題を有している。 エネルギー経費が嵩む。 高温の熱処理による歪みが大きくなり、歯車等の機
械部品とした場合、騒音が大きい。 非浸炭部の結晶粒が粗大化し易く、強度低下が伴う
ことがある。また、技術的には下記の相反する点を有す
る。 鉄（Ｆｅ）中の炭素の拡散速度は、むしろ、オース
テナイト状態（γ鉄）よりフェライト状態（α鉄）の方
が早い。 一方、炭素の固溶限はオーステナイト状態（γ鉄）
が２．０６重量％、フェライト状態（α鉄）は０．０２
重量％で、オーステナイト状態の方が固溶限が高い。
いる浸炭焼入方法を、図５により説明する。この浸炭焼
入れ法は、浸炭、拡散、および降温、均熱の一連の工程
を鉄鋼のオーステナイト状態（γ鉄）の８３０〜９５０
℃の温度域で行われている。しかし、処理温度が高いた
め、下記の問題を有している。 エネルギー経費が嵩む。 高温の熱処理による歪みが大きくなり、歯車等の機
械部品とした場合、騒音が大きい。 非浸炭部の結晶粒が粗大化し易く、強度低下が伴う
ことがある。また、技術的には下記の相反する点を有す
る。 鉄（Ｆｅ）中の炭素の拡散速度は、むしろ、オース
テナイト状態（γ鉄）よりフェライト状態（α鉄）の方
が早い。 一方、炭素の固溶限はオーステナイト状態（γ鉄）
が２．０６重量％、フェライト状態（α鉄）は０．０２
重量％で、オーステナイト状態の方が固溶限が高い。
【０００３】上記の技術的見地、および問題点を考慮し
た肌焼鋼の浸炭方法が、特公平８−３０２５６号公報に
提案されている。開示されている浸炭の浸炭処理温度
は、Ａ1変態点以下、つまり、フェライト状態（α鉄）
としている。……図７参照 しかし、この浸炭処理は処理温度が低いため、従来の吸
熱型変成ガス（Ｒガス）を用いた場合、浸炭炉がスーテ
ィング（煤の発生）してしまい、安定した品質が得られ
ないことや、連続操業が難しいこと等の問題があった。
た肌焼鋼の浸炭方法が、特公平８−３０２５６号公報に
提案されている。開示されている浸炭の浸炭処理温度
は、Ａ1変態点以下、つまり、フェライト状態（α鉄）
としている。……図７参照 しかし、この浸炭処理は処理温度が低いため、従来の吸
熱型変成ガス（Ｒガス）を用いた場合、浸炭炉がスーテ
ィング（煤の発生）してしまい、安定した品質が得られ
ないことや、連続操業が難しいこと等の問題があった。
【０００４】また、特開平７−３１６６４０号公報に
は、図８に示すようなヒートパターン、すなわち、オー
ステナイト化温度以上（８００℃〜１３００℃）で浸炭
処理した後オーステナイト化温度未満に冷却（６００℃
〜５００℃）、さらに、オーステナイト化温度以上（７
７０℃〜１１００℃）に急速に再加熱して焼入れ処理を
する方法が記載されている。この方法は、急速加熱によ
り新たな粒界が形成されて粒界強度が向上し、オーステ
ナイト結晶粒の微粒化の実現を図っている。
は、図８に示すようなヒートパターン、すなわち、オー
ステナイト化温度以上（８００℃〜１３００℃）で浸炭
処理した後オーステナイト化温度未満に冷却（６００℃
〜５００℃）、さらに、オーステナイト化温度以上（７
７０℃〜１１００℃）に急速に再加熱して焼入れ処理を
する方法が記載されている。この方法は、急速加熱によ
り新たな粒界が形成されて粒界強度が向上し、オーステ
ナイト結晶粒の微粒化の実現を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は浸炭
処理時間の短縮、および結晶粒の微細化による強度・品
質の安定化の向上、経費の削減が達成できる浸炭処理方
法を提供するものである。
処理時間の短縮、および結晶粒の微細化による強度・品
質の安定化の向上、経費の削減が達成できる浸炭処理方
法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明の請求項１の浸炭焼入方法は、フェライト
（α鉄）とオーステナイト（γ鉄）の混合組織状態（Ａ
1変態点からＡ3変態点間の温度領域）の温度域で浸炭
し、その後、オーステナイト領域（Ａ3変態点）まで温
度を上げて焼入れする構成を具備する。
め、本発明の請求項１の浸炭焼入方法は、フェライト
