JP3114973B1 - マルエージング鋼のガス窒化方法 - Google Patents
マルエージング鋼のガス窒化方法Info
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Abstract
【要約】
【課題】 窒化を促進させて短時間で大きな圧縮残留応
力を得ることができるマルエージング鋼のガス窒化方法
を提供する。 【解決手段】 マルエージング鋼製の薄板に時効処理を
施した後に、薄板をフッ素を含むフッ化反応ガス中に加
熱保持して薄板の表面にフッ化物層を形成し、次いで、
薄板にアンモニアガスを含む窒化反応ガス中で窒化処理
を行う。
力を得ることができるマルエージング鋼のガス窒化方法
を提供する。 【解決手段】 マルエージング鋼製の薄板に時効処理を
施した後に、薄板をフッ素を含むフッ化反応ガス中に加
熱保持して薄板の表面にフッ化物層を形成し、次いで、
薄板にアンモニアガスを含む窒化反応ガス中で窒化処理
を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＣＶＴ（Co
ntinuously Variable Transmission）用のスチールベル
トなどに用いて好適なマルエージング鋼の窒化方法に係
り、特に、短時間で大きな残留圧縮応力を付与する技術
に関する。
ntinuously Variable Transmission）用のスチールベル
トなどに用いて好適なマルエージング鋼の窒化方法に係
り、特に、短時間で大きな残留圧縮応力を付与する技術
に関する。
【０００２】
【従来の技術】マルエージング鋼は、高ニッケルの超高
張力鋼であって、溶体化処理によって過飽和マルテンサ
イト中に合金元素を固溶した状態を得、これを時効する
ことによって高張力と高い靭性を付与したものである。
従来、マルエージング鋼は金型用鋼として使用されてい
たが、その高張力に着目されて近年では上記のようなス
チールベルトに適用されつつある。
張力鋼であって、溶体化処理によって過飽和マルテンサ
イト中に合金元素を固溶した状態を得、これを時効する
ことによって高張力と高い靭性を付与したものである。
従来、マルエージング鋼は金型用鋼として使用されてい
たが、その高張力に着目されて近年では上記のようなス
チールベルトに適用されつつある。
【０００３】しかしながら、マルエージング鋼は疲労強
度が不充分なため、高い曲げ応力が加えられる用途に用
いる場合には、マルエージング鋼製の薄板に窒化処理を
施すことにより、表面部に圧縮残留応力を付与して疲労
強度を高めるようにしている。この窒化処理としては、
従来、特公平７−１１６５８５号公報に記載されている
ように、アンモニアガスのみの雰囲気中でマルエージン
グ鋼製の薄板を時効処理を兼ねて加熱するガス窒化が知
られている。しかしながら、マルエージング鋼は表面に
酸化被膜が形成され易いために窒化され難く、このた
め、所望の圧縮残留応力を得るためには処理時間を長く
しなければならないという不具合がある。
度が不充分なため、高い曲げ応力が加えられる用途に用
いる場合には、マルエージング鋼製の薄板に窒化処理を
施すことにより、表面部に圧縮残留応力を付与して疲労
強度を高めるようにしている。この窒化処理としては、
従来、特公平７−１１６５８５号公報に記載されている
ように、アンモニアガスのみの雰囲気中でマルエージン
グ鋼製の薄板を時効処理を兼ねて加熱するガス窒化が知
られている。しかしながら、マルエージング鋼は表面に
酸化被膜が形成され易いために窒化され難く、このた
め、所望の圧縮残留応力を得るためには処理時間を長く
しなければならないという不具合がある。
【０００４】特公平５−８２４５２号公報には、材料に
溶体化処理を行った後に曲げ加工を行って圧縮残留応力
を付与し、その後に時効処理を兼ねたアンモニアガス窒
化を施すことが記載されている。この方法では、窒化前
に圧縮残留応力を付与することで窒化が促進され、これ
により表面硬さと圧縮残留応力を高めることができると
されている。ところが、この方法では、窒化前に付与し
た残留応力が窒化によって緩和されてしまい、所期の圧
縮残留応力は得られないことが判明している。また、短
