JP2016033243A - Carburization treatment method and carburization treatment device of steel material - Google Patents

Carburization treatment method and carburization treatment device of steel material Download PDF

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一臣 山西
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弘之 井上
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carburization treatment method of a steel material capable of toughening simply and quickly the surface of the steel material.SOLUTION: In a carburization treatment method of a steel material, a tooth material is subjected to a carburization treatment by bringing carburizing gas into contact with a tooth flank of a gear W heated in a carburization furnace 11. In the carburization treatment method, while rotating the gear W which is a steel material by a revolution number control part 25, the tooth flank of the gear W is pressurized successively by pressurizing gears 22A, 22B so that dislocation is imparted to the tooth flank of the gear W and to its surface layer, and simultaneously carburizing gas g is brought into contact with the tooth flank to which dislocation is imparted, to thereby subject the gear W to the carburization treatment.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、浸炭炉内で加熱された鋼材の表面に浸炭ガスを接触させることにより、前記鋼材を浸炭処理する鋼材の浸炭処理方法および浸炭処理装置に関する。   The present invention relates to a steel carburizing method and a carburizing apparatus for carburizing the steel by bringing a carburizing gas into contact with the surface of the steel heated in a carburizing furnace.

従来から、鋼製の部品の表面を硬化させる方法として浸炭処理方法が知られており、このような処理方法は、歯車等の鋼材に適用されている。鋼材を浸炭する際には、加熱された鋼材の表面に、炭化水素系の浸炭ガスを接触させ、鋼材の表面からその内部に浸炭ガスの炭素を固溶拡散させている。これにより、鋼材の靱性を確保しつつ、その表面を含む表層を硬化させ、歯車の耐摩耗性を向上させることができる。   Conventionally, a carburizing method is known as a method of hardening the surface of a steel part, and such a processing method is applied to steel materials such as gears. When carburizing a steel material, a hydrocarbon-based carburizing gas is brought into contact with the surface of the heated steel material, and carbon of the carburizing gas is dissolved and diffused from the surface of the steel material to the inside thereof. Thereby, while ensuring the toughness of steel materials, the surface layer including the surface can be hardened and the wear resistance of the gear can be improved.

このような浸炭処理方法として、例えば、図10に示すような鋼材の浸炭処理方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。ここでは、歯車の形状にニアネットシェープ成形された鋼材の組織をオーステナイト組織となるまで加熱し、加熱された鋼材に浸炭ガスを接触させて、鋼材に炭素を浸炭処理し、その後、鋼材を焼入れしている。焼入れ後の鋼材に対して、再度、鋼材をオーステナイト組織となるまで加熱し、加熱された鋼材を回転させながら歯形状のダイスを接触させることにより、歯車の形状に転造し、転造後には、歯車の歯面はダイスで加圧される。   As such a carburizing method, for example, a carburizing method for steel as shown in FIG. 10 has been proposed (see, for example, Patent Document 1). Here, the structure of the steel material that has been shaped into a near net shape into a gear shape is heated until it becomes an austenite structure, and the heated steel material is contacted with a carburizing gas to carburize the carbon, and then the steel material is quenched. doing. Against the quenched steel material, the steel material is heated again to an austenite structure, and rolled into the shape of a gear by contacting the tooth-shaped die while rotating the heated steel material. The tooth surface of the gear is pressed with a die.

特表2006−523775号公報JP-T-2006-523775

図10に示す浸炭処理方法を行った場合、確かに鋼材は、浸炭処理された後の転造加工時にその表面に荷重が付与されているため、その表面(歯面)は、強靭なものとなる。しかしながら、この浸炭処理方法は2つの工程に分けて行っているため、製造工程が複雑となり、製造コストが高くなってしまう。また、鋼材の浸炭処理では、加熱した鋼材の表面に単に浸炭ガスを接触させているだけであるので、鋼材への炭素の固溶拡散に時間がかかることがあった。   When the carburizing treatment method shown in FIG. 10 is performed, since the steel is surely loaded on the surface during the rolling process after the carburizing treatment, the surface (tooth surface) is tough. Become. However, since this carburizing method is performed in two steps, the manufacturing process becomes complicated and the manufacturing cost increases. Further, in the carburizing treatment of the steel material, since the carburizing gas is simply brought into contact with the surface of the heated steel material, it may take time for the solid solution diffusion of carbon to the steel material.

本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、より簡単かつ迅速に、鋼材の表面を強靭にすることができる鋼材の浸炭処理方法を提供することにある。   This invention is made | formed in view of such a point, The place made into the objective is to provide the carburizing treatment method of the steel materials which can make the surface of steel materials tougher more easily and rapidly. is there.

発明者らは鋭意検討を重ねた結果、浸炭処理する際に、加熱された鋼材の表面に荷重を付与した際に、鋼材の加圧された表面およびその表層に転位が導入されることに着眼した。具体的には、図11に示すように、鋼材に引張荷重または圧縮荷重を付与するに従って、鋼材の表面により多くの転位が導入され、より多くの転位が導入された(より大きな荷重を付与された)鋼材は、炭素の拡散速度が増大するとの知見を得た。これにより、浸炭処理後に、再加熱した鋼材に表面を加圧しなくても、より短い時間で簡単に、強靭な表面を得ることができるとの新たな知見を得た。   As a result of intensive studies, the inventors focused on the fact that dislocations are introduced into the pressurized surface of the steel material and its surface layer when a load is applied to the surface of the heated steel material during carburizing. did. Specifically, as shown in FIG. 11, as a tensile load or a compressive load is applied to a steel material, more dislocations are introduced into the surface of the steel material, and more dislocations are introduced (a larger load is applied). I) The knowledge that the steel material has an increased carbon diffusion rate was obtained. Thereby, the new knowledge that a tough surface can be easily obtained in a shorter time without carving the surface of the reheated steel material after carburizing treatment was obtained.

本発明は、このような知見に基づくものであり、本発明に係る鋼材の浸炭処理方法は、浸炭炉内で加熱された鋼材の表面に浸炭ガスを接触させることにより、前記鋼材を浸炭処理する鋼材の浸炭処理方法であって、該浸炭処理方法は、前記鋼材を回転させながら、前記鋼材の表面およびその表層に転位が付与されるように前記鋼材の表面の一部を順次加圧しつつ、前記転位が付与された表面に前記浸炭ガスを接触させることにより前記鋼材の浸炭処理を行うことを特徴とする。   The present invention is based on such knowledge, and the method of carburizing steel according to the present invention carburizes the steel by bringing a carburizing gas into contact with the surface of the steel heated in the carburizing furnace. A carburizing method for a steel material, wherein the carburizing method, while rotating the steel material, sequentially pressurizing a part of the surface of the steel material so that dislocation is imparted to the surface of the steel material and its surface layer, Carburizing treatment of the steel material is performed by bringing the carburizing gas into contact with the surface provided with the dislocation.

本発明によれば、浸炭処理を行う際に、加熱状態にある鋼材を回転させ、回転している鋼材の表面の一部が順次加圧され、鋼材の加圧された表面の一部に順次転位が付与されることになる。転位が付与された鋼材の表面に、浸炭ガスを接触させることにより、鋼材の表面に炭素を固溶させ、固溶した炭素の拡散速度をこれまでのものよりも高めることができる。また、表面の一部が加圧された状態の鋼材は回転しているので、同じ表面の一部に繰り返し転位を付与することができる。これにより鋼材内への炭素の拡散速度をより一層高めることができる。このような結果、鋼材の表面に対して、浸炭処理と加圧とを同じ工程内で行うため、これまでよりも、迅速かつ簡単に鋼材の表面を強靭にすることができる。   According to the present invention, when performing the carburizing process, the steel material in a heated state is rotated, a part of the surface of the rotating steel material is sequentially pressed, and a part of the pressed surface of the steel material is sequentially applied. Dislocations will be given. By bringing the carburizing gas into contact with the surface of the steel material to which dislocations are imparted, carbon can be solid-solved on the surface of the steel material, and the diffusion rate of the solid-solved carbon can be increased as compared with the conventional one. Moreover, since the steel material in which a part of the surface is pressed is rotating, dislocations can be repeatedly imparted to a part of the same surface. Thereby, the diffusion rate of carbon into the steel material can be further increased. As a result, since the carburizing process and the pressurization are performed on the surface of the steel material in the same process, the surface of the steel material can be strengthened more quickly and easily than before.

このように、鋼材の表面の一部を順次加圧して、その表面の一部に転位を付与しつつ、一度に鋼材の表面に浸炭ガスを接触させて鋼材に炭素を固溶し、その後、鋼材の加熱状態を維持して鋼材に固溶した炭素をその内部に拡散させてもよい。   In this way, a part of the surface of the steel material is sequentially pressurized, while dislocation is imparted to a part of the surface, the carburizing gas is brought into contact with the surface of the steel material at a time to dissolve carbon in the steel material, and then The heated state of the steel material may be maintained and carbon dissolved in the steel material may be diffused therein.

しかしながら、より好ましい態様としては、前記浸炭炉内で前記鋼材を加熱しながら前記浸炭ガスを供給することで前記鋼材を浸炭する浸炭工程と、前記浸炭炉内への浸炭ガスの供給を中断し、かつ前記浸炭炉内から浸炭ガスを排出し、前記浸炭炉内で鋼材を加熱することで、前記鋼材に浸炭された炭素を拡散する拡散工程と、を繰り返すことにより、前記鋼材の浸炭処理を行うものであり、前記各浸炭工程の開始時点から終了時点までの期間に、前記鋼材の回転回数が整数回となり、かつ、前記各拡散工程の開始時点から終了時点までの期間に、前記鋼材の回転回数が整数回となるように、前記鋼材の回転回数を制御する。   However, as a more preferable aspect, the carburizing step of carburizing the steel material by supplying the carburizing gas while heating the steel material in the carburizing furnace, and the supply of the carburizing gas into the carburizing furnace are interrupted, The carburizing treatment of the steel material is performed by discharging a carburizing gas from the carburizing furnace and heating the steel material in the carburizing furnace to diffuse the carbon carburized in the steel material. In the period from the start time to the end time of each carburizing step, the number of rotations of the steel material is an integral number of times, and in the period from the start time to the end time of each diffusion step, the rotation of the steel material The number of rotations of the steel material is controlled so that the number of times becomes an integer number.

この態様によれば、浸炭工程と拡散工程とを繰り返すことにより、鋼材の浸炭処理が行われる。これにより、浸炭工程において鋼材の表面およびその表層に濃化した炭素を、拡散工程において鋼材の内部に拡散し、表層に濃化した炭素を鋼材の内部に分散することができる。その後、再度浸炭処理を行うことにより、炭素の濃化が低減された鋼材の表層に、浸炭ガスの炭素を固溶することができ、さらに拡散工程で、表層に濃化した炭素を鋼材の内部に分散することができる。このように、浸炭工程と拡散工程とを繰り返すことで、炭素を鋼材の内部まで迅速に浸透拡散することができる。   According to this aspect, the carburizing process of the steel material is performed by repeating the carburizing process and the diffusion process. Thereby, the carbon concentrated on the surface of the steel material and its surface layer in the carburizing process can be diffused into the steel material in the diffusion process, and the carbon concentrated on the surface layer can be dispersed inside the steel material. Then, by performing the carburizing process again, the carbon of the carburizing gas can be dissolved in the surface layer of the steel material in which the carbon concentration is reduced. Can be dispersed. Thus, carbon can be rapidly permeated and diffused into the steel material by repeating the carburizing step and the diffusion step.

