JPH02232354A - 機械構造用部品の浸炭熱処理方法 - Google Patents
機械構造用部品の浸炭熱処理方法Info
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- JPH02232354A JPH02232354A JP5128089A JP5128089A JPH02232354A JP H02232354 A JPH02232354 A JP H02232354A JP 5128089 A JP5128089 A JP 5128089A JP 5128089 A JP5128089 A JP 5128089A JP H02232354 A JPH02232354 A JP H02232354A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
（産業上の利用分野）
本発明は，Ｎｉを含有する機械構造用鋼よりな葛機械構
造用部品、例えば大型の浸炭歯車や浸炭軸受などの機械
構造用部品の浸炭熱処理に利用される機械構造用部品の
熱処理方法に関するものである． （従来の技術） Ｎｉを含有する機械構造用鋼としては、例えば、ＪＩＳ
Ｇ ４１０２に制定されたニッケルクロム鋼鋼材
があるが、このようなＮｉを含有する機械構造用鋼より
なる機械構造用部品に対して浸炭焼入れ処理を施すと、
Ｎｉがオーステナイト形成元素であることから残留オー
ステナイトの増加をきたし、 ■表面に軟化域が出現する． ■残留オーステナイトのマルテンサイト変態により寸法
変化を生ずる． ■残留オーステナイトが変態したマルテンサイトは焼も
どし処理されていないため靭性が劣化する． などといった悪影響がもたらされる． そこで、従来の場合には、浸炭焼入れ処理後に，Ａ１変
態以下の温度で残留オーステナイトの分解を促進する中
間熱処理を施し、さらに焼入れ焼もどし処理を施す工程
が採用されている．（発明が解決しようとする課題） しかしながら，一般に、このような中間熱処理では、Ａ
１変態以下の温度で数時間保持したのち空冷する処理が
１回ないしは数回繰り返して行われることから、時間的
にもコスト的にもかなり不利であり、この種のＮｉを含
有する機械構造用鋼よりなる機械構造用部品の浸炭熱処
理において時間のｍ縮をはかることが望まれるという課
題があった． （発明の目的〕 本発明は、上述した従来の課題にかんがみてなされたも
ので、Ｎｉを含有する機械構造用鋼よりなる機械構造用
部品の浸炭熱処理を従来の浸炭熱処理と同等ないしはそ
れ以−Ｌの品質をもってしかも著しく短時間のうちに実
施することが可能である機械構造用部品の浸炭熱処理方
法を提供することを目的としている．
造用部品、例えば大型の浸炭歯車や浸炭軸受などの機械
構造用部品の浸炭熱処理に利用される機械構造用部品の
熱処理方法に関するものである． （従来の技術） Ｎｉを含有する機械構造用鋼としては、例えば、ＪＩＳ
Ｇ ４１０２に制定されたニッケルクロム鋼鋼材
があるが、このようなＮｉを含有する機械構造用鋼より
なる機械構造用部品に対して浸炭焼入れ処理を施すと、
Ｎｉがオーステナイト形成元素であることから残留オー
ステナイトの増加をきたし、 ■表面に軟化域が出現する． ■残留オーステナイトのマルテンサイト変態により寸法
変化を生ずる． ■残留オーステナイトが変態したマルテンサイトは焼も
どし処理されていないため靭性が劣化する． などといった悪影響がもたらされる． そこで、従来の場合には、浸炭焼入れ処理後に，Ａ１変
