JP2009228055A - ガス窒化処理方法、及び、ガス窒化処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理物の窒化後の硬度を確保しつつ、被処理物の表面における、一窒化三鉄や一窒化四鉄等の脆化化合物の生成を低減することができることにより、より精密な制御が可能となる、ガス窒化処理方法、及び、ガス窒化処理装置を提案する。
【解決手段】加熱処理室１２内にアンモニアガスと窒素ガスとの混合ガスＧを流入させ、攪拌ファン４１によって被処理物Ｗ周辺に前記混合ガスＧを流通させることにより、該被処理物Ｗに窒化処理を行う窒化処理部２１を備えるガス窒化処理装置１０であって、前記窒化処理部２１は、前記被処理物Ｗの温度を上げる昇温部３１と、該被処理物Ｗの温度を略均一に保つ均熱部５１と、を備え、前記昇温部３１、及び、前記均熱部５１、のそれぞれにおいて、前記被処理物Ｗの窒化性の制御は、該被処理物Ｗの表面における、前記混合ガスＧの流速を制御することでなされる、ガス窒化処理装置１０。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス窒化処理方法、及び、ガス窒化処理装置に関し、詳細には、鋼板又は鋼材に施すガス窒化処理の技術に関する。

従来、自動車のＣＶＴベルトのように、マルエージング鋼等の鋼板が用いられる部材の表面強度を高めるために、前記部材に対し、アンモニアガスを用いてガス窒化処理を施す技術が用いられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

前記従来技術等によれば、アンモニアガス濃度、処理温度、処理時間等の要素を制御することによってガス窒化処理を行っている。しかしこれらの要素を制御するだけでは、上記ガス窒化処理における各要素の成立条件範囲が狭くなり、処理の安定性に欠ける場合があった。例えば、上記各要素の条件によっては、被処理物の表面にＦｅ_３Ｎ（以下、一窒化三鉄）やＦｅ_４Ｎ（以下、一窒化四鉄）等の脆化化合物が生成され、硬度にばらつきが発生することがあった。
特開平８−１３１２５号公報 特開２００３−２８６５６１号公報

上記に鑑み、本発明では、より精密な制御が可能となる、ガス窒化処理方法、及び、ガス窒化処理装置を提案する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、鋼板又は鋼材からなる被処理物を、攪拌ファンが配設された加熱処理室に挿通して、該加熱処理室内にアンモニアガスと窒素ガスとの混合ガスを流入させ、前記攪拌ファンによって前記被処理物周辺に前記混合ガスを流通させることにより、該被処理物に窒化処理を行う窒化処理工程を備えるガス窒化処理方法であって、前記窒化処理工程は、前記被処理物の温度を上げる昇温工程と、該被処理物の温度を略均一に保つ均熱工程とを備え、前記昇温工程、及び、前記均熱工程、のそれぞれにおいて、前記被処理物の窒化性の制御を、該被処理物の表面における、前記混合ガスの流速を制御することで行うものである。

請求項２においては、前記昇温工程では、前記被処理物の表面での前記混合ガスの流速を増大させ、前記均熱工程では、前記被処理物の表面での前記混合ガスの流速を減少させるものである。

請求項３においては、前記昇温工程では、前記被処理物を、前記混合ガスの流れに直接暴露させることにより、前記被処理物の表面での前記混合ガスの流速を増大させ、前記均熱工程では、前記被処理物の周囲に整流板を設け、前記混合ガスの流れを遮ることにより、前記被処理物の表面での前記混合ガスの流速を減少させるものである。

請求項４においては、前記昇温工程では、前記攪拌ファンの回転数を上昇させることにより、前記被処理物の表面での前記混合ガスの流速を増大させ、前記均熱工程では、前記攪拌ファンの回転数を低下させることにより、前記被処理物の表面での前記混合ガスの流速を減少させるものである。

請求項５においては、攪拌ファンが配設され、鋼板又は鋼材からなる被処理物が挿通される加熱処理室を有し、該加熱処理室内にアンモニアガスと窒素ガスとの混合ガスを流入させ、前記攪拌ファンによって前記被処理物周辺に前記混合ガスを流通させることにより、該被処理物に窒化処理を行う窒化処理部を備えるガス窒化処理装置であって、前記窒化処理部は、前記加熱処理室に挿通された被処理物の、温度を上げる昇温部と、該加熱処理室に挿通された被処理物の、温度を略均一に保つ均熱部とを備え、前記昇温部、及び、前記均熱部、のそれぞれにおいて、前記被処理物の窒化性の制御は、該被処理物の表面における、前記混合ガスの流速を制御することでなされるものである。