ここで、本態様では、各浸炭工程の開始時点から終了時点までの期間に、鋼材の回転回数が整数回となるように鋼材の回転回数を制御するので、この期間において鋼材の加圧される各表面の加圧回数は、全て同じ回数(回転回数に一致した整数回)となる。すなわち、1つの浸炭工程の期間内において、回転する鋼材の各表面が加圧されるそれぞれの総加圧時間(総加圧回数)は同じとなるので、鋼材の各表面に導入される転位も近い状態となる。この状態の表面に浸炭ガスを接触させて、浸炭ガスの炭素を固溶する(炭素が浸炭される)ので、各浸炭工程の期間において、鋼材の各表面にバラつきなく同程度の炭素量を固溶することができる。   Here, in this aspect, since the number of rotations of the steel material is controlled so that the number of rotations of the steel material becomes an integer number during the period from the start time to the end time of each carburizing step, the steel material is pressurized during this period. The number of pressurizations on each surface is the same (an integer number that matches the number of rotations). That is, since the total pressurization time (total number of pressurization times) during which each surface of the rotating steel material is pressurized within the period of one carburizing step is the same, the dislocation introduced into each surface of the steel material is also Close state. Since the carburizing gas is brought into contact with the surface in this state to dissolve the carbon of the carburizing gas (carbon is carburized), the same amount of carbon is solidified on each surface of the steel material without variation during each carburizing step. Can be dissolved.

また、同様に、各拡散工程の開始時点から終了時点までの期間に、鋼材の回転回数が整数回となるように鋼材の回転回数を制御するので、この期間においても鋼材の加圧される各表面の加圧回数は、全て同じ回数(回転回数に一致した整数回)となる。すなわち、1つの拡散工程の期間内において、回転する鋼材の各表面が加圧されるそれぞれの総加圧時間(総加圧回数)は同じとなるので、鋼材の各表面に導入される転位も近い状態となる。この状態の表面を加熱して、浸炭工程で固溶した炭素を内部に拡散するので、各拡散工程の期間において、鋼材の各表面からその内部にバラつきなく炭素を拡散することができる。   Similarly, since the number of rotations of the steel material is controlled so that the number of rotations of the steel material becomes an integer number during the period from the start time to the end time of each diffusion step, each time the steel material is pressurized during this period as well. The number of pressurizations on the surface is all the same (an integer number corresponding to the number of rotations). That is, since each total pressurization time (total number of pressurization times) during which each surface of the rotating steel material is pressed within the period of one diffusion process is the same, the dislocation introduced into each surface of the steel material is also Close state. Since the surface in this state is heated and carbon dissolved in the carburizing step is diffused into the inside, carbon can be diffused from each surface of the steel material to the inside without unevenness during each diffusion step.

このようにして、浸炭工程および拡散工程において、各表面における炭素の固溶拡散の処理条件が同じとなるので、順次加圧された鋼材の各表面の炭素の固溶拡散のバラつきを抑えることができる。   In this way, in the carburizing step and the diffusion step, since the treatment conditions for carbon solid solution diffusion on each surface are the same, it is possible to suppress variations in the carbon solid solution diffusion on each surface of the steel material that is sequentially pressed. it can.

ここで「浸炭工程」は、浸炭炉内で鋼材を加熱しながら浸炭ガスを供給することで鋼材を浸炭する工程であり、換言すると、浸炭炉内の浸炭ガスを供給することにより、加熱された鋼材の表面から浸炭ガスの炭素を固溶しこれを浸透させる工程である。一方、「拡散工程」は、浸炭炉内への浸炭ガスの供給を中断し、かつ浸炭炉内から浸炭ガスを排出し、浸炭炉内で鋼材を加熱することで、鋼材に浸炭された炭素を拡散する工程であり、換言すると、鋼材の表面に浸炭ガスを接触させずに、浸炭工程で固溶した炭素を、加熱した鋼材の表面からその内部に拡散させる工程である。したがって、本願でいうところの「浸炭処理」とは、浸炭工程と拡散工程を含むより広い概念を示すものであり、「浸炭」とは、拡散工程を含まない、浸炭工程そのものをいう。   Here, the “carburizing step” is a step of carburizing the steel material by supplying the carburizing gas while heating the steel material in the carburizing furnace, in other words, heated by supplying the carburizing gas in the carburizing furnace. This is a process in which the carbon of the carburizing gas is dissolved from the surface of the steel material and penetrated. On the other hand, in the “diffusion process”, the supply of carburizing gas to the carburizing furnace is interrupted, the carburizing gas is discharged from the carburizing furnace, and the steel material is heated in the carburizing furnace, so that the carbon carburized in the steel material is removed. This is a step of diffusing, in other words, a step of diffusing carbon dissolved in the carburizing step from the surface of the heated steel material to the inside thereof without bringing the carburizing gas into contact with the surface of the steel material. Therefore, the “carburizing process” in the present application indicates a broader concept including the carburizing process and the diffusion process, and the “carburizing” refers to the carburizing process itself that does not include the diffusion process.

別の好ましい態様としては、前記浸炭炉内で鋼材を加熱しながら前記浸炭ガスを供給することで前記鋼材を浸炭する浸炭工程と、前記浸炭炉内への浸炭ガスの供給を中断し、かつ前記浸炭炉内から浸炭ガスを排出し、前記浸炭炉内で鋼材を加熱することで、前記鋼材に浸炭された炭素を拡散する拡散工程と、を繰り返すことにより、前記鋼材の浸炭処理を行うものであり、前記鋼材の表面の一部の加圧を、前記鋼材が回転する回転軸周りに等角度となる複数の位置から均等に行うものであり、前記鋼材の表面を加圧する前記複数の位置の数をNとしたときに、前記各浸炭工程の開始時点から終了時点までの期間に、前記鋼材の回転回数が整数/N回となるように、前記鋼材の回転回数を制御し、かつ、前記各拡散工程の開始時点から終了時点までの期間に、前記鋼材の回転回数が整数/N回となるように、前記鋼材の回転回数を制御する。   As another preferred aspect, a carburizing step of carburizing the steel material by supplying the carburizing gas while heating the steel material in the carburizing furnace, interrupting the supply of the carburizing gas into the carburizing furnace, and Carburizing gas is discharged from the carburizing furnace, and the steel material is heated in the carburizing furnace, so that the carburizing treatment of the steel material is performed by repeating the diffusion step of diffusing the carbon carburized in the steel material. Yes, a portion of the surface of the steel material is uniformly pressed from a plurality of positions that are equiangular around the rotation axis around which the steel material rotates, and the plurality of positions that pressurize the surface of the steel material. When the number is N, the number of rotations of the steel material is controlled so that the number of rotations of the steel material is an integer / N times during the period from the start time to the end time of each carburizing step, and From the start to the end of each diffusion process The period, the rotation number of the steel material so that the integral / N times, controls the rotation number of the steel.

この態様も上述した態様と同様に、浸炭工程と拡散工程とを繰り返すことにより、鋼材の浸炭処理が行われる。これにより、上述したように炭素を鋼材の内部まで迅速に浸透拡散することができる。   In this aspect, similarly to the above-described aspect, the carburizing process of the steel material is performed by repeating the carburizing process and the diffusion process. Thereby, as above-mentioned, carbon can be rapidly permeated and diffused into the steel material.

ここで、本態様では、鋼材の表面の一部の加圧を、鋼材が回転する回転軸周りに等角度となる複数の位置から均等に行うので、鋼材の表面を加圧する複数の位置の数をNとしたときに、鋼材が1回転する間に、各表面はN回加圧されることになる。換言すると、鋼材の各表面は、1/N回転毎(すなわち360°/N回転する度)に、その表面が加圧されることになる。たとえば、N=2の場合には、回転軸周りに180°回転した2つの個所で鋼材が加圧されることになり、1/2回転毎(すなわち180°回転する度)にその表面が加圧され、鋼材が1回転するとその表面は2回加圧される。   Here, in this aspect, since the pressurization of a part of the surface of the steel material is performed uniformly from a plurality of positions that are equiangular around the rotation axis around which the steel material rotates, the number of the plurality of positions that pressurize the surface of the steel material When N is N, each surface is pressurized N times while the steel material rotates once. In other words, each surface of the steel material is pressurized every 1 / N rotation (that is, every 360 ° / N rotation). For example, in the case of N = 2, the steel material is pressurized at two points rotated 180 ° around the rotation axis, and the surface is added every 1/2 rotation (ie, every 180 ° rotation). When the steel material is rotated once, its surface is pressurized twice.

ここで、各浸炭工程の開始時点から終了時点までの期間に、鋼材の回転回数が整数/N回となるように鋼材の回転回数を制御することで、この期間において鋼材の加圧される各表面の加圧回数は、全て同じ回数となる。たとえば、N=2の場合には、鋼材の回転回数が、1/2回(0.5回),2/2回(1回),3/2回(1.5回),4/2回(2回)…のような回数となるように鋼材の回転回数を制御すれば、鋼材の各表面の加圧回数は、1回、2回、3回、4回…となり、全て同じ回数となる。   Here, during the period from the start time to the end time of each carburizing step, the number of rotations of the steel material is controlled so that the number of rotations of the steel material becomes an integer / N times. The number of pressurizations on the surface is all the same. For example, when N = 2, the number of rotations of the steel material is 1/2 times (0.5 times), 2/2 times (1 time), 3/2 times (1.5 times), 4/2. If the number of rotations of the steel material is controlled so that the number of times is twice (twice), the number of pressurization of each surface of the steel material becomes 1, 2, 3, 4 ..., all the same number of times It becomes.

このようにして、1つの浸炭工程の期間内において、回転する鋼材の各表面が同じ回数分加圧される、すなわち、各表面が加圧されるそれぞれの総加圧時間は同じとなるので、鋼材の各表面に導入される転位も近い状態となる。この状態の表面に浸炭ガスを接触させて、浸炭ガスの炭素を鋼材に固溶する(炭素が浸炭される)ので、各浸炭工程の期間において、鋼材の各表面にバラつきなく同程度の炭素量を固溶することができる。   In this way, each surface of the rotating steel material is pressurized the same number of times within the period of one carburizing step, that is, the total pressurization time during which each surface is pressurized is the same, Dislocations introduced into each surface of the steel material are also close to each other. Since the carburizing gas is brought into contact with the surface in this state and the carbon of the carburizing gas is dissolved in the steel material (carbon is carburized), the carbon amount of the same level without variation on each surface of the steel material during each carburizing step. Can be dissolved.

同様に、各拡散工程の開始時点から終了時点までの期間に、鋼材の回転回数が整数/N回となるように鋼材の回転回数を制御することで、この期間において鋼材の加圧される各表面の加圧回数は、全て同じ回数となる。すなわち、1つの拡散工程の期間内において、各表面が加圧されるそれぞれの総加圧時間は同じとなるので、鋼材の各表面に導入される転位も近い状態となる。   Similarly, by controlling the number of rotations of the steel material so that the number of rotations of the steel material becomes an integer / N times during the period from the start point to the end point of each diffusion step, The number of pressurizations on the surface is all the same. That is, since the total pressurization time during which each surface is pressed within the period of one diffusion step is the same, dislocations introduced into each surface of the steel material are also in a close state.

この状態の表面に浸炭ガスを接触させて、浸炭ガスの炭素を鋼材に固溶するので、各浸炭工程の期間において、鋼材の各表面にバラつきなく同程度の炭素量を固溶することができる。さらに、この状態の表面を加熱して浸炭工程で固溶した炭素を内部に拡散するので、各拡散工程の期間において、鋼材の各表面からその内部にバラつきなく炭素を拡散することができる。   Since the carburizing gas is brought into contact with the surface in this state and the carbon of the carburizing gas is dissolved in the steel material, the same amount of carbon can be dissolved in each surface of the steel material without variation during each carburizing step. . Furthermore, since the surface of this state is heated and carbon dissolved in the carburizing step is diffused into the inside, carbon can be diffused from each surface of the steel material to the inside without any variation during each diffusion step.

このようにして、浸炭工程および拡散工程において、各表面における炭素の固溶拡散の処理条件が同じとなるので、順次加圧された鋼材の各表面の炭素の固溶拡散のバラつきを抑えることができる。   In this way, in the carburizing step and the diffusion step, since the treatment conditions for carbon solid solution diffusion on each surface are the same, it is possible to suppress variations in the carbon solid solution diffusion on each surface of the steel material that is sequentially pressed. it can.

さらに好ましい態様としては、前記浸炭処理において、前記鋼材を再結晶温度以上に加熱する。この態様によれば、浸炭処理において鋼材を再結晶温度以上に加熱することにより、鋼材の加圧された表面に付与された転位を浸炭処理中に消滅させることができる。回転しながら一部の表面が加圧される鋼材では、浸炭処理中に鋼材の表面への転位の導入・消滅が繰り返すことになるので、炭素の固溶拡散をより効率的に行うことができる。   As a more preferable aspect, in the carburizing treatment, the steel material is heated to a recrystallization temperature or higher. According to this aspect, by heating the steel material to the recrystallization temperature or higher in the carburizing treatment, dislocations imparted to the pressurized surface of the steel material can be eliminated during the carburizing treatment. In steel materials in which a part of the surface is pressurized while rotating, the introduction and disappearance of dislocations on the surface of the steel material is repeated during the carburizing process, so that the solid solution diffusion of carbon can be performed more efficiently. .

本発明として、上述した鋼材の浸炭処理方法を好適に行う浸炭処理装置をも開示する。本発明に係る浸炭処理装置は、加熱された鋼材の表面に浸炭ガスを接触させることにより、前記鋼材を浸炭処理する鋼材の浸炭処理装置であって、該浸炭処理装置は、前記鋼材を加熱しながら該鋼材に浸炭ガスを接触させることにより鋼材を浸炭処理する浸炭炉と、該浸炭炉に配置された前記鋼材の表面の一部を加圧する加圧部材と、該加圧部材で鋼材の表面の一部が順次加圧されるように前記鋼材を回転させる回転駆動部と、を少なくとも備えることを特徴とする。   As the present invention, a carburizing apparatus that suitably performs the above-described carburizing method for steel is also disclosed. The carburizing apparatus according to the present invention is a carburizing apparatus for a steel material for carburizing the steel material by bringing a carburizing gas into contact with the surface of the heated steel material, and the carburizing apparatus heats the steel material. The carburizing furnace for carburizing the steel by bringing the carburizing gas into contact with the steel, the pressurizing member for pressing a part of the surface of the steel disposed in the carburizing furnace, and the surface of the steel by the pressurizing member A rotation drive unit that rotates the steel material such that a part of the steel material is sequentially pressurized.

本発明によれば、浸炭炉内の鋼材を回転駆動部で回転させながら、鋼材の表面およびその表層に転位が付与されるように、加圧部材で鋼材の表面の一部を順次加圧しつつ、転位が付与された表面に浸炭ガスを接触させることにより鋼材の浸炭処理を行うことができる。   According to the present invention, while the steel material in the carburizing furnace is rotated by the rotation drive unit, a part of the surface of the steel material is sequentially pressed by the pressing member so that dislocation is imparted to the surface of the steel material and its surface layer. The carburizing treatment of the steel material can be performed by bringing the carburizing gas into contact with the surface to which the dislocation has been imparted.

このようにして、転位が付与された鋼材の表面に浸炭ガスを接触させることにより、鋼材の表面に炭素を固溶させ、固溶した炭素の拡散速度をこれまでのものよりも高めることができる。   In this way, by bringing the carburizing gas into contact with the surface of the steel material to which dislocations are imparted, carbon can be solid-solved on the surface of the steel material, and the diffusion rate of the solid-solved carbon can be increased as compared with the conventional one. .

また、浸炭処理中に、加圧部材で表面の一部が加圧された状態の鋼材は回転駆動部で回転するので、同じ表面の一部に繰り返し転位を付与することができる。これにより鋼材内への炭素の拡散速度をより一層高めることができる。このような結果、鋼材の表面に対して、浸炭処理と加圧とを同じ工程内で行うため、これまでよりも、迅速かつ簡単に鋼材の表面を強靭にすることができる。   Moreover, since the steel material in which a part of the surface is pressurized by the pressure member during the carburizing process is rotated by the rotation driving unit, dislocation can be repeatedly imparted to a part of the same surface. Thereby, the diffusion rate of carbon into the steel material can be further increased. As a result, since the carburizing process and the pressurization are performed on the surface of the steel material in the same process, the surface of the steel material can be strengthened more quickly and easily than before.

より好ましい態様としては、前記浸炭処理装置は、前記浸炭炉への前記浸炭ガスの供給タイミングおよび排出タイミングを制御する浸炭ガス制御部と、前記回転駆動部を制御することにより前記鋼材の回転回数を制御する回転回数制御部と、をさらに備え、前記浸炭ガス制御部は、前記浸炭炉内に前記浸炭ガスを供給することで、加熱された前記鋼材を浸炭する浸炭工程と、前記浸炭炉内への浸炭ガスの供給を中断するとともに前記浸炭炉内から浸炭ガスを排出することで、前記加熱された鋼材に浸炭された炭素を拡散する拡散工程とを、繰り返すように、前記浸炭炉内の前記浸炭ガスの供給タイミングおよび排出タイミングを制御し、前記回転回数制御部は、前記各浸炭工程の開始時点から終了時点までの期間に、前記鋼材の回転回数が整数回となり、かつ前記各拡散工程の開始時点から終了時点までの期間に、前記鋼材の回転回数が整数回となるように、前記鋼材の回転回数を制御する。   As a more preferred aspect, the carburizing apparatus is configured to control the number of rotations of the steel material by controlling a carburizing gas control unit that controls supply timing and discharge timing of the carburizing gas to the carburizing furnace, and the rotation driving unit. And a carburizing step for carburizing the heated steel material by supplying the carburizing gas into the carburizing furnace, and the carburizing gas control part into the carburizing furnace. And diffusing the carburized carbon in the heated steel material by interrupting the supply of the carburizing gas and exhausting the carburizing gas from the carburizing furnace, so as to repeat the process in the carburizing furnace. The carburizing gas supply timing and discharge timing are controlled, and the rotation frequency control unit adjusts the rotation frequency of the steel material during a period from the start time to the end time of each carburizing step. It becomes times, and the period up to the end time from the start of each diffusion step, the rotation number of the steel material so that the integer times, controls the rotation number of the steel.

この態様によれば、浸炭ガス制御部で、浸炭炉内の浸炭ガスの供給タイミングおよび排出タイミングを制御することにより、浸炭炉内で鋼材に対する浸炭工程と拡散工程とを繰り返す。これにより、鋼材の浸炭処理が行われ、上述したように炭素を鋼材の内部まで迅速に浸透拡散することができる。   According to this aspect, the carburizing gas control unit controls the supply timing and discharge timing of the carburizing gas in the carburizing furnace, thereby repeating the carburizing process and the diffusion process for the steel material in the carburizing furnace. Thereby, the carburizing process of steel materials is performed, and carbon can be rapidly permeated and diffused into the steel materials as described above.

ここで、本態様では、各浸炭工程の開始時点から終了時点までの期間、および、各拡散工程の開始時点から終了時点までの期間に、回転数駆動制御部で回転駆動部を制御し、鋼材の回転回数の制御を行う。具体的には、回転回数制御部は、これらの期間に、鋼材の回転回数が整数回となるように、鋼材の回転回数を制御する。   Here, in the present aspect, the rotational drive unit is controlled by the rotational speed drive control unit in the period from the start time to the end time of each carburizing process, and in the period from the start time to the end time of each diffusion process. The number of rotations is controlled. Specifically, the rotation number control unit controls the number of rotations of the steel material so that the number of rotations of the steel material becomes an integer number during these periods.

このような結果、上述したように、1つの浸炭工程の期間内においても、1つの拡散工程の期間内においても、回転する鋼材の各表面が加圧されるそれぞれの総加圧時間は同じとなるので、鋼材の各表面に導入される転位も近い状態となる。これにより、各浸炭工程の期間において、鋼材の各表面にバラつきなく同程度の炭素量を固溶することができ、各拡散工程の期間において、鋼材の各表面からその内部にバラつきなく炭素を固溶拡散することができる。   As a result, as described above, the total pressurization time during which each surface of the rotating steel material is pressed is the same both within one carburization step and within one diffusion step. Therefore, the dislocations introduced into each surface of the steel material are also close to each other. As a result, the same amount of carbon can be dissolved in each surface of the steel material without variation during each carburizing step, and the carbon can be solidified from each surface of the steel material without variation from each surface during each diffusion step. It can be dissolved and diffused.

このようにして、浸炭工程および拡散工程において、各表面における炭素の固溶拡散の処理条件が同じとなるので、順次加圧された鋼材の各表面の炭素の固溶拡散のバラつきを抑えることができる。   In this way, in the carburizing step and the diffusion step, since the treatment conditions for carbon solid solution diffusion on each surface are the same, it is possible to suppress variations in the carbon solid solution diffusion on each surface of the steel material that is sequentially pressed. it can.