態以下の温度で残留オーステナイトの分解を促進する中
間熱処理を施し、さらに焼入れ焼もどし処理を施す工程
が採用されている．（発明が解決しようとする課題） しかしながら，一般に、このような中間熱処理では、Ａ
１変態以下の温度で数時間保持したのち空冷する処理が
１回ないしは数回繰り返して行われることから、時間的
にもコスト的にもかなり不利であり、この種のＮｉを含
有する機械構造用鋼よりなる機械構造用部品の浸炭熱処
理において時間のｍ縮をはかることが望まれるという課
題があった． （発明の目的〕 本発明は、上述した従来の課題にかんがみてなされたも
ので、Ｎｉを含有する機械構造用鋼よりなる機械構造用
部品の浸炭熱処理を従来の浸炭熱処理と同等ないしはそ
れ以−Ｌの品質をもってしかも著しく短時間のうちに実
施することが可能である機械構造用部品の浸炭熱処理方
法を提供することを目的としている．
（課題を解決するための手段〕
本発明は，上述した目的を達成すべくなされたものであ
り、Ｎｉを含有する機械構造用鋼よりなる機械構造用部
品に対して種々のプラズマ浸炭を施し、後工程による浸
炭特性への影響を調べた結果、プラズマ浸炭条件により
適切な後工程との組み合わせがあることを見い出し、こ
れにより従来の浸炭処理に比べて同等ないしはそれ以上
の品質でありながら大幅な時間短縮を実現することが可
能になった． すなわち、本発明の第一請求項に係る機械構造用部品の
浸炭熱処理方法は，Ｎｉを含有する機械構造用鋼よりな
る機械構造用部品の浸炭熱処理を行うに際し、前記部品
を８５０〜１１００℃の温度域で浸炭時間（ｔＣ）と拡
散時間（ｔＤ）との比［ｔｏ／ｔｃ］が１以上となる条
件でプラズマ浸炭し．３００℃以下の温度に降温しだの
も，６００〜７５０℃のＡ，変態以下の温度に昇湿して
適宜時間保持し、モの後引続きあるいは時間をおいて適
宜の焼入れ焼もどし処理を施す構成としたことを特徴と
しており，本発明の第二請求項に係る機械構造用部品の
浸炭熱処理方法は、Ｎｉを含イイする機械構造用鋼より
なる機械構造用部品の浸炭熱処理を行うに際し、前記部
品を８５０〜ｌ１００゜Ｃの温度域で浸炭時間（ｔＣ）
と拡散時間（ＬＤ）との比［ｔｎ／ｔｅｌが１以下とな
る条件でプラズマ浸炭し，Ａｃｍ変Ｓ以下Ａ．変態以上
の温度に降温して適宜時間保持したのち、６００〜７５
０℃のＡ１変態以下の温度に降温して適宜時間保持し、
その後引続きあるいは時間をおいて適宜の焼入れ焼もど
し処理を施す構成としたことを特徴としており，これら
の各構成を上述した従来の課題を解決するための手段と
している． 本発明に係る浸炭熱処理方法においては，Ｎｉを含有す
る機械構造用鋼を素材とする部品が適用され、このよう
な機械構造用鋼としては，例えば、ＪＩＳ Ｇ ４
１０２に制定するニッケルクロム鋼鋼材（ＳＮＣ）や、
ＪＩＳ Ｇ ４１０３にｆｆｌＪｌ 定ｔるニッケ
ルクロムモリブデン鋼鋼材（ＳＮＣＭ）などがあるが、
このようなＪＩＳに制定されたもののみに限定されない
ことはいうまでもない． また、本発明に係る浸炭熱処理方法においては、プラズ
マ浸炭を採用しているが、このプラズマ浸炭は、機械構
造用部品を装入した加熱室の内部を真空引きした後、こ
の加熱室の内部に２〜３Ｔｏｒｒｆ）作動ガス（ＣＨ４
＋ Ｃ３ Ｈ８ ）を流しながら、機械構造用部品を
陰極としかつ加熱室壁部を陽極として両極間に直流電圧
を加えることにより、加熱室の内部でグロー放電プラズ
マを発生させ、前記作動ガスのイオン化によるＣ＋イオ
ンを発生してこれが機械構造用部品の表面に衝突するこ
