JP5593717B2 - 鋼材の熱処理方法 - Google Patents

鋼材の熱処理方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5593717B2
JP5593717B2 JP2010020895A JP2010020895A JP5593717B2 JP 5593717 B2 JP5593717 B2 JP 5593717B2 JP 2010020895 A JP2010020895 A JP 2010020895A JP 2010020895 A JP2010020895 A JP 2010020895A JP 5593717 B2 JP5593717 B2 JP 5593717B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat treatment
treatment method
steel material
atmosphere
hydrogen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2010020895A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2011157598A (ja
Inventor
直樹 梅森
敏之 森田
哲也 下村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daido Steel Co Ltd filed Critical Daido Steel Co Ltd
Priority to JP2010020895A priority Critical patent/JP5593717B2/ja
Publication of JP2011157598A publication Critical patent/JP2011157598A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5593717B2 publication Critical patent/JP5593717B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Description

本発明は鋼材の熱処理方法に関し、特に、曲げ疲労強度と面疲労強度が共に向上した鋼材を得ることができる熱処理方法に関する。
近年、機械構造用部品の高強度化が要請されており、鋼材の曲げ疲労強度と面疲労強度をいずれも向上させることが可能な真空浸炭窒化処理が提案されている。なお、真空浸炭窒化処理の一例は特許文献1に示されている。
特開2007−262505
ところで、真空浸炭窒化処理では浸窒ガスとしてアンモニアガスを使用するが、発明者等の調査によると、アンモニアガスの分解で生じた水素が鋼材中に浸入してその強度向上を阻害していることが判明した。
そこで、本発明は上記知見に基づいて鋼材の強度向上を実現する鋼材の熱処理方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本第1発明では、真空浸炭処理の後、真空窒化処理を行う鋼材の熱処理方法において、真空窒化処理の終了に続いて、炉温を790〜890℃で、1.1kPa以上の窒素ガス雰囲気とし、当該雰囲気中の水素分圧を10Pa以下に減少させる脱水素処理を行い、その後油冷による焼入れを行う。
本第1発明においては、真空窒化処理の終了によってアンモニアの供給が停止された後、脱水素処理によって雰囲気中の水素分圧を10Pa以下に減少させるから、鋼材に浸入した水素が雰囲気中に放出されて鋼材中の水素濃度が低下し、その強度が向上させられる。
本第2発明では、前記脱水素処理を雰囲気中に窒素ガスを供給することによって行なう。本第2発明においては、窒素ガスを供給することにより、真空窒化処理によって鋼材中に浸透させた窒素を放出させることなく、水素分圧を低下させて水素のみを鋼材中から放出させることができる。
以上のように、本発明の鋼材の熱処理方法によれば、真空窒化処理中に鋼材に浸入した水素が、これに続く脱水素処理で雰囲気中に放出されるから、鋼材中の水素濃度が低下してその強度が向上する。
本発明の熱処理方法を実施した際の熱処理炉の炉温等の経時変化を示す図である。 真空窒化処理における炉内圧力と鋼材中の窒素濃度の関係を示す図である。 脱水素処理における雰囲気中の水素分圧と曲げ疲労強度の関係を示す図である。 脱水素処理における雰囲気中の水素分圧と面疲労強度の関係を示す図である。
図1には本発明の熱処理方法を実施した際の熱処理炉の炉温、炉圧、炉内の水素分圧の経時変化を示す。炉温をT1に上げるとともに、炉圧をP1まで低下させてこれを維持し、その前半は浸炭ガスを供給して浸炭処理を行なう。後半は浸炭ガスに代えて窒素ガスを供給することにより浸炭した炭素の拡散処理を行なう。この後、炉温をT2に下げてアンモニアガスを供給することによって窒化処理を行なうが、この過程で、アンモニアガスの分解で水素が生じてその分圧が増大し、水素が鋼材中に浸入してその強度向上を阻害する。そこで、窒化処理を終えた後にその炉温と炉圧を保ちつつ、窒素ガスを供給して水素分圧が10Pa以下になるようにして、鋼材の脱水素処理を行なう。脱水素処理を終了した後は油冷等による焼入れを行なう。
ここで、炉温T1は900〜950℃の間とするのが良く、炉温T2は790〜890℃の間とするのが良い。炉圧P1は、図2に示すように、0.3、0.5、0.7、0.9、1.0、1.1、1.2、1.5、1.7kPaと変化させた時の鋼材中の窒素濃度変化が1.1kPa以上で飽和していることから1.1kPa以上にしておく必要がある。また、浸炭ガスは炭化水素系ガスであり、例えばアセチレンガスが使用できる。
(実施例)
図1の炉温T1を930℃とし、炉温T2は790〜890℃の間で調整した。浸炭ガスとしてアセチレンガスを使用した。炉圧P1は1.2kPaとした。被処理鋼材としては、歯車用鋼であるJIS SCM420,SCr420、SNCM220のそれぞれ曲げ疲労強度を測定するための切欠き付小野式回転曲げ試験片および面疲労強度を測定するためのローラーピッチング試験片を使用した。小野式回転曲げ試験片は全長が210mm、外径が18mm、切欠きのRが1mm、応力集中係数が1.84であった。また、ローラーピッチング試験片は全長が130mm、外径が26mmであった。
浸炭処理と拡散処理の時間を調整することによって試験片の表層炭素濃度を変化させ、また窒化処理では炉温T2を上記範囲で調整することで試験片の表層窒素濃度を変化させた。なお、これら表層炭素濃度および表層窒素濃度は、試験片の断面をEPMA(Electron Probe Micro Analyzer)で測定することによって得た。
図3、図4には、互いに異なる表層炭素濃度と表層窒素濃度を示す試験片について脱水素処理を行った場合の、それぞれ小野式回転曲げ試験による107回曲げ疲労強度およびローラピッチング試験による107回面疲労強度を測定した結果を示す。なお、図3、図4中、「C」の前の数字が各試験片の表層炭素濃度(小数)を示し、Nの前の数字が表層窒素濃度(小数)を示す。
図3、図4より明らかなように、水素分圧を10Pa以下にすると小野式回転曲げ試験およびローラピッチング試験による107回疲労強度は、水素分圧を900Paや100Paとした時に比していずれも大きく向上し、曲げ疲労強度および面疲労強度のいずれも大きく改善されている。なお、水素分圧を100Paにするために実験では窒素ガスに加えて水素ガスも供給した。