（α鉄）とオーステナイト（γ鉄）の混合組織状態（Ａ
1変態点からＡ3変態点間の温度領域）の温度域で浸炭
し、その後、オーステナイト領域（Ａ3変態点）まで温
度を上げて焼入れする構成を具備する。
【０００７】請求項２の浸炭焼入方法は、フェライト温
度域（Ａ1変態点）以下の温度域で浸炭し、その後、オ
ーステナイト領域（Ａ3変態点）まで温度を上げて焼入
れする構成を具備する。
度域（Ａ1変態点）以下の温度域で浸炭し、その後、オ
ーステナイト領域（Ａ3変態点）まで温度を上げて焼入
れする構成を具備する。
【０００８】これらの浸炭焼入方法は、高ＣＯ濃度吸熱
型変成ガス中、あるいは高ＣＯ濃度吸熱型変成ガスにＮ
Ｈ3ガスを混入した雰囲気中で行われる。
型変成ガス中、あるいは高ＣＯ濃度吸熱型変成ガスにＮ
Ｈ3ガスを混入した雰囲気中で行われる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。図１は本発明に係る温度管理状態を示し
ている。 浸炭工程 浸炭処理はフェライト（α鉄）とオーステナイト（γ
鉄）の混合組成の温度域（Ａ1変態点〜Ａ3変態点）間で
行う。炉内をＴ℃（Ａ1変態点＜Ｔ＜Ａ3変態点）に昇温
する。例えば、Ｔ℃＝７２０℃〜７３０℃とする。浸炭
処理の処理雰囲気は、温度Ｔ℃（７２０℃〜７３０
℃）、高ＣＯ濃度吸熱型変成ガス中で実行される。高Ｃ
Ｏ濃度吸熱型変成ガスは、窒素ガス発生器から発生す
る、窒素ガスと高酸素濃度ガスに空気を混入し、さらに
炭化水素ガスを混ぜて、Ｎｉを触媒として反応させたガ
スである。さらに、高ＣＯ濃度吸熱型変成ガスにＮＨ3
（アンモニア）ガスを添加する。
して説明する。図１は本発明に係る温度管理状態を示し
ている。 浸炭工程 浸炭処理はフェライト（α鉄）とオーステナイト（γ
鉄）の混合組成の温度域（Ａ1変態点〜Ａ3変態点）間で
行う。炉内をＴ℃（Ａ1変態点＜Ｔ＜Ａ3変態点）に昇温
する。例えば、Ｔ℃＝７２０℃〜７３０℃とする。浸炭
処理の処理雰囲気は、温度Ｔ℃（７２０℃〜７３０
℃）、高ＣＯ濃度吸熱型変成ガス中で実行される。高Ｃ
Ｏ濃度吸熱型変成ガスは、窒素ガス発生器から発生す
る、窒素ガスと高酸素濃度ガスに空気を混入し、さらに
炭化水素ガスを混ぜて、Ｎｉを触媒として反応させたガ
スである。さらに、高ＣＯ濃度吸熱型変成ガスにＮＨ3
（アンモニア）ガスを添加する。
【００１０】昇温、均熱工程 このまま焼入れしても硬くて、正常なマルテンサイトが
得られない。そこで、この工程では、オーステナイト
（γ鉄）領域……およそ８３０〜８５０℃……まで温度
をあげて、所定の時間、高温雰囲気中で均熱を行う。 焼き入れ工程 その後、焼入れを行い、マルテンサイト組織を有する鉄
鋼を得る。以上の工程における浸炭、拡散、昇温、均熱
の処理時間は、一般の実験式により求め、タイマーによ
り時間管理されている。
得られない。そこで、この工程では、オーステナイト
（γ鉄）領域……およそ８３０〜８５０℃……まで温度
をあげて、所定の時間、高温雰囲気中で均熱を行う。 焼き入れ工程 その後、焼入れを行い、マルテンサイト組織を有する鉄
鋼を得る。以上の工程における浸炭、拡散、昇温、均熱
の処理時間は、一般の実験式により求め、タイマーによ
り時間管理されている。
【００１１】次に、本発明の浸炭焼入れ方法の作用を説
明する。浸炭用ガスとして用いている高ＣＯ濃度吸熱型
変成ガスと、通常使用の、ＣＯの容量を２０〜２４容量
％とした吸熱型ガスを比較する。
明する。浸炭用ガスとして用いている高ＣＯ濃度吸熱型
変成ガスと、通常使用の、ＣＯの容量を２０〜２４容量
％とした吸熱型ガスを比較する。
【００１２】先ず、高ＣＯ濃度吸熱型変成ガスと吸熱型
ガスとの成分を図４に示す。
ガスとの成分を図４に示す。
【００１３】高ＣＯ濃度吸熱型変成ガスは吸熱型ガスに
比較して、ＣＯ、Ｈ2の含有％が多く、Ｎ2の含有％が少
ない。ここで、浸炭工程におけるＣＯ濃度をみる。……
図２参照 図２は炉内温度とＣＯ濃度の関係をグラフで示してい
る。このグラフによると、炉内温度の上昇に伴ってＣＯ
濃度が高くなる。すなわち、Ａ1変態点〜Ａ3変態点の低
