JP4931601B2 - 鋼部材を浸炭するための方法 - Google Patents
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Description
鋼物品の硬度を増大させる方法の一つの変形は、メッキを施す工程が無電解ニッケル処理を含む。
鋼物品の硬度を増大させる方法の一つの変形は、熱処理が鋼物品を焼きなましすることを含み、そしてさらに、焼きなましの後であって更なる熱処理工程の前にニッケルメッキを除去することを含む。
鋼物品の硬度を増大させる方法の一つの変形においては、浸炭を行うことが真空浸炭を含む。
鋼物品を加工処理する方法の一つの変形はさらに、浸炭を行った後に鋼物品を焼きなましすることを含み、またさらに、焼きなましを行った後に後熱サイクルを実施することを含む。
鋼物品を加工処理する方法の一つの変形は、0.012インチ以上で約0.090インチまでの深さにおいて少なくともRc50の硬度を有する硬化したケース領域を含む。
鋼物品を加工処理する方法の一つの変形においては、メッキする工程においてニッケル材料の厚さを選択し、それによってケース領域における炭化物の形態を選択する。
本発明の方法の一つの変形においてはさらに、上記の繰り返しを行った後に、後浸炭(post carburizing)不動態拡散の工程を行って物品の中に炭素原子がさらに拡散することを可能にする。
本発明の方法の一つの変形においてはさらに、工程(g)の後に物品を焼きなましし、焼きなましした後にニッケルメッキを除去し、焼きなましした後に物品を焼入れし、焼入れした後に物品を室温より低い温度まで冷却し、冷却した後に物品を焼きもどしする。
本発明の方法の別の変形においては、加熱を約1600°F〜約1700°Fの範囲の温度まで行い、メッキを行うことによって約0.0005インチ〜約0.0025インチの範囲の厚さを有する均一なニッケル被膜を付着させ、排気を大気圧より低い約1トルまで行い、浸炭ガスを導入する第一の時間は約1分間であり、真空引きする第二の時間は約4分間であり、この第二の時間は前記の導入が始まったときに開始し、そして上記の繰り返しは520回行われる。
本発明の方法の一つの変形はさらに、ニッケルメッキの厚さを制御することによってケース領域内での炭化物の形態を制御することを含む。
本発明の装置の一つの変形においては、ステンレス鋼は、重量パーセントで、クロム(Cr)13%、ニッケル(Ni)2.85%、モリブデン(Mo)1.8%、コバルト(Co)5.3%、マンガン(Mn)0.7%、バナジウム(V)0.6%、および残部の鉄(Fe)からなる公称(nominal)化学組成を有する。
本発明の装置の一つの変形においては、ケース部分は約0.090インチ以下の深さまでRc50の硬度を有する。
本発明の装置の一つの変形においては、鋼の物体はステンレス鋼からなり、このステンレス鋼は、重量パーセントで、クロム(Cr)13%、ニッケル(Ni)2.85%、モリブデン(Mo)1.8%、コバルト(Co)5.3%、マンガン(Mn)0.7%、バナジウム(V)0.6%、および残部の鉄(Fe)からなる公称化学組成を有し、ケース部分は実質的に図6に示す硬度の輪郭を有する。
本発明の装置の一つの変形においては、鋼の物体はステンレス鋼であり、このステンレス鋼の耐食性は浸炭したケース部分において実質的に低下していない。
本発明の装置の一つの変形においては、ステンレス鋼の耐食性は硬化して浸炭したケースにおいて実質的に低下していない。
本発明の関連する目的と利点は、以下の説明によって明らかになるだろう。
Claims (35)
- 鋼物品の硬度を増大させる方法であって、
鋼物品の表面の少なくとも一部にニッケルメッキを施し、
鋼物品に浸炭を行うことによってニッケルメッキを通して炭素原子を拡散させて0.090インチまでの深さにおいて少なくともRc50の硬度を有する浸炭された部分を形成させ、そして
前記浸炭を行った後に鋼物品を熱処理して浸炭された部分が少なくともRc50の硬度を有するようにする、