時間で窒化が完了するためにその制御が困難となり、こ
のため、窒化の効果のばらつきが大きく、バッチ単位で
品質が大きく変動するという問題があった。
溶体化処理を行った後に曲げ加工を行って圧縮残留応力
を付与し、その後に時効処理を兼ねたアンモニアガス窒
化を施すことが記載されている。この方法では、窒化前
に圧縮残留応力を付与することで窒化が促進され、これ
により表面硬さと圧縮残留応力を高めることができると
されている。ところが、この方法では、窒化前に付与し
た残留応力が窒化によって緩和されてしまい、所期の圧
縮残留応力は得られないことが判明している。また、短
時間で窒化が完了するためにその制御が困難となり、こ
のため、窒化の効果のばらつきが大きく、バッチ単位で
品質が大きく変動するという問題があった。
【０００５】そこで、特開平２−１５４８３４号公報で
は、材料に時効処理を行った後にアンモニアガス窒化を
行い、次いで材料にショットピーニングを行うことが提
案されている。そして、この方法によれば、窒化処理の
時間が制御可能であり、これにより、所望の圧縮残留応
力を安定して付与することができるとされている。
は、材料に時効処理を行った後にアンモニアガス窒化を
行い、次いで材料にショットピーニングを行うことが提
案されている。そして、この方法によれば、窒化処理の
時間が制御可能であり、これにより、所望の圧縮残留応
力を安定して付与することができるとされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
２−１５４８３４号公報に記載の技術では、窒化に要す
る時間が長く、しかも、ショットピーニングという別の
工程を要するため製造コストが割高になるという問題が
ある。よって、本発明は、ショットピーニングのような
工程を必要とせず、短時間で大きな圧縮残留応力を付与
することができるマルエージング鋼のガス窒化方法を提
供することを目的としている。
２−１５４８３４号公報に記載の技術では、窒化に要す
る時間が長く、しかも、ショットピーニングという別の
工程を要するため製造コストが割高になるという問題が
ある。よって、本発明は、ショットピーニングのような
工程を必要とせず、短時間で大きな圧縮残留応力を付与
することができるマルエージング鋼のガス窒化方法を提
供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、短時間で窒
化効果を高めるべく検討を重ねた結果、活性化元素であ
るフッ素に着目した。そして、材料の表面にフッ化物層
を形成することにより、材料の表面への酸化膜の生成を
抑制するとともに、窒化処理において材料の表面に接触
した窒素を活性化して内部への浸透を促進し、これによ
り、窒化が促進されることを見出した。
化効果を高めるべく検討を重ねた結果、活性化元素であ
るフッ素に着目した。そして、材料の表面にフッ化物層
を形成することにより、材料の表面への酸化膜の生成を
抑制するとともに、窒化処理において材料の表面に接触
した窒素を活性化して内部への浸透を促進し、これによ
り、窒化が促進されることを見出した。
【０００８】本発明は、上記知見に基づいてなされたも
ので、マルエージング鋼製の薄板に、真空炉にて溶体化
処理を施し、次いで、不活性ガス中にて時効処理を施し
た後に、薄板をフッ素を含むフッ化反応ガス中に加熱保
持して薄板の表面にフッ化物層を形成し、次いで、薄板
に、アンモニアガスを含み、かつ、炭素を含まないか含
んでも極わずかである窒化反応ガス中で窒化処理を行う
ことにより、薄板の表面の炭素濃度を２重量％以下にす
ることを特徴としている。以下、本発明の好適な実施の
形態について本発明の作用とともに詳細に説明する。
ので、マルエージング鋼製の薄板に、真空炉にて溶体化
処理を施し、次いで、不活性ガス中にて時効処理を施し
た後に、薄板をフッ素を含むフッ化反応ガス中に加熱保
持して薄板の表面にフッ化物層を形成し、次いで、薄板
に、アンモニアガスを含み、かつ、炭素を含まないか含
んでも極わずかである窒化反応ガス中で窒化処理を行う
ことにより、薄板の表面の炭素濃度を２重量％以下にす
ることを特徴としている。以下、本発明の好適な実施の
形態について本発明の作用とともに詳細に説明する。