別のより好ましい態様としては、前記浸炭処理装置は、前記浸炭炉への前記浸炭ガスの供給タイミングおよび排出タイミングを制御する浸炭ガス制御部と、前記回転駆動部を制御することにより前記鋼材の回転回数を制御する回転回数制御部と、をさらに備え、前記加圧部材は複数個あり、各加圧部材は、前記鋼材が回転する回転軸周りを等角度となる位置で前記鋼材の表面の一部を均等に加圧するように配置されており、前記浸炭ガス制御部は、前記浸炭炉内に前記浸炭ガスを供給することで、加熱された前記鋼材を浸炭する浸炭工程と、前記浸炭炉内への浸炭ガスの供給を中断するとともに前記浸炭炉内から浸炭ガスを排出することで、加熱された前記鋼材に浸炭された炭素を拡散する拡散工程とを、繰り返すように、前記浸炭炉内の前記浸炭ガスの供給タイミングおよび排出タイミングを制御し、前記加圧部材の個数をNとしたときに、前記回転回数制御部は、前記各浸炭工程の開始時点から終了時点までの期間に、前記鋼材の回転回数が整数/N回となるように、前記鋼材の回転回数を制御し、かつ、前記各拡散工程の開始時点から終了時点までの期間に、前記鋼材の回転回数が整数/N回となるように、前記鋼材の回転回数を制御する。   As another more preferable aspect, the carburizing treatment apparatus includes a carburizing gas control unit that controls supply timing and discharge timing of the carburizing gas to the carburizing furnace, and rotation of the steel material by controlling the rotation driving unit. A rotation frequency control unit for controlling the number of rotations, and a plurality of the pressure members, and each of the pressure members has a surface of the steel material at an equiangular position around a rotation axis around which the steel material rotates. The carburizing gas control unit is configured to pressurize the heated steel material by supplying the carburizing gas into the carburizing furnace, and the carburizing furnace in the carburizing furnace. And the diffusion step of diffusing the carbon that has been carburized into the heated steel material by interrupting the supply of the carburizing gas to the steel and discharging the carburizing gas from the carburizing furnace. Previous When the carburizing gas supply timing and discharge timing are controlled and the number of pressurizing members is set to N, the rotation number control unit is configured to perform the rotation of the steel material during a period from the start time to the end time of each carburizing step. The number of rotations of the steel material is controlled to be an integer / N times, and the number of rotations of the steel material is an integer / N times during the period from the start time to the end time of each diffusion step. Thus, the number of rotations of the steel material is controlled.

この態様でも、浸炭ガス制御部で、浸炭炉内の浸炭ガスの供給タイミングおよび排出タイミングを制御することにより、浸炭炉内で鋼材に対する浸炭工程と拡散工程とを繰り返す。これにより、鋼材の浸炭処理が行われ、上述したように炭素を鋼材の内部まで迅速に浸透拡散することができる。   Also in this aspect, the carburizing gas control unit controls the supply timing and discharge timing of the carburizing gas in the carburizing furnace, thereby repeating the carburizing process and the diffusion process for the steel material in the carburizing furnace. Thereby, the carburizing process of steel materials is performed, and carbon can be rapidly permeated and diffused into the steel materials as described above.

本態様では、各浸炭工程の開始時点から終了時点までの期間、および、各拡散工程の開始時点から終了時点までの期間、回転数駆動制御部で回転駆動部を制御し、鋼材の回転回数の制御を行う。具体的には、回転回数制御部は、これらの期間に、鋼材の回転回数が整数/N回となるように、鋼材の回転回数を制御する。   In this aspect, the rotation drive unit is controlled by the rotation speed drive control unit during the period from the start time to the end time of each carburization process, and from the start time to the end time of each diffusion process, and the number of rotations of the steel material Take control. Specifically, the rotation number control unit controls the number of rotations of the steel material so that the number of rotations of the steel material becomes an integer / N times during these periods.

このような結果、上述したように、1つの浸炭工程の期間内においても、1つの拡散工程の期間内においても、回転する鋼材の各表面が加圧されるそれぞれの総加圧時間は同じとなるので、鋼材の各表面に導入される転位も近い状態となる。これにより、各浸炭工程の期間において、鋼材の各表面にバラつきなく同程度の炭素量を固溶することができ、各拡散工程の期間において、鋼材の各表面からその内部にバラつきなく炭素を拡散することができる。   As a result, as described above, the total pressurization time during which each surface of the rotating steel material is pressed is the same both within one carburization step and within one diffusion step. Therefore, the dislocations introduced into each surface of the steel material are also close to each other. As a result, the same amount of carbon can be dissolved in each surface of the steel material without variation during each carburizing step, and carbon can be diffused from each surface of the steel material without variation during each diffusion step. can do.

本発明によれば、浸炭処理で、簡単かつ迅速に、鋼材の表面を強靭な表面にすることができる。   According to the present invention, the surface of a steel material can be made a tough surface easily and quickly by carburizing treatment.

本発明の実施形態に係る歯車の浸炭処理装置を説明するための図。The figure for demonstrating the carburizing processing apparatus of the gear which concerns on embodiment of this invention. 図1に示す歯車の状態を示した模式的斜視図。The typical perspective view which showed the state of the gearwheel shown in FIG. 第1実施形態に係る歯車の温度プロフィールと浸炭ガスの状態を示した図。The figure which showed the temperature profile of the gearwheel which concerns on 1st Embodiment, and the state of carburizing gas. 歯車の歯面への転位の導入・消滅と、歯面の表層の浸炭を説明するための図。The figure for demonstrating the introduction and disappearance of the dislocation to the tooth surface of a gear, and carburization of the surface layer of a tooth surface. 第2実施形態に係る歯車の温度プロフィールと浸炭ガスの状態を示した図。The figure which showed the temperature profile of the gearwheel which concerns on 2nd Embodiment, and the state of carburizing gas. (a)は、第2実施形態の対比するための比較例に係る炉内の浸炭ガス濃度と歯車の回転回数との関係を示した図、(b)は、浸炭工程開始時点の歯車の回転位置を示した図、(c)は、浸炭処理終了時点の歯車の回転位置を示した図。(A) is the figure which showed the relationship between the carburizing gas density | concentration in the furnace which concerns on the comparative example for comparing with 2nd Embodiment, and the rotation frequency of a gear, (b) is rotation of the gear at the carburizing process start time. The figure which showed the position, (c) is the figure which showed the rotational position of the gearwheel at the time of completion | finish of a carburizing process. (a)は第2実施形態における、炉内の浸炭ガス濃度と歯車の回転回数との関係を示した図、(b)は、浸炭工程の開始(終了)時点および拡散工程の開始(終了)時点の歯車の回転位置を示した図。(A) is the figure which showed the relationship between the carburizing gas density | concentration in a furnace and the rotation frequency of a gear in 2nd Embodiment, (b) is the start (end) time of a carburizing process, and the start (end) of a diffusion process. The figure which showed the rotational position of the gear of a time. (a)は、第3実施形態の比較例に係る炉内の浸炭ガス濃度と歯車の回転回数との関係を示した図、(b)は、浸炭工程開始(終了)時点の歯車の回転位置を示した図、(c)は、浸炭処理終了時点の歯車の回転位置を示した図。(A) is the figure which showed the relationship between the carburizing gas density | concentration in the furnace which concerns on the comparative example of 3rd Embodiment, and the rotation frequency of a gear, (b) is the rotation position of the gear at the time of carburizing process start (end). The figure which showed (c), the figure which showed the rotational position of the gearwheel at the time of completion | finish of a carburizing process. (a)第1〜3実施形態の変形例に係る浸炭処理装置の要部の模式図、(b)第1〜3実施形態の別の変形例に係る浸炭処理装置の要部の模式図。(A) The schematic diagram of the principal part of the carburizing apparatus which concerns on the modification of 1st-3rd embodiment, (b) The schematic diagram of the principal part of the carburizing apparatus which concerns on another modification of 1st-3rd embodiment. 従来の鋼材の製造方法を示した図。The figure which showed the manufacturing method of the conventional steel materials. 鋼材に負荷される荷重と、炭素の拡散速度を説明した図。The figure explaining the load loaded on steel materials, and the diffusion rate of carbon.

本発明の鋼材の浸炭処理方法に係るいくつかの実施形態を、図面を参照しながら以下に説明する。
〔第1実施形態〕
1.鋼材(被処理材)について
本実施形態に係る浸炭処理される鋼材は、たとえばフェライト組織およびパーライト組織からなる鋼材であり、本実施形態では図2に示す平歯車である。鋼材としては、たとえば、クロム鋼(JIS規格:SCr415〜435)、クロムモリブデン鋼(JIS規格:SCM415〜435)などを挙げることができ、浸炭処理により、その表面から内部に炭素を固溶拡散することができるのであれば、特にその材質は限定されない。
Several embodiments according to the steel carburizing method of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
1. Steel Material (Material to be Processed) The steel material to be carburized according to the present embodiment is a steel material made of, for example, a ferrite structure and a pearlite structure, and in this embodiment is a spur gear shown in FIG. Examples of the steel material include chromium steel (JIS standard: SCr415-435), chromium molybdenum steel (JIS standard: SCM415-435), and the like, and carbon is dissolved and diffused from the surface to the inside by carburizing treatment. As long as it can be used, the material is not particularly limited.

また、本実施形態では、鋼材(被処理材)として平歯車を例示したが、回転させながら、後述する加圧部材で均一に順次表面を加圧することができる形状であればよく、内歯の平歯車、はすば歯車、かさ歯車、ウォームギアなどの鋼材からなる歯車であってもよく、後述する図9(a)に示すように円筒または円柱状の鋼材であってもよい。   Moreover, in this embodiment, although the spur gear was illustrated as a steel material (material to be processed), it may be a shape that can pressurize the surface uniformly and sequentially with a pressurizing member to be described later while rotating. Gears made of steel such as spur gears, helical gears, bevel gears, and worm gears may be used, and cylindrical or columnar steel materials may be used as shown in FIG.

2.浸炭処理装置について
本実施形態では、上述した鋼材である歯車Wを準備し、図1に示す浸炭処理装置を用いて歯車Wを浸炭処理する。浸炭処理装置10について以下に簡単に説明する。図1は、本発明の実施形態に係る歯車Wの浸炭処理装置を説明するための模式図である。図2は、図1に示す歯車の状態を示した模式的斜視図である。なお、後述する第2および第3実施形態も、図1および図2に示すものと同様の浸炭処理装置を用いて浸炭処理を行うものであり、異なる点は制御装置である。
2. About the carburizing apparatus In this embodiment, the gear W which is the steel material mentioned above is prepared, and the gear W is carburized using the carburizing apparatus shown in FIG. The carburizing apparatus 10 will be briefly described below. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a carburizing apparatus for a gear W according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic perspective view showing a state of the gear shown in FIG. In the second and third embodiments described later, the carburizing process is performed using the same carburizing apparatus as that shown in FIGS. 1 and 2, and the difference is the control apparatus.

図1に示すように、本実施形態に係る浸炭処理装置10は、浸炭炉内に歯車Wを配置して、歯車Wの処理表面に浸炭ガス(処理ガス)Gを接触させることにより、浸炭ガスGの炭素(元素)を歯車Wの処理表面からその表層に固溶拡散させる装置である。   As shown in FIG. 1, the carburizing apparatus 10 according to the present embodiment includes a carburizing gas by placing a gear W in a carburizing furnace and bringing a carburizing gas (processing gas) G into contact with the processing surface of the gear W. This is a device for diffusing carbon (element) of G from the treated surface of the gear W to the surface layer thereof.

具体的には、浸炭処理装置10は浸炭炉11を備えており、浸炭炉11は、歯車Wを加熱しながら歯車Wに浸炭ガスGを接触させることにより歯車を浸炭処理するものである。浸炭炉11は、その一方側において流量調整装置32を介して浸炭ガスGを供給する浸炭ガス供給源31に接続され、他方側において、浸炭炉11内の浸炭ガスGを吸引し浸炭炉11から排出する排気ポンプ33に接続されている。流量調整装置32と排気ポンプ33は、後述する制御装置40に電気的に接続され、浸炭炉11への浸炭ガスGの供給タイミングおよび排出タイミングが制御される。   Specifically, the carburizing apparatus 10 includes a carburizing furnace 11, and the carburizing furnace 11 performs carburizing processing of the gear by bringing the carburizing gas G into contact with the gear W while heating the gear W. The carburizing furnace 11 is connected on one side to a carburizing gas supply source 31 that supplies a carburizing gas G via a flow rate adjusting device 32, and on the other side, the carburizing gas G in the carburizing furnace 11 is sucked from the carburizing furnace 11. It is connected to an exhaust pump 33 for discharging. The flow rate adjusting device 32 and the exhaust pump 33 are electrically connected to a control device 40 described later, and the supply timing and discharge timing of the carburizing gas G to the carburizing furnace 11 are controlled.

ここで、浸炭ガス供給源31から供給される浸炭ガスGとしては、歯車Wである鋼材を浸炭することができるガスであれば、特に限定されるものではなく、たとえば、アセチレンガス、ブタンガス、プロパンガス、エタンガスなどの炭化水素系ガスを挙げることができる。   Here, the carburizing gas G supplied from the carburizing gas supply source 31 is not particularly limited as long as it is a gas capable of carburizing the steel material that is the gear W. For example, acetylene gas, butane gas, propane Examples thereof include hydrocarbon gases such as gas and ethane gas.

さらに、浸炭炉11内には、歯車Wの表面の一部を加圧する一対の加圧部材21A,21Bが配置されている。加圧部材21A,21Bは、歯車Wと噛み合うように配置された部材であり、歯車Wの回転軸の周り、180°の等角度となる位置に配置されている。   Further, in the carburizing furnace 11, a pair of pressure members 21 </ b> A and 21 </ b> B that pressurize a part of the surface of the gear W are arranged. The pressure members 21 </ b> A and 21 </ b> B are members arranged so as to mesh with the gear W, and are arranged around the rotation axis of the gear W at positions having an equal angle of 180 °.

各加圧部材21A(21B)は、加圧用歯車22A(22B)と、加圧用歯車22A(22B)を回転自在に枢支した回転シャフト23A(23B)とを備えており、回転シャフト23A(23B)には、歯車Wの回転軸の方向に向かって加圧する加圧装置24に接続されている。加圧用歯車22A,22Bの材質は、加圧時に歯車に転位を付与することができれば、特に限定されるものではなく、加圧用歯車22A,22Bの歯面は、歯車Wの歯面よりも硬い表面であることが好ましい。   Each pressurizing member 21A (21B) includes a pressurizing gear 22A (22B) and a rotary shaft 23A (23B) rotatably supporting the pressurizing gear 22A (22B), and the rotary shaft 23A (23B). ) Is connected to a pressurizing device 24 that pressurizes in the direction of the rotation axis of the gear W. The material of the pressurizing gears 22A and 22B is not particularly limited as long as the gears can be displaced during pressurization, and the tooth surfaces of the pressurizing gears 22A and 22B are harder than the tooth surface of the gear W. A surface is preferred.

各加圧用歯車22A(22B)は、浸炭炉11の一部である収容部11aに配置されており、各収容部11aには、各加圧用歯車22A(22B)を冷却する冷却ガス供給源35に接続されている。冷却ガス供給源35には、加圧用歯車22A(22B)冷却用の不活性ガスからなる冷却用ガスが充填されている。   Each pressurizing gear 22A (22B) is disposed in a housing portion 11a that is a part of the carburizing furnace 11, and each housing portion 11a has a cooling gas supply source 35 that cools each pressurizing gear 22A (22B). It is connected to the. The cooling gas supply source 35 is filled with a cooling gas composed of an inert gas for cooling the pressurizing gear 22A (22B).

また、浸炭処理装置10には、加圧部材21A,21Bの加圧用歯車22A,22Bで歯車Wの表面の一部(すなわち歯面)が順次加圧されるように、歯車Wを回転させる回転駆動部(モータ)25が配置されている。さらに、図2に示すように、浸炭炉11内には、歯車Wの歯面を加熱する一対のヒータ28,28が配置されている。   The carburizing apparatus 10 also rotates the gear W so that a part of the surface of the gear W (that is, the tooth surface) is sequentially pressed by the pressurizing gears 22A and 22B of the pressurizing members 21A and 21B. A drive unit (motor) 25 is disposed. Further, as shown in FIG. 2, a pair of heaters 28, 28 for heating the tooth surfaces of the gear W are arranged in the carburizing furnace 11.

さらに、浸炭処理装置10は、制御装置40を備えている。制御装置40は、浸炭ガス制御部41と、回転回数制御部42とを備えている。浸炭ガス制御部41及び排気ポンプ33は、浸炭ガスの流量に依存した制御信号を出力することにより、流量調整装置32を制御し、浸炭炉11への浸炭ガスGの流量、浸炭ガスGの供給タイミング、および浸炭ガスGの排出タイミングを制御する。回転回数制御部42は、回転駆動部25を制御することにより歯車Wで回転回数を制御している。   Furthermore, the carburizing apparatus 10 includes a control device 40. The control device 40 includes a carburizing gas control unit 41 and a rotation number control unit 42. The carburizing gas control unit 41 and the exhaust pump 33 output a control signal that depends on the flow rate of the carburizing gas, thereby controlling the flow rate adjusting device 32 and supplying the carburizing gas G to the carburizing furnace 11. The timing and the discharge timing of the carburizing gas G are controlled. The rotation number control unit 42 controls the rotation number by the gear W by controlling the rotation driving unit 25.

3.浸炭処理方法について
本実施形態では、上述した歯車Wを準備し、図1および図2に示す浸炭処理装置を用いて、歯車Wの浸炭処理を行う。図3は、第1実施形態に係る歯車Wの温度プロフィールと浸炭ガスGの状態を示した図であり、図4は、歯車Wの歯面への転位の導入・消滅と、歯面の表層の浸炭を説明するための図である。
3. About the carburizing method In this embodiment, the gear W mentioned above is prepared and the carburizing process of the gear W is performed using the carburizing apparatus shown in FIG. 1 and FIG. FIG. 3 is a view showing the temperature profile of the gear W and the state of the carburizing gas G according to the first embodiment, and FIG. 4 shows the introduction and disappearance of dislocations on the tooth surface of the gear W and the surface layer of the tooth surface. It is a figure for demonstrating carburization of.

3−1.加熱工程
まず、図4に示すように、歯車Wを構成する鋼材の再結晶温度Tr以上の温度に、歯車Wをヒータ28,28で加熱する。より好ましくは、フェライト組織およびパーライト組織が、オーステナイト組織に変態するように鋼材をA変態点以上、さらに好ましくはA変態点以上の温度(浸炭温度)まで加熱する。例えば、鋼材にクロム鋼(たとえばJIS規格:SCr420)またはクロムモリブデン鋼(たとえばJIS規格:SCM420)を選択した場合には、A変態点は730℃付近、A変態点は900℃付近であるので、少なくとも730℃以上、好ましくは、900℃〜1200℃に加熱し、オーステナイト組織を変態させる。ここで、歯車Wの加熱はヒータ28,28で行っているが、予め別の加熱炉で歯車Wを加熱してもよい。
3-1. Heating Step First, as shown in FIG. 4, the gear W is heated by the heaters 28 and 28 to a temperature equal to or higher than the recrystallization temperature Tr of the steel material constituting the gear W. More preferably, ferrite structure and pearlite structure, the steel to transform to austenite structure A 1 transformation point or more, more preferably heated to A 3 transformation point or above the temperature (carburization temperature). For example, steel chromium steel (e.g. JIS standard: SCr420) or chromium molybdenum steel (e.g. JIS standard: SCM420) when you select the, A 1 transformation point around 730 ° C., A 3 transformation point is around 900 ° C. Therefore, the austenite structure is transformed by heating to at least 730 ° C. or higher, preferably 900 ° C. to 1200 ° C. Here, although the gear W is heated by the heaters 28, 28, the gear W may be heated in a separate heating furnace in advance.

また、本実施形態では、後述するように、歯車Wの歯面に転位を導入し、転位が導入された歯面に浸炭ガスGを接触させるため、再結晶温度Tr以上かつA変態点未満の温度範囲で歯車Wが加熱されていても、従来よりも、歯面への炭素の固溶拡散を高めることができる。 Further, in the present embodiment, as described later, by introducing a dislocation into the tooth surface of the gear W, for contacting the carburizing gas G to the tooth surface dislocations are introduced, more than the recrystallization temperature Tr and A less than 1 transformation point Even if the gear W is heated in the temperature range, it is possible to increase the solid solution diffusion of carbon to the tooth surface as compared with the conventional case.

3−2.浸炭工程
次に、浸炭工程を行う。浸炭工程では、浸炭ガス制御部41が、流量調整装置32および排気ポンプ33に制御信号を出力する。これにより、流量調整装置32で浸炭炉11内に所定の量の浸炭ガスGが供給され、排気ポンプ33で、浸炭炉11内の浸炭ガスGの一部が排出される。
3-2. Carburizing step Next, a carburizing step is performed. In the carburizing process, the carburizing gas control unit 41 outputs a control signal to the flow rate adjusting device 32 and the exhaust pump 33. Thus, a predetermined amount of carburizing gas G is supplied into the carburizing furnace 11 by the flow rate adjusting device 32, and a part of the carburizing gas G in the carburizing furnace 11 is discharged by the exhaust pump 33.

これと同時に、回転駆動部25で歯車Wを回転させながら、歯車Wの歯面に転位が付与されるように、加圧用歯車22A,22Bで歯車Wの歯面を順次加圧しつつ、転位が付与された歯面に浸炭ガスGを接触させることにより歯車Wの浸炭を行う。なお、炉内の浸炭ガスGの濃度、浸炭時間および加熱温度(浸炭温度)は、歯車Wの表面にセメンタイト組織が析出しないような条件に設定されている。   At the same time, while the gear W is rotated by the rotation drive unit 25, the dislocation is performed while sequentially pressing the tooth surfaces of the gear W with the pressurizing gears 22A and 22B so that the dislocation is imparted to the tooth surfaces of the gear W. The gear W is carburized by bringing the carburizing gas G into contact with the applied tooth surface. Note that the concentration of the carburizing gas G in the furnace, the carburizing time, and the heating temperature (carburizing temperature) are set so that the cementite structure does not precipitate on the surface of the gear W.

これにより、図4に示すように、歯車Wの歯面wおよびその表層に、加圧用歯車22A,22Bにより加圧されて転位が導入される。歯車Wは回転しているので、転位が導入された歯面wは、ヒータ28に対向する位置に回転移動しながら浸炭ガスGに接触する。これにより、転位が導入された表面から浸炭ガスの炭素が固溶する。これと同時に、鋼材の再結晶温度Tr以上に、歯車Wが加熱されているので、歯面wおよびその内部に導入された転位は消滅する。このように、歯車Wが回転することで転位の導入および消滅を繰り返しながら浸炭ガスの炭素を固溶拡散させるので、これまでのものに比べて炭素の拡散速度が増加し、炭素の固溶量を増加させる(または、所望の炭素量をより速く固溶させる)ことができる。このようにして、歯車Wの歯面wを強靭にすることができる。   As a result, as shown in FIG. 4, dislocation is introduced into the tooth surface w of the gear W and its surface layer by being pressurized by the pressure gears 22 </ b> A and 22 </ b> B. Since the gear W is rotating, the tooth surface w into which the dislocation has been introduced comes into contact with the carburizing gas G while rotating to a position facing the heater 28. Thereby, carbon of the carburizing gas is dissolved from the surface where the dislocation is introduced. At the same time, since the gear W is heated to a temperature higher than the recrystallization temperature Tr of the steel material, the tooth surface w and the dislocations introduced into the tooth surface w disappear. Thus, the rotation of the gear W causes the carbon of the carburizing gas to be dissolved and dissolved while repeating the introduction and disappearance of dislocations, so that the carbon diffusion rate is increased compared to the conventional ones, and the amount of carbon dissolved Can be increased (or the desired amount of carbon can be dissolved more rapidly). In this way, the tooth surface w of the gear W can be strengthened.