とにより浸炭が行われるものである． このプラズマ浸炭は、■粒界酸化がなく、処理物の表面
が清浄で光輝性があること、■プラズマ作用により低圧
で均一な浸炭が得られ，ガス浸炭や真空浸炭のようなス
ーティングがないこと、■浸炭速度が大きく、低温およ
び短時間処理によりグレインの成長がなく、低歪処理が
可能であること、■高濃度浸炭が可能であること、■無
公害●省エネルギー処理が可能であること、などといっ
た特長を有しているものである． そこで、本発明の第１請求項に係る浸炭熱処理方法では
、Ｎｉを含有する機械構造用鋼よりなる部品をプラズマ
浸炭により浸炭処理するに際し、前記部品を８５０〜１
１００℃の温度域で浸炭時間（ｔＣ）と拡散時間（ｔＤ
）との比［ＬＤ／ｔｅｌが１以上となる条件でプラズマ
浸炭するようにしているが、この場合、８５０℃よりも
温度が低すぎると浸炭時間が長くかかりすぎて生産性お
よびコストの面で好ましくなく、１１００゜Ｃよりも温
度が高すぎると部品の寸法変化を生じやすくなるので好
ましくない。また、浸炭時間（ｔＣ）と拡散時間（ｔＤ
）との比［ｔｏ／ｔｃ］が１以上であるようにしたのは
、上記の温度範囲において部品の表面炭素濃度をほぼ鋼
の共析濃度以下にすることができるためである． このプラズマ浸炭後には３００℃以下の温度に降温する
が、この理由は、部品の表面近傍にペイナイトないしは
マルテンサイト変態を生じさせるためである． そして、３００℃以下の温度に降温したのち、６００〜
７００℃のＡ１変態以下の温度に昇温して適宜時間保持
するようにしているが、この理由は、残留オーステナイ
トを分解するためにフエライト●パーライトの２相域に
保持する必要があることによるものである． 次いで、引続きあるいは時間をおいて適宜の焼入れ焼も
どし処理を施すことにより、表面の硬度が大でかつ内部
の靭性にすぐれた機械構造用部品を得る． 他方、本発明の第二請求項に係る浸炭熱処理方法では、
Ｎｉを含有する機械構造用鋼よりなる部品をプラズマ浸
炭により浸炭処理するに際し，前記部品を８５０〜１１
００℃の温度域で浸炭時間（ｔＣ）と拡散時間（ｔＤ）
との比［ｔｎ／ｔｃ］が１以下となる条件でプラズマ．
浸炭するようにしているが、この場合、８５０℃よりも
温度が低すぎると浸炭時間が長くかかりすぎて生産性お
よびコストの面で好ましくなく、１ｌ００゜Ｃよりも温
度が高すぎると部品の寸法変化を生じやすくなるので好
ましくない．また、浸炭時間（ｔＣ）と拡散時間（ｔｎ
）との比［ｔＤ／ｔＣ］が１以下であるようにしたのは
、上記の温度範囲において部品の表面炭素濃度をほぼ鋼
の共析濃度以上にすることができるためである． このプラズマ浸炭後には鋼のＡｃｍ変悪以下Ａ１変態以
上の温度に降温するが、この理由は，オーステナイトと
セメンタイトの２相域に保持することによって，部品の
表面近傍に微細炭化物の析出を促すようにするためであ
る． そして、Ａｃｍ変態以下Ａ．変態以上の温度に降温した
のち、６００〜７５０℃のＡ１変態以下の温度に降温し
て適宜時間保持するようにしているが，この理由は、残
留オーステナイトを分解するためにフエライト●パーラ
イトの２相域に保持する必要があることによるものであ
る．次いで、引続きあるいは時間をおいて適宜の焼入れ
焼もどし処理を施すことにより、表面の硬度が大でかつ
内部の靭性にすぐれた機械構造用部品を得る． （発明の作用） 木発明に係る機械構造用部品の浸炭熱処理方法では、Ｎ
ｉを含有する機械構造用鋼よりなる部品の浸炭熱処理を
行うに際して、プラズマ浸炭を施すようにし、このプラ