【０００９】
【発明の実施の形態】Ａ．素材および溶体化処理 マルエージング鋼の素材は限定されるものではないが、
特に、本発明をＣＶＴ用スチールベルトに適用する場合
には、重量％でＮｉ：１５〜１９％、Ａｌ：０．０５〜
０．１５％、Ｍｏ：３〜５．５％、Ｔｉ：０．４〜１．
５％、Ｃｏ：８〜１５％、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：
０．０５％以下、Ｍｎ：０．０５％以下、Ｐ：０．００
８％以下、Ｓ：０．００４％以下、残部鉄の組成を有す
るものが好適である。また、本発明をＣＶＴ用スチール
ベルトに適用する場合には、マルエージング鋼素材を厚
さ０．１〜０．３ｍｍの無端ベルトに加工すると良い。
また、ニッケル、アルミニウム、チタンなどの溶出原子
をオーステナイト中に固溶させるために溶体化処理を行
うことが望ましい。この溶体化処理は、薄板の表面酸化
を防止するために、真空炉において８００〜８５０℃で
３０分〜５時間保持して行うことが望ましい。
特に、本発明をＣＶＴ用スチールベルトに適用する場合
には、重量％でＮｉ：１５〜１９％、Ａｌ：０．０５〜
０．１５％、Ｍｏ：３〜５．５％、Ｔｉ：０．４〜１．
５％、Ｃｏ：８〜１５％、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：
０．０５％以下、Ｍｎ：０．０５％以下、Ｐ：０．００
８％以下、Ｓ：０．００４％以下、残部鉄の組成を有す
るものが好適である。また、本発明をＣＶＴ用スチール
ベルトに適用する場合には、マルエージング鋼素材を厚
さ０．１〜０．３ｍｍの無端ベルトに加工すると良い。
また、ニッケル、アルミニウム、チタンなどの溶出原子
をオーステナイト中に固溶させるために溶体化処理を行
うことが望ましい。この溶体化処理は、薄板の表面酸化
を防止するために、真空炉において８００〜８５０℃で
３０分〜５時間保持して行うことが望ましい。
【００１０】Ｂ．時効処理 時効処理は、過飽和マルテンサイト中に固溶した合金元
素を析出させることでマルエージング鋼を析出硬化させ
るために行う。時効処理は、マルエージング鋼の薄板
を、例えば４６０〜５００℃の不活性ガス中に１〜３時
間保持することにより行うことができる。
素を析出させることでマルエージング鋼を析出硬化させ
るために行う。時効処理は、マルエージング鋼の薄板
を、例えば４６０〜５００℃の不活性ガス中に１〜３時
間保持することにより行うことができる。
【００１１】フッ化処理は、マルエージング鋼の表面に
フッ化物層を形成するために行う。表面にフッ化物層を
形成することにより、窒化処理で窒素の浸透を阻害する
酸化膜の生成が抑制される。また、窒化処理で窒素がフ
ッ化物層の表面に接触するとこの窒素を活性化し、内部
への浸透を促進する。このように、本発明では、フッ化
物層によって窒化が促進されるので、短時間で大きな圧
縮残留応力を付与することができる。フッ化処理には、
フッ素系ガスを不活性ガスで希釈したフッ化反応ガスを
使用する。フッ素系ガスとしてＮＦ３を用いる場合に
は、ＮＦ３：１〜１０体積％、窒素ガス：残部からなる
フッ化反応ガスを４００〜５００℃に加熱し、このフッ
化反応ガス中に薄板を１０〜６０分保持することにより
フッ化処理を行うことができる。また、他のフッ素系ガ
スとしては、ＮＦ３の他に、ＢＦ３，ＣＦ４，ＨＦ，Ｓ
Ｆ６，Ｃ２Ｆ６，ＷＦ６，ＣＨＦ３，ＳｉＦ４などを単
独または組み合わせて使用することができる。さらに、
このようなフッ素系ガスを熱分解させて生成したＦ２も
使用することができる。
フッ化物層を形成するために行う。表面にフッ化物層を
形成することにより、窒化処理で窒素の浸透を阻害する
酸化膜の生成が抑制される。また、窒化処理で窒素がフ
ッ化物層の表面に接触するとこの窒素を活性化し、内部
への浸透を促進する。このように、本発明では、フッ化
物層によって窒化が促進されるので、短時間で大きな圧
縮残留応力を付与することができる。フッ化処理には、
フッ素系ガスを不活性ガスで希釈したフッ化反応ガスを
使用する。フッ素系ガスとしてＮＦ３を用いる場合に
は、ＮＦ３：１〜１０体積％、窒素ガス：残部からなる
フッ化反応ガスを４００〜５００℃に加熱し、このフッ