Claims (2)

  1. 真空浸炭処理の後、真空窒化処理を行う鋼材の熱処理方法において、真空窒化処理の終了に続いて、炉温を790〜890℃で、1.1kPa以上の窒素ガス雰囲気とし、当該雰囲気中の水素分圧を10Pa以下に減少させる脱水素処理を行い、その後油冷による焼入れを行うことを特徴とする鋼材の熱処理方法。
  2. 前記脱水素処理を雰囲気中に窒素ガスを供給することによって行なう請求項1に記載の鋼材の熱処理方法。
JP2010020895A 2010-02-02 2010-02-02 鋼材の熱処理方法 Expired - Fee Related JP5593717B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010020895A JP5593717B2 (ja) 2010-02-02 2010-02-02 鋼材の熱処理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010020895A JP5593717B2 (ja) 2010-02-02 2010-02-02 鋼材の熱処理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011157598A JP2011157598A (ja) 2011-08-18
JP5593717B2 true JP5593717B2 (ja) 2014-09-24

Family

ID=44589795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010020895A Expired - Fee Related JP5593717B2 (ja) 2010-02-02 2010-02-02 鋼材の熱処理方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5593717B2 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2010279452B2 (en) 2009-08-07 2015-04-30 Swagelok Company Low temperature carburization under soft vacuum
EP2804965B1 (en) 2012-01-20 2020-09-16 Swagelok Company Concurrent flow of activating gas in low temperature carburization
JP6225510B2 (ja) * 2013-06-27 2017-11-08 愛知製鋼株式会社 減圧浸炭浸窒処理方法
JP6788817B2 (ja) * 2015-10-14 2020-11-25 大同特殊鋼株式会社 真空浸炭窒化部品の製造方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10204612A (ja) * 1997-01-22 1998-08-04 Nippon Seiko Kk 機械部品の脱水素処理方法
JP2002339054A (ja) * 2001-05-17 2002-11-27 Daido Steel Co Ltd 耐高面圧部材およびその製造方法
JP4876668B2 (ja) * 2006-03-29 2012-02-15 アイシン精機株式会社 鋼部材の熱処理方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011157598A (ja) 2011-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kulka et al. An alternative method of gas boriding applied to the formation of borocarburized layer
CN107245691B (zh) 金属材料复合热处理表面强化方法
JP2007046088A (ja) 浸窒焼入品及びその製造方法
JP5593717B2 (ja) 鋼材の熱処理方法
JP5927018B2 (ja) 機械部品の製造方法
JP4041602B2 (ja) 鋼部品の減圧浸炭方法
JP4655528B2 (ja) 高強度機械構造用部品の製造方法、および高強度機械構造用部品
CN113862610B (zh) 一种提高渗碳层耐蚀性能的预处理方法
JP4876668B2 (ja) 鋼部材の熱処理方法
JP2014520957A (ja) 駆動ベルトのリング部品のための製造方法
JP6228403B2 (ja) 炭素鋼の表面硬化方法及び表面硬化構造
JP2015232164A (ja) 転がり軸受の製造方法及び熱処理装置
WO2015125767A1 (ja) 機械部品の製造方法
JP4169864B2 (ja) 鋼の浸炭処理方法
CN111945103A (zh) 一种16Cr3NiWMoVNbE材料低压真空碳氮共渗方法
JPH01212748A (ja) 鋼の迅速浸炭処理方法
JP2018028113A (ja) 鋼材の製造方法
JP4858071B2 (ja) 鋼材の表面処理方法及び表面処理された鋼材
JP2009270155A (ja) 浸窒焼入れ方法および浸窒焼入れ品
JP6071365B2 (ja) 機械部品の製造方法
JP5837282B2 (ja) 表面改質方法
JP2019119892A (ja) ガス浸炭方法
JP2019026875A (ja) ワークの製造方法
JPS5881963A (ja) 真空浸炭方法
JP4327812B2 (ja) 浸炭部品の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20121226

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140204

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140404

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140708

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140721

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5593717

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees