JP2003171756A - 鋼材部品の真空浸炭方法 - Google Patents
鋼材部品の真空浸炭方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 真空浸炭に際して粒界酸化させることなく脱
炭させ、歯車等の凹凸部を有する鋼材部品の表面炭素濃
度を略均一にし、かつ、セメンタイトの析出を解消す
る。 【解決手段】 減圧浸炭性ガス雰囲気下で鋼材部品を加
熱保持して炭素を浸透させる浸炭期と浸透炭素を内部に
拡散させる拡散期とからなる真空浸炭方法において、前
記拡散期に０.３〜１５ＫＰaで、かつ、ＣＯ2ガス単体
又はＣＯ2ガスとＮ2ガスとの混合ガスの雰囲気を形成す
る。
炭させ、歯車等の凹凸部を有する鋼材部品の表面炭素濃
度を略均一にし、かつ、セメンタイトの析出を解消す
る。 【解決手段】 減圧浸炭性ガス雰囲気下で鋼材部品を加
熱保持して炭素を浸透させる浸炭期と浸透炭素を内部に
拡散させる拡散期とからなる真空浸炭方法において、前
記拡散期に０.３〜１５ＫＰaで、かつ、ＣＯ2ガス単体
又はＣＯ2ガスとＮ2ガスとの混合ガスの雰囲気を形成す
る。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は鋼材部品の真空浸炭
方法、特に、鋼材部品のセメンタイトを解消すると共に
粒界酸化を防止することができる真空浸炭方法に関する
ものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、鋼材表面の耐摩耗性等の機械的性
質を向上させる表面処理法の一形態として真空浸炭処理
がある。この真空浸炭処理は、鋼材部品を真空中で８５
０〜１０５０℃の浸炭温度まで加熱し、均熱状態に達し
た時点で浸炭性ガスを加熱室内に供給すると共に、加熱
室内を前記浸炭処理温度に維持した状態で所定の減圧下
で所定時間保持することにより鋼材中に炭素を侵入させ
る浸炭期と、浸炭性ガスの供給を停止して真空下（約
０.０２ＫＰa）で所定時間保持することにより鋼材中に
炭素を拡散させる拡散期とを含むものである。そして、
表面炭素濃度と浸炭深さの調整は、浸炭時間と拡散時間
を制御することにより行うものである。なお、浸炭性ガ
スとしては、プロパン、プロピレン、エチレン或いはア
セチレン等が使用される。 【０００３】しかしながら、この真空浸炭処理は、エチ
レン等の炭化水素系ガスのみからなる浸炭性ガスで浸炭
されることから、コーナ部に過剰浸炭（セメンタイトの
析出）が形成されるという問題がある。即ち、浸炭期に
鋼材部品表面に侵入した炭素は、拡散期に鋼材部品内部
へ拡散するが、この拡散は、単位表面に対して内部体積
の小さい部位（例えば、角柱部品のコーナ部や歯車の歯
先部等、以下、先鋭部という）で遅いことから、当該先
鋭部以外の部分（例えば、平坦部）で所望の表面炭素濃
度を確保しようとすると、前記先鋭部にセメンタイトが
析出し、逆に、当該先鋭部で所望の表面炭素濃度を確保
しようとすると、前記先鋭部以外の部分が低炭素濃度と
なり、その結果、焼入硬度不足となる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】この問題を解決する方
法として、前記拡散期にＣＯ2ガス単体又はＣＯ2ガスと
Ｎ2ガスとの混合ガスからなる減圧脱炭雰囲気を形成す
る方法が提案されている（特開昭６１-１１７２６８号
公報）。この方法は、コーナ部と平坦部との表面炭素濃
度差を解消できる利点はあるが、３００〜６００Torr
（４０〜８０ＫＰa）の圧力下で処理することから、粒
