JP2975599B1 - 航空機用耐熱鋼製ねじ部品 - Google Patents
航空機用耐熱鋼製ねじ部品Info
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Abstract
【要約】
【課題】 航空機の耐熱鋼製ねじ部品を、広い温度変化
での使用状態で焼付きを起こさないようなものとし、保
守点検の際にねじを緩めて取り外すことが容易にできる
ものにすることである。 【解決手段】 耐熱鋼製ねじ部品のねじ面を含む表面
に、表面からの深さ（Ｘ）と硬さ（Ｙ）との関係が下記
の関係を満たすように７００〜９００℃で０．５〜６時
間のプラズマ浸炭処理したねじ部品からなる航空機用耐
熱鋼製ねじ部品とする。すなわち、Ｘ値およびＹ値の関
係は、図１に示されるように、Ｘ軸を表面からの深さ
（μｍ）とし、前記Ｘ軸に直交するＹ軸をビッカース硬
さ（ＨＶ）とした場合に、０≦Ｘ≦１００，Ｙ≧−１０
Ｘ＋６００，Ｙ≦−６Ｘ＋１０００の関係を満足するよ
うにする。
での使用状態で焼付きを起こさないようなものとし、保
守点検の際にねじを緩めて取り外すことが容易にできる
ものにすることである。 【解決手段】 耐熱鋼製ねじ部品のねじ面を含む表面
に、表面からの深さ（Ｘ）と硬さ（Ｙ）との関係が下記
の関係を満たすように７００〜９００℃で０．５〜６時
間のプラズマ浸炭処理したねじ部品からなる航空機用耐
熱鋼製ねじ部品とする。すなわち、Ｘ値およびＹ値の関
係は、図１に示されるように、Ｘ軸を表面からの深さ
（μｍ）とし、前記Ｘ軸に直交するＹ軸をビッカース硬
さ（ＨＶ）とした場合に、０≦Ｘ≦１００，Ｙ≧−１０
Ｘ＋６００，Ｙ≦−６Ｘ＋１０００の関係を満足するよ
うにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、著しい温度差が
ある条件下で使用される航空機用ねじ部品に関し、特に
耐熱鋼を使用した航空機用耐熱鋼製ねじ部品に関する。
ある条件下で使用される航空機用ねじ部品に関し、特に
耐熱鋼を使用した航空機用耐熱鋼製ねじ部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】航空機用ボルト・ナットのようなねじ部
品は、使用条件をはるかに越えても安全性が確保される
ように高度の機能と品質が強く要求されており、特に飛
行の安全性に直接係わる機体関連部分やエンジン関連部
分に使用されるねじ部品は、著しい温度差がある条件下
で使用されるので、特に厳しい品質が要求されるもので
ある。
品は、使用条件をはるかに越えても安全性が確保される
ように高度の機能と品質が強く要求されており、特に飛
行の安全性に直接係わる機体関連部分やエンジン関連部
分に使用されるねじ部品は、著しい温度差がある条件下
で使用されるので、特に厳しい品質が要求されるもので
ある。
【０００３】すなわち、航空機の機体やエンジン関連の
部分に使用されるねじ部品は、高空の低温大気や冷却部
に接する部分、またはそのような低温の熱伝導を受ける
部分と、エンジンなどの加熱部分に接する部分、または
そのような高温の熱伝導を受ける部分との境界部分に設
置される機会が多いものであり、熱応力に対する対策も
要求される。
部分に使用されるねじ部品は、高空の低温大気や冷却部
に接する部分、またはそのような低温の熱伝導を受ける
部分と、エンジンなどの加熱部分に接する部分、または
そのような高温の熱伝導を受ける部分との境界部分に設
置される機会が多いものであり、熱応力に対する対策も
要求される。
【０００４】従来、使用されている航空機用ねじ部品の
素材としては、合金鋼、耐食鋼の他、耐熱鋼（ＪＩＳ
Ｇ ４３１１）のＳＵＨ６６０（Ａ−２８６）という素
材が知られている。耐熱鋼（ＳＵＨ６６０）は、析出硬
化型のオーステナイト系のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金からな
り、７０４℃までの強度と耐食性に優れているが、航空
宇宙分野における適用温度は６４９℃（１２００°Ｆ）
以下であるとされており、通常７００〜７８０℃の時効
処理により強度を高めて用いられる。
素材としては、合金鋼、耐食鋼の他、耐熱鋼（ＪＩＳ
Ｇ ４３１１）のＳＵＨ６６０（Ａ−２８６）という素
材が知られている。耐熱鋼（ＳＵＨ６６０）は、析出硬
化型のオーステナイト系のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金からな
り、７０４℃までの強度と耐食性に優れているが、航空
宇宙分野における適用温度は６４９℃（１２００°Ｆ）
以下であるとされており、通常７００〜７８０℃の時効
処理により強度を高めて用いられる。
【０００５】ところで、航空機用ねじ部品の使用条件で
最も厳しい熱応力を受ける可能性のある部品としては、
エンジンの燃焼室部の締め付け用ボルト・ナット類であ
り、このねじ部品は、６００℃付近から０℃付近までの
温度変化が、部品全体にまたは部分的に起こるものであ
り、熱ショックによってクラックや破壊が起こらないよ
うな安全性の確保がなされている。
