JP6138810B2 - 温度低下中の最後の窒化工程を備える浸炭窒化方法 - Google Patents

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Description

本発明は、鋼製部品、特に、限定はされないが、自動車の製造で用いられる部品の浸炭窒化方法に関する。具体的には、本発明は、農業機械、工作機械、又は、航空分野の部品の製造で用いられる部品にも適用される。
一定温度で交互に行う浸炭工程及び窒化工程を備える鋼製部品の浸炭窒化方法は欧州特許第１８８５９０４号明細書から知られている。交互に行う浸炭工程及び窒化工程は、加熱工程及び温度均等化工程の後であって、焼入れ工程の前に行われる。変形例として、加熱工程の間、及び／又は、温度均等化工程の間に、温度８００℃から窒化ガスを注入することが示されている。
欧州特許第１８８５９０４号明細書
本発明は、前述の欧州特許第１８８５９０４号明細書の方法を改善すること、即ち、好ましくは、処置時間の短縮と共に、取得する部品の品質を改善することを目的とする。
この目的を達成するため、本発明は、鋼製部品、特に、自動車の製造に用いられる部品の浸炭窒化方法を提供する。該浸炭窒化方法は、加熱工程の後であって焼入れ工程の前に、一定温度で交互に行う浸炭工程及び窒化工程を備える。焼入れ直前の最後の窒化工程は冷却を伴う。
実際には、既に本発明の一部である観察によれば、浸炭温度よりも低い温度から焼入れを開始することが可能であることがわかる。従って、最後の窒化工程の間の冷却によって、良好な窒化に、より有利な状態で、その後を実行することが可能である。
本発明の有利なバージョンによれば、最後の窒化段階は、ある温度のステージを有する。従って、最後の窒化工程は最適な条件で行われる。
本発明の他の有益な態様によれば、加熱工程は、温度上昇のみの段階を有し、温度上昇のみの段階の後に、加熱が継続される初期窒化段階が続く。好ましくは、初期窒化段階の間、加熱は、温度上昇のみの段階と比べて小さい温度勾配で実行される。従って、処置時間を増加させることなく、良好な窒化を推進する状態で行われる窒素濃縮が高まる。これにより、後続の窒化工程の１つを短くするか又は取り除くことが可能となり、総処置時間を減らすことが可能となる。
本発明の更に他の有益な態様によれば、初期窒化段階は、７００℃から７５０℃までの範囲内の温度から、８６０℃から１，０００℃までの範囲内の温度まで実行される。
前述した目的、特徴及び利点と、他の目的、特徴及び利点とは、本発明に係る低圧浸炭窒化方法の種々の具体的な限定されない実施の形態についての下記説明を読むことで明らかになる。
実施の形態に係る本発明の浸炭窒化方法の様々な工程を示す簡略図である。 他の実施の形態に係る本発明の浸炭窒化方法の様々な工程を示す簡略図である。 更に他の実施の形態に係る本発明の浸炭窒化方法の様々な工程を示す簡略図である。
図１を参照すると、本発明に係る浸炭窒化方法は、周囲温度から、図中Ｎｉ１で示される温度７００℃の点までの連続した直線によって示される最初の温度上昇のみの段階Ｍを有する最初の加熱工程を備える。処置されるべき鋼鉄の組成によれば、温度上昇のみの段階を、７００℃から７５０℃までの範囲内の温度に到達するまで実行してもよい。温度上昇のみの段階は、１０分から９０分までの範囲内の継続時間を有する。即ち、単純な加熱は８℃／分から７５℃／分までの範囲内の温度勾配で実行される。
そして、本方法は初期窒化段階Ｎ１を備え、初期窒化段階Ｎ１の間、加熱工程が、図示された例では、温度９４０℃まで継続される。実際には、温度９４０℃は、より良質の処置を達成することが可能な温度８６０℃から、より速い処置を行うことが可能な温度１，０００℃の間の妥協点に相当する。
初期窒化段階の第１実施の形態に対応する図１の実施の形態では、加熱は、規則的にではあるが、単純な加熱の間の温度勾配よりも小さい３．５℃／分から１６℃／分までの範囲内の温度勾配で継続する。初期窒化段階は、この初期工程で固着することが望まれる窒素の量と、処置されるべき鋼鉄の組成とに応じて、１５分から４５分の間続けられる。
周知であるように、初期窒化段階は、拡散段階と交互に行われる窒化ガス、例えばアンモニアの注入段階を有する。
図２に示される初期窒化段階の第２実施の形態によれば、単純な温度上昇の間と同じ温度勾配で、加熱が、７５０℃から８５０℃までの範囲内の温度の点まで継続する。ここで、７５０℃から８５０℃までの範囲内の温度の点は、８００℃であり、図２中でＮｉ２と示されている。そして、温度は図２中でＮｉ３と示される時間まで、ある温度のステージに維持される。この温度から浸炭温度への到達が、強い加熱によって実現される。
ステージの温度は、処置されるべき部品の組成を考慮した最適状態で初期窒化段階を行うために、周知の方法で選択される。なお、この点では、このステージを考慮して、部品に、受け入れることができない圧力を与えることがないように、最後の加熱を非常に速く、例えば、８０℃／分から１００℃／分で実行してもよい。
図３によって示される初期窒化段階の第３実施の形態によれば、加熱は、点Ｎｉ１から、第１実施の形態での温度勾配よりも小さい温度勾配、好ましくは、２℃／分から８℃／分までの範囲内の温度勾配で、Ｎｉ４で示される時間まで継続する。ここで、Ｎｉ４で示される時間は温度８５０℃に対応する。強い加熱によって、温度８５０℃から浸炭温度への到達が、第２実施の形態の温度勾配と同様の温度勾配に従って実現される。
初期窒化段階に関して用いられる如何なる実施の形態でも、本方法は、窒化段階と交互に行うｎ回の浸炭段階を備える。周知のように、浸炭工程及び窒化工程は、拡散段階と交互に行う図示しない処置ガスの注入段階を有する。図中には、線図が窒化工程Ｎ１と最後の浸炭工程Ｃｎとの間に挿入されている。この最後の浸炭工程Ｃｎの終わりに、本方法は、焼入れＴの直前に行われて冷却を伴う最後の窒化工程Ｎｎを備える。
図中の破線によって示される最後の窒化工程Ｎｎの第１実施の形態によれば、冷却によって、窒化に最適な温度範囲内にある温度への連続的な低下が実現される。一方で、この温度は、効果的な焼入れが可能である程、十分に高い。図示された例では、焼入れ前の最後の温度は８４０℃である。実際には、９００℃から８００℃までの範囲内における焼入れ前の最後の温度で、申し分のない結果が得られる。このように制限された温度の低下によって、焼入れの間の部品への圧力が下がることが観測されている。
最後の窒化工程は、好ましくは１５分から６０分の間の継続時間を有する。これは、１０℃／分から１℃／分までの範囲内の温度勾配に対応する。初期窒化段階と同様に、最後の窒化工程は、好ましくは、拡散段階と交互に行う窒化ガスの注入段階を有する。
図２に示される最後の窒化工程Ｎｎの第２実施の形態によれば、冷却は、最初、強く、鋼鉄に過度な圧力を引き起こさない、可能な限り大きな温度勾配で、処理されている鋼鉄に最適な窒化温度まで下げる。処理されている鋼鉄に最適な窒化温度は、図中Ｎｎ１で示され、ここでは８４０℃である。冷却の後、温度は焼入れの開始まで、ある温度のステージに維持される。
実際には、初期窒化段階の任意の実施の形態を、最後の窒化段階の任意の実施の形態と組み合わせることで本発明に係る浸炭窒化方法を実施してもよい。
なお、本発明に係る窒化段階の増加された効率に起因して、２つの浸炭工程間に含まれる少なくとも１つの窒化工程を、単純な拡散工程に置き換えることが可能となる。この工程は、窒化工程よりも短いので、総処置時間は短くなる。
当然のことながら、本発明は前述した実施の形態に限定されず、例えば、特許請求の範囲で定義される本発明の枠組みから逸脱しない別の実施の形態に本発明を適用してもよい。具体的には、図中の点線によって示されているように、一定の勾配に従って、初期加熱を実行してもよい。
本発明は、２０１１年１０月３１日に出願されて、その内容（本文、図面及び特許請求の範囲）が参照によって本明細書に組み込まれる仏国特許出願第１１／５９８７８号明細書の優先権を主張する。