界酸化を回避できないという問題がある。 【０００５】従って、本発明は、真空浸炭に際して粒界
酸化させることなく脱炭させ、歯車等の凹凸部を有する
鋼材部品の表面炭素濃度を略均一にし、かつ、セメンタ
イトの析出を解消することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための手段として、減圧浸炭性ガス雰囲気下で鋼
材部品を加熱保持して炭素を浸透させる浸炭期と浸透炭
素を内部に拡散させる拡散期とからなる真空浸炭方法に
おいて、前記拡散期に０.３〜１５ＫＰaで、かつ、ＣＯ
2ガス単体又はＣＯ2ガスとＮ2ガスとの混合ガスの雰囲
気を形成するようにしたものである。 【０００７】即ち、本発明は、拡散期にＣＯ2ガス単体
又はＣＯ2ガスとＮ2ガスとの混合ガスの雰囲気を形成す
ることにより、当該雰囲気ガス中に含まれるＣＯ2ガス
と鋼材中の炭素との反応による脱炭反応を生じさせ、平
坦部に比べ拡散速度の遅い先鋭部を優先的に脱炭させる
と同時に、当該拡散期中の圧力を０.３〜１５ＫＰaに維
持することにより粒界酸化を防止するようにしたもので
ある。好ましい実施態様においては、拡散期を二段階に
分け、前期の拡散期は脱炭性雰囲気中で行われる。 【０００８】前記拡散期の減圧雰囲気の圧力を０.３〜
１５ＫＰaとしたのは、前記減圧雰囲気の圧力が０.３Ｋ
Ｐa未満では、脱炭量が不充分であるためセメンタイト
を解消することができず、また、１５ＫＰaを超える
と、粒界酸化の発生又は脱炭により疲労強度及び耐摩耗
性に悪影響を及ぼし、特性の低下をきたすからである。 【０００９】なお、浸炭期は、減圧浸炭性ガス雰囲気下
で鋼材部品を加熱保持することにより行われるが、減圧
浸炭性ガス雰囲気とは浸炭性ガスの熱分解により処理材
表面に煤が付着せず、かつ、浸炭初期における炭素供給
量を確実に確保できる真空度の雰囲気をいい、使用する
浸炭性ガスの種類によって規定される。前記浸炭性ガス
としては、例えば、プロパンなどの飽和炭化水素系ガ
ス、エチレン、プロピレン或いはアセチレン等の不飽和
炭化水素系ガス又はそれらの混合物が使用される。浸炭
性ガスとしてアセチレンガスを使用する場合、浸炭期
は、通常、１.５〜３.５ＫＰaのアセチレンガス雰囲気
中で、かつ、８５０〜１０５０℃の温度で行われる。 【００１０】浸炭性ガスとしてアセチレンガスを使用す
る場合、前記浸炭期を１.５ＫＰa〜３.５ＫＰaの範囲内
の減圧下で行うのは、次の理由による。即ち、浸炭期の
圧力設定値が３.５ＫＰaを超えると、加熱室内でアセチ
レンガスの熱分解によって煤が多量に発生し処理材表面
に煤が付着するのを回避するのが困難となり、また、前
記圧力設定値が１.５ＫＰa未満では、均一な浸炭層を得
るのに重要な要素である浸炭初期時におけるアセチレン
ガスの供給量を確実に確保することができなくなるから
である。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、本発明に係る鋼材部品の真
空浸炭方法において、浸炭期の浸炭性ガスとしてアセチ
レンガスを、拡散期の雰囲気ガスとしてＣＯ2ガス単体
又はＣＯ2ガスとＮ2ガスとの混合ガスをそれぞれ用いた
場合について、本発明方法の浸炭ヒートサイクルの一例
を示す図１を参照して説明する。 【００１２】まず、炉の加熱室内に鋼材部品を配置し、
加熱室内を窒素ガスに置換した後、ほぼ大気圧状態のＮ
2雰囲気中で鋼材部品を対流加熱により浸炭温度（８５
０〜１０５０℃）まで昇温させる。次いで、加熱室内を
前記浸炭温度でクロム酸化物やマンガン酸化物などの鋼