最も厳しい熱応力を受ける可能性のある部品としては、
エンジンの燃焼室部の締め付け用ボルト・ナット類であ
り、このねじ部品は、６００℃付近から０℃付近までの
温度変化が、部品全体にまたは部分的に起こるものであ
り、熱ショックによってクラックや破壊が起こらないよ
うな安全性の確保がなされている。
【０００６】そして、このような耐熱鋼素材からなる航
空機用ねじ部品は、合金鋼と比較して熱伝導率が約１
／３、熱膨張係数が約１．５倍、摩擦係数が高い、
という物性であり、電動工具や手動のレンチ等を用いて
締付ける時に前記物性が相乗的に作用し、「焼付き」
（ねじ面が熱膨張して回転不能の状態に固着されるこ
と）を起こすという問題点があるため、カドミウムやニ
ッケルなどの電気めっきや、潤滑剤を含んだ樹脂をねじ
面にコーティングすることによって焼付きを防止してい
る。
空機用ねじ部品は、合金鋼と比較して熱伝導率が約１
／３、熱膨張係数が約１．５倍、摩擦係数が高い、
という物性であり、電動工具や手動のレンチ等を用いて
締付ける時に前記物性が相乗的に作用し、「焼付き」
（ねじ面が熱膨張して回転不能の状態に固着されるこ
と）を起こすという問題点があるため、カドミウムやニ
ッケルなどの電気めっきや、潤滑剤を含んだ樹脂をねじ
面にコーティングすることによって焼付きを防止してい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の耐熱鋼素材からなる航空機用ねじ部品は、温度変化が
大きくかつ振動を受けるという航空機用ねじ部品特有の
条件で長期間使用すると、表面のめっき層や樹脂コーテ
ィング層と耐熱鋼基材との間で熱膨張率の差によって熱
応力が発生してめっき層や樹脂コーティング層にクラッ
クが発生し、さらに熱応力が繰返し発生すればこれらの
層が剥離するという現象も起こる。そして、めっき層や
樹脂コーティング層が剥離すると、噛合ったねじ面が熱
膨張によって局部的に歪んで「焼付き」を起こすという
問題も起こる。
の耐熱鋼素材からなる航空機用ねじ部品は、温度変化が
大きくかつ振動を受けるという航空機用ねじ部品特有の
条件で長期間使用すると、表面のめっき層や樹脂コーテ
ィング層と耐熱鋼基材との間で熱膨張率の差によって熱
応力が発生してめっき層や樹脂コーティング層にクラッ
クが発生し、さらに熱応力が繰返し発生すればこれらの
層が剥離するという現象も起こる。そして、めっき層や
樹脂コーティング層が剥離すると、噛合ったねじ面が熱
膨張によって局部的に歪んで「焼付き」を起こすという
問題も起こる。
【０００８】ねじ部品は、焼付きを起こすと充分な締付
けができなくなったり、確実に締結できたとしても保守
点検の際にねじを緩めて取り外すことが困難になり、ボ
ルト等を切断して取り外す煩雑な作業が必要になった
り、保守ができなくなる場合もある。
けができなくなったり、確実に締結できたとしても保守
点検の際にねじを緩めて取り外すことが困難になり、ボ
ルト等を切断して取り外す煩雑な作業が必要になった
り、保守ができなくなる場合もある。
【０００９】そこで、この発明の課題は、上記した問題
点を解決して航空機の耐熱鋼製ねじ部品を、締付け時に
焼きつくことなく確実に締結できるものにし、温度変化
が大きくかつ振動を受けるという航空機ねじ部品特有の
条件で長期間使用してもねじ面に焼き付きが起こらない
ものとし、保守や点検の際にねじを緩めて容易に取り外
すことができるものにすることである。
点を解決して航空機の耐熱鋼製ねじ部品を、締付け時に
焼きつくことなく確実に締結できるものにし、温度変化
が大きくかつ振動を受けるという航空機ねじ部品特有の
条件で長期間使用してもねじ面に焼き付きが起こらない
ものとし、保守や点検の際にねじを緩めて容易に取り外
すことができるものにすることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明においては、耐熱鋼製ねじ部品のねじ面
を含む表面に、表面からの深さ（Ｘ）と硬さ（Ｙ）との
関係が下記の関係を満たすように浸炭処理したねじ部品
からなる航空機用耐熱鋼製ねじ部品としたのである。
めに、この発明においては、耐熱鋼製ねじ部品のねじ面
を含む表面に、表面からの深さ（Ｘ）と硬さ（Ｙ）との
関係が下記の関係を満たすように浸炭処理したねじ部品
からなる航空機用耐熱鋼製ねじ部品としたのである。
【００１１】記 Ｘ軸を表面からの深さ（μｍ）とし、前記Ｘ軸に直交す
るＹ軸をビッカース硬さ（ＨＶ）とした場合に、０≦Ｘ
≦１００，Ｙ≧−６Ｘ＋６００，Ｙ≦−６Ｘ＋１０００
の関係を満足するＸ値およびＹ値である。
るＹ軸をビッカース硬さ（ＨＶ）とした場合に、０≦Ｘ
≦１００，Ｙ≧−６Ｘ＋６００，Ｙ≦−６Ｘ＋１０００
の関係を満足するＸ値およびＹ値である。
【００１２】前記浸炭処理は、浸炭処理温度が７００〜
９００℃のプラズマ浸炭処理を採用することができる。
９００℃のプラズマ浸炭処理を採用することができる。
【００１３】上記したように構成されるこの発明の航空
機用耐熱鋼製ねじ部品は、浸炭処理されたねじ面を含む
面が低摩擦係数であると共に、表面から所定の深さに至
るまで表面からの深さ（Ｘ）と硬さ（Ｙ）との関係が所