3−3.拡散工程
次に、拡散工程を行う。拡散工程では、浸炭ガス制御部41からの制御信号で、流量調整装置32が浸炭炉11内への浸炭ガスGの供給を中断するとともに、排気ポンプ33が浸炭炉11内から浸炭ガスを排出する。
3-3. Diffusion process Next, a diffusion process is performed. In the diffusion step, the flow rate adjusting device 32 interrupts the supply of the carburizing gas G into the carburizing furnace 11 and the exhaust pump 33 discharges the carburizing gas from the carburizing furnace 11 with a control signal from the carburizing gas control unit 41. .

この際に、浸炭工程から継続して、回転駆動部25で歯車Wを回転させながら、歯車Wの歯面に転位が付与されるように、加圧用歯車22A,22Bで歯車Wの歯面を順次加圧している。また、ヒータ28,28による歯車Wの加熱も継続して行っている。   At this time, continuing from the carburizing step, while rotating the gear W by the rotation drive unit 25, the tooth surface of the gear W is applied by the pressurizing gears 22A and 22B so that dislocation is imparted to the tooth surface of the gear W. The pressure is applied sequentially. In addition, the heating of the gear W by the heaters 28 and 28 is continuously performed.

このようにして、転位が導入された歯面wおよび表層は、ヒータ28に対向する位置に回転移動し加熱される。これにより、転位が導入された歯面およびその表層の固溶した炭素が拡散する。これと同時に、鋼材の再結晶温度Tr以上に、歯車Wが加熱されているので、歯面wおよびその内部に導入された転位は消滅する。このように、転位の導入および消滅を繰り返しながら、歯車Wの内部に固溶した炭素を拡散させるので、これまでのものに比べて炭素の拡散速度を増加させることができる。   In this way, the tooth surface w and the surface layer into which the dislocation has been introduced rotate and move to a position facing the heater 28 and are heated. As a result, the tooth surface into which dislocations are introduced and the solid solution carbon of the surface layer diffuse. At the same time, since the gear W is heated to a temperature higher than the recrystallization temperature Tr of the steel material, the tooth surface w and the dislocations introduced into the tooth surface w disappear. In this way, since carbon dissolved in the gear W is diffused while repeating the introduction and disappearance of dislocations, the carbon diffusion rate can be increased as compared with the conventional ones.

3−4.焼入れ工程
次に、焼入れ工程を行う。焼入れ工程では、浸炭された歯車を冷却して、少なくとも浸炭層である表層の鋼の組織をマルテンサイト組織に変態させる。この工程は、ここでは、油冷、空冷、または水冷で、所定の冷却速度でマルテンサイト変態点Ms以下に歯車全体を冷却することにより、浸炭層である表層のオーステナイト組織をマルテンサイト組織に変態させることができる。
3-4. Quenching process Next, a quenching process is performed. In the quenching step, the carburized gear is cooled to transform at least the surface steel structure, which is the carburized layer, into a martensitic structure. In this step, the entire austenite structure of the carburized layer is transformed into a martensite structure by cooling the entire gear below the martensite transformation point Ms at a predetermined cooling rate by oil cooling, air cooling, or water cooling. Can be made.

さらに、焼入れ工程後、焼戻し工程をさらに行っても良い。この焼き戻し工程では、焼入れされた歯車を、オーステナイト変態点以下の温度で歯車を加熱し、冷却する。これにより、歯車の靱性を高めることができる。   Further, a tempering step may be further performed after the quenching step. In this tempering step, the quenched gear is cooled by heating the gear at a temperature below the austenite transformation point. Thereby, the toughness of a gear can be improved.

〔第2実施形態〕
図5は、第2実施形態に係る歯車の温度プロフィールと浸炭ガスの状態を示した図である。図6(a)は、第2実施形態の対比するための比較例に係る炉内の浸炭ガス濃度と鋼材の回転回数との関係を示した図、(b)は、浸炭工程開始時点の歯車の回転位置を示した図、(c)は、浸炭処理終了時点の歯車の回転位置を示した図である。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a view showing the temperature profile of the gear and the state of the carburizing gas according to the second embodiment. FIG. 6A is a diagram showing the relationship between the carburizing gas concentration in the furnace and the number of rotations of the steel according to the comparative example for comparison with the second embodiment, and FIG. 6B is the gear at the start of the carburizing process. (C) is a diagram showing the rotational position of the gear at the end of the carburizing process.

図7(a)は第2実施形態における、炉内の浸炭ガス濃度と鋼材の回転回数との関係を示した図、(b)は、浸炭工程の開始(終了)時点および拡散工程の開始(終了)時点の歯車の回転位置を示した図である。   FIG. 7A is a diagram showing the relationship between the carburizing gas concentration in the furnace and the number of rotations of the steel material in the second embodiment, and FIG. 7B is the start (end) time of the carburizing process and the start of the diffusion process ( It is the figure which showed the rotational position of the gearwheel at the time of completion | finish.

第2実施形態が、第1実施形態と相違する点は、炉内に供給する浸炭ガスの供給・排出の制御と、そのときにおける歯車の回転回数の制御である。したがって、その他の共通する部分は、その説明を一部省略する。   The second embodiment is different from the first embodiment in the control of the supply / discharge of the carburizing gas supplied into the furnace and the control of the number of rotations of the gears at that time. Therefore, the description of other common parts is partially omitted.

図5に示すように、本実施形態では、第1実施形態で示した浸炭工程と拡散工程とを交互に繰り返し行いながら、歯車Wへの炭素の固溶拡散を浸炭炉11内で行っている。浸炭工程では、浸炭炉11内への浸炭ガスGの供給を行い、拡散工程において、浸炭炉11内への浸炭ガスGの供給を中断するとともに浸炭炉11内から浸炭ガスGを排出する。浸炭工程と拡散工程いずれの工程でも、ヒータ28,28により歯車Wを継続して加熱しており、回転駆動部25で歯車Wを回転させながら、加圧部材21A,21Bの加圧用歯車22A,22Bで歯車Wの歯面を均等に加圧している。   As shown in FIG. 5, in the present embodiment, solid solution diffusion of carbon to the gear W is performed in the carburizing furnace 11 while alternately performing the carburizing process and the diffusion process shown in the first embodiment. . In the carburizing process, the carburizing gas G is supplied into the carburizing furnace 11, and in the diffusion process, the supply of the carburizing gas G into the carburizing furnace 11 is interrupted and the carburizing gas G is discharged from the carburizing furnace 11. In both the carburizing step and the diffusion step, the gears W are continuously heated by the heaters 28, 28, and the pressurizing gears 22A, 21B of the pressurizing members 21A, 21B are rotated while the gears W are rotated by the rotation drive unit 25. 22B pressurizes the tooth surface of the gear W evenly.

浸炭工程と拡散工程とを繰り返すことにより、浸炭工程において歯車Wの歯面およびその表層に濃化した炭素を、拡散工程において歯車の内部に拡散し、表層に濃化した炭素を歯車Wの内部に分散することができる。その後、再度浸炭処理を行うことにより、炭素の濃化が低減された歯車Wの表層に、浸炭ガスの炭素を固溶することができ、さらに拡散工程で、表層に濃化した炭素を歯車Wの内部に分散することができる。このように、浸炭工程と拡散工程とを繰り返すことで、炭素を歯車Wの内部まで迅速に浸透拡散することができる。   By repeating the carburizing step and the diffusion step, the carbon concentrated in the tooth surface of the gear W and its surface layer in the carburizing step is diffused in the gear in the diffusion step, and the carbon concentrated in the surface layer is diffused inside the gear W. Can be dispersed. Then, by performing the carburizing process again, the carbon of the carburizing gas can be dissolved in the surface layer of the gear W in which the carbon concentration is reduced, and the carbon concentrated in the surface layer is further converted into the gear W in the diffusion step. Can be dispersed inside. Thus, carbon can be rapidly permeated and diffused into the gear W by repeating the carburizing step and the diffusion step.

ところで、図6(a)に示すように、浸炭工程と拡散工程とを繰り返す、いわゆるパルス浸炭を行った場合、歯車の浸炭深さがバラつくことが想定される。これは、例えば、浸炭工程の開始時点Tsから終了時点Teまでの期間T1において、図6(b)に示す開始時点Tsにおける回転位置から、図6(c)に示す終了時点Teにおける回転位置まで、複数回数歯車Wを回転させて浸炭を行った場合、開始時点Tsの回転位置と終了時点Teの回転位置が異なることが起因している。   By the way, as shown in FIG. 6A, when so-called pulse carburizing is performed in which the carburizing process and the diffusion process are repeated, it is assumed that the gear carburizing depth varies. For example, in the period T1 from the start time Ts to the end time Te of the carburizing process, from the rotation position at the start time Ts shown in FIG. 6B to the rotation position at the end time Te shown in FIG. When carburizing is performed by rotating the gear W a plurality of times, the rotation position at the start time Ts and the rotation position at the end time Te are different.

より具体的には、たとえば、図6(b)に示す開始時点Tsにおける回転位置から、歯車Wを回転させた場合、加圧用歯車22Bで歯車Wの表面のX点、Y点の順に加圧され転位が導入される。しかしながら、図6(c)に示す終了時点Teにおける回転位置では、加圧用歯車22Bで歯車Wの表面のX点は加圧されて転位が導入されているが、加圧用歯車22Bで歯車Wの表面のY点は加圧されず転位が導入されない。このような状態で、開始時点Rsで拡散工程に移行するため、X点とY点における歯車の炭素の浸炭・拡散の状態が異なってしまう。浸炭工程と拡散工程を繰り返しの際に、このような状態が繰り返されると歯車の各歯面の浸炭深さがバラつくことが想定される。   More specifically, for example, when the gear W is rotated from the rotation position at the start time Ts shown in FIG. 6B, the pressurization gear 22B pressurizes in the order of the X point and the Y point on the surface of the gear W. Then dislocations are introduced. However, at the rotational position at the end time Te shown in FIG. 6 (c), the point X on the surface of the gear W is pressurized by the pressurizing gear 22B and the dislocation is introduced. The Y point on the surface is not pressurized and dislocations are not introduced. In such a state, since the process proceeds to the diffusion process at the start time point Rs, the carbon carburization / diffusion state of the gear at the X point and the Y point is different. When such a state is repeated when the carburizing step and the diffusion step are repeated, it is assumed that the carburizing depth of each tooth surface of the gear varies.