化反応ガス中に薄板を１０〜６０分保持することにより
フッ化処理を行うことができる。また、他のフッ素系ガ
スとしては、ＮＦ３の他に、ＢＦ３，ＣＦ４，ＨＦ，Ｓ
Ｆ６，Ｃ２Ｆ６，ＷＦ６，ＣＨＦ３，ＳｉＦ４などを単
独または組み合わせて使用することができる。さらに、
このようなフッ素系ガスを熱分解させて生成したＦ２も
使用することができる。
【００１２】Ｄ．窒化処理 窒化処理では、下記式（１）に示す反応を生じさせ、活
性化した窒素［２Ｎ］を発生させてマルエージング鋼の
表面から浸透させる。そして、浸透した窒素が金属組織
の結晶格子に侵入することにより、結晶格子に歪を与え
て圧縮残留応力が生じる。
性化した窒素［２Ｎ］を発生させてマルエージング鋼の
表面から浸透させる。そして、浸透した窒素が金属組織
の結晶格子に侵入することにより、結晶格子に歪を与え
て圧縮残留応力が生じる。
【数１】２ＮＨ３→［２Ｎ］＋３Ｈ２ （１）
【００１３】窒化処理は、アンモニアガスを含む反応ガ
スによって行う。窒化反応ガスは、アンモニアガス：５
〜２０体積％、窒素ガス：残部とすることが望ましく、
二酸化炭素やＲＸガスなどの炭素成分を含まないか、含
んでも極わずか（１０体積％未満）であることが望まし
い。この理由は以下のとおりである。
スによって行う。窒化反応ガスは、アンモニアガス：５
〜２０体積％、窒素ガス：残部とすることが望ましく、
二酸化炭素やＲＸガスなどの炭素成分を含まないか、含
んでも極わずか（１０体積％未満）であることが望まし
い。この理由は以下のとおりである。
【００１４】すなわち、本発明者の検討によれば、図１
（Ａ）に示すように、マルエージング鋼の表面の炭素濃
度が増加すると、圧縮残留応力が低下する傾向があるこ
とが判明している。これは、窒化反応ガス中に炭素成分
が含まれていると窒化とともに浸炭が生じるが、マルエ
ージング鋼の表面に浸透した炭素が化合物、特に炭窒化
物を生成し、そのような炭素化合物が窒素の固溶および
拡散を妨げるためと考えられる。図１（Ｃ）はこのこと
を裏付けるデータであり、マルエージング鋼中の炭素濃
度と窒素濃度はほぼ反比例している。そして、炭素濃度
の増加に伴って窒素濃度が低下する結果、図１（Ｂ）に
示すように、圧縮残留応力が低下するのである。この観
点から、窒化処理を経た薄板の表面の炭素濃度は、２重
量％以下にすることが望ましい。
（Ａ）に示すように、マルエージング鋼の表面の炭素濃
度が増加すると、圧縮残留応力が低下する傾向があるこ
とが判明している。これは、窒化反応ガス中に炭素成分
が含まれていると窒化とともに浸炭が生じるが、マルエ
ージング鋼の表面に浸透した炭素が化合物、特に炭窒化
物を生成し、そのような炭素化合物が窒素の固溶および
拡散を妨げるためと考えられる。図１（Ｃ）はこのこと
を裏付けるデータであり、マルエージング鋼中の炭素濃
度と窒素濃度はほぼ反比例している。そして、炭素濃度
の増加に伴って窒素濃度が低下する結果、図１（Ｂ）に
示すように、圧縮残留応力が低下するのである。この観
点から、窒化処理を経た薄板の表面の炭素濃度は、２重
量％以下にすることが望ましい。
【００１５】上記のような時効処理、フッ化処理および
窒化処理は、図２に示すようなガス処理炉を用いて連続
的に行うことができる。このガス処理炉は、内壁に断熱
材が設けられた炉体１の内部に、ヒータ２と真空チャン
バ３を配置して概略構成されている。真空チャンバ３に
は、フッ素系ガスボンベ４、窒素ガスボンベ５、アンモ
ニアガスボンベ６がそれぞれバルブＶ４〜Ｖ６を介して
接続され、さらに、真空ポンプ７がバルブＶ７を介して
接続されている。また、真空チャンバ３には、ガス排出
用バルブＶ８が接続され、真空チャンバ３内のガスが図
示しない排ガス処理装置に送られるようになっている。
なお、上記のようなガスボンベに加えて、ＲＸガスとい
った市販の窒化反応ガスのボンベを、バルブを介して真
空チャンバ３に接続することもできる。
窒化処理は、図２に示すようなガス処理炉を用いて連続
的に行うことができる。このガス処理炉は、内壁に断熱
材が設けられた炉体１の内部に、ヒータ２と真空チャン
バ３を配置して概略構成されている。真空チャンバ３に
は、フッ素系ガスボンベ４、窒素ガスボンベ５、アンモ