請求項６においては、前記昇温部では、前記被処理物の表面での前記混合ガスの流速が増大され、前記均熱部では、前記被処理物の表面での前記混合ガスの流速が減少されるものである。

請求項７においては、前記昇温部では、前記被処理物を、前記混合ガスの流れに直接暴露させることにより、前記被処理物の表面での前記混合ガスの流速が増大され、前記均熱部では、前記被処理物の周囲に整流板を設け、前記混合ガスの流れを遮ることにより、前記被処理物の表面での前記混合ガスの流速が減少されるものである。

請求項８においては、前記昇温部では、前記攪拌ファンの回転数を上昇させることにより、前記被処理物の表面での前記混合ガスの流速が増大され、前記均熱部では、前記攪拌ファンの回転数を低下させることにより、前記被処理物の表面での前記混合ガスの流速が減少されるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明によれば、ガス窒化処理において、安定した処理、及び、精密な制御が可能となる。具体的には、窒化後の被処理物における硬さ等の品質を確保しつつ、被処理物の表面において、一窒化三鉄や一窒化四鉄等の脆化化合物の生成を低減することができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の第１実施例に係るガス窒化処理装置を示す概略側面図である。
図２（ａ）は本発明に係る被処理物を示した斜視図、（ｂ）は図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
図３（ａ）は混合ガスの流速と被処理物の温度上昇の関係を示した図、（ｂ）は攪拌ファンの回転数と被処理物の硬度の関係を示した図である。
図４（ａ）はガス窒化処理の第１の実験状態を示した図、（ｂ）は第１の実験結果を示した図である。
図５は第２の実験における、本発明との第１の比較対象であるガス窒化処理装置を示す概略側面図である。
図６は第２の実験における、本発明との第２の比較対象であるガス窒化処理装置を示す概略側面図である。
図７は第２の実験結果を示した図である。
図８は本発明の第２実施例に係るガス窒化処理装置を示す概略側面図である。
図９は本発明の第３実施例に係るガス窒化処理装置を示す概略側面図である。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。

以下に、本発明に係るガス窒化処理装置について説明する。本明細書では便宜上、図１における左側を前方、右側を後方とし、紙面手前側を右側方、奥側を左側方として説明する。

［実施例１・ガス窒化処理装置１０］
まず、本発明の実施例１に係るガス窒化処理装置１０について、図１及び図２（ｂ）を用いて説明する。

本実施例におけるガス窒化処理装置１０は、前真空パージ室１１、加熱処理室１２、冷却室１３、及び、後真空パージ室１４等で構成される。
前記前真空パージ室１１では、図示しない真空ポンプによって空気が排気され、該前真空パージ室１１内が真空状態とされる。

前記加熱処理室１２では、前後方向に連続して攪拌ファン４１・４１・４１・・・が配設され、また左右にはヒーター４２・４２（図２（ｂ）参照）が配設される。また、前後方向に連続してアンモニアガス流入口４４・４４・４４・・・、及び窒素ガス流入口４５・４５・４５・・・が配設される。

前記加熱処理室１２内に、前記アンモニアガス流入口４４・４４・４４・・・よりアンモニアガスが流入され、同じく窒素ガス流入口４５・４５・４５・・・より窒素ガスが流入されることにより、該アンモニアガスと窒素ガスとの混合ガスＧが該加熱処理室１２内に流通される。そして、前記ヒーター４２・４２によって加熱された混合ガスＧが前記攪拌ファン４１・４１・４１・・・によって攪拌されるのである。
また、後述するように、該加熱処理室１２における前後方向前側中途部より後端にかけて、左右に整流板５２・５２（図２（ｂ）参照）が配設されている。
以上のように該加熱処理室１２内でガス窒化処理を行う部分を、窒化処理部２１とする。