温領域では、ＣＯ濃度が低い。
比較して、ＣＯ、Ｈ2の含有％が多く、Ｎ2の含有％が少
ない。ここで、浸炭工程におけるＣＯ濃度をみる。……
図２参照 図２は炉内温度とＣＯ濃度の関係をグラフで示してい
る。このグラフによると、炉内温度の上昇に伴ってＣＯ
濃度が高くなる。すなわち、Ａ1変態点〜Ａ3変態点の低
温領域では、ＣＯ濃度が低い。
【００１４】次に、ＣＯ濃度と浸炭効率の関係を図３に
より説明する。このグラフが示すように、２種類の素材
（ＳＣＭ８２２Ｈ／φ１５、Ｓ１５ＣＫ／φ１０）のＣ
Ｏ濃度（容量％）が高くなると、浸炭深さが深くなり、
浸炭効率が高くなっている。また、浸炭反応の副産物と
して発生するＣＯ2はエンリッチガス（炭化水素系ガ
ス）を混入して還元している。しかし、この還元反応
も、温度が低いとうまく行われない。そこで、エンリッ
チガスを増量して、ＣＯ2を還元除去しようとすると、
かえって浸炭用のＣＯガス濃度が低下してしまう。そし
て、エンリッチガス過剰によるスーティング（煤の発
生）が起こってしまう。
より説明する。このグラフが示すように、２種類の素材
（ＳＣＭ８２２Ｈ／φ１５、Ｓ１５ＣＫ／φ１０）のＣ
Ｏ濃度（容量％）が高くなると、浸炭深さが深くなり、
浸炭効率が高くなっている。また、浸炭反応の副産物と
して発生するＣＯ2はエンリッチガス（炭化水素系ガ
ス）を混入して還元している。しかし、この還元反応
も、温度が低いとうまく行われない。そこで、エンリッ
チガスを増量して、ＣＯ2を還元除去しようとすると、
かえって浸炭用のＣＯガス濃度が低下してしまう。そし
て、エンリッチガス過剰によるスーティング（煤の発
生）が起こってしまう。
【００１５】これらを回避するため、高いＣＯ濃度を有
する吸熱型変成ガスを用いることにより、浸炭効率の向
上が図れる。また、ＮＨ3（アンモニア）ガスを添加す
ることにより、ＣＯ2ガスの還元反応を促進させ、ＣＯ2
ガス除去作用の向上を図っている。すなわち、低温雰囲
気内での浸炭反応であって、エンリッチガスが過剰とな
らず、スーテイングがおこらない。
する吸熱型変成ガスを用いることにより、浸炭効率の向
上が図れる。また、ＮＨ3（アンモニア）ガスを添加す
ることにより、ＣＯ2ガスの還元反応を促進させ、ＣＯ2
ガス除去作用の向上を図っている。すなわち、低温雰囲
気内での浸炭反応であって、エンリッチガスが過剰とな
らず、スーテイングがおこらない。
【００１６】この実施の形態で示す浸炭焼入れ方法で構
成した浸炭焼入れ組織は、図５で示す顕微鏡写真で見ら
れるように、低温処理により結晶粒が微細化できる。
成した浸炭焼入れ組織は、図５で示す顕微鏡写真で見ら
れるように、低温処理により結晶粒が微細化できる。
【００１７】なお、この他の実施例としては、浸炭工程
における温度をフェライト域（Ａ1変態点）以下とし、
その後、オーステナイト域（Ａ3変態点）以上の温度に
よる均熱工程を実施する浸炭焼入方法としても良い。こ
の方法による浸炭焼入により形成されるマルテンサイト
組織は、より低温処理の後に高温均熱処理を施されてい
るので、結晶粒が微細化でき、強度、品質の安定化が図
れる。以上説明したように、本発明による焼入れ鋼は低
温処理による極めて細かい結晶粒の組織形成ができ、疲
労強度向上が期待できる。
における温度をフェライト域（Ａ1変態点）以下とし、
その後、オーステナイト域（Ａ3変態点）以上の温度に
よる均熱工程を実施する浸炭焼入方法としても良い。こ
の方法による浸炭焼入により形成されるマルテンサイト
組織は、より低温処理の後に高温均熱処理を施されてい
るので、結晶粒が微細化でき、強度、品質の安定化が図
れる。以上説明したように、本発明による焼入れ鋼は低
温処理による極めて細かい結晶粒の組織形成ができ、疲
労強度向上が期待できる。
【００１８】
【発明の効果】本発明は、下記の効果を有する。 、低温処理なので、結晶粒が微細化でき、疲労限が向
上し、強度、品質の安定化が図れる。 、処理温度が低いため、熱処理歪みが小さく、この方
法で形成したマルテンサイト組織を有する鉄鋼による歯