以上の工程を含む方法。 - 前記メッキを施す工程は無電解ニッケル処理を含む、請求項1に記載の方法。
- ニッケルメッキを除去することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記熱処理が鋼物品を焼きなましすることを含み、そしてさらに、前記焼きなましの後であって更なる熱処理工程の前にニッケルメッキを除去することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記メッキを施す工程によって0.0005インチ〜0.0025インチの範囲の厚さを有するニッケルメッキを付着させる、請求項1に記載の方法。
- 前記メッキを施す工程によって0.0005インチ〜0.0015インチの範囲の厚さを有するニッケルメッキを付着させる、請求項5に記載の方法。
- 鋼物品はステンレス鋼である、請求項1に記載の方法。
- 前記浸炭を行うことは真空浸炭を含む、請求項1に記載の方法。
- 真空浸炭工程において、浸炭雰囲気を大気より低い圧力に排気し、鋼物品を浸炭温度まで加熱し、浸炭ガスを浸炭雰囲気中に導入し、そしてさらに真空引きして浸炭ガスを浸炭雰囲気中に導入することを含む、請求項8に記載の方法。
- メッキを施す前に鋼物品のある部分をマスキングして、鋼物品のその部分にニッケルメッキが行われることを防ぐことをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 鋼物品はステンレス鋼であり、
前記浸炭を行うことが真空浸炭を含み、
前記ニッケルメッキを施す工程は0.0005インチ〜0.0015インチの範囲の厚さを有する無電解ニッケルメッキを付着させることであり、
前記熱処理が鋼物品を焼きなましすることを含み、そして
前記焼きなましの後であって更なる全ての熱処理工程の前にニッケルメッキを除去することをさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記浸炭を行う工程が周囲温度よりも高い浸炭温度において行われ、ニッケルメッキは溶融することなく浸炭温度に耐えることができる、請求項11に記載の方法。
- ニッケルメッキは、重量パーセントで96〜98%のニッケルと2〜4%のリンからなる付着合金である、請求項12に記載の方法。
- 鋼物品を加工処理する方法であって、
鋼物品の表面を無電解ニッケル材料でメッキし、
鋼物品を浸炭温度まで加熱し、
鋼物品に浸炭を行うことによってメッキを通して炭素原子を拡散させて0.090インチまでの深さにおいて少なくともRc50の硬度を有する硬化した浸炭領域を形成させ、
そして
前記浸炭を行った後に無電解ニッケル材料の少なくとも一部を除去する、
以上の工程を含む方法。 - 前記ニッケル材料を除去した後に後熱操作を行うことをさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 浸炭を行った後に鋼物品を焼きなましすることをさらに含み、またさらに、前記焼きなましを行った後に後熱サイクルを実施することを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記メッキを行うことによって0.0005インチ〜0.0025インチの範囲の厚さまで無電解ニッケル材料を付着させる、請求項14に記載の方法。
- 鋼物品はステンレス鋼であり、
前記メッキを行うことによって0.0005インチ〜0.0015インチの範囲の厚さを有する均一な被膜を形成させ、
前記浸炭を行った後に鋼物品を焼きなましすることをさらに含み、
前記焼きなましを行った後に鋼物品を焼入れすることをさらに含み、
前記焼入れをした後に鋼物品を安定化処理することをさらに含み、
またさらに、前記安定化処理をした後に鋼物品を焼きもどしすることを含む、請求項14に記載の方法。 - 硬化した浸炭領域は0.012インチ以上の深さにおいて少なくともRc50の硬度を有し、前記浸炭を行う工程が周囲温度よりも高い浸炭温度において行われ、ニッケルメッキは溶融することなく浸炭温度に耐えることができる、請求項18に記載の方法。
