JP2002080957A - 真空浸炭方法および装置 - Google Patents
真空浸炭方法および装置Info
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- JP2002080957A JP2002080957A JP2000315915A JP2000315915A JP2002080957A JP 2002080957 A JP2002080957 A JP 2002080957A JP 2000315915 A JP2000315915 A JP 2000315915A JP 2000315915 A JP2000315915 A JP 2000315915A JP 2002080957 A JP2002080957 A JP 2002080957A
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- carburizing
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- kpa
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Abstract
(57)【要約】
【課題】真空浸炭処理の方法として、メタン、プロパン
等の飽和炭化水素ガスを直接使用する方法が実施された
が、スス発生等の問題で利用が進まなかった。この解決
方法として、アセチレン、エチレン等の不飽和炭化水素
ガスを低圧で使用する方法が開示され、実施された。し
かし、これらの不飽和炭化水素ガスはガスコストが高い
こと、地域によっては入手が困難なこと、取り扱い上の
危険があること等の問題があった。 【解決手段】真空浸炭処理において、メタン、エタン、
プロパン、ブタン等の一般に容易に入手出来る、安価
で、取り扱いの安全な鎖式飽和炭化水素ガスを、浸炭室
とは別の予備処理室に導いて、浸炭処理温度よりも高い
温度（１，０００℃〜１，５００℃）で、０．１ｋｐａ
〜５ｋｐａの圧力下で、予備的に分解、結合させて、一
定割合以上の不飽和炭化水素ガスを生成させたガスを浸
炭室に導いて、浸炭ガスとして使用する。
等の飽和炭化水素ガスを直接使用する方法が実施された
が、スス発生等の問題で利用が進まなかった。この解決
方法として、アセチレン、エチレン等の不飽和炭化水素
ガスを低圧で使用する方法が開示され、実施された。し
かし、これらの不飽和炭化水素ガスはガスコストが高い
こと、地域によっては入手が困難なこと、取り扱い上の
危険があること等の問題があった。 【解決手段】真空浸炭処理において、メタン、エタン、
プロパン、ブタン等の一般に容易に入手出来る、安価
で、取り扱いの安全な鎖式飽和炭化水素ガスを、浸炭室
とは別の予備処理室に導いて、浸炭処理温度よりも高い
温度（１，０００℃〜１，５００℃）で、０．１ｋｐａ
〜５ｋｐａの圧力下で、予備的に分解、結合させて、一
定割合以上の不飽和炭化水素ガスを生成させたガスを浸
炭室に導いて、浸炭ガスとして使用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は鋼及び合金部品の真
空浸炭の方法と装置に関する。
空浸炭の方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋼及び合金部品の浸炭には従来からガス
浸炭、プラズマ浸炭、真空浸炭がおこなはれている。ガ
ス浸炭は最も広くおこなはれているが、多量に使う可燃
ガスの安全性、処理品表面の酸化欠陥、処理温度による
処理時間の長さ等が指摘されてきた。プラズマ浸炭では
処理コストが高く使用は特殊用途に限定されている。真
空浸炭は飽和炭化水素ガスを用いて、１０ｋｐａ〜５０
ｋｐａで処理されたので品質は改善されたが、スス発生
に伴うメンテナンストラブルで普及しなかった。
浸炭、プラズマ浸炭、真空浸炭がおこなはれている。ガ
ス浸炭は最も広くおこなはれているが、多量に使う可燃
ガスの安全性、処理品表面の酸化欠陥、処理温度による
処理時間の長さ等が指摘されてきた。プラズマ浸炭では
処理コストが高く使用は特殊用途に限定されている。真
空浸炭は飽和炭化水素ガスを用いて、１０ｋｐａ〜５０