定の関係を満たし、すなわち表面に近づくほど硬く、深
さが増すほど軟らかく、傾斜材料のように浸炭処理され
たものである。
機用耐熱鋼製ねじ部品は、浸炭処理されたねじ面を含む
面が低摩擦係数であると共に、表面から所定の深さに至
るまで表面からの深さ（Ｘ）と硬さ（Ｙ）との関係が所
定の関係を満たし、すなわち表面に近づくほど硬く、深
さが増すほど軟らかく、傾斜材料のように浸炭処理され
たものである。
【００１４】そのため、この発明の航空機用耐熱鋼製ね
じ部品は、浸炭処理された表面が硬くて低摩擦係数であ
るので、ねじの締結が容易でねじ面が摩耗しないことに
加えて、基材である耐熱鋼と浸炭部分との境界がなく、
すなわち基材上に成層した表面硬化層を有しないので、
高温から低温まで広い温度範囲で使用された場合でも浸
炭部分と基材の境目で熱膨張係数に差がなく、熱応力が
発生しない。
じ部品は、浸炭処理された表面が硬くて低摩擦係数であ
るので、ねじの締結が容易でねじ面が摩耗しないことに
加えて、基材である耐熱鋼と浸炭部分との境界がなく、
すなわち基材上に成層した表面硬化層を有しないので、
高温から低温まで広い温度範囲で使用された場合でも浸
炭部分と基材の境目で熱膨張係数に差がなく、熱応力が
発生しない。
【００１５】従って、この発明のねじ部品は、高温状態
でねじ面が噛み合って圧接しても熱応力やそれに伴う歪
みや変形が発生し難く、航空機のエンジンの燃焼室部の
締め付け用ボルト・ナット類等として長期間使用された
場合やねじを締結する時に焼付きが起こり難いものにな
る。すなわち、この発明のねじ部品は、締結を完全に行
なうことができ、しかも保守点検の際にはねじを緩めて
取り外す作業が容易にできる航空機用耐熱鋼製ねじ部品
になる。
でねじ面が噛み合って圧接しても熱応力やそれに伴う歪
みや変形が発生し難く、航空機のエンジンの燃焼室部の
締め付け用ボルト・ナット類等として長期間使用された
場合やねじを締結する時に焼付きが起こり難いものにな
る。すなわち、この発明のねじ部品は、締結を完全に行
なうことができ、しかも保守点検の際にはねじを緩めて
取り外す作業が容易にできる航空機用耐熱鋼製ねじ部品
になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】この発明に用いる耐熱鋼製ねじ部
品の基材は、耐熱鋼（ＪＩＳ Ｇ ４３１１）のＳＵＨ
６６０（Ａ−２８６）であり、その成分はＪＩＳ規格に
より定められた通りのものである。
品の基材は、耐熱鋼（ＪＩＳ Ｇ ４３１１）のＳＵＨ
６６０（Ａ−２８６）であり、その成分はＪＩＳ規格に
より定められた通りのものである。
【００１７】また、この発明でいうねじ部品は、ボル
ト、ナットなどのように、その一部にねじをもった部品
であり、その形状は周知のものであればよく、特に限定
されるものではない。
ト、ナットなどのように、その一部にねじをもった部品
であり、その形状は周知のものであればよく、特に限定
されるものではない。
【００１８】また、この発明における浸炭処理は、たと
えばプラズマ浸炭処理のように周知の方法で行なわれる
が、浸炭条件としては、表面からの深さ（Ｘ）と硬さ
（Ｙ）との関係が図１に示される太線で囲まれる範囲内
の関係となるように浸炭温度、浸炭時間、時効処理など
の諸条件を調整して行なう。
えばプラズマ浸炭処理のように周知の方法で行なわれる
が、浸炭条件としては、表面からの深さ（Ｘ）と硬さ
（Ｙ）との関係が図１に示される太線で囲まれる範囲内
の関係となるように浸炭温度、浸炭時間、時効処理など
の諸条件を調整して行なう。
【００１９】記 Ｘ軸を表面からの深さ（μｍ）とし、前記Ｘ軸に直交す
るＹ軸をビッカース硬さ（ＨＶ）とした場合に、０≦Ｘ
≦１００，Ｙ≧−６Ｘ＋６００，Ｙ≦−６Ｘ＋１０００
の関係を満足するＸ値およびＹ値である。
るＹ軸をビッカース硬さ（ＨＶ）とした場合に、０≦Ｘ
≦１００，Ｙ≧−６Ｘ＋６００，Ｙ≦−６Ｘ＋１０００
の関係を満足するＸ値およびＹ値である。
【００２０】プラズマ浸炭処理を行なうには、加熱炉内
にグラファイトファイバー等の断熱材で囲まれた処理室
を形成し、この処理室内をロッドグラファイトからなる
発熱体で加熱すると共に、処理室内の上部に直流グロー
放電の正極を接続し、かつ処理品の載置台に陰極を接続
し、また処理室内の要所にはガスマニホールドを設置し
て炭化水素、窒素、アルゴン、水素などのプロセスガス
またはクリーニング用ガスを適宜分散させながら導入す
るようにした周知の浸炭処理装置を用いることができ
る。
にグラファイトファイバー等の断熱材で囲まれた処理室
を形成し、この処理室内をロッドグラファイトからなる
発熱体で加熱すると共に、処理室内の上部に直流グロー
放電の正極を接続し、かつ処理品の載置台に陰極を接続
し、また処理室内の要所にはガスマニホールドを設置し
て炭化水素、窒素、アルゴン、水素などのプロセスガス
またはクリーニング用ガスを適宜分散させながら導入す
るようにした周知の浸炭処理装置を用いることができ
る。
【００２１】浸炭処理に使用する炭化水素系ガスは、炭
素と水素だけからなるガスの総称であり、鎖式炭化水素