- ニッケルメッキは、重量パーセントで96〜98%のニッケルと2〜4%のリンからなる付着合金であり、浸炭は真空浸炭である、請求項19に記載の方法。
- 前記メッキの厚さを調整することによって、硬化した浸炭領域内での炭化物の組織を変化させることを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記メッキを行う工程においてニッケル材料の厚さを選択し、それによって浸炭領域における炭化物の形態を選択する、請求項14に記載の方法。
- 前記メッキの厚さを制御することによって浸炭領域における炭化物の形態を制御することをさらに含み、また鋼物品はステンレス鋼で形成される、請求項14に記載の方法。
- (a)ステンレス鋼物品の表面に無電解ニッケルメッキを施し、
(b)物品を機械式ハウジングの中に設置し、
(c)機械式ハウジング内の雰囲気を大気より低い圧力に排気し、
(d)機械式ハウジングの中で物品を浸炭温度まで加熱し、
(e)機械式ハウジングの中に浸炭ガスを第一の時間にわたって導入し、
(f)機械式ハウジングの中を第二の時間にわたって真空引きし、そして
(g)工程(c)〜(f)を多数回繰り返す、
さらに、工程(g)の後に物品を焼きなましし、前記焼きなましを行った後にニッケルメッキを除去し、前記焼きなましを行った後に物品を焼入れし、前記焼入れを行った後に物品を室温より低い温度まで冷却し、前記冷却を行った後に物品を焼きもどしする、
以上の工程を含む方法であって、前記鋼物品は0.090インチまでの深さにおいて少なくともRc50の硬度を有する硬化した浸炭領域を有する、方法。 - 前記の繰り返しを行った後にニッケルメッキの少なくとも一部を除去することをさらに含む、請求項24に記載の方法。
- 前記の繰り返しを行った後にニッケルメッキを除去することをさらに含む、請求項24に記載の方法。
- 前記の繰り返しを行った後に、後浸炭不動態拡散の工程を行って物品の中に炭素原子がさらに拡散することを可能にすることをさらに含む、請求項24に記載の方法。
- 前記浸炭ガスの導入を開始すると同時に前記真空引きを始める、請求項27に記載の方法。
- 前記加熱を1600°F〜1700°Fの範囲の温度まで行い、
前記メッキを行うことによって0.0005インチ〜0.0025インチの範囲の厚さを有する均一なニッケル被膜を付着させ、
前記排気を大気圧より低い1トルまで行い、
前記浸炭ガスを導入する第一の時間は1分間であり、
前記真空引きを行う第二の時間は4分間であり、この第二の時間は前記の導入が始まったときに開始し、そして
前記の繰り返しは520回行われる、請求項24に記載の方法。 - 前記ニッケルメッキは、重量パーセントで96〜98%のニッケルと2〜4%のリンからなる付着合金であり、浸炭温度はニッケルメッキの融点よりも低い、請求項24に記載の方法。
- メッキの厚さを調整することによって、硬化した浸炭領域内での炭化物の組織を所望のものに調整することを含む、請求項24に記載の方法。
- ニッケルメッキの厚さを制御することによって浸炭領域内での炭化物の形態を制御することをさらに含む、請求項24に記載の方法。
- 硬化した浸炭部分と心部とを有する鋼の物体を含む装置であって、前記浸炭部分は0.090インチの深さにおいて少なくともRc50の硬度を有していて、連続した相の結晶粒界炭化物が存在せず、鋼の物体はステンレス鋼からなり、前記ステンレス鋼は、重量パーセントで、クロム(Cr)13%、ニッケル(Ni)2.85%、モリブデン(Mo)1.8%、コバルト(Co)5.3%、マンガン(Mn)0.7%、バナジウム(V)0.6%、および残部の鉄(Fe)からなる公称化学組成を有する、前記装置。
- 前記浸炭部分は微細で均一に分散した炭化物を含む、請求項33に記載の装置。
- このステンレス鋼の耐食性は硬化した浸炭部分において低下していない、請求項33に記載の装置。
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