ニアガスボンベ６がそれぞれバルブＶ４〜Ｖ６を介して
接続され、さらに、真空ポンプ７がバルブＶ７を介して
接続されている。また、真空チャンバ３には、ガス排出
用バルブＶ８が接続され、真空チャンバ３内のガスが図
示しない排ガス処理装置に送られるようになっている。
なお、上記のようなガスボンベに加えて、ＲＸガスとい
った市販の窒化反応ガスのボンベを、バルブを介して真
空チャンバ３に接続することもできる。
【００１６】１．時効処理 上記構成のガス処理炉でマルエージング鋼製薄板の時効
処理を行うには、まず、真空チャンバ３内に、溶体化処
理を施した薄板Ｗを収容した状態でバルブＶ７を開けて
真空ポンプ７を作動させ、真空チャンバ３内を真空排気
する。そして、ヒータ２に通電して雰囲気ガスの加熱を
開始する。そして、４６０〜５００℃の温度で１〜３時
間保持することで時効処理が完了する。
処理を行うには、まず、真空チャンバ３内に、溶体化処
理を施した薄板Ｗを収容した状態でバルブＶ７を開けて
真空ポンプ７を作動させ、真空チャンバ３内を真空排気
する。そして、ヒータ２に通電して雰囲気ガスの加熱を
開始する。そして、４６０〜５００℃の温度で１〜３時
間保持することで時効処理が完了する。
【００１７】２．フッ化処理 次に、バルブＶ４を開いてフッ素系ガスボンベ４からＮ
Ｆ３ガスなどのフッ素系ガスを供給する。フッ素系ガス
はそれのみで用いることもできるが、通常は、Ｎ２ガス
等の不活性ガスで希釈されて使用される。この場合、フ
ッ素系ガス自身の濃度は、１〜１０体積％になるように
調整し、ヒータ２への通電を調整してフッ化反応ガスの
温度が４００〜５００℃になるようにする。そして、こ
の状態で１０〜６０分保持することでフッ化処理が完了
する。
Ｆ３ガスなどのフッ素系ガスを供給する。フッ素系ガス
はそれのみで用いることもできるが、通常は、Ｎ２ガス
等の不活性ガスで希釈されて使用される。この場合、フ
ッ素系ガス自身の濃度は、１〜１０体積％になるように
調整し、ヒータ２への通電を調整してフッ化反応ガスの
温度が４００〜５００℃になるようにする。そして、こ
の状態で１０〜６０分保持することでフッ化処理が完了
する。
【００１８】３．窒化処理 次に、バルブＶ４を閉めてＦ２ガスの供給を停止し、バ
ルブＶ６を開いてＮＨ ３ガスを真空チャンバ３に供給す
る。この窒化処理での真空チャンバ３内の窒化反応ガス
は、ＮＨ３ガスの濃度が５〜２０体積％、残部がＮ２ガ
スとなるように調整し、ヒータ２への通電を調整して窒
化反応ガスの温度が４５０〜５００℃になるようにす
る。そして、この状態で０．５〜２時間保持することで
窒化処理が完了する。
ルブＶ６を開いてＮＨ ３ガスを真空チャンバ３に供給す
る。この窒化処理での真空チャンバ３内の窒化反応ガス
は、ＮＨ３ガスの濃度が５〜２０体積％、残部がＮ２ガ
スとなるように調整し、ヒータ２への通電を調整して窒
化反応ガスの温度が４５０〜５００℃になるようにす
る。そして、この状態で０．５〜２時間保持することで
窒化処理が完了する。
【００１９】
【実施例】次に、具体的な実施例によって本発明をさら
に詳細に説明する。まず、重量％で、Ｎｉ：１７．９
％、Ａｌ：０．０７％、Ｍｏ：４．７８％、Ｔｉ：０．
４８％、Ｃｏ：７．７６％、Ｃ：０．００５％、Ｓ：
０．０００３％、Ｍｎ：０．００８％、Ｐ：０．００４
％、残部鉄の組成を有する材料を厚さ０．２ｍｍ、幅
９．０ｍｍ、長さ３００ｍｍに加工した。次いで、この
薄板を真空炉に収容し、８２０℃で１２０分間加熱する
ことにより溶体化処理を行い、その後に冷却した。
に詳細に説明する。まず、重量％で、Ｎｉ：１７．９
％、Ａｌ：０．０７％、Ｍｏ：４．７８％、Ｔｉ：０．
４８％、Ｃｏ：７．７６％、Ｃ：０．００５％、Ｓ：
０．０００３％、Ｍｎ：０．００８％、Ｐ：０．００４
％、残部鉄の組成を有する材料を厚さ０．２ｍｍ、幅
９．０ｍｍ、長さ３００ｍｍに加工した。次いで、この
薄板を真空炉に収容し、８２０℃で１２０分間加熱する
ことにより溶体化処理を行い、その後に冷却した。
【００２０】図２に示すガス処理炉の真空チャンバ３に
薄板を収容し、表１に示す条件で時効処理、フッ化処理
および窒化処理を行った。この実施例におけるＮＨ３の