でも環式炭化水素のいずれの化合物であってもよい。鎖
式炭化水素の代表例としては、一般式Ｃn Ｈ2n+2で示さ
れるメタン系炭化水素の他、エチレン系炭化水素（一般
式Ｃn Ｈ2n）、アセチレン系炭化水素（一般式Ｃn Ｈ
2n-2）が挙げられ、直鎖状であっても側鎖をもってもよ
い。特に、常温で気体のメタン、エタン、プロパン、ブ
タンは、使用に際して気化設備が不要であるので、好ま
しいものであるといえる。また、環式炭化水素として
は、芳香族化合物または脂環式化合物のいずれであって
もよく、芳香族化合物の代表例としては、ベンゼン（Ｃ
6 Ｈ6 ）が挙げられる。
素と水素だけからなるガスの総称であり、鎖式炭化水素
でも環式炭化水素のいずれの化合物であってもよい。鎖
式炭化水素の代表例としては、一般式Ｃn Ｈ2n+2で示さ
れるメタン系炭化水素の他、エチレン系炭化水素（一般
式Ｃn Ｈ2n）、アセチレン系炭化水素（一般式Ｃn Ｈ
2n-2）が挙げられ、直鎖状であっても側鎖をもってもよ
い。特に、常温で気体のメタン、エタン、プロパン、ブ
タンは、使用に際して気化設備が不要であるので、好ま
しいものであるといえる。また、環式炭化水素として
は、芳香族化合物または脂環式化合物のいずれであって
もよく、芳香族化合物の代表例としては、ベンゼン（Ｃ
6 Ｈ6 ）が挙げられる。
【００２２】プラズマ浸炭処理の操作をより詳細に説明
すると、先ず、処理室に耐熱鋼製ねじ部品の素材を装入
して排気した後、ヒータにより４００〜９００℃にまで
加熱し、例えばアルゴンガスなどの不活性ガスからなる
クリーニング用ガスを導入し、２００〜１５００Ｖの直
流高電圧を印加して１０〜６０分保持する。
すると、先ず、処理室に耐熱鋼製ねじ部品の素材を装入
して排気した後、ヒータにより４００〜９００℃にまで
加熱し、例えばアルゴンガスなどの不活性ガスからなる
クリーニング用ガスを導入し、２００〜１５００Ｖの直
流高電圧を印加して１０〜６０分保持する。
【００２３】このとき、導入されたガスはプラズマ化す
るが、プラズマ中の電位は陽極から陰極までの大部分で
ほぼ一様であり、陰極付近で急激に電位が低下する。こ
のため、プラズマ中のアルゴンイオンＡｒ+ などの不活
性ガスは、陰極降下によって加速され、耐熱鋼の表面に
衝突して表面の付着物を跳ね飛ばして表面をクリーニン
グする。クリーニング時間は長いほうが後の浸炭は効率
よく行われることになり浸炭層の硬度は上昇するが、６
０分以上クリーニング処理してもそれ以上格段に効果は
向上せず、経済的に不利になる。
るが、プラズマ中の電位は陽極から陰極までの大部分で
ほぼ一様であり、陰極付近で急激に電位が低下する。こ
のため、プラズマ中のアルゴンイオンＡｒ+ などの不活
性ガスは、陰極降下によって加速され、耐熱鋼の表面に
衝突して表面の付着物を跳ね飛ばして表面をクリーニン
グする。クリーニング時間は長いほうが後の浸炭は効率
よく行われることになり浸炭層の硬度は上昇するが、６
０分以上クリーニング処理してもそれ以上格段に効果は
向上せず、経済的に不利になる。
【００２４】次に、メタンガスなどの炭化水素系ガスを
圧力０．１〜５Ｔｏｒｒの範囲で導入し、７００〜９０
０℃に加熱すると、プラズマガス中には、イオン化した
活性炭素Ｃ+ が発生し、これが耐熱鋼表面に付着し、か
つ内部に拡散する。このとき、活性炭素の一部は耐熱鋼
内部に浸入拡散して浸炭層中に存在するようになり、残
りは鋼と化合して炭化物になる。
圧力０．１〜５Ｔｏｒｒの範囲で導入し、７００〜９０
０℃に加熱すると、プラズマガス中には、イオン化した
活性炭素Ｃ+ が発生し、これが耐熱鋼表面に付着し、か
つ内部に拡散する。このとき、活性炭素の一部は耐熱鋼
内部に浸入拡散して浸炭層中に存在するようになり、残
りは鋼と化合して炭化物になる。
【００２５】炭化水素系ガスと水素ガス（Ｈ2 ）等の希
釈用ガスとの混合ガスを使用する場合には、炭化水素系
ガスの分圧を０．１〜５Ｔｏｒｒの範囲に調整する。具
体例を挙げると、Ｃ3 Ｈ8 、ＣＨ4 、Ｃ2 Ｈ2 などの炭
化水素系ガスのみで浸炭処理する場合の圧力は０．４〜
２Ｔｏｒｒが好ましい。また、Ｃ3 Ｈ8 とＨ2 の混合ガ
スで浸炭処理する場合には、Ｃ3 Ｈ8 の分圧を０．１〜
５Ｔｏｒｒとし、Ｈ2の分圧を０．２〜１５Ｔｏｒｒと
し、混合ガスの全圧力を０．３〜２０Ｔｏｒｒとするこ
とが好ましい。
釈用ガスとの混合ガスを使用する場合には、炭化水素系
ガスの分圧を０．１〜５Ｔｏｒｒの範囲に調整する。具
体例を挙げると、Ｃ3 Ｈ8 、ＣＨ4 、Ｃ2 Ｈ2 などの炭
化水素系ガスのみで浸炭処理する場合の圧力は０．４〜
２Ｔｏｒｒが好ましい。また、Ｃ3 Ｈ8 とＨ2 の混合ガ
スで浸炭処理する場合には、Ｃ3 Ｈ8 の分圧を０．１〜
５Ｔｏｒｒとし、Ｈ2の分圧を０．２〜１５Ｔｏｒｒと
し、混合ガスの全圧力を０．３〜２０Ｔｏｒｒとするこ
とが好ましい。
【００２６】炭化水素系ガスが前記分圧または単独ガス
である場合に所定圧力範囲未満の低圧では、浸炭層の炭
化物の生成および炭素の浸入拡散がなされ難く、浸炭層
が充分に深く形成できない。他方、前記の所定圧力範囲
を越える高圧では被処理材の表面にカーボン膜が形成さ