前記冷却室１３では、攪拌ファン４１が配設され、該冷却室１３内が冷却される。
前記後真空パージ室１４では、図示しない真空ポンプによって空気が排気され、該後真空パージ室１４内が真空状態とされる。
前記前真空パージ室１１、加熱処理室１２、冷却室１３、及び、後真空パージ室１４のそれぞれには、搬送ローラー４３・４３・４３・・・が左右に架渡される。即ち、被処理物Ｗ・Ｗ・Ｗ・・・は該搬送ローラー４３・４３・４３・・・上を順次搬送されながら各室内へと挿通され、該被処理物Ｗ・Ｗ・Ｗ・・・に対して連続して窒化処理がなされるのである。

前記窒化処理部２１は、前記被処理物Ｗ・Ｗ・Ｗ・・・の温度を上げる昇温部３１と、該被処理物Ｗの温度を略均一に保つ均熱部５１とを備える。具体的には、前記該加熱処理室１２において、前端から前後方向前側中途部までの、整流板５２・５２が配設されない部分を前記昇温部３１とし、前記該加熱処理室１２において、前後方向前側中途部より後端にかけて、左右に整流板５２・５２が配設される部分を前記均熱部５１としているのである。

換言すれば、前記昇温部３１では、前記被処理物Ｗ・Ｗ・Ｗ・・・が前記混合ガスＧの流れに直接暴露するように、該被処理物Ｗ・Ｗ・Ｗ・・・の周囲に遮蔽物を配置しない構成とされ、前記均熱部５１では、前記被処理物Ｗ・Ｗ・Ｗ・・・が前記混合ガスＧの流れに直接暴露しないように、前記被処理物Ｗ・Ｗ・Ｗ・・・の左右両側に整流板５２・５２が設けられているのである。

前記被処理物Ｗについて、図２（ａ）を用いて説明する。被処理物Ｗはマルエージング鋼等の鋼板からなる無端金属ベルトＢ・Ｂ・Ｂ・・・を治具７１の掛止部材７１ａ・７１ａ・７１ａ・７１ａに掛渡して構成される。本実施例では、前記掛止部材７１ａを４本、前記無端金属ベルトＢを９本として図示しているが、その数量及び構成は本実施例に限定されるものではなく、該無端金属ベルトＢが治具に掛止されているものであればよい。また、被処理物Ｗはマルエージング鋼等の鋼材からなる部材でもよい。

［ガス窒化処理方法］
続いて、本発明の実施例１に係るガス窒化処理方法について説明する。
まず、被処理物Ｗ・Ｗ・Ｗ・・・（以下、被処理物Ｗ）が搬送ローラー４３・４３・４３・・・上を図１中矢印Ｆの方向に搬送され、前記前真空パージ室１１に挿通され、真空排気の後、窒素が導入されることで、該被処理物Ｗの周辺が窒素に置換される。

次に、前記被処理物Ｗが前記加熱処理室１２に挿通され、該加熱処理室１２内にアンモニアガスと窒素ガスとの混合ガスＧが流入される。そして、前記攪拌ファン４１・４１・４１・・・によって該混合ガスＧが攪拌され、前記ヒーター４２・４２によって加熱された混合ガスＧが前記被処理物Ｗ周辺に流通されることにより、該被処理物Ｗに窒化処理が行われる（窒化処理工程）。

ここで、前記被処理物Ｗの窒化性の制御は、該被処理物Ｗの表面における、前記混合ガスＧの流速を制御することでなされる。具体的には、前記昇温部３１では、前記被処理物Ｗを、前記攪拌ファン４１による混合ガスＧの流れに直接暴露させることにより、前記被処理物Ｗの表面で前記混合ガスＧの流速が増大し、前記被処理物Ｗの昇温速度が上昇する（昇温工程）。
そして、前記均熱部５１では、前記被処理物Ｗの周囲に整流板５２・５２を設け、前記混合ガスＧの流れを遮ることにより、前記被処理物Ｗの表面で前記混合ガスＧの流速が減少し、該被処理物Ｗの窒化性が向上するのである（均熱工程）。

次に、前記被処理物Ｗが前記冷却室１３に挿通され、攪拌ファン４１によって被処理物Ｗが冷却される。
そして、前記被処理物Ｗが後真空パージ室１４に挿通され、真空排気の後、窒素又は大気が導入され、該被処理物Ｗが室外に排出されるのである。