材部品表面の酸化物が還元する真空度（約０.０２ＫＰ
a）まで真空排気し、加熱室内を前記真空度及び加熱室
内温度に維持しながら所定時間加熱保持して鋼材部品表
面を活性化させる。 【００１３】活性化処理後、前記浸炭温度を維持した状
態で加熱室内に浸炭ガスとして所定量のアセチレンガス
を加熱室内に供給し、加熱室内を所定の真空度（１.５
〜３.５ＫＰa）に維持しながら所定時間保持して浸炭処
理を行う。浸炭処理後、浸炭ガスの供給を停止し、真空
排気しながら加熱室内にＣＯ2ガス単体又はＣＯ2ガスと
Ｎ２ガスとの混合ガスを供給し、所定圧力（０.３〜１
５ＫＰa）に維持して第１拡散処理を行う。第１拡散処
理を所定時間行った後、ＣＯ2ガス単体又はＣＯ2ガスと
Ｎ２ガスとの混合ガスの供給を停止し、前記加熱室内を
所定圧力（訳０.０２ＫＰa）にまで真空排気し、前記温
度を維持しながら所定時間加熱保持して第２拡散処理を
行う。拡散処理終了後、加熱室内にＮ2ガスを供給して
大気圧まで昇圧させると共に焼入れ温度（８００〜９０
０℃）まで降温させ、同温度に所定時間維持した後、焼
入れ処理を行う。 【００１４】このように、拡散期にＣＯ2ガス単体又は
ＣＯ2ガスとＮ2ガスとの混合ガスの雰囲気を形成するこ
とにより、過剰浸炭となる部位（先鋭部）の表面では平
坦部表面より多くの脱炭が行われることになり、一様な
表面炭素濃度を得ると共に、セメンタイトの析出を防止
できる。また、拡散期中の圧力を０.３〜１５ＫＰaに維
持することにより粒界酸化を阻止することができる。 【００１５】 【実施例１】ＳＣｒ４２０製小型歯車を処理材とし、平
坦表面の目標炭素濃度０.７０％、目標有効浸炭深さ０.
６３mmとして下記の条件下で浸炭処理を行った。 浸炭処理： 浸炭温度：９３０℃ 浸炭時間：２０分 浸炭性ガス：アセチレンガス 処理圧力：１.５ＫＰa（制御値） 拡散処理： 拡散温度： ９３０℃ 総拡散時間： ７８分間 第１拡散処理： 時間： ３０分間 処理圧力： ０.３ＫＰa 雰囲気： ＣＯ2 第２拡散処理： 時間： ４８分間 処理圧力： ０.０２ＫＰa 雰囲気： 真空 焼入れ処理： 焼入れ温度： ８５０℃ 焼入れ液： 油（温度：１２０℃） 【００１６】得られた処理材の有効浸炭深さは０.６０
〜０.６５mmでほぼ均一な浸炭層が形成されており、表
面炭素濃度は０.６９〜０.７３％であった。また、この
浸炭処理部品は、粒界酸化がなくセメンタイトも認めら
れなかった。 【００１７】 【実施例２】実施例１の浸炭処理において、第一拡散処
理の処理圧力を１４ＫＰaに変更した以外は同一条件下
で浸炭処理を行った。 【００１８】得られた処理材の有効浸炭深さは０.６０
〜０.６４mmでほぼ均一な浸炭層が形成されており、表
面炭素濃度は０.６６〜０.７０％であった。また、この
浸炭処理部品は、約３μm深さの粒界酸化が生じていた
が、実質上疲労強度の低下がなく、セメンタイトも認め
られなかった。 【００１９】 【比較例１】実施例１の浸炭処理おいて、第１拡散処理
時の処理圧力を４４ＫＰaに変更した以外は同一条件下
で浸炭処理を行った。 【００２０】得られた処理材の有効浸炭深さは０.５７
〜０.６２mmでほぼ均一な浸炭層が形成されており、表
面炭素濃度は０.５５〜０.６５％であり、部分的に過剰
脱炭（表面炭素濃度０.６％未満）が認められ、また、
約１５μm深さの粒界酸化を生じていた。 【００２１】 【実施例３】ＳＣＭ４２０Ｈ製歯車を処理材とし、平坦
表面の目標炭素濃度０.７５％、目標有効浸炭深さ０.７