れ、内部への炭素の拡散が起こり難くなる。
である場合に所定圧力範囲未満の低圧では、浸炭層の炭
化物の生成および炭素の浸入拡散がなされ難く、浸炭層
が充分に深く形成できない。他方、前記の所定圧力範囲
を越える高圧では被処理材の表面にカーボン膜が形成さ
れ、内部への炭素の拡散が起こり難くなる。
【００２７】この発明におけるプラズマ浸炭処理の好ま
しい雰囲気温度は、前述のように７００〜９００℃であ
り、耐熱鋼の時効処理温度範囲にほぼ一致させればより
好ましい結果が得られることから、７００〜７８０℃に
することがより好ましい。７００℃未満の低温では、表
面にガラス状カーボン層が形成されやすくて前述のよう
に浸炭深さが増すに連れて徐々に硬さが低下するように
滑らかな傾斜状態を形成できず、所定の深さを越えると
急に高度が低下するような階段状に不安定な硬度変化の
あるものになる。また、９００℃を越える高温の浸炭条
件では、基材全体が軟化して所要の硬度にならない。
しい雰囲気温度は、前述のように７００〜９００℃であ
り、耐熱鋼の時効処理温度範囲にほぼ一致させればより
好ましい結果が得られることから、７００〜７８０℃に
することがより好ましい。７００℃未満の低温では、表
面にガラス状カーボン層が形成されやすくて前述のよう
に浸炭深さが増すに連れて徐々に硬さが低下するように
滑らかな傾斜状態を形成できず、所定の深さを越えると
急に高度が低下するような階段状に不安定な硬度変化の
あるものになる。また、９００℃を越える高温の浸炭条
件では、基材全体が軟化して所要の硬度にならない。
【００２８】上記浸炭温度範囲において、浸炭処理時間
は、０．５〜６時間であり、これは各浸炭温度設定条件
で表面からの深さと硬さとの関係が前記所定の関係を満
たすように設定すればよい。
は、０．５〜６時間であり、これは各浸炭温度設定条件
で表面からの深さと硬さとの関係が前記所定の関係を満
たすように設定すればよい。
【００２９】
【実施例および比較例】〔実施例１〕耐熱鋼（ＪＩＳ
Ｇ ４３１１）のＳＵＨ６６０（Ａ−２８６、外径φ１
２．２ｍｍの線材）から成形したボルト形の試験片に対
して、以下の条件でプラズマ浸炭処理を行なった。
Ｇ ４３１１）のＳＵＨ６６０（Ａ−２８６、外径φ１
２．２ｍｍの線材）から成形したボルト形の試験片に対
して、以下の条件でプラズマ浸炭処理を行なった。
【００３０】すなわち、グラファイトファイバー等の断
熱材で囲まれた加熱炉内の処理室を加熱すると共に、処
理室内の上部に直流グロー放電の正極を接続し、かつ処
理品の載置台に陰極を接続し、また処理室内の要所にガ
スマニホールドを設置して炭化水素、窒素、アルゴン、
水素などのプロセスガス（浸炭用ガスおよび希釈用ガ
ス）を適宜導入するようにした公知の浸炭処理装置（日
本電子工業社製）を用いた。
熱材で囲まれた加熱炉内の処理室を加熱すると共に、処
理室内の上部に直流グロー放電の正極を接続し、かつ処
理品の載置台に陰極を接続し、また処理室内の要所にガ
スマニホールドを設置して炭化水素、窒素、アルゴン、
水素などのプロセスガス（浸炭用ガスおよび希釈用ガ
ス）を適宜導入するようにした公知の浸炭処理装置（日
本電子工業社製）を用いた。
【００３１】先ず、アルゴンガス２０１ｍｌ／分および
水素ガスを２４ｍｌ／分の混合ガスを洗浄用ガスに採用
して処理室内に導入し、洗浄温度７５０℃、洗浄時間２
０分、洗浄ガス圧力０．７Torr、電流値０．３、電圧４
３０Ｖでクリーニング処理を行なった。
水素ガスを２４ｍｌ／分の混合ガスを洗浄用ガスに採用
して処理室内に導入し、洗浄温度７５０℃、洗浄時間２
０分、洗浄ガス圧力０．７Torr、電流値０．３、電圧４
３０Ｖでクリーニング処理を行なった。
【００３２】次に、プラズマ浸炭処理条件として、圧力
０．８Ｔｏｒｒでプロパンガスを流量２２０ｍｌ／分で
処理室に導入し、０．３アンペアで５７０ボルトの直流
電圧を印加すると共に浸炭温度を７１０℃として２時間
保持し、この浸炭処理後に窒素ガスを処理室内に導入し
て試験片を常温にまで冷却した。
０．８Ｔｏｒｒでプロパンガスを流量２２０ｍｌ／分で
処理室に導入し、０．３アンペアで５７０ボルトの直流
電圧を印加すると共に浸炭温度を７１０℃として２時間
保持し、この浸炭処理後に窒素ガスを処理室内に導入し
て試験片を常温にまで冷却した。
【００３３】以上の処理を施した実施例１の試験片につ
いて、表面から１００μｍまで１０μｍ毎に各深さのビ
ッカース硬さ（ＨＶ，荷重２５ｇｆ／１５秒）を測定
し、結果を図２に示した。
いて、表面から１００μｍまで１０μｍ毎に各深さのビ
ッカース硬さ（ＨＶ，荷重２５ｇｆ／１５秒）を測定
し、結果を図２に示した。
【００３４】〔実施例２〕浸炭処理温度を７５０℃と
し、浸炭処理時間を０．５時間としたこと以外は、実施
例１と全く同様にして浸炭処理および表面から１００μ
ｍまでの１０μｍ毎のビッカース硬さを測定し、結果を
図２に示した。
し、浸炭処理時間を０．５時間としたこと以外は、実施
例１と全く同様にして浸炭処理および表面から１００μ
ｍまでの１０μｍ毎のビッカース硬さを測定し、結果を
図２に示した。