［混合ガスＧの流速の影響］
次に、被処理物Ｗの表面における混合ガスＧの流速の影響について説明する。
上記マルエージング鋼板からなる被処理物Ｗの窒化処理は、４００度〜６００度程度の温度で行われる。ここで、混合ガスＧの温度が４００度〜６００度程度の雰囲気中では、ふく射による熱伝達よりもガス分子による熱伝達が主になる。そのため、図３（ａ）に示すように、被処理物Ｗの表面におけるガス流速が大きいほうが被処理物Ｗの温度上昇は速くなり、逆に被処理物Ｗの表面におけるガス流速が小さいほうが被処理物Ｗの温度上昇は遅くなる。

一方、被処理物Ｗにおける窒素の内部への拡散速度は温度が高いほど速くなることが知られている。
さらに、前記被処理物Ｗを窒化性の高い、即ちアンモニアガス濃度の高い状態で、且つ低温状態で窒化すると、表面から侵入した窒素の拡散が進まず、被処理物Ｗの表面で一窒化三鉄や一窒化四鉄等の脆化化合物を生成しやすいことがＸ線回折等の分析により分かった。

以上より、被処理物Ｗの昇温工程においては、被処理物Ｗの表面におけるガス流速を大きくして温度上昇を速くすることが望ましい。これにより、被処理物Ｗにおける窒素の内部への拡散を促進することができ、被処理物Ｗの表面での一窒化三鉄や一窒化四鉄等の脆化化合物の生成を防止できるのである。

［攪拌ファン４１の回転数と被処理物Ｗの硬度の関係］
次に、攪拌ファン４１の回転数と被処理物Ｗの硬度の関係について説明する。
前記攪拌ファン４１の回転数を変更し、被処理物Ｗの表面におけるガス流速を変えて窒化処理を行うと、窒化後の被処理物Ｗの硬さ（マイクロビッカース硬さ）に変化が見られた。具体的には、図３（ｂ）に示すように、攪拌ファン４１の回転数を上げ、即ち被処理物Ｗの表面におけるガス流速を大きくして窒化処理を行うと、攪拌ファン４１の回転数が低い状態よりも窒化後の被処理物Ｗの硬さが低下したのである。つまり、攪拌ファン４１の回転数を変更することで被処理物Ｗの表面におけるガス流速を変え、被処理物Ｗの窒化性を制御することができるのである。

上記を検証するために本発明の発明者が行った第１の実験について、図４（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。
第１の実験においては、図４（ａ）に示すように、マルエージング鋼からなる第一鋼板Ｓ１及び第二鋼板Ｓ２を用意し、それぞれを支持部材８０・８０に懸架する。そして、第二鋼板Ｓ２の周囲には、ガスの置換が行われるように通気孔８１ａが開口されたカバー８１を設置する。このような状況において、前記第一鋼板Ｓ１及び第二鋼板Ｓ２に対して、処理温度、アンモニアガス濃度、及び攪拌ファン４１の回転数を同一にして、窒化処理を行ったのである。即ち、第一鋼板Ｓ１は表面にガスの流れが直接暴露することによってガス流速が増大し、一方第二鋼板Ｓ２では前記カバー８１によってガスの流れを遮ることによってガス流速が減少するようにしたのである。

第１の実験結果は、図４（ｂ）に示すように、表面にガスの流れを直接暴露させた第一鋼板Ｓ１に対し、表面のガスの流れを遮った第二鋼板Ｓ２の方が、硬さが向上する結果となった。この結果により、被処理物Ｗの周囲に遮蔽物等を配設して、ガス流速を変えて窒化処理を行うことによって、窒化後の被処理物Ｗの硬さを制御することができることが判明した。具体的には、被処理物Ｗ周辺のガスの流れを遮ってガス流速を減少させることにより、被処理物Ｗの硬さを向上させることができたのである。

上記内容を本発明に反映させるために発明者が行った第２の実験について、図５〜図７を用いて説明する。
第２の実験においては、本実施例に係るガス窒化処理装置１０のほかに、本発明との第１の比較対象であるガス窒化処理装置（以下、第１ガス窒化処理装置とする）３１０、及び、同じく第２の比較対象であるガス窒化処理装置（以下、第２ガス窒化処理装置とする）４１０を用い、比較実験を行った。

第１ガス窒化処理装置３１０については、図５に示すように、整流板を設けず、窒化処理部２１の全ての部分において被処理物Ｗの表面にガスの流れを直接暴露させ、被処理物Ｗの表面におけるガス流速を大きくして窒化処理を行った。
第２ガス窒化処理装置４１０については、図６に示すように、整流板４５２を窒化処理部２１の全ての部分において配設し、被処理物Ｗ周辺のガスの流れを遮ってガス流速を減少させて窒化処理を行った。