ズマ浸炭条件によって適切な後工程を選定して組み合わ
せるようにしているので、浸炭速度が大きいプラズマ浸
炭の特長を活用することにより，従来のガス浸炭した部
品と同等ないしはそれ以上の品質を有する浸炭部品が従
来よりも短時間のうちに得られるようになる． （実施例） 第１表に示す化学成分のＮｆを含有する機械構造用鋼を
溶製したのち造塊し、鍛造および焼ならし処理を施して
直径２５ｍｍの九棒に加工し、浸炭処理用の供試体とし
た． 実施例１ 第１表に示した直径２５ｍｍの各浸炭処理用供試体をそ
れぞれ個別にプラズマ浸炭処理炉（大同特殊鋼（株）製
；型式ＰＭＦ−７５４）内に装入し、炉内部を真空引き
したのち、炉内部に２〜３Ｔｏｒｒの作動ガス（Ｃ３
Ｈａ ）を流しながら，陰極に接続した前記供試体と陽
極に接続した炉穀との間に直流電圧を加えてグロー放電
プラズマを発生させることにより浸炭するプラズマ浸炭
を行った拳 この実施Ｎ１においては、第１図に示す温度変化パター
ンに従って，供試体を温度（’ｒ＋ ）’ｃに昇温して
２０分間の前処理を行い、引続いて同じ温度（Ｔ１）℃
において浸炭時間（ｔ ｃ）の浸炭と、拡散時間（Ｌ
Ｄ）の拡散とによるプラズマ浸炭を行ったのち温度（Ｔ
ｚ）”ｌ：！に降温し、引続き温度（Ｔ３）’０に昇温
して５時間保持する後工程を終了し、さらに８００℃に
昇温して３０分間保持したのち油冷する焼入れを行い、
引続き２００℃に昇湿して２時間保持したのち空冷する
焼もどしを行った． この際のプラズマ浸炭温度（Ｔｌ），浸炭時間（ｔＣ）
，浸炭時間（ｔＣ）と拡散時ｆｉｌｌ（ｔＤ）との比［
ｔＤ／ｔｃ］，プラズマ浸炭後の降温温度（Ｔ２）およ
び降温後の昇温温度（Ｔ３）を第２表に示す． 次に，Ｓ処８！後の各供試体の表面硬さ（ビッカース硬
さ）を調べると共に、Ｈｖ５５０以上の有効硬化層深さ
を調べた．これらの結果を同じく第２表に示す． また，実施例ｌのプラズマ浸炭処理における総処理時間
を同じく第２表に示し、後述する比較例のガス浸炭処理
における総処理時間と比較した結果を同じく第２表に示
す． 第２表に示すように、後記する従来のガス浸炭処理した
比較例の場合に比べて表面硬さおよび有効硬化層深さに
おいてなんらそん色のないものとなっており、しかも総
処理時間を大幅に短縮することが可能であった． 実施例２ 第１表に示した直径２５ｍｍの各浸炭処理用供試体を実
施例ｌと同様にしてプラズマ浸炭処理炉内に装入してプ
ラズマ浸炭を行った． この実施例２においては、第２図に示す温度変化パター
ンに従って，供試体を温度（Ｔｌ）’Ｏに昇温して２０
分間の前処理を行い、引続いて同じ温度（Ｔｌ）”０に
おいて浸炭時間（ｔＣ）の浸炭と、拡散時間（ｔ Ｄ）
の拡散とによるプラズマ浸炭を行ったのち温度（７２）
”Ｃに降温して３時間保持し、引続き温度（Ｔ３ ）”
ａ＜降温して５時間保持する後工程を終了し、さらに８
００℃に昇温して３０分間保持したのち油冷する焼入れ
を行い、引続き２００℃に昇湿して２時間保持したのち
空冷する焼もどしを行った． この際のプラズマ浸炭温度（Ｔｒ），浸炭時間（ｔＣ）
，浸炭時間（ｔＣ．）と拡散時間（ｔ Ｄ）との比［ｔ
Ｄ／ｔｃ］ ，プラズマ浸炭後の降温温度（Ｔ２）お
よび（Ｔ３）を第３表に示す。 次に、熱処理後の各供試体の表面硬さ（ビッカース硬さ
）を調べると共に、Ｈｖ５５０以上の有効硬化層深さを
調べた．これらの結果を同じく第３表に示す． また、実施例２のプラズマ浸炭処理における総処理時間
を同じく第３表に示し、後述する比較例のガス浸炭処理