ｋｐａで処理されたので品質は改善されたが、スス発生
に伴うメンテナンストラブルで普及しなかった。
【０００３】真空浸炭での品質を維持し、ススの発生を
抑え、生産性を高めてコストを低減する方法として、例
えば特許第２９６３８６９号、特許第３０４６２９３号
では鎖式不飽和炭化水素（アセチレン、エチレン）を使
用して、低圧で真空浸炭を行う方法が開示されている。
抑え、生産性を高めてコストを低減する方法として、例
えば特許第２９６３８６９号、特許第３０４６２９３号
では鎖式不飽和炭化水素（アセチレン、エチレン）を使
用して、低圧で真空浸炭を行う方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】真空浸炭に不飽和炭化
水素ガスを使用することで、品質とコストの問題は解決
したが、この種の不飽和炭化水素ガス（アセチレン、エ
チレン）は広く一般に使用されているガスでなく、地域
によっては入手が困難で、ガスのコストも高い欠点があ
る。また、アセチレンは衝撃爆発の危険があり、安全面
から市場が狭くなりつつあり、エチレンは供給に地域格
差が大きい等、将来の供給懸念もある。これらのことか
ら、この種の不飽和炭化水素ガス（アセチレン、エチレ
ン）で得られる浸炭能力と同等の能力を、地域を問わ
ず、容易に、低コストで得られるメタン、プロパン等の
ガスを原料に使用して、低コストの真空浸炭方法と装置
を提供する。
水素ガスを使用することで、品質とコストの問題は解決
したが、この種の不飽和炭化水素ガス（アセチレン、エ
チレン）は広く一般に使用されているガスでなく、地域
によっては入手が困難で、ガスのコストも高い欠点があ
る。また、アセチレンは衝撃爆発の危険があり、安全面
から市場が狭くなりつつあり、エチレンは供給に地域格
差が大きい等、将来の供給懸念もある。これらのことか
ら、この種の不飽和炭化水素ガス（アセチレン、エチレ
ン）で得られる浸炭能力と同等の能力を、地域を問わ
ず、容易に、低コストで得られるメタン、プロパン等の
ガスを原料に使用して、低コストの真空浸炭方法と装置
を提供する。
【０００５】
【課題を解決するためのの手段】通常の真空浸炭処理の
温度範囲である８５０℃〜１０５０℃の間で、特許第２
９６３８６９号でアセチレンガスを使用する圧力条件下
（＜１ｋｐａ）で、メタンやプロパンを直接使用しても
浸炭する能力は殆ど認められない。プロパンがガスの吹
き出し口付近だ僅かに浸炭の能力を示すのみである。特
許第３０４６２９３号でエチレンガスを使用する圧力条
件下（１ｋｐａ〜１０ｋｐａ）で同様にメタン、プロパ
ンを使用して浸炭すると、メタンは高温（＞１，０００
℃）では僅かに浸炭能力が認められる。一方プロパンは
強い浸炭能力を示すが、ガスの流れ方向に添って不均一
な浸炭になり、圧力の高い方ではススの発生が認められ
る。
温度範囲である８５０℃〜１０５０℃の間で、特許第２
９６３８６９号でアセチレンガスを使用する圧力条件下
（＜１ｋｐａ）で、メタンやプロパンを直接使用しても
浸炭する能力は殆ど認められない。プロパンがガスの吹
き出し口付近だ僅かに浸炭の能力を示すのみである。特
許第３０４６２９３号でエチレンガスを使用する圧力条
件下（１ｋｐａ〜１０ｋｐａ）で同様にメタン、プロパ
ンを使用して浸炭すると、メタンは高温（＞１，０００
℃）では僅かに浸炭能力が認められる。一方プロパンは
強い浸炭能力を示すが、ガスの流れ方向に添って不均一
な浸炭になり、圧力の高い方ではススの発生が認められ
る。
【０００６】この知得により、本発明ではメタン、プロ
パン等の飽和炭化水素ガスを真空浸炭ガスとして直接使
用するのでなく、０．１ｋｐａ〜５ｋｐａの圧力下の予
備処理室で、浸炭温度よりも高い１，０００℃〜１，５
００℃の範囲で予め分解、結合反応をさせて、生成した
不飽和炭化水素ガスの総和が、残存する原料の飽和炭化
水素ガスの５０％以上になる範囲に調整し、そのガスを
真空浸炭ガスとして使用することで、特許第２９６３８
６９号、特許第３０４６２９３号と同等の浸炭品質を得
るとともに、コストの低い浸炭ガスによる真空浸炭方法
を提供出来た。
パン等の飽和炭化水素ガスを真空浸炭ガスとして直接使
用するのでなく、０．１ｋｐａ〜５ｋｐａの圧力下の予
備処理室で、浸炭温度よりも高い１，０００℃〜１，５