そこで、第2実施形態では、以下のように、歯車Wの回転回数を制御する。具体的には、回転回数制御部42が、図7(a)に示すように、各浸炭工程の開始時点Tsから終了時点Teまでの期間T1,T2に、歯車Wの回転回数が整数回(A回,B回…)となるように制御する。同様に、回転回数制御部42が、図7(a)に示すように、各拡散工程の開始時点Rsから終了時点Reまでの期間R1,R2に、歯車Wの回転回数が整数回(a回,b回…)となるように制御する。   Therefore, in the second embodiment, the number of rotations of the gear W is controlled as follows. Specifically, as shown in FIG. 7A, the rotation number control unit 42 rotates the gear W an integer number of times (T1 and T2) from the start time Ts to the end time Te of each carburizing step. A times, B times ...). Similarly, as shown in FIG. 7A, the number-of-rotations control unit 42 determines that the number of rotations of the gear W is an integer number (a times) in the periods R1, R2 from the start time Rs to the end time Re of each diffusion process. , B times ...).

すなわち、本実施形態では、各浸炭工程の開始時点Tsで、歯車Wが図7(b)に示す回転位置である場合、各浸炭工程の終了時点Teにおいても歯車Wが図7(b)に示す同じ回転位置となる。さらに、各拡散工程の開始時点Rsで、歯車Wが図7(b)に示す回転位置である場合も、各拡散工程の終了時点Reにおいても歯車Wが図7(b)に示す同じ回転位置となる。   That is, in this embodiment, when the gear W is at the rotational position shown in FIG. 7B at the start time Ts of each carburizing step, the gear W is also shown in FIG. 7B at the end time Te of each carburizing step. The same rotational position is shown. Furthermore, even when the gear W is at the rotational position shown in FIG. 7B at the start time Rs of each diffusion process, the gear W is also at the same rotational position as shown in FIG. 7B at the end time Re of each diffusion process. It becomes.

このようにして、1つの浸炭工程の期間T1,T2,…内においても、1つの拡散工程の期間R1,R2,…内においても、回転する歯車Wの各表面が加圧されるそれぞれの加圧回数は同じとなるので、歯車Wの各歯面wに導入される転位も近い状態となる。これにより、各浸炭工程の期間において、歯車Wの各歯面にバラつきなく同程度の炭素量を固溶することができ、各拡散工程の期間T1,T2,…において、歯車Wの各歯面からその内部にバラつきなく炭素を固溶拡散することができる。   In this way, each surface of the rotating gear W is pressurized in both the carburizing process period T1, T2,... And in the one diffusion process period R1, R2,. Since the number of times of pressure is the same, the dislocation introduced into each tooth surface w of the gear W is also close. Thereby, in each carburizing step, the same amount of carbon can be dissolved in each tooth surface of the gear W without variation, and each tooth surface of the gear W in each diffusion step period T1, T2,. Therefore, carbon can be dissolved in a solid solution without variation.

このような結果、浸炭工程および拡散工程において、各表面における炭素の固溶拡散の処理条件が同じとなるので、順次加圧された歯車Wの各歯面およびその表層の炭素の固溶拡散のバラつきを抑えることができる。   As a result, in the carburizing step and the diffusion step, the treatment conditions for carbon solid solution diffusion on each surface become the same, so that the solid solution diffusion of carbon on each tooth surface of the gear W and its surface layer that are sequentially pressed is performed. The variation can be suppressed.

〔第3実施形態〕
図8(a)は、第3実施形態の比較例に係る炉内の浸炭ガス濃度と歯車の回転回数との関係を示した図、(b)は、浸炭工程開始時点の歯車の回転位置を示した図、(c)は、浸炭処理終了時点の歯車の回転位置を示した図。
[Third Embodiment]
FIG. 8A is a diagram showing the relationship between the carburizing gas concentration in the furnace and the number of rotations of the gear according to the comparative example of the third embodiment, and FIG. 8B shows the rotational position of the gear at the start of the carburizing process. The figure shown, (c) is the figure which showed the rotational position of the gearwheel at the time of completion | finish of a carburizing process.

第3実施形態が、第2実施形態と相違する点は、歯車の回転回数の制御方法である。したがって、その他の共通する部分は、その説明を一部省略する。本実施形態では、上述したように、加圧部材21A,21Bの加圧用歯車22A,22Bは2(=N)個ある。各加圧用歯車22A,22Bは、歯車Wが回転する回転軸周りを等角度(180°)となる位置で、歯車Wの歯面を均等に加圧するように配置されている。   The third embodiment is different from the second embodiment in a method for controlling the number of rotations of the gear. Therefore, the description of other common parts is partially omitted. In the present embodiment, as described above, there are 2 (= N) pressing gears 22A and 22B of the pressing members 21A and 21B. Each of the pressurizing gears 22A and 22B is disposed so as to pressurize the tooth surface of the gear W evenly at a position at an equal angle (180 °) around the rotation axis around which the gear W rotates.

そこで、本実施形態では、回転回数制御部42は、各拡散工程の開始時点から終了時点までの期間に、歯車Wの回転回数が整数/2回(整数/N回)となるように、歯車Wの回転回数を制御する。さらに、回転回数制御部42は、各拡散工程の開始時点から終了時点までの期間に、歯車Wの回転回数が整数/2回(整数/N回)となるように、歯車Wの回転回数を制御する。   Therefore, in the present embodiment, the rotation number control unit 42 is arranged so that the rotation number of the gear W is an integer / 2 times (integer / N times) during the period from the start time to the end time of each diffusion process. Control the number of rotations of W. Furthermore, the rotation frequency control unit 42 sets the rotation frequency of the gear W so that the rotation frequency of the gear W becomes an integer / 2 times (integer / N times) during the period from the start time to the end time of each diffusion process. Control.

すなわち、本実施形態では、歯車Wが1/2回転毎(すなわち180回転する度)に、その歯面が、加圧用歯車22A,22Bのいずれかにより加圧されることになり、歯車Wが1回転するとその歯面は2回加圧される。   That is, in the present embodiment, the tooth surface is pressurized by one of the pressurizing gears 22A and 22B every 1/2 rotation (ie, every 180 rotations) of the gear W. When one rotation is made, the tooth surface is pressurized twice.

ここで、図8(a)に示すように、各浸炭工程の開始時点Tsから終了時点Teまでの期間T1,T2に、歯車Wの回転回数がA/2回,B/2回(A、Bは整数)となるように歯車Wの回転回数を制御することで、それぞれ期間T1,T2において歯車Wの加圧される各歯面の加圧回数は、全て同じ回数となる。   Here, as shown in FIG. 8A, in the periods T1 and T2 from the start time Ts to the end time Te of each carburizing step, the number of rotations of the gear W is A / 2 times, B / 2 times (A, By controlling the number of rotations of the gear W so that B is an integer), the number of pressurizations of the tooth surfaces to which the gear W is pressed in the periods T1 and T2 are all the same.

たとえば、歯車Wの回転回数が、1/2回(0.5回),2/2回(1回),3/2回(1.5回),4/2回(2回)…のような回数となるように歯車Wの回転回数を制御すれば、歯車Wの各歯面の加圧回数は、1回、2回、3回、4回…となり、全て同じ回数となる。すなわち、浸炭工程の開始時点Tsで、歯車Wの回転位置が、図8(b)の回転位置である場合には、浸炭工程の終了時点Teで、歯車Wの回転位置が、図8(b)の回転位置、または、図8(b)の回転位置からさらに180°回転した図8(c)に示す回転位置にあれば、その期間、各歯面は同じ加圧回数で加圧される。   For example, the number of rotations of the gear W is 1/2 (0.5), 2/2 (1), 3/2 (1.5), 4/2 (2) ... If the number of rotations of the gear W is controlled to be such a number, the number of pressurization of each tooth surface of the gear W becomes 1, 2, 3, 4,... That is, when the rotation position of the gear W is the rotation position shown in FIG. 8B at the start time Ts of the carburization process, the rotation position of the gear W is changed to that shown in FIG. ), Or the rotational position shown in FIG. 8 (c) rotated 180 ° from the rotational position of FIG. 8 (b), each tooth surface is pressurized with the same number of pressurizations during that period. .

同様に、各拡散工程の開始時点Rsから終了時点Reまでの期間R1,R2に、歯車Wの回転回数がa/2回,b/2回(a、bは整数)となるように歯車Wの回転回数を制御することで、それぞれ期間R1,R2において歯車Wの加圧される各歯面の加圧回数は、全て同じ回数となる。   Similarly, in the periods R1 and R2 from the start time Rs to the end time Re of each diffusion step, the gear W is set so that the number of rotations of the gear W is a / 2 times and b / 2 times (a and b are integers). By controlling the number of rotations, the number of pressurizations of the tooth surfaces to which the gear W is pressed in the periods R1 and R2 are all the same.

このようにして、1つの浸炭工程、1つの拡散工程の期間内において、回転する歯車Wの各歯面が同じ回数分加圧されるので、歯車Wの各歯面に導入される転位も近い状態となる。このような結果、各浸炭工程の期間T1,T2において、歯車Wの各歯面にバラつきなく同程度の炭素量を固溶することができ、各拡散工程の期間R1,R2において、歯車Wの各歯面wからその内部にバラつきなく炭素を拡散することができる。   In this way, since each tooth surface of the rotating gear W is pressurized by the same number of times within the period of one carburizing step and one diffusion step, the dislocation introduced into each tooth surface of the gear W is also close. It becomes a state. As a result, the same amount of carbon can be dissolved in each tooth surface of the gear W without variation in the periods T1 and T2 of each carburizing step, and in the periods R1 and R2 of each diffusion step, the gear W Carbon can be diffused from each tooth surface w to the inside without variation.

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。   Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. It can be changed.

例えば、本実施形態では、浸炭処理する歯車に対して加圧用歯車を用いたが、例えば、図9(a)に示すように、浸炭処理する鋼材が、円柱状で周面を有した鋼材W’の場合には、加圧用円柱部材22A’,22B’を用いればよい。   For example, in this embodiment, the pressurizing gear is used for the gear to be carburized. For example, as shown in FIG. 9A, the steel material to be carburized is a columnar steel material W having a peripheral surface. In the case of ', pressurizing cylindrical members 22A' and 22B 'may be used.

さらに、本実施形態では、加圧部材を、歯車の回転軸周りに等角度(180°)で、2つ設けたが、たとえば、図9(b)に示すように、加圧用歯車が3個(22A,22B,22C)であり、これらが、歯車の回転軸周りに等角度(120°)で配置されている場合には、各浸炭工程および各拡散工程の開始時点から終了時点までの期間に、歯車の回転回数が整数/3回となるように、歯車Wの回転回数を制御すればよい。また、これらの加圧部材同士の間にヒータ28’を配置することで、歯車Wを均一に加熱することができる。   Furthermore, in this embodiment, two pressure members are provided at an equal angle (180 °) around the rotation axis of the gear, but for example, as shown in FIG. 9B, three pressure gears are provided. (22A, 22B, 22C), and when these are arranged at an equal angle (120 °) around the rotation axis of the gear, the period from the start point to the end point of each carburizing step and each diffusion step In addition, the number of rotations of the gear W may be controlled so that the number of rotations of the gear becomes an integer / 3. Further, the gear W can be uniformly heated by disposing the heater 28 ′ between these pressure members.

また、加圧部材がN個(複数個)であり、これらが、歯車の回転軸周りに等角度(360°/N)で配置されている場合には、各浸炭工程および各拡散工程の開始時点から終了時点までの期間に、歯車の回転回数が整数/N回となるように、歯車Wの回転回数を制御すればよい。   In addition, when there are N (plural) pressure members and these are arranged at an equal angle (360 ° / N) around the rotation axis of the gear, the start of each carburizing step and each diffusion step The number of rotations of the gear W may be controlled so that the number of rotations of the gear becomes an integer / N in the period from the time point to the end point.