mmとして下記の条件下で浸炭処理を行った。 浸炭処理： 浸炭温度：９３０℃ 浸炭時間：２６分 浸炭性ガス：アセチレンガス 処理圧力：１.５ＫＰa（制御値） 拡散処理： 拡散温度： ９３０℃ 総拡散時間： ７５分間 第１拡散処理： 時間： ３０分間 処理圧力： １.３ＫＰa 雰囲気： ＣＯ2（３０体積％）＋Ｎ2（７０体積％） 第２拡散処理： 時間： ４５分間 処理圧力： ０.０２ＫＰa 雰囲気： 真空 焼入れ処理： 焼入れ温度： ８５０℃ 焼入れ液： 油（温度：１２０℃） 【００２２】得られた処理材の有効浸炭深さは０.６８
〜０.７３mmでほぼ均一な浸炭層が形成されており、表
面炭素濃度は０.７４〜０.７７％であった。また、この
浸炭処理部品は粒界酸化がなく、セメンタイトも認めら
れなかった。 【００２３】 【比較例２】実施例３の浸炭処理おいて、第１拡散処理
時の処理圧力を１００ＫＰaに変更した以外は同一条件
下で浸炭処理を行った。 【００２４】得られた処理材の有効浸炭深さは０.５８
〜０.６５mmでほぼ均一な浸炭層が形成されており、表
面炭素濃度は０.４０〜０.５０％で、全体的に過剰脱炭
が認められ、また、約２５μm深さの粒界酸化を生じて
いた。 【００２５】 【実施例４】ＳＣＭ４２０Ｈ製歯車を処理材とし、平坦
表面の目標炭素濃度０.８％、目標有効浸炭深さ０.８０
mmとして下記の条件下で浸炭処理を行った。 浸炭処理： 浸炭温度：９３０℃ 浸炭時間：４０分 浸炭性ガス：アセチレンガス 処理圧力：１.５ＫＰa（制御値） 拡散処理： 拡散温度： ９３０℃ 総拡散時間： ７５分間 第１拡散処理： 時間： ３０分間 処理圧力： １.３ＫＰa 雰囲気： ＣＯ2 第２拡散処理： 時間： ４５分間 処理圧力： ０.０２ＫＰa 雰囲気： 真空 焼入れ処理： 焼入れ温度： ８５０℃ 焼入れ液： 油（温度：１２０℃） 【００２６】得られた処理材の有効浸炭深さは０.７７
〜０.８２mmでほぼ均一な浸炭層が形成されており、表
面炭素濃度は０.７７〜０.８２％であった。また、この
浸炭処理部品は粒界酸化がなく、セメンタイトも認めら
れなかった。 【００２７】 【比較例３】実施例４の浸炭処理おいて、第１拡散処理
時の処理圧力を１８ＫＰaに変更した以外は同一条件下
で浸炭処理を行った。 【００２８】得られた処理材の有効浸炭深さは０.７６
〜０.８０mmでほぼ均一な浸炭層が形成されており、表
面炭素濃度は０.７２〜０.７８％であり、約６μm深さ
の粒界酸化を生じていた。 【００２９】 【比較例４】実施例４の浸炭処理において、第１拡散処
理時の処理圧力を０.２ＫＰaに変更した以外は同一条件
下で浸炭処理を行った。 【００３０】得られた処理材の有効浸炭深さは０.８０
〜０.８４mmでほぼ均一な浸炭層が形成されており、表
面炭素濃度は０.８０〜０.８５％であり、粒界酸化は無
いが、セメンタイトが析出していた。 【００３１】 【発明の効果】以上の実施例及び比較例の結果から、拡
散期にＣＯ2ガス単体又はＣＯ2ガスとＮ2ガスとの混合
ガスの減圧雰囲気を形成し、かつ、この減圧雰囲気を
０.３〜１５ＫＰaに維持することで、表面炭素濃度の均
一化を図ることができ、かつ、セメンタイトの析出を解
消し、しかも、粒界酸化の形成がない浸炭処理部品を得
ることができる。
方法、特に、鋼材部品のセメンタイトを解消すると共に
粒界酸化を防止することができる真空浸炭方法に関する
ものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、鋼材表面の耐摩耗性等の機械的性
質を向上させる表面処理法の一形態として真空浸炭処理
がある。この真空浸炭処理は、鋼材部品を真空中で８５