濃度は１０体積％である。また、比較例として表１に示
す条件で時効処理と窒化処理を行った。表１から明らか
なように、実施例では窒化処理に要する時間は比較例の
半分である。
薄板を収容し、表１に示す条件で時効処理、フッ化処理
および窒化処理を行った。この実施例におけるＮＨ３の
濃度は１０体積％である。また、比較例として表１に示
す条件で時効処理と窒化処理を行った。表１から明らか
なように、実施例では窒化処理に要する時間は比較例の
半分である。
【００２１】
【表１】
【００２２】次に、実施例と比較例２の薄板を厚さ方向
に切断し、マイクロビッカース硬度計（加重５０ｇ）を
用いて薄板の断面の硬さを表面からの距離を変化させな
がら測定した。その結果を図３に示した。図３に示すよ
うに、実施例と比較例２では、薄板の表面の硬度と内部
の硬度はほぼ同一である。しかしながら、実施例では深
さ２０μｍから硬度が急激に低下しており、窒化による
硬化層の深さが浅く靭性が高いことが判る。
に切断し、マイクロビッカース硬度計（加重５０ｇ）を
用いて薄板の断面の硬さを表面からの距離を変化させな
がら測定した。その結果を図３に示した。図３に示すよ
うに、実施例と比較例２では、薄板の表面の硬度と内部
の硬度はほぼ同一である。しかしながら、実施例では深
さ２０μｍから硬度が急激に低下しており、窒化による
硬化層の深さが浅く靭性が高いことが判る。
【００２３】次に、実施例および比較例１〜３で用いた
窒化反応ガスの成分を表２に示す。また、各薄板の表面
においてＸ線分析した圧縮残留応力と、表面から深さ
０．５μｍの箇所での炭素および窒素の濃度を表２に併
記した。さらに、炭素濃度と圧縮残留応力との関係を図
４に記載した。表２から明らかなように、実施例では薄
板の表面の炭素濃度が低く窒素濃度が高く、これによっ
て圧縮残留応力が高くなっている。これに対して、比較
例１〜３では、表面の炭素濃度が高く窒素濃度が低く、
これによって圧縮残留応力が低くなっている。しかも、
それらの値は大きくばらついている。このように、実施
例では窒化反応ガスに炭素成分を含んでいないため、高
い圧縮残留応力を得ることができる。また、図４から明
らかなように、炭素濃度が２重量％以下で高い圧縮残留
応力が得られることが確認された。なお、従来のような
ＲＸガスを用いた窒化処理では、ＲＸガスの成分が１０
体積％以上であると必要な圧縮残留応力が得られないこ
とが確認された。
窒化反応ガスの成分を表２に示す。また、各薄板の表面
においてＸ線分析した圧縮残留応力と、表面から深さ
０．５μｍの箇所での炭素および窒素の濃度を表２に併
記した。さらに、炭素濃度と圧縮残留応力との関係を図
４に記載した。表２から明らかなように、実施例では薄
板の表面の炭素濃度が低く窒素濃度が高く、これによっ
て圧縮残留応力が高くなっている。これに対して、比較
例１〜３では、表面の炭素濃度が高く窒素濃度が低く、
これによって圧縮残留応力が低くなっている。しかも、
それらの値は大きくばらついている。このように、実施
例では窒化反応ガスに炭素成分を含んでいないため、高
い圧縮残留応力を得ることができる。また、図４から明
らかなように、炭素濃度が２重量％以下で高い圧縮残留
応力が得られることが確認された。なお、従来のような
ＲＸガスを用いた窒化処理では、ＲＸガスの成分が１０
体積％以上であると必要な圧縮残留応力が得られないこ
とが確認された。
【００２４】
【表２】
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
マルエージング鋼製の薄板にフッ化処理を行ってから窒
化処理を行うから、窒化を促進させて短時間で大きな圧
縮残留応力を得ることができる。
マルエージング鋼製の薄板にフッ化処理を行ってから窒
化処理を行うから、窒化を促進させて短時間で大きな圧
縮残留応力を得ることができる。
【図１】 （Ａ）は炭素濃度と圧縮残留応力との関係を
示す線図、（Ｂ）は窒素濃度と圧縮残留応力との関係を
示す線図、（Ｃ）は窒素濃度と炭素濃度との関係を示す
線図である。
示す線図、（Ｂ）は窒素濃度と圧縮残留応力との関係を
示す線図、（Ｃ）は窒素濃度と炭素濃度との関係を示す
線図である。
【図２】 本発明の実施形態のガス処理炉の概略を示す