における総処理時間と比較した結果を同じく第３表に示
す． 第３表に示すように、後記する従来のガス浸炭処理した
比較例の場合に比べて表面硬さおよび有効硬化層深さに
おいて何んらそん色のないものとなっており，しかも総
処理時間を大幅に短縮することが可能であった． 塩敷声 第１表に示した直径２５ｍｍの各浸炭処理用供試体を浸
炭ガスとしてブロバン（Ｃ３ Ｈ８） を用いたガス浸
炭炉内に装入してガス浸炭を行った．そして、このとき
のガス浸炭は、表面カーボンポテンシャルが０．８０％
となるように実施した． この比較例においては，第３図に示す温度変化化パター
ンに従って，供試体を９４０℃に昇温して９時間の浸炭
および１３時間の拡散を行い、８５０℃に３０分間保持
したのち油冷する焼入れを行ったのち、６５０℃に３時
間保持して空冷する中間熱処理を２回実施し，引続き８
００℃に昇湿して３０分間保持したのち油冷する焼入れ
を行い、引続き２００℃に昇温して２時間保持したのち
空冷する焼もどしを行った． 次に、熱処理後の各供試体の表面硬さ（ビツカース硬さ
）を調べると共に、ｌ｛ｖ５５０以上の有効硬化層深さ
を調べた．これらの結果をＷ４４表に示す．また，この
比較例のガス浸炭処理における総処理時間は４２時間で
あった．
り、Ｎｉを含有する機械構造用鋼よりなる機械構造用部
品に対して種々のプラズマ浸炭を施し、後工程による浸
炭特性への影響を調べた結果、プラズマ浸炭条件により
適切な後工程との組み合わせがあることを見い出し、こ
れにより従来の浸炭処理に比べて同等ないしはそれ以上
の品質でありながら大幅な時間短縮を実現することが可
能になった． すなわち、本発明の第一請求項に係る機械構造用部品の
浸炭熱処理方法は，Ｎｉを含有する機械構造用鋼よりな
る機械構造用部品の浸炭熱処理を行うに際し、前記部品
を８５０〜１１００℃の温度域で浸炭時間（ｔＣ）と拡
散時間（ｔＤ）との比［ｔｏ／ｔｃ］が１以上となる条
件でプラズマ浸炭し．３００℃以下の温度に降温しだの
も，６００〜７５０℃のＡ，変態以下の温度に昇湿して
適宜時間保持し、モの後引続きあるいは時間をおいて適
宜の焼入れ焼もどし処理を施す構成としたことを特徴と
しており，本発明の第二請求項に係る機械構造用部品の
浸炭熱処理方法は、Ｎｉを含イイする機械構造用鋼より
なる機械構造用部品の浸炭熱処理を行うに際し、前記部
品を８５０〜ｌ１００゜Ｃの温度域で浸炭時間（ｔＣ）
と拡散時間（ＬＤ）との比［ｔｎ／ｔｅｌが１以下とな
る条件でプラズマ浸炭し，Ａｃｍ変Ｓ以下Ａ．変態以上
の温度に降温して適宜時間保持したのち、６００〜７５
０℃のＡ１変態以下の温度に降温して適宜時間保持し、
その後引続きあるいは時間をおいて適宜の焼入れ焼もど
し処理を施す構成としたことを特徴としており，これら
の各構成を上述した従来の課題を解決するための手段と
している． 本発明に係る浸炭熱処理方法においては，Ｎｉを含有す
る機械構造用鋼を素材とする部品が適用され、このよう
な機械構造用鋼としては，例えば、ＪＩＳ Ｇ ４
１０２に制定するニッケルクロム鋼鋼材（ＳＮＣ）や、
ＪＩＳ Ｇ ４１０３にｆｆｌＪｌ 定ｔるニッケ
ルクロムモリブデン鋼鋼材（ＳＮＣＭ）などがあるが、
このようなＪＩＳに制定されたもののみに限定されない
ことはいうまでもない． また、本発明に係る浸炭熱処理方法においては、プラズ
マ浸炭を採用しているが、このプラズマ浸炭は、機械構
造用部品を装入した加熱室の内部を真空引きした後、こ
の加熱室の内部に２〜３Ｔｏｒｒｆ）作動ガス（ＣＨ４