００℃の範囲で予め分解、結合反応をさせて、生成した
不飽和炭化水素ガスの総和が、残存する原料の飽和炭化
水素ガスの５０％以上になる範囲に調整し、そのガスを
真空浸炭ガスとして使用することで、特許第２９６３８
６９号、特許第３０４６２９３号と同等の浸炭品質を得
るとともに、コストの低い浸炭ガスによる真空浸炭方法
を提供出来た。
【０００７】
【実施例】（実施例１）本発明の真空浸炭方法により、
浸炭した第一の実施例について説明する。炉内有効寸法
６１０ｘ９５０ｘ６１０ｍｍ，の真空浸炭炉で、機械部
品（材質ＳＣＭ４２０，積載数４００ｐｃｓ，総重量４
６０ｋｇ，全表面積 ４．８ｍ２）を浸炭処理（温度９
３０℃，浸炭時圧力２ｋｐａ，浸炭時間２４分，拡散時
間３６分）した。この条件下で３種類の浸炭ガスを使用
して、処理品の有効浸炭深さ（炭素０．３％の位置）と
表面の炭素量を測定した。浸炭ガスは、（１）メタンガ
スを直接使用する（２）メタンガスを予備処理（１，２
５０℃，２ｋｐａ）して使用する（３）エチレンガスを
直接使用する、の３種類である。結果は、ガス（１）で
は浸炭深さは０．０５〜０．３５ｍｍ、表面炭素量は
０．３％Ｃ〜０．６５％Ｃの範囲にバラついた。ガス
（２）とガス（３）ではともに浸炭深さは０．５０〜
０．５７ｍｍ、表面炭素量は０．７４％Ｃ〜０．８１％
Ｃの範囲であった。いずれのガスでもススの発生は認め
られなかった。
浸炭した第一の実施例について説明する。炉内有効寸法
６１０ｘ９５０ｘ６１０ｍｍ，の真空浸炭炉で、機械部
品（材質ＳＣＭ４２０，積載数４００ｐｃｓ，総重量４
６０ｋｇ，全表面積 ４．８ｍ２）を浸炭処理（温度９
３０℃，浸炭時圧力２ｋｐａ，浸炭時間２４分，拡散時
間３６分）した。この条件下で３種類の浸炭ガスを使用
して、処理品の有効浸炭深さ（炭素０．３％の位置）と
表面の炭素量を測定した。浸炭ガスは、（１）メタンガ
スを直接使用する（２）メタンガスを予備処理（１，２
５０℃，２ｋｐａ）して使用する（３）エチレンガスを
直接使用する、の３種類である。結果は、ガス（１）で
は浸炭深さは０．０５〜０．３５ｍｍ、表面炭素量は
０．３％Ｃ〜０．６５％Ｃの範囲にバラついた。ガス
（２）とガス（３）ではともに浸炭深さは０．５０〜
０．５７ｍｍ、表面炭素量は０．７４％Ｃ〜０．８１％
Ｃの範囲であった。いずれのガスでもススの発生は認め
られなかった。
【０００８】（実施例２）さらに、本発明の真空浸炭方
法により浸炭処理した第二の実施例について説明する。
第一の実施例の真空浸炭炉で、同一の機械部品を別の浸
炭処理（温度１，０００℃，浸炭時圧力１ｋｐａ，浸炭
時間２２分，拡散時間３８分）した。この条件下で３種
類の浸炭ガスを使用して、処理品の有効浸炭深さ（炭素
０．３％の位置）と表面の炭素量を測定した。浸炭ガス
は、（４）プロパンガスを直接使用する（５）プロンガ
スを予備処理（１，１００℃，１ｋｐａ）して使用する
（６）エチレンガスを直接使用するの３種類である。結
果は、ガス（４）では浸炭深さは０．６５〜０．９０ｍ
ｍ、表面炭素量は０．５５％Ｃ〜０．８２％Ｃの範囲に
バラついた。ガス（５）とガス（６）ではともに浸炭深
さは０．８３〜０．８９ｍｍ、表面炭素量は０．７６％
Ｃ〜０．８１％Ｃの範囲であった。このプロパンガス場
合もススの発生は認められなかった。
法により浸炭処理した第二の実施例について説明する。
第一の実施例の真空浸炭炉で、同一の機械部品を別の浸
炭処理（温度１，０００℃，浸炭時圧力１ｋｐａ，浸炭
時間２２分，拡散時間３８分）した。この条件下で３種
類の浸炭ガスを使用して、処理品の有効浸炭深さ（炭素
０．３％の位置）と表面の炭素量を測定した。浸炭ガス
は、（４）プロパンガスを直接使用する（５）プロンガ
スを予備処理（１，１００℃，１ｋｐａ）して使用する
（６）エチレンガスを直接使用するの３種類である。結
果は、ガス（４）では浸炭深さは０．６５〜０．９０ｍ
ｍ、表面炭素量は０．５５％Ｃ〜０．８２％Ｃの範囲に
バラついた。ガス（５）とガス（６）ではともに浸炭深
さは０．８３〜０．８９ｍｍ、表面炭素量は０．７６％
Ｃ〜０．８１％Ｃの範囲であった。このプロパンガス場
合もススの発生は認められなかった。
【０００９】
【発明の効果】本発明は鋼および合金部品の真空浸炭方
法において、スス発生のない、均一で高品質の処理品を
得るために、アセチレン、エチレン等の不飽和炭化水素
ガスで１０ｋｐａ以下の圧力で浸炭処理するのに対し
て、これらのガスよりもガスコストが安く、入手が容易
で、安全性の高い飽和炭化水素ガスのメタン、エタン、
プロパンを使用して、不飽和炭化水素ガスと同品質、同
能力の浸炭ができる真空浸炭方法を提供出来た。
法において、スス発生のない、均一で高品質の処理品を
得るために、アセチレン、エチレン等の不飽和炭化水素
ガスで１０ｋｐａ以下の圧力で浸炭処理するのに対し
て、これらのガスよりもガスコストが安く、入手が容易
で、安全性の高い飽和炭化水素ガスのメタン、エタン、
プロパンを使用して、不飽和炭化水素ガスと同品質、同
能力の浸炭ができる真空浸炭方法を提供出来た。
Claims (3)
- 【請求項１】 真空浸炭処理の方法において、浸炭用ガ
スとしてメタン、エタン、プロパン、ブタン等の飽和炭
化水素ガスを、直接使用するのではなく、浸炭処理温度
よりも高い１，０００℃〜１，５００℃の温度範囲で、
予め分解、結合反応で浸炭能力を向上させて、少なくと
もススの発生が問題にならない範囲で不飽和炭化水素
（エチレン、アセチレン等）の総和が残存する原料ガス
の５０％以上になるように予備処理したガスを使用する
真空浸炭方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の予備処理のために、浸
炭処理室とは別に、浸炭温度の影響を受けないで独立に
温度制御が出来る予備処理室を浸炭炉の内部又は外部に
有する真空浸炭装置。 - 【請求項３】 請求項２の予備処理室での処理圧力は
０．１ｋｐａ〜５ｋｐａの範囲に制御され、そのガスを
使用する浸炭処理も０．１ｋｐａ〜１０ｋｐａの圧力下
で処理する真空浸炭方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000315915A JP2002080957A (ja) | 2000-09-09 | 2000-09-09 | 真空浸炭方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000315915A JP2002080957A (ja) | 2000-09-09 | 2000-09-09 | 真空浸炭方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002080957A true JP2002080957A (ja) | 2002-03-22 |
Family
ID=18794942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000315915A Pending JP2002080957A (ja) | 2000-09-09 | 2000-09-09 | 真空浸炭方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002080957A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006161119A (ja) * | 2004-12-09 | 2006-06-22 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 真空浸炭装置とその方法 |
-
2000
- 2000-09-09 JP JP2000315915A patent/JP2002080957A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006161119A (ja) * | 2004-12-09 | 2006-06-22 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 真空浸炭装置とその方法 |
| JP4560779B2 (ja) * | 2004-12-09 | 2010-10-13 | 株式会社Ｉｈｉ | 真空浸炭装置とその方法 |
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