車等の機械部品の低騒音化が可能となる。 、浸炭処理コストが安価である。
上し、強度、品質の安定化が図れる。 、処理温度が低いため、熱処理歪みが小さく、この方
法で形成したマルテンサイト組織を有する鉄鋼による歯
車等の機械部品の低騒音化が可能となる。 、浸炭処理コストが安価である。
【図１】本発明による温度管理のタイミングチャート
【図２】炉内温度とＣＯ濃度に関係を示すグラフ
【図３】Ｃｏ濃度と浸炭効率の関係を示すグラフ
【図４】高ＣＯ濃度吸熱型変成ガスの図表
【図５】浸炭焼入れ組織の顕微鏡写真
【図６】従来の浸炭処理による温度管理のタイミングチ
ャート
ャート
【図７】従来の浸炭処理による温度管理のタイミングチ
ャート
ャート
【図８】従来の浸炭処理による温度管理のタイミングチ
ャート
ャート
Claims (4)
- 【請求項１】 鉄鋼の浸炭焼入方法において、 フェライト（α鉄）とオーステナイト（γ鉄）の混合組
成の温度域（Ａ1変態点からＡ3変態点の間）による浸炭
工程と、浸炭工程の後、オーステナイト域（Ａ3変態
点）以上の温度域による均熱工程と、を有し、所定の時
間の均熱処理を行ってから焼入れすることを特徴とする
浸炭焼入方法。 - 【請求項２】 鉄鋼の浸炭焼入方法において、 フェライト域（Ａ1変態点）以下の温度域による浸炭工
程と、浸炭工程の後、オーステナイト域（Ａ3変態点）
以上の温度域による均熱工程と、を有し、所定の時間の
均熱処理を行ってから焼入れすることを特徴とする浸炭
焼入方法。 - 【請求項３】 浸炭工程は、高ＣＯ濃度吸熱型変成ガス
雰囲気中で行われることを特徴とする請求項１、または
２記載の浸炭焼入方法。 - 【請求項４】 浸炭工程は、高ＣＯ濃度吸熱型変成ガス
にＮＨ3ガスを混入した雰囲気中で行われることを特徴
とする請求項１、または２記載の浸炭焼入方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33840198A JP2000144371A (ja) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | 浸炭焼入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33840198A JP2000144371A (ja) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | 浸炭焼入方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000144371A true JP2000144371A (ja) | 2000-05-26 |
Family
ID=18317821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33840198A Pending JP2000144371A (ja) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | 浸炭焼入方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000144371A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107034342A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-08-11 | 燕凌飞 | 一种螺旋伞齿轮的热处理方法 |
-
1998
- 1998-11-13 JP JP33840198A patent/JP2000144371A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107034342A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-08-11 | 燕凌飞 | 一种螺旋伞齿轮的热处理方法 |
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