＋ Ｃ３ Ｈ８ ）を流しながら、機械構造用部品を
陰極としかつ加熱室壁部を陽極として両極間に直流電圧
を加えることにより、加熱室の内部でグロー放電プラズ
マを発生させ、前記作動ガスのイオン化によるＣ＋イオ
ンを発生してこれが機械構造用部品の表面に衝突するこ
とにより浸炭が行われるものである． このプラズマ浸炭は、■粒界酸化がなく、処理物の表面
が清浄で光輝性があること、■プラズマ作用により低圧
で均一な浸炭が得られ，ガス浸炭や真空浸炭のようなス
ーティングがないこと、■浸炭速度が大きく、低温およ
び短時間処理によりグレインの成長がなく、低歪処理が
可能であること、■高濃度浸炭が可能であること、■無
公害●省エネルギー処理が可能であること、などといっ
た特長を有しているものである． そこで、本発明の第１請求項に係る浸炭熱処理方法では
、Ｎｉを含有する機械構造用鋼よりなる部品をプラズマ
浸炭により浸炭処理するに際し、前記部品を８５０〜１
１００℃の温度域で浸炭時間（ｔＣ）と拡散時間（ｔＤ
）との比［ＬＤ／ｔｅｌが１以上となる条件でプラズマ
浸炭するようにしているが、この場合、８５０℃よりも
温度が低すぎると浸炭時間が長くかかりすぎて生産性お
よびコストの面で好ましくなく、１１００゜Ｃよりも温
度が高すぎると部品の寸法変化を生じやすくなるので好
ましくない。また、浸炭時間（ｔＣ）と拡散時間（ｔＤ
）との比［ｔｏ／ｔｃ］が１以上であるようにしたのは
、上記の温度範囲において部品の表面炭素濃度をほぼ鋼
の共析濃度以下にすることができるためである． このプラズマ浸炭後には３００℃以下の温度に降温する
が、この理由は、部品の表面近傍にペイナイトないしは
マルテンサイト変態を生じさせるためである． そして、３００℃以下の温度に降温したのち、６００〜
７００℃のＡ１変態以下の温度に昇温して適宜時間保持
するようにしているが、この理由は、残留オーステナイ
トを分解するためにフエライト●パーライトの２相域に
保持する必要があることによるものである． 次いで、引続きあるいは時間をおいて適宜の焼入れ焼も
どし処理を施すことにより、表面の硬度が大でかつ内部
の靭性にすぐれた機械構造用部品を得る． 他方、本発明の第二請求項に係る浸炭熱処理方法では、
Ｎｉを含有する機械構造用鋼よりなる部品をプラズマ浸
炭により浸炭処理するに際し，前記部品を８５０〜１１
００℃の温度域で浸炭時間（ｔＣ）と拡散時間（ｔＤ）
との比［ｔｎ／ｔｃ］が１以下となる条件でプラズマ．
浸炭するようにしているが、この場合、８５０℃よりも
温度が低すぎると浸炭時間が長くかかりすぎて生産性お
よびコストの面で好ましくなく、１ｌ００゜Ｃよりも温
度が高すぎると部品の寸法変化を生じやすくなるので好
ましくない．また、浸炭時間（ｔＣ）と拡散時間（ｔｎ
）との比［ｔＤ／ｔＣ］が１以下であるようにしたのは
、上記の温度範囲において部品の表面炭素濃度をほぼ鋼
の共析濃度以上にすることができるためである． このプラズマ浸炭後には鋼のＡｃｍ変悪以下Ａ１変態以
上の温度に降温するが、この理由は，オーステナイトと
セメンタイトの２相域に保持することによって，部品の
表面近傍に微細炭化物の析出を促すようにするためであ
る． そして、Ａｃｍ変態以下Ａ．変態以上の温度に降温した
のち、６００〜７５０℃のＡ１変態以下の温度に降温し
て適宜時間保持するようにしているが，この理由は、残
留オーステナイトを分解するためにフエライト●パーラ
イトの２相域に保持する必要があることによるものであ
る．次いで、引続きあるいは時間をおいて適宜の焼入れ