【００３５】〔実施例３〕浸炭処理温度を７５０℃と
し、浸炭処理時間を２時間としたこと以外は、実施例１
と全く同様にして浸炭処理および表面から１００μｍま
での１０μｍ毎のビッカース硬さを測定し、結果を図２
に示した。
し、浸炭処理時間を２時間としたこと以外は、実施例１
と全く同様にして浸炭処理および表面から１００μｍま
での１０μｍ毎のビッカース硬さを測定し、結果を図２
に示した。
【００３６】〔実施例４〕浸炭処理温度を７５０℃と
し、浸炭処理時間を６時間としたこと以外は、実施例１
と全く同様にして浸炭処理および表面から１００μｍま
での１０μｍ毎のビッカース硬さを測定し、結果を図２
に示した。
し、浸炭処理時間を６時間としたこと以外は、実施例１
と全く同様にして浸炭処理および表面から１００μｍま
での１０μｍ毎のビッカース硬さを測定し、結果を図２
に示した。
【００３７】〔実施例５〕浸炭処理温度を９００℃と
し、浸炭処理時間を２時間としたこと以外は、実施例１
と全く同様にして浸炭処理および表面から１００μｍま
での１０μｍ毎のビッカース硬さを測定し、結果を図２
に示した。
し、浸炭処理時間を２時間としたこと以外は、実施例１
と全く同様にして浸炭処理および表面から１００μｍま
での１０μｍ毎のビッカース硬さを測定し、結果を図２
に示した。
【００３８】〔比較例１〕浸炭処理温度を１１００℃と
し、浸炭処理時間を５時間としたこと以外は、実施例１
と全く同様にして浸炭処理および表面から１００μｍま
での１０μｍ毎のビッカース硬さを測定し、結果を図２
に示した。
し、浸炭処理時間を５時間としたこと以外は、実施例１
と全く同様にして浸炭処理および表面から１００μｍま
での１０μｍ毎のビッカース硬さを測定し、結果を図２
に示した。
【００３９】〔比較例２〕プラズマ浸炭ではなく、ガス
浸炭によりＲＸガス（Ｎ2 ４０％、Ｈ2 ４０％、ＣＯ２
０％）、１Ｔｏｒｒ中で９００℃、６時間の浸炭処理を
行い、実施例１と全く同様にして表面から１００μｍま
での１０μｍ毎のビッカース硬さを測定し、結果を図２
に示した。
浸炭によりＲＸガス（Ｎ2 ４０％、Ｈ2 ４０％、ＣＯ２
０％）、１Ｔｏｒｒ中で９００℃、６時間の浸炭処理を
行い、実施例１と全く同様にして表面から１００μｍま
での１０μｍ毎のビッカース硬さを測定し、結果を図２
に示した。
【００４０】図２に示す結果からも明らかなように、比
較例１または比較例２の試験片は、表面の硬度がＨＶ６
００未満で航空機用ねじ部品として不充分な硬さであ
り、しかも表面から１０μｍの深さで硬度が急激に低く
なって硬化層を形成しており、航空機用ねじ部品の広温
の使用条件で厳しい熱応力が発生する可能性があり、硬
化層が剥離しやすいものと認められた。
較例１または比較例２の試験片は、表面の硬度がＨＶ６
００未満で航空機用ねじ部品として不充分な硬さであ
り、しかも表面から１０μｍの深さで硬度が急激に低く
なって硬化層を形成しており、航空機用ねじ部品の広温
の使用条件で厳しい熱応力が発生する可能性があり、硬
化層が剥離しやすいものと認められた。
【００４１】これに対して、実施例１〜５の試験片は少
なくともねじ面を含む部分が、ＨＶ６００以上に硬化さ
れていると共に表面から１００μｍの深さまで滑らかな
傾斜で徐々に硬度が低下されて素材の耐熱鋼と一体化
し、層状の硬化層が形成されなかった。
なくともねじ面を含む部分が、ＨＶ６００以上に硬化さ
れていると共に表面から１００μｍの深さまで滑らかな
傾斜で徐々に硬度が低下されて素材の耐熱鋼と一体化
し、層状の硬化層が形成されなかった。
【００４２】次に、実施例１〜５と比較例１、２に対し
て熱衝撃試験を行なった。熱衝撃試験の方法は、ＪＩＳ
Ｈ ８６６６に準拠して実施例１〜５および比較例
１、２のボルト形試験片を７００℃に調節した加熱炉に
入れ、試験片が７００℃に達して１０分間保持した後、
取り出して常温で空冷し、空冷された試験片を再び前記
加熱炉に入れて加熱して７００℃で１０分間保持し、こ
の加熱と空冷のサイクルを１００回繰り返した。この試
験後の試験片の表面を顕微鏡で観察し、表面の割れ（ク
ラック）、剥離などを観察した。
て熱衝撃試験を行なった。熱衝撃試験の方法は、ＪＩＳ
Ｈ ８６６６に準拠して実施例１〜５および比較例
１、２のボルト形試験片を７００℃に調節した加熱炉に
入れ、試験片が７００℃に達して１０分間保持した後、
取り出して常温で空冷し、空冷された試験片を再び前記
加熱炉に入れて加熱して７００℃で１０分間保持し、こ
の加熱と空冷のサイクルを１００回繰り返した。この試
験後の試験片の表面を顕微鏡で観察し、表面の割れ（ク
ラック）、剥離などを観察した。
【００４３】この結果、ガス浸炭によって層状に浸炭部
分が形成された比較例１および比較例２は、表面にクラ
ックが発生し熱応力が発生したことが観察された。
分が形成された比較例１および比較例２は、表面にクラ
ックが発生し熱応力が発生したことが観察された。
【００４４】これに対し、実施例１〜５のプラズマ浸炭
処理された試験片の表面には、割れや剥離などの欠陥が
認められなかった。
処理された試験片の表面には、割れや剥離などの欠陥が
認められなかった。
【００４５】このように実施例１〜５の試験片は、硬度
が表面からの深さに応じて徐々に変化することにより熱
応力が発生せず、航空機用ねじ部品の広温の使用条件に
おいてクラックや層状剥離は起こり難く、ねじ面には焼
付きが発生しないものであると認められる。
が表面からの深さに応じて徐々に変化することにより熱
応力が発生せず、航空機用ねじ部品の広温の使用条件に
おいてクラックや層状剥離は起こり難く、ねじ面には焼
付きが発生しないものであると認められる。
【００４６】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように、耐熱
鋼製ねじ部品のねじ面を含む表面に、表面からの深さ
（Ｘ）と硬さ（Ｙ）との関係が所定の関係を満たすよう
に浸炭処理した航空機用耐熱鋼製ねじ部品としたので、
内部に熱応力が発生せず、締付け時にも焼付きを起こさ
ず、航空機に使用されて厳しい広温度変化の条件で長期
間使用された場合にも焼付きを起こさないねじ部品とな
り、保守点検の際にねじを容易に緩めて取り外すことが
できるので作業性にも優れ、クラックや剥離などが起こ
り難い航空機用耐熱鋼製ねじ部品になるという利点があ
る。
鋼製ねじ部品のねじ面を含む表面に、表面からの深さ
（Ｘ）と硬さ（Ｙ）との関係が所定の関係を満たすよう
に浸炭処理した航空機用耐熱鋼製ねじ部品としたので、
内部に熱応力が発生せず、締付け時にも焼付きを起こさ
ず、航空機に使用されて厳しい広温度変化の条件で長期
間使用された場合にも焼付きを起こさないねじ部品とな
り、保守点検の際にねじを容易に緩めて取り外すことが
できるので作業性にも優れ、クラックや剥離などが起こ
り難い航空機用耐熱鋼製ねじ部品になるという利点があ
る。
【図１】ねじ部品の表面からの深さ（Ｘ）と硬さ（Ｙ）
との関係を示す図表
との関係を示す図表
【図２】実施例および比較例の表面からの深さ（Ｘ）と
硬さ（Ｙ）との関係を示す図表
硬さ（Ｙ）との関係を示す図表
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−37401（ＪＰ，Ａ) 特公 平６−56175（ＪＰ，Ｂ２) 実公 平５−4564（ＪＰ，Ｙ２) 特表 平８−509799（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16B 33/06
Claims (2)
- 【請求項１】 耐熱鋼製ねじ部品のねじ面を含む表面
に、表面からの深さ（Ｘ）と硬さ（Ｙ）との関係が下記
の関係を満たすように浸炭処理したねじ部品からなる航
空機用耐熱鋼製ねじ部品。 記 Ｘ軸を表面からの深さ（μｍ）とし、前記Ｘ軸に直交す
るＹ軸をビッカース硬さ（ＨＶ）とした場合に、０≦Ｘ
≦１００，Ｙ≧−６Ｘ＋６００，Ｙ≦−６Ｘ＋１０００
の関係を満足するＸ値およびＹ値である。 - 【請求項２】 浸炭処理が、浸炭処理温度が７００〜９
００℃のプラズマ浸炭処理である請求項１記載の航空機
用耐熱鋼製ねじ部品。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10295564A JP2975599B1 (ja) | 1998-10-16 | 1998-10-16 | 航空機用耐熱鋼製ねじ部品 |
| US09/400,868 US6287396B1 (en) | 1998-10-16 | 1999-09-21 | Threaded parts for aircraft |
| EP99402490A EP0994200B1 (en) | 1998-10-16 | 1999-10-11 | Threaded parts for aircraft |
| AT99402490T ATE230808T1 (de) | 1998-10-16 | 1999-10-11 | Gewindeteile für flugzeug |
| DE69904790T DE69904790T2 (de) | 1998-10-16 | 1999-10-11 | Gewindeteile für Flugzeug |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10295564A JP2975599B1 (ja) | 1998-10-16 | 1998-10-16 | 航空機用耐熱鋼製ねじ部品 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP2000120639A JP2000120639A (ja) | 2000-04-25 |
Family
ID=17822283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10295564A Expired - Fee Related JP2975599B1 (ja) | 1998-10-16 | 1998-10-16 | 航空機用耐熱鋼製ねじ部品 |
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| Country | Link |