断面図である。
断面図である。
【図３】 本発明の実施例における薄板の表面からの深
さと硬度との関係を示す線図である。
さと硬度との関係を示す線図である。
【図４】 本発明の実施例における炭素濃度と圧縮残留
応力との関係を示す線図である。
応力との関係を示す線図である。
１…炉体、２…ヒータ、Ｗ…薄板。
Claims (3)
- 【請求項１】 マルエージング鋼製の薄板に、真空炉に
て溶体化処理を施し、次いで、不活性ガス中にて時効処
理を施した後に、上記薄板をフッ素を含むフッ化反応ガ
ス中に加熱保持して上記薄板の表面にフッ化物層を形成
し、次いで、上記薄板に、アンモニアガスを含み、か
つ、炭素を含まないか含んでも極わずかである窒化反応
ガス中で窒化処理を行うことにより、上記薄板の表面の
炭素濃度を２重量％以下にすることを特徴とするマルエ
ージング鋼のガス窒化方法。 - 【請求項２】 前記マルエージング鋼は、重量％で、Ｎ
ｉ：１５〜１９％、Ａｌ：０．０５〜０．１５％、Ｍ
ｏ：３〜５．５％、Ｔｉ：０．４〜１．５％、Ｃｏ：８
〜１５％、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．０５％以
下、Ｍｎ：０．０５％以下、Ｐ：０．００８％以下、
Ｓ：０．００５％以下であり、残部が鉄の組成を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のマルエージング鋼の
ガス窒化処理方法。 - 【請求項３】 前記窒化反応ガスは、炭素を含んでもそ
の炭素成分が１０体積％未満であることを特徴とする請
求項１または２に記載のマルエージング鋼のガス窒化処
理方法。
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| JP11201389A JP3114973B1 (ja) | 1999-07-15 | 1999-07-15 | マルエージング鋼のガス窒化方法 |
| DE10010383A DE10010383B4 (de) | 1999-03-04 | 2000-03-03 | Verfahren zur Herstellung von Maraging-Stahl |
| US09/518,719 US6309474B1 (en) | 1999-03-04 | 2000-03-03 | Process for producing maraging steel |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11201389A JP3114973B1 (ja) | 1999-07-15 | 1999-07-15 | マルエージング鋼のガス窒化方法 |
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| JP3114973B1 true JP3114973B1 (ja) | 2000-12-04 |
| JP2001026857A JP2001026857A (ja) | 2001-01-30 |
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| JP11201389A Expired - Fee Related JP3114973B1 (ja) | 1999-03-04 | 1999-07-15 | マルエージング鋼のガス窒化方法 |
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| JP (1) | JP3114973B1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2014122367A (ja) * | 2012-12-20 | 2014-07-03 | Daido Steel Co Ltd | 真空浸窒処理方法 |
-
1999
- 1999-07-15 JP JP11201389A patent/JP3114973B1/ja not_active Expired - Fee Related
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