10:浸炭処理装置、11:浸炭炉、11a:収容部、21A,21B:加圧部材、22A,22B,22C:加圧用歯車、23A,23B:回転シャフト、24:加圧装置、25:回転駆動部、28:ヒータ、31:浸炭ガス供給源、32:流量調整装置、33:排気ポンプ、35:冷却ガス供給源、40:制御装置、41:浸炭ガス制御部、42:回転回数制御部、W:歯車(鋼材)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Carburizing process apparatus, 11: Carburizing furnace, 11a: Accommodating part, 21A, 21B: Pressurizing member, 22A, 22B, 22C: Pressurizing gear, 23A, 23B: Rotating shaft, 24: Pressurizing apparatus, 25: Rotating Drive unit, 28: heater, 31: carburizing gas supply source, 32: flow rate adjusting device, 33: exhaust pump, 35: cooling gas supply source, 40: control device, 41: carburizing gas control unit, 42: rotation number control unit , W: Gear (steel)

Claims (7)

浸炭炉内で加熱された鋼材の表面に浸炭ガスを接触させることにより、前記鋼材を浸炭処理する鋼材の浸炭処理方法であって、
該浸炭処理方法は、前記鋼材を回転させながら、前記鋼材の表面およびその表層に転位が付与されるように前記鋼材の表面の一部を順次加圧しつつ、前記転位が付与された表面に前記浸炭ガスを接触させることにより前記鋼材の浸炭処理を行うことを特徴とする鋼材の浸炭処理方法。
It is a carburizing method of a steel material for carburizing the steel material by bringing a carburizing gas into contact with the surface of the steel material heated in a carburizing furnace,
In the carburizing method, while rotating the steel material, the surface of the steel material and a surface layer thereof are sequentially pressurized so that a part of the surface of the steel material is pressed, and the dislocation is applied to the surface. A method for carburizing a steel material, comprising carburizing the steel material by bringing a carburizing gas into contact therewith.
前記浸炭炉内で前記鋼材を加熱しながら前記浸炭ガスを供給することで前記鋼材を浸炭する浸炭工程と、前記浸炭炉内への浸炭ガスの供給を中断し、かつ前記浸炭炉内から浸炭ガスを排出し、前記浸炭炉内で鋼材を加熱することで、前記鋼材に浸炭された炭素を拡散する拡散工程と、を繰り返すことにより、前記鋼材の浸炭処理を行うものであり、
前記各浸炭工程の開始時点から終了時点までの期間に、前記鋼材の回転回数が整数回となり、かつ、前記各拡散工程の開始時点から終了時点までの期間に、前記鋼材の回転回数が整数回となるように、前記鋼材の回転回数を制御することを特徴とする請求項1に記載の鋼材の浸炭処理方法。
A carburizing step of carburizing the steel material by supplying the carburizing gas while heating the steel material in the carburizing furnace; interrupting the supply of the carburizing gas into the carburizing furnace; and carburizing gas from the carburizing furnace. And by diffusing carbon that has been carburized into the steel material by heating the steel material in the carburizing furnace, the carburizing treatment of the steel material is performed,
In the period from the start time to the end time of each carburizing process, the number of rotations of the steel material is an integer number of times, and in the period from the start time to the end time of each diffusion process, the rotation number of the steel materials is an integer number of times. The method of carburizing a steel material according to claim 1, wherein the number of rotations of the steel material is controlled so that
前記浸炭炉内で前記鋼材を加熱しながら前記浸炭ガスを供給することで前記鋼材を浸炭する浸炭工程と、前記浸炭炉内への浸炭ガスの供給を中断し、かつ前記浸炭炉内から浸炭ガスを排出し、前記浸炭炉内で鋼材を加熱することで、前記鋼材に浸炭された炭素を拡散する拡散工程と、を繰り返すことにより、前記鋼材の浸炭処理を行うものであり、
前記鋼材の表面の一部の加圧を、前記鋼材が回転する回転軸周りに等角度となる複数の位置から均等に行うものであり、前記鋼材の表面を加圧する前記複数の位置の数をNとしたときに、
前記各浸炭工程の開始時点から終了時点までの期間に、前記鋼材の回転回数が整数/N回となるように、前記鋼材の回転回数を制御し、かつ、前記各拡散工程の開始時点から終了時点までの期間に、前記鋼材の回転回数が整数/N回となるように、前記鋼材の回転回数を制御することを特徴とする請求項1に記載の鋼材の浸炭処理方法。
A carburizing step of carburizing the steel material by supplying the carburizing gas while heating the steel material in the carburizing furnace; interrupting the supply of the carburizing gas into the carburizing furnace; and carburizing gas from the carburizing furnace. And by diffusing carbon that has been carburized into the steel material by heating the steel material in the carburizing furnace, the carburizing treatment of the steel material is performed,
Pressurization of a part of the surface of the steel material is performed uniformly from a plurality of positions that are equiangular around the rotation axis around which the steel material rotates, and the number of the plurality of positions that pressurize the surface of the steel material is determined. N,
In the period from the start time to the end time of each carburizing step, the number of rotations of the steel material is controlled so that the number of rotations of the steel material is an integer / N times, and the time from the start of each diffusion step is ended. 2. The carburizing method for steel according to claim 1, wherein the number of rotations of the steel material is controlled so that the number of rotations of the steel material becomes an integer / N times during a period up to the time point.
前記浸炭処理において、前記鋼材を再結晶温度以上に加熱することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の鋼材の浸炭処理方法。   The said carburizing process WHEREIN: The said steel materials are heated more than recrystallization temperature, The carburizing process method of the steel materials in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 加熱された鋼材の表面に浸炭ガスを接触させることにより、前記鋼材を浸炭処理する鋼材の浸炭処理装置であって、
該浸炭処理装置は、前記鋼材を加熱しながら該鋼材に浸炭ガスを接触させることにより鋼材を浸炭処理する浸炭炉と、
該浸炭炉に配置された前記鋼材の表面の一部を加圧する加圧部材と、
該加圧部材で鋼材の表面の一部が順次加圧されるように、前記鋼材を回転させる回転駆動部と、を少なくとも備えることを特徴とする浸炭処理装置。
A steel carburizing apparatus for carburizing the steel by bringing a carburizing gas into contact with the surface of the heated steel,
The carburizing apparatus is a carburizing furnace for carburizing a steel material by bringing the carburizing gas into contact with the steel material while heating the steel material.
A pressurizing member that pressurizes a part of the surface of the steel material disposed in the carburizing furnace;
A carburizing apparatus comprising at least a rotation drive unit that rotates the steel material such that a part of the surface of the steel material is sequentially pressurized by the pressing member.
前記浸炭処理装置は、前記浸炭炉への前記浸炭ガスの供給タイミングおよび排出タイミングを制御する浸炭ガス制御部と、
前記回転駆動部を制御することにより前記鋼材の回転回数を制御する回転回数制御部と、をさらに備え、
前記浸炭ガス制御部は、前記浸炭炉内に前記浸炭ガスを供給することで、加熱された前記鋼材を浸炭する浸炭工程と、前記浸炭炉内への浸炭ガスの供給を中断するとともに前記浸炭炉内から浸炭ガスを排出することで、加熱された前記鋼材に浸炭された炭素を拡散する拡散工程とを、繰り返すように、前記浸炭炉内の前記浸炭ガスの供給タイミングおよび排出タイミングを制御し、
前記回転回数制御部は、前記各浸炭工程の開始時点から終了時点までの期間に、前記鋼材の回転回数が整数回となり、かつ前記各拡散工程の開始時点から終了時点までの期間に、前記鋼材の回転回数が整数回となるように、前記鋼材の回転回数を制御することを特徴とする請求項5に記載の浸炭処理装置。
The carburizing apparatus includes a carburizing gas control unit that controls supply timing and discharge timing of the carburizing gas to the carburizing furnace,
A rotation frequency control unit that controls the rotation frequency of the steel material by controlling the rotation drive unit; and
The carburizing gas controller supplies the carburizing gas into the carburizing furnace, thereby carburizing the heated steel material, and interrupting the supply of the carburizing gas into the carburizing furnace and the carburizing furnace. By controlling the supply timing and discharge timing of the carburizing gas in the carburizing furnace so as to repeat the diffusion step of diffusing the carbon carburized in the heated steel material by discharging the carburizing gas from the inside,
In the period from the start point to the end point of each carburizing step, the rotation number controller is an integer number of rotations of the steel member, and in the period from the start point to the end point of each diffusion step, the steel member The carburizing apparatus according to claim 5, wherein the number of rotations of the steel material is controlled so that the number of rotations is an integer number.
前記浸炭処理装置は、前記浸炭炉への前記浸炭ガスの供給タイミングおよび排出タイミングを制御する浸炭ガス制御部と、
前記回転駆動部を制御することにより前記鋼材の回転回数を制御する回転回数制御部と、をさらに備え、
前記加圧部材は複数個あり、各加圧部材は、前記鋼材が回転する回転軸周りを等角度となる位置で前記鋼材の表面の一部を均等に加圧するように配置されており、
前記浸炭ガス制御部は、前記浸炭炉内に前記浸炭ガスを供給することで、加熱された前記鋼材を浸炭する浸炭工程と、前記浸炭炉内への浸炭ガスの供給を中断するとともに前記浸炭炉内から浸炭ガスを排出することで、加熱された前記鋼材に浸炭された炭素を拡散する拡散工程とを、繰り返すように、前記浸炭炉内の前記浸炭ガスの供給タイミングおよび排出タイミングを制御し、
前記加圧部材の個数をNとしたときに、前記回転回数制御部は、前記各浸炭工程の開始時点から終了時点までの期間に、前記鋼材の回転回数が整数/N回となるように、前記鋼材の回転回数を制御し、かつ、前記各拡散工程の開始時点から終了時点までの期間に、前記鋼材の回転回数が整数/N回となるように、前記鋼材の回転回数を制御することを特徴とする請求項5に記載の鋼材の浸炭処理装置。
The carburizing apparatus includes a carburizing gas control unit that controls supply timing and discharge timing of the carburizing gas to the carburizing furnace,
A rotation frequency control unit that controls the rotation frequency of the steel material by controlling the rotation drive unit; and
There are a plurality of the pressure members, and each pressure member is arranged so as to uniformly press a part of the surface of the steel material at a position that is equiangular around the rotation axis around which the steel material rotates,
The carburizing gas controller supplies the carburizing gas into the carburizing furnace, thereby carburizing the heated steel material, and interrupting the supply of the carburizing gas into the carburizing furnace and the carburizing furnace. By controlling the supply timing and discharge timing of the carburizing gas in the carburizing furnace so as to repeat the diffusion step of diffusing the carbon carburized in the heated steel material by discharging the carburizing gas from the inside,
When the number of the pressure members is N, the rotation number control unit is configured so that the number of rotations of the steel material is an integer / N times during a period from the start time to the end time of each carburizing step. Controlling the number of rotations of the steel material, and controlling the number of rotations of the steel material so that the number of rotations of the steel material is an integer / N during the period from the start time to the end time of each diffusion step. The carburizing treatment apparatus for steel according to claim 5.
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