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| EP (1) | EP0994200B1 (ja) |
| JP (1) | JP2975599B1 (ja) |
| AT (1) | ATE230808T1 (ja) |
| DE (1) | DE69904790T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| DE102006040814A1 (de) * | 2006-08-31 | 2008-03-06 | Schaeffler Kg | Verfahren zum Erzeugen einer hoch einsatzhärtbaren Wälzlagerkomponente |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS552743A (en) * | 1978-06-22 | 1980-01-10 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Steel excellent in damping performance and manufacture thereof |
| SU1101470A1 (ru) * | 1982-07-05 | 1984-07-07 | Казанский Ордена Трудового Красного Знамени И Ордена Дружбы Народов Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева | Способ обработки резьбовых деталей |
| JPH0819514B2 (ja) * | 1986-07-07 | 1996-02-28 | 株式会社豊田中央研究所 | 表面処理方法およびその装置 |
| WO1993005194A1 (en) * | 1991-09-05 | 1993-03-18 | Technalum Research, Inc. | Method for the production of compositionally graded coatings |
| US5205466A (en) * | 1992-07-15 | 1993-04-27 | Chieh-Chang Tzeng | Manufacturing method of austenitic stainless steel self-tapping and self-drilling screw |
| JPH08260127A (ja) * | 1995-03-20 | 1996-10-08 | Tanaka:Kk | ねじ部品 |
| EP0801214B1 (en) * | 1996-03-14 | 1999-12-22 | Fuji Oozx Inc. | Poppet valve and method of manufacturing it |
| DE29611749U1 (de) * | 1996-07-05 | 1996-09-05 | Berner Gmbh | Distanzschraube |
| US5887853A (en) * | 1997-06-05 | 1999-03-30 | Loctite Corporation | Minimal wear dispensing valve |
-
1998
- 1998-10-16 JP JP10295564A patent/JP2975599B1/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-09-21 US US09/400,868 patent/US6287396B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-10-11 DE DE69904790T patent/DE69904790T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1999-10-11 AT AT99402490T patent/ATE230808T1/de not_active IP Right Cessation
- 1999-10-11 EP EP99402490A patent/EP0994200B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| EP0994200B1 (en) | 2003-01-08 |
| EP0994200A1 (en) | 2000-04-19 |
| DE69904790D1 (de) | 2003-02-13 |
| ATE230808T1 (de) | 2003-01-15 |
| JP2000120639A (ja) | 2000-04-25 |
| DE69904790T2 (de) | 2003-11-06 |
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