Claims (9)

  1. 鋼製部品の浸炭窒化方法において、
    温度上昇の工程の後であって焼入れ工程の前に、一定温度で交互に行う浸炭工程及び窒化工程と、
    前記焼入れ工程直前に行われ、温度低下を伴う最後の窒化工程と
    を備えることを特徴とする浸炭窒化方法。
  2. 前記温度低下は、９００℃から８００℃までの範囲内の温度に低下するまで実行されること
    を特徴とする請求項１に記載の浸炭窒化方法。
  3. 前記温度低下は、１０℃／分から１℃／分までの範囲内の温度勾配で実行されること
    を特徴とする請求項１に記載の浸炭窒化方法。
  4. 前記温度上昇の工程は、温度上昇のみの段階を有し、
    該温度上昇のみの段階の後に、温度上昇が継続される初期窒化段階が続くこと
    を特徴とする請求項１に記載の浸炭窒化方法。
  5. 前記初期窒化段階は、７００℃から７５０℃までの範囲内の温度から、８６０℃から１，０００℃までの範囲内の温度まで実行されること
    を特徴とする請求項４に記載の浸炭窒化方法。
  6. 前記初期窒化段階の間、温度上昇が、前記温度上昇のみの段階に比べて小さい温度勾配で行われること
    を特徴とする請求項４に記載の浸炭窒化方法。
  7. 前記初期窒化段階はある温度ステージを有すること
    を特徴とする請求項６に記載の浸炭窒化方法。
  8. 前記初期窒化段階の直後に最初の浸炭工程が続くこと
    を特徴とする請求項６に記載の浸炭窒化方法。
  9. 前記初期窒化段階は、３．５℃／分から１６℃／分までの範囲内の温度勾配で実行されること
    を特徴とする請求項４に記載の浸炭窒化方法。
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