本実施例に係るガス窒化処理装置１０については、上述の図１に示したように、昇温部３１では、被処理物Ｗを前記混合ガスＧの流れに直接暴露させることにより、前記被処理物Ｗの表面で前記混合ガスＧの流速を増大させ、さらに均熱部５１では、被処理物Ｗの周囲に整流板５２を設け、前記混合ガスＧの流れを遮ることにより、被処理物Ｗの表面で前記混合ガスＧの流速を減少させて窒化処理を行った。

第２の実験結果を図７に示す。第１ガス窒化処理装置３１０においては、被処理物Ｗを前記混合ガスＧの流れに直接暴露させることによって、上記の通り一窒化三鉄や一窒化四鉄等の脆化化合物の生成を防止することができた反面、他のガス窒化処理装置１０・４１０と比較して硬さを得ることはできなかった。
一方、第２ガス窒化処理装置４１０においては、被処理物Ｗの周囲に整流板４５２を設け、前記混合ガスＧの流れを遮ることにより、実験後の硬さについてはある程度確保することができた反面、一窒化三鉄や一窒化四鉄等の脆化化合物の生成を防ぐことはできなかった。

本発明に係るガス窒化処理装置１０においては、前記昇温部３１において、前記被処理物Ｗを、前記混合ガスＧの流れに直接暴露させることにより、前記被処理物Ｗの表面で前記混合ガスＧの流速を増大させ、一窒化三鉄や一窒化四鉄等の脆化化合物の生成を防止することができた。さらに前記均熱部５１において、前記被処理物Ｗの周囲に整流板５２を設け、前記混合ガスＧの流れを遮ることにより、前記被処理物Ｗの表面で前記混合ガスＧの流速を減少させ、被処理物Ｗの実験後における硬さを向上させることができたのである。

以上のように、本発明によれば、攪拌ファンが４１・４１・４１・・・配設され、鋼板からなる被処理物Ｗが挿通される加熱処理室１２を有し、該加熱処理室１２内にアンモニアガスと窒素ガスとの混合ガスＧを流入させ、前記攪拌ファン４１・４１・４１・・・によって前記被処理物Ｗ周辺に前記混合ガスＧを流通させることにより、該被処理物Ｗに窒化処理を行う窒化処理部２１を備えるガス窒化処理装置１０であって、前記窒化処理部２１は、前記加熱処理室１２に挿通された被処理物Ｗの、温度を上げる昇温部３１と、該加熱処理室１２に挿通された被処理物Ｗの、温度を略均一に保つ均熱部５１とを備え、前記昇温部３１、及び、前記均熱部５１、のそれぞれにおいて、前記被処理物Ｗの窒化性の制御は、該被処理物Ｗの表面における、前記混合ガスＧの流速を制御することでなされ、具体的には、前記昇温部３１では、前記被処理物Ｗを、前記混合ガスＧの流れに直接暴露させることにより、前記被処理物Ｗの表面で前記混合ガスＧの流速が増大され、前記均熱部５１では、前記被処理物Ｗの周囲に整流板５２を設け、前記混合ガスＧの流れを遮ることにより、前記被処理物Ｗの表面で前記混合ガスＧの流速が減少されるように構成される。

以上のように構成することにより、ガス窒化処理において、安定した処理、及び、精密な制御が可能となる。具体的には、窒化後の被処理物Ｗにおける硬さ等の品質を確保しつつ、該被処理物Ｗの表面における、一窒化三鉄や一窒化四鉄等の脆化化合物の生成を低減することができるのである。

［実施例２］
次に、本発明の実施例２であるガス窒化処理装置１１０について、図８を用いて説明する。なお、以下に説明するガス窒化処理装置１１０（２１０）の各実施例に関して、上述の実施例１と共通する部分については、同符号を付してその説明を省略する。

ガス窒化処理装置１１０においては、実施例１と同様に、攪拌ファンが４１・４１・４１・・・配設され、鋼板からなる被処理物Ｗが挿通される加熱処理室１２を有し、該加熱処理室１２内にアンモニアガスと窒素ガスとの混合ガスＧを流入させ、前記攪拌ファン４１・４１・４１・・・によって前記被処理物Ｗ周辺に前記混合ガスＧを流通させることにより、該被処理物Ｗに窒化処理を行う窒化処理部２１を備えるガス窒化処理装置１０であって、前記窒化処理部２１は、前記加熱処理室１２に挿通された被処理物Ｗの、温度を上げる昇温部３１と、該加熱処理室１２に挿通された被処理物Ｗの、温度を略均一に保つ均熱部５１とを備え、前記昇温部３１、及び、前記均熱部５１、のそれぞれにおいて、前記被処理物Ｗの窒化性の制御は、該被処理物Ｗの表面における、前記混合ガスＧの流速を制御することでなされる。

そして、前記昇温部３１では、攪拌ファン４１ａの回転数を上昇させることにより、前記被処理物Ｗの表面で前記混合ガスＧの流速が増大し（昇温工程）、前記均熱部５１では、攪拌ファン４１ｂ・４１ｃの回転数を低下させることにより、前記被処理物Ｗの表面で前記混合ガスＧの流速が減少する（窒化工程）ように構成されるのである。なお、攪拌ファン４１ｄの回転数を高くしたのは、後方の扉の開閉による温度低下、及び、雰囲気の乱れからすぐに回復するためである。

このように構成することにより、ガス窒化処理装置１１０においては、前記昇温部３１では、前記被処理物Ｗを、攪拌ファン４１ａの回転数を上昇させることにより、前記被処理物Ｗの表面で前記混合ガスＧの流速を増大させ、一窒化三鉄や一窒化四鉄等の脆化化合物の生成を防止することができ、さらに前記均熱部５１では、攪拌ファン４１ｂ・４１ｃの回転数を低下させることにより、前記被処理物Ｗの表面で前記混合ガスＧの流速を減少させ、実験後の硬さを向上させることができるのである。

［実施例３］
次に、本発明の実施例３であるガス窒化処理装置２１０について、図９を用いて説明する。
ガス窒化処理装置１１０においては、各被処理物Ｗを連続して窒化処理するのではなく、加熱処理室１２に被処理物Ｗを１個ずつ挿通し窒化処理する構成としている。なお、本実施例では、冷却工程、及び後真空パージ工程は、冷却室兼後真空パージ室１５内の１箇所で行われるものとする。

本実施例においては、昇温工程では、攪拌ファン４１の回転数を上昇させることにより、前記被処理物Ｗの表面で前記混合ガスＧの流速が増大し、均熱工程では、攪拌ファン４１の回転数を低下させることにより、前記被処理物Ｗの表面で前記混合ガスＧの流速が減少するように制御される。

このように構成することにより、ガス窒化処理装置２１０においては実施例２と同様に、前記昇温工程では、前記被処理物Ｗを、攪拌ファン４１の回転数を上昇させることにより、前記被処理物Ｗの表面で前記混合ガスＧの流速を増大させ、一窒化三鉄や一窒化四鉄等の脆化化合物の生成を防止することができ、さらに前記均熱工程では、攪拌ファン４１の回転数を低下させることにより、前記被処理物Ｗの表面で前記混合ガスＧの流速を減少させ、実験後の硬さを向上させることができるのである。

なお、前述の実施例１〜３においては、前記被処理物Ｗの表面での前記混合ガスＧの流速の増減を、前記被処理物Ｗの前記混合ガスＧの流れに対する暴露状態により制御するか、または攪拌ファン４１の回転数により制御するかのいずれかであったが、混合ガスＧの流れに対する暴露状態による制御、および攪拌ファン４１の回転数による制御を併用して、前記被処理物Ｗの表面での前記混合ガスＧの流速を増減させるように構成することも可能である。

本発明の第１実施例に係るガス窒化処理装置を示す概略側面図。 （ａ）は本発明に係る被処理物を示した斜視図、（ｂ）は図１におけるＡ−Ａ線断面図。 （ａ）は混合ガスの流速と被処理物の温度上昇の関係を示した図、（ｂ）は攪拌ファンの回転数と被処理物の硬度の関係を示した図。 （ａ）はガス窒化処理の第１の実験状態を示した図、（ｂ）は第１の実験結果を示した図。 第２の実験における、本発明との第１の比較対象であるガス窒化処理装置を示す概略側面図。 第２の実験における、本発明との第２の比較対象であるガス窒化処理装置を示す概略側面図。 第２の実験結果を示した図。 本発明の第２実施例に係るガス窒化処理装置を示す概略側面図。 本発明の第３実施例に係るガス窒化処理装置を示す概略側面図。

符号の説明

１０ ガス窒化処理装置
１２ 加熱処理室
２１ 窒化処理部
３１ 昇温部
５１ 均熱部
Ｇ 混合ガス
Ｗ 被処理物

Claims (8)

1. 鋼板又は鋼材からなる被処理物を、攪拌ファンが配設された加熱処理室に挿通して、該加熱処理室内にアンモニアガスと窒素ガスとの混合ガスを流入させ、前記攪拌ファンによって前記被処理物周辺に前記混合ガスを流通させることにより、該被処理物に窒化処理を行う窒化処理工程を備えるガス窒化処理方法であって、
   前記窒化処理工程は、
   前記被処理物の温度を上げる昇温工程と、
   該被処理物の温度を略均一に保つ均熱工程とを備え、
   前記昇温工程、及び、前記均熱工程、のそれぞれにおいて、
   前記被処理物の窒化性の制御を、該被処理物の表面における、前記混合ガスの流速を制御することで行う、
   ことを特徴とする、ガス窒化処理方法。
2. 前記昇温工程では、
   前記被処理物の表面での前記混合ガスの流速を増大させ、
   前記均熱工程では、
   前記被処理物の表面での前記混合ガスの流速を減少させる、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のガス窒化処理方法。
3. 前記昇温工程では、
   前記被処理物を、前記混合ガスの流れに直接暴露させることにより、
   前記被処理物の表面での前記混合ガスの流速を増大させ、
   前記均熱工程では、
   前記被処理物の周囲に整流板を設け、前記混合ガスの流れを遮ることにより、
   前記被処理物の表面での前記混合ガスの流速を減少させる、
   ことを特徴とする、請求項２に記載のガス窒化処理方法。
4. 前記昇温工程では、
   前記攪拌ファンの回転数を上昇させることにより、
   前記被処理物の表面での前記混合ガスの流速を増大させ、
   前記均熱工程では、
   前記攪拌ファンの回転数を低下させることにより、
   前記被処理物の表面での前記混合ガスの流速を減少させる、
   ことを特徴とする、請求項２又は請求項３に記載のガス窒化処理方法。
5. 攪拌ファンが配設され、鋼板又は鋼材からなる被処理物が挿通される加熱処理室を有し、該加熱処理室内にアンモニアガスと窒素ガスとの混合ガスを流入させ、前記攪拌ファンによって前記被処理物周辺に前記混合ガスを流通させることにより、該被処理物に窒化処理を行う窒化処理部を備えるガス窒化処理装置であって、
   前記窒化処理部は、
   前記加熱処理室に挿通された被処理物の、温度を上げる昇温部と、
   該加熱処理室に挿通された被処理物の、温度を略均一に保つ均熱部とを備え、
   前記昇温部、及び、前記均熱部、のそれぞれにおいて、
   前記被処理物の窒化性の制御は、該被処理物の表面における、前記混合ガスの流速を制御することでなされる、
   ことを特徴とする、ガス窒化処理装置。
6. 前記昇温部では、
   前記被処理物の表面での前記混合ガスの流速が増大され、
   前記均熱部では、
   前記被処理物の表面での前記混合ガスの流速が減少される、
   ことを特徴とする、請求項５に記載のガス窒化処理装置。
7. 前記昇温部では、
   前記被処理物を、前記混合ガスの流れに直接暴露させることにより、
   前記被処理物の表面での前記混合ガスの流速が増大され、
   前記均熱部では、
   前記被処理物の周囲に整流板を設け、前記混合ガスの流れを遮ることにより、
   前記被処理物の表面での前記混合ガスの流速が減少される、
   ことを特徴とする、請求項６に記載のガス窒化処理装置。
8. 前記昇温部では、
   前記攪拌ファンの回転数を上昇させることにより、
   前記被処理物の表面での前記混合ガスの流速が増大され、
   前記均熱部では、
   前記攪拌ファンの回転数を低下させることにより、
   前記被処理物の表面での前記混合ガスの流速が減少される、
   ことを特徴とする、請求項６又は請求項７に記載のガス窒化処理装置。

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