JP6849520B2 - 鋼材部品の製造方法、および、浸炭炉 - Google Patents
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Description
(セメンタイト析出抑制効果の実証1)
鋼材であるM50NiL材に浸炭ステップおよび拡散ステップの順に熱処理を施した。浸炭ステップでは、鋼材の表面における浸炭用ガスの炭素濃度(表面炭素濃度)を1.4%とし、浸炭温度を930℃、浸炭時間を約10分間とした。また、拡散ステップでは、拡散時間を約22分間とし、鋼材の表面炭素濃度が1.15%となるまで処理を継続した。
(セメンタイト析出抑制効果の実証2)
鋼材であるM50NiL材に浸炭ステップおよび拡散ステップを含む浸炭処理を行うことで、実施例1を作製した。浸炭ステップは、鋼材表面に炭素を浸入させる浸炭促進工程と、鋼材表面から鋼材内部へ炭素を拡散させる拡散促進工程と、を所定の浸炭温度(930℃)で交互に繰り返すステップである。拡散ステップは、浸炭ステップの後に鋼材表面の炭素濃度を拡散促進工程における鋼材表面の炭素濃度よりも低くするステップである。
鋼材であるM50NiL材に浸炭ステップおよび拡散ステップを含む浸炭処理を行うことで、実施例2〜実施例7を作製した。浸炭ステップは、鋼材表面に炭素を浸入させる浸炭促進工程と、鋼材表面から鋼材内部へ炭素を拡散させる拡散促進工程と、を所定の浸炭温度(930℃)で交互に繰り返すステップである。拡散ステップは、浸炭ステップの後に鋼材表面の炭素濃度を拡散促進工程における鋼材表面の炭素濃度よりも低くするステップである。
比較例2 0.85〜1.3
比較例3 1.4 〜2.1
実施例2 1.4 〜2.0
実施例3 1.4 〜1.9
実施例4 1.7 〜2.0
実施例5 1.6 〜2.0
実施例6 1.5 〜2.0
実施例7 1.4 〜2.0
比較例4 0.8 〜2.0
2 熱処理室
3 ヒータ
4 ガス供給部
5 吸引部
6 制御部
100 鋼材
101 鋼材の表面
C 鋼材表面の炭素濃度
Cpre 鋼材に炭化物を析出する炭素濃度
Clim 鋼材の限界炭素濃度
TM1 浸炭ステップが実施される時間
TM2 拡散ステップが実施される時間
Claims (8)
- 鋼材表面に炭素を浸入させる浸炭促進工程と、前記鋼材表面から前記鋼材内部へ炭素を拡散させる拡散促進工程と、を所定の浸炭温度で交互に繰り返す浸炭ステップと、
前記浸炭ステップの後に前記鋼材表面の炭素濃度を前記拡散促進工程における前記鋼材表面の前記炭素濃度よりも低くする拡散ステップと、を含み、
前記浸炭促進工程における前記鋼材表面の前記炭素濃度が、前記鋼材に炭化物を析出する炭素濃度以上で、且つ、前記鋼材の限界炭素濃度以下に設定され、
前記限界炭素濃度は、前記鋼材表面の前記炭素濃度を前記拡散ステップを経て0.8%以下の水準にできる状態となるときの前記浸炭促進工程における前記鋼材表面の前記炭素濃度の上限値であって、2%であることを特徴とする、鋼材部品の製造方法。 - 請求項1に記載の鋼材部品の製造方法であって、
前記拡散促進工程における前記鋼材表面の前記炭素濃度が、前記鋼材に炭化物を析出する炭素濃度以上で、且つ、前記浸炭促進工程における前記鋼材表面の前記炭素濃度未満に設定されていることを特徴とする、鋼材部品の製造方法。 - 請求項1または請求項2に記載の鋼材部品の製造方法であって、
前記鋼材は、耐熱軸受鋼であり、前記浸炭ステップにおける前記鋼材表面の前記炭素濃度が、1.4%〜2.0%の範囲に設定されていることを特徴とする、鋼材部品の製造方法。 - 請求項3に記載の鋼材部品の製造方法であって、
前記浸炭ステップにおける前記鋼材表面の前記炭素濃度が、1.7%〜2.0%の範囲に設定されていることを特徴とする、鋼材部品の製造方法。 - 請求項3または請求項4に記載の鋼材部品の製造方法であって、
前記浸炭促進工程における前記鋼材表面の前記炭素濃度が前記範囲の上限値に設定され、前記拡散促進工程における前記鋼材表面の前記炭素濃度が前記範囲の下限値に設定されていることを特徴とする、鋼材部品の製造方法。 - 請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の鋼材部品の製造方法であって、
前記浸炭ステップが実施される時間は、前記拡散ステップが実施される時間よりも短く設定されていることを特徴とする、鋼材部品の製造方法。 - 請求項1〜請求項6の何れか1項に記載の鋼材部品の製造方法であって、
複数の前記拡散促進工程において後の前記拡散促進工程になるほど、1回の前記拡散促進工程の実施時間が長くなるように設定されていることを特徴とする、鋼材部品の製造方法。 - 熱処理室と、
前記熱処理室を加熱するヒータと、
前記熱処理室内へ浸炭用ガスを供給するガス供給部と、
前記熱処理室内を吸引するための吸引部と、
前記ガス供給部および前記吸引部を制御する制御部と、を含み、
前記制御部は、
前記熱処理室内に配置された鋼材を所定の浸炭温度で浸炭させる浸炭ステップにおいて、前記鋼材表面に炭素を浸入させる浸炭促進工程と、前記鋼材表面から前記鋼材内部へ炭素を拡散させる拡散促進工程と、を交互に行わせ、前記浸炭促進工程における前記鋼材表面の前記炭素濃度が、前記鋼材に炭化物を析出する炭素濃度以上で、且つ、前記鋼材の限界炭素濃度以下となるように、前記熱処理室内の雰囲気を制御し、
前記浸炭ステップの直後に実行されるとともに前記鋼材内部において炭素を拡散させる拡散ステップにおいて、前記鋼材表面の前記炭素濃度を前記拡散促進工程における前記鋼材表面の前記炭素濃度よりも低くするように前記熱処理室内の雰囲気を制御するように構成され、
前記限界炭素濃度は、前記鋼材表面の前記炭素濃度を前記拡散ステップを経て0.8%以下の水準にできる状態となるときの前記浸炭促進工程における前記鋼材表面の前記炭素濃度の上限値であって、2%であることを特徴とする、浸炭炉。
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