０〜１０５０℃の浸炭温度まで加熱し、均熱状態に達し
た時点で浸炭性ガスを加熱室内に供給すると共に、加熱
室内を前記浸炭処理温度に維持した状態で所定の減圧下
で所定時間保持することにより鋼材中に炭素を侵入させ
る浸炭期と、浸炭性ガスの供給を停止して真空下（約
０.０２ＫＰa）で所定時間保持することにより鋼材中に
炭素を拡散させる拡散期とを含むものである。そして、
表面炭素濃度と浸炭深さの調整は、浸炭時間と拡散時間
を制御することにより行うものである。なお、浸炭性ガ
スとしては、プロパン、プロピレン、エチレン或いはア
セチレン等が使用される。 【０００３】しかしながら、この真空浸炭処理は、エチ
レン等の炭化水素系ガスのみからなる浸炭性ガスで浸炭
されることから、コーナ部に過剰浸炭（セメンタイトの
析出）が形成されるという問題がある。即ち、浸炭期に
鋼材部品表面に侵入した炭素は、拡散期に鋼材部品内部
へ拡散するが、この拡散は、単位表面に対して内部体積
の小さい部位（例えば、角柱部品のコーナ部や歯車の歯
先部等、以下、先鋭部という）で遅いことから、当該先
鋭部以外の部分（例えば、平坦部）で所望の表面炭素濃
度を確保しようとすると、前記先鋭部にセメンタイトが
析出し、逆に、当該先鋭部で所望の表面炭素濃度を確保
しようとすると、前記先鋭部以外の部分が低炭素濃度と
なり、その結果、焼入硬度不足となる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】この問題を解決する方
法として、前記拡散期にＣＯ2ガス単体又はＣＯ2ガスと
Ｎ2ガスとの混合ガスからなる減圧脱炭雰囲気を形成す
る方法が提案されている（特開昭６１-１１７２６８号
公報）。この方法は、コーナ部と平坦部との表面炭素濃
度差を解消できる利点はあるが、３００〜６００Torr
（４０〜８０ＫＰa）の圧力下で処理することから、粒
界酸化を回避できないという問題がある。 【０００５】従って、本発明は、真空浸炭に際して粒界
酸化させることなく脱炭させ、歯車等の凹凸部を有する
鋼材部品の表面炭素濃度を略均一にし、かつ、セメンタ
イトの析出を解消することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための手段として、減圧浸炭性ガス雰囲気下で鋼
材部品を加熱保持して炭素を浸透させる浸炭期と浸透炭
素を内部に拡散させる拡散期とからなる真空浸炭方法に
おいて、前記拡散期に０.３〜１５ＫＰaで、かつ、ＣＯ
2ガス単体又はＣＯ2ガスとＮ2ガスとの混合ガスの雰囲
気を形成するようにしたものである。 【０００７】即ち、本発明は、拡散期にＣＯ2ガス単体
又はＣＯ2ガスとＮ2ガスとの混合ガスの雰囲気を形成す
ることにより、当該雰囲気ガス中に含まれるＣＯ2ガス
と鋼材中の炭素との反応による脱炭反応を生じさせ、平
坦部に比べ拡散速度の遅い先鋭部を優先的に脱炭させる
と同時に、当該拡散期中の圧力を０.３〜１５ＫＰaに維
持することにより粒界酸化を防止するようにしたもので
ある。好ましい実施態様においては、拡散期を二段階に
分け、前期の拡散期は脱炭性雰囲気中で行われる。 【０００８】前記拡散期の減圧雰囲気の圧力を０.３〜
１５ＫＰaとしたのは、前記減圧雰囲気の圧力が０.３Ｋ
Ｐa未満では、脱炭量が不充分であるためセメンタイト
を解消することができず、また、１５ＫＰaを超える
と、粒界酸化の発生又は脱炭により疲労強度及び耐摩耗
性に悪影響を及ぼし、特性の低下をきたすからである。 【０００９】なお、浸炭期は、減圧浸炭性ガス雰囲気下
で鋼材部品を加熱保持することにより行われるが、減圧
浸炭性ガス雰囲気とは浸炭性ガスの熱分解により処理材
表面に煤が付着せず、かつ、浸炭初期における炭素供給
量を確実に確保できる真空度の雰囲気をいい、使用する
浸炭性ガスの種類によって規定される。前記浸炭性ガス
としては、例えば、プロパンなどの飽和炭化水素系ガ
ス、エチレン、プロピレン或いはアセチレン等の不飽和
炭化水素系ガス又はそれらの混合物が使用される。浸炭
性ガスとしてアセチレンガスを使用する場合、浸炭期
は、通常、１.５〜３.５ＫＰaのアセチレンガス雰囲気
中で、かつ、８５０〜１０５０℃の温度で行われる。 【００１０】浸炭性ガスとしてアセチレンガスを使用す
る場合、前記浸炭期を１.５ＫＰa〜３.５ＫＰaの範囲内
の減圧下で行うのは、次の理由による。即ち、浸炭期の
圧力設定値が３.５ＫＰaを超えると、加熱室内でアセチ
レンガスの熱分解によって煤が多量に発生し処理材表面
に煤が付着するのを回避するのが困難となり、また、前
記圧力設定値が１.５ＫＰa未満では、均一な浸炭層を得
るのに重要な要素である浸炭初期時におけるアセチレン
ガスの供給量を確実に確保することができなくなるから
である。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、本発明に係る鋼材部品の真
空浸炭方法において、浸炭期の浸炭性ガスとしてアセチ
レンガスを、拡散期の雰囲気ガスとしてＣＯ2ガス単体
又はＣＯ2ガスとＮ2ガスとの混合ガスをそれぞれ用いた
場合について、本発明方法の浸炭ヒートサイクルの一例
を示す図１を参照して説明する。 【００１２】まず、炉の加熱室内に鋼材部品を配置し、
加熱室内を窒素ガスに置換した後、ほぼ大気圧状態のＮ
2雰囲気中で鋼材部品を対流加熱により浸炭温度（８５
０〜１０５０℃）まで昇温させる。次いで、加熱室内を
前記浸炭温度でクロム酸化物やマンガン酸化物などの鋼
材部品表面の酸化物が還元する真空度（約０.０２ＫＰ
a）まで真空排気し、加熱室内を前記真空度及び加熱室
内温度に維持しながら所定時間加熱保持して鋼材部品表
面を活性化させる。 【００１３】活性化処理後、前記浸炭温度を維持した状
態で加熱室内に浸炭ガスとして所定量のアセチレンガス
を加熱室内に供給し、加熱室内を所定の真空度（１.５
〜３.５ＫＰa）に維持しながら所定時間保持して浸炭処
理を行う。浸炭処理後、浸炭ガスの供給を停止し、真空
排気しながら加熱室内にＣＯ2ガス単体又はＣＯ2ガスと
Ｎ２ガスとの混合ガスを供給し、所定圧力（０.３〜１
５ＫＰa）に維持して第１拡散処理を行う。第１拡散処
理を所定時間行った後、ＣＯ2ガス単体又はＣＯ2ガスと
Ｎ２ガスとの混合ガスの供給を停止し、前記加熱室内を
所定圧力（訳０.０２ＫＰa）にまで真空排気し、前記温
度を維持しながら所定時間加熱保持して第２拡散処理を
行う。拡散処理終了後、加熱室内にＮ2ガスを供給して
大気圧まで昇圧させると共に焼入れ温度（８００〜９０
０℃）まで降温させ、同温度に所定時間維持した後、焼
入れ処理を行う。 【００１４】このように、拡散期にＣＯ2ガス単体又は
ＣＯ2ガスとＮ2ガスとの混合ガスの雰囲気を形成するこ
とにより、過剰浸炭となる部位（先鋭部）の表面では平
坦部表面より多くの脱炭が行われることになり、一様な
表面炭素濃度を得ると共に、セメンタイトの析出を防止
できる。また、拡散期中の圧力を０.３〜１５ＫＰaに維
持することにより粒界酸化を阻止することができる。 【００１５】 【実施例１】ＳＣｒ４２０製小型歯車を処理材とし、平
坦表面の目標炭素濃度０.７０％、目標有効浸炭深さ０.
６３mmとして下記の条件下で浸炭処理を行った。 浸炭処理： 浸炭温度：９３０℃ 浸炭時間：２０分 浸炭性ガス：アセチレンガス 処理圧力：１.５ＫＰa（制御値） 拡散処理： 拡散温度： ９３０℃ 総拡散時間： ７８分間 第１拡散処理： 時間： ３０分間 処理圧力： ０.３ＫＰa 雰囲気： ＣＯ2 第２拡散処理： 時間： ４８分間 処理圧力： ０.０２ＫＰa 雰囲気： 真空 焼入れ処理： 焼入れ温度： ８５０℃ 焼入れ液： 油（温度：１２０℃） 【００１６】得られた処理材の有効浸炭深さは０.６０
〜０.６５mmでほぼ均一な浸炭層が形成されており、表
面炭素濃度は０.６９〜０.７３％であった。また、この
浸炭処理部品は、粒界酸化がなくセメンタイトも認めら
れなかった。 【００１７】 【実施例２】実施例１の浸炭処理において、第一拡散処
理の処理圧力を１４ＫＰaに変更した以外は同一条件下
で浸炭処理を行った。 【００１８】得られた処理材の有効浸炭深さは０.６０
〜０.６４mmでほぼ均一な浸炭層が形成されており、表
面炭素濃度は０.６６〜０.７０％であった。また、この
浸炭処理部品は、約３μm深さの粒界酸化が生じていた
が、実質上疲労強度の低下がなく、セメンタイトも認め
られなかった。 【００１９】 【比較例１】実施例１の浸炭処理おいて、第１拡散処理
時の処理圧力を４４ＫＰaに変更した以外は同一条件下
で浸炭処理を行った。 【００２０】得られた処理材の有効浸炭深さは０.５７
〜０.６２mmでほぼ均一な浸炭層が形成されており、表
面炭素濃度は０.５５〜０.６５％であり、部分的に過剰
脱炭（表面炭素濃度０.６％未満）が認められ、また、
約１５μm深さの粒界酸化を生じていた。 【００２１】 【実施例３】ＳＣＭ４２０Ｈ製歯車を処理材とし、平坦
表面の目標炭素濃度０.７５％、目標有効浸炭深さ０.７
mmとして下記の条件下で浸炭処理を行った。 浸炭処理： 浸炭温度：９３０℃ 浸炭時間：２６分 浸炭性ガス：アセチレンガス 処理圧力：１.５ＫＰa（制御値） 拡散処理： 拡散温度： ９３０℃ 総拡散時間： ７５分間 第１拡散処理： 時間： ３０分間 処理圧力： １.３ＫＰa 雰囲気： ＣＯ2（３０体積％）＋Ｎ2（７０体積％） 第２拡散処理： 時間： ４５分間 処理圧力： ０.０２ＫＰa 雰囲気： 真空 焼入れ処理： 焼入れ温度： ８５０℃ 焼入れ液： 油（温度：１２０℃） 【００２２】得られた処理材の有効浸炭深さは０.６８
〜０.７３mmでほぼ均一な浸炭層が形成されており、表
面炭素濃度は０.７４〜０.７７％であった。また、この
浸炭処理部品は粒界酸化がなく、セメンタイトも認めら
れなかった。 【００２３】 【比較例２】実施例３の浸炭処理おいて、第１拡散処理
時の処理圧力を１００ＫＰaに変更した以外は同一条件
下で浸炭処理を行った。 【００２４】得られた処理材の有効浸炭深さは０.５８
〜０.６５mmでほぼ均一な浸炭層が形成されており、表
面炭素濃度は０.４０〜０.５０％で、全体的に過剰脱炭
が認められ、また、約２５μm深さの粒界酸化を生じて
いた。 【００２５】 【実施例４】ＳＣＭ４２０Ｈ製歯車を処理材とし、平坦
表面の目標炭素濃度０.８％、目標有効浸炭深さ０.８０
mmとして下記の条件下で浸炭処理を行った。 浸炭処理： 浸炭温度：９３０℃ 浸炭時間：４０分 浸炭性ガス：アセチレンガス 処理圧力：１.５ＫＰa（制御値） 拡散処理： 拡散温度： ９３０℃ 総拡散時間： ７５分間 第１拡散処理： 時間： ３０分間 処理圧力： １.３ＫＰa 雰囲気： ＣＯ2 第２拡散処理： 時間： ４５分間 処理圧力： ０.０２ＫＰa 雰囲気： 真空 焼入れ処理： 焼入れ温度： ８５０℃ 焼入れ液： 油（温度：１２０℃） 【００２６】得られた処理材の有効浸炭深さは０.７７
〜０.８２mmでほぼ均一な浸炭層が形成されており、表
面炭素濃度は０.７７〜０.８２％であった。また、この
浸炭処理部品は粒界酸化がなく、セメンタイトも認めら
れなかった。 【００２７】 【比較例３】実施例４の浸炭処理おいて、第１拡散処理
時の処理圧力を１８ＫＰaに変更した以外は同一条件下
で浸炭処理を行った。 【００２８】得られた処理材の有効浸炭深さは０.７６
〜０.８０mmでほぼ均一な浸炭層が形成されており、表
面炭素濃度は０.７２〜０.７８％であり、約６μm深さ
の粒界酸化を生じていた。 【００２９】 【比較例４】実施例４の浸炭処理において、第１拡散処
理時の処理圧力を０.２ＫＰaに変更した以外は同一条件
下で浸炭処理を行った。 【００３０】得られた処理材の有効浸炭深さは０.８０
〜０.８４mmでほぼ均一な浸炭層が形成されており、表
面炭素濃度は０.８０〜０.８５％であり、粒界酸化は無
いが、セメンタイトが析出していた。 【００３１】 【発明の効果】以上の実施例及び比較例の結果から、拡
散期にＣＯ2ガス単体又はＣＯ2ガスとＮ2ガスとの混合
ガスの減圧雰囲気を形成し、かつ、この減圧雰囲気を
０.３〜１５ＫＰaに維持することで、表面炭素濃度の均
一化を図ることができ、かつ、セメンタイトの析出を解
消し、しかも、粒界酸化の形成がない浸炭処理部品を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明方法における浸炭ヒートサイクルの一
例を示す図
例を示す図
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 松浦 俊幸
大阪府大阪市西区京町堀２丁目４番７号
中外炉工業株式会社内
Ｆターム(参考） 4K028 AA01 AB01 AC03 AC08
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 減圧浸炭性ガス雰囲気下で鋼材部品を加
熱保持して炭素を浸透させる浸炭期と浸透炭素を内部に
拡散させる拡散期とからなる真空浸炭方法において、前
記拡散期に０.３〜１５ＫＰaで、かつ、ＣＯ2ガス単体
又はＣＯ2ガスとＮ2ガスとの混合ガスの雰囲気を形成す
ることを特徴とする鋼材部品の真空浸炭方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001372422A JP2003171756A (ja) | 2001-12-06 | 2001-12-06 | 鋼材部品の真空浸炭方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001372422A JP2003171756A (ja) | 2001-12-06 | 2001-12-06 | 鋼材部品の真空浸炭方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003171756A true JP2003171756A (ja) | 2003-06-20 |
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ID=19181323
Family Applications (1)
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|---|---|
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