焼もどし処理を施すことにより、表面の硬度が大でかつ
内部の靭性にすぐれた機械構造用部品を得る． （発明の作用） 木発明に係る機械構造用部品の浸炭熱処理方法では、Ｎ
ｉを含有する機械構造用鋼よりなる部品の浸炭熱処理を
行うに際して、プラズマ浸炭を施すようにし、このプラ
ズマ浸炭条件によって適切な後工程を選定して組み合わ
せるようにしているので、浸炭速度が大きいプラズマ浸
炭の特長を活用することにより，従来のガス浸炭した部
品と同等ないしはそれ以上の品質を有する浸炭部品が従
来よりも短時間のうちに得られるようになる． （実施例） 第１表に示す化学成分のＮｆを含有する機械構造用鋼を
溶製したのち造塊し、鍛造および焼ならし処理を施して
直径２５ｍｍの九棒に加工し、浸炭処理用の供試体とし
た． 実施例１ 第１表に示した直径２５ｍｍの各浸炭処理用供試体をそ
れぞれ個別にプラズマ浸炭処理炉（大同特殊鋼（株）製
；型式ＰＭＦ−７５４）内に装入し、炉内部を真空引き
したのち、炉内部に２〜３Ｔｏｒｒの作動ガス（Ｃ３
Ｈａ ）を流しながら，陰極に接続した前記供試体と陽
極に接続した炉穀との間に直流電圧を加えてグロー放電
プラズマを発生させることにより浸炭するプラズマ浸炭
を行った拳 この実施Ｎ１においては、第１図に示す温度変化パター
ンに従って，供試体を温度（’ｒ＋ ）’ｃに昇温して
２０分間の前処理を行い、引続いて同じ温度（Ｔ１）℃
において浸炭時間（ｔ ｃ）の浸炭と、拡散時間（Ｌ
Ｄ）の拡散とによるプラズマ浸炭を行ったのち温度（Ｔ
ｚ）”ｌ：！に降温し、引続き温度（Ｔ３）’０に昇温
して５時間保持する後工程を終了し、さらに８００℃に
昇温して３０分間保持したのち油冷する焼入れを行い、
引続き２００℃に昇湿して２時間保持したのち空冷する
焼もどしを行った． この際のプラズマ浸炭温度（Ｔｌ），浸炭時間（ｔＣ）
，浸炭時間（ｔＣ）と拡散時ｆｉｌｌ（ｔＤ）との比［
ｔＤ／ｔｃ］，プラズマ浸炭後の降温温度（Ｔ２）およ
び降温後の昇温温度（Ｔ３）を第２表に示す． 次に，Ｓ処８！後の各供試体の表面硬さ（ビッカース硬
さ）を調べると共に、Ｈｖ５５０以上の有効硬化層深さ
を調べた．これらの結果を同じく第２表に示す． また，実施例ｌのプラズマ浸炭処理における総処理時間
を同じく第２表に示し、後述する比較例のガス浸炭処理
における総処理時間と比較した結果を同じく第２表に示
す． 第２表に示すように、後記する従来のガス浸炭処理した
比較例の場合に比べて表面硬さおよび有効硬化層深さに
おいてなんらそん色のないものとなっており、しかも総
処理時間を大幅に短縮することが可能であった． 実施例２ 第１表に示した直径２５ｍｍの各浸炭処理用供試体を実
施例ｌと同様にしてプラズマ浸炭処理炉内に装入してプ
ラズマ浸炭を行った． この実施例２においては、第２図に示す温度変化パター
ンに従って，供試体を温度（Ｔｌ）’Ｏに昇温して２０
分間の前処理を行い、引続いて同じ温度（Ｔｌ）”０に
おいて浸炭時間（ｔＣ）の浸炭と、拡散時間（ｔ Ｄ）
の拡散とによるプラズマ浸炭を行ったのち温度（７２）
”Ｃに降温して３時間保持し、引続き温度（Ｔ３ ）”
ａ＜降温して５時間保持する後工程を終了し、さらに８
００℃に昇温して３０分間保持したのち油冷する焼入れ
を行い、引続き２００℃に昇湿して２時間保持したのち
空冷する焼もどしを行った． この際のプラズマ浸炭温度（Ｔｒ），浸炭時間（ｔＣ）
，浸炭時間（ｔＣ．）と拡散時間（ｔ Ｄ）との比［ｔ
Ｄ／ｔｃ］ ，プラズマ浸炭後の降温温度（Ｔ２）お
よび（Ｔ３）を第３表に示す。 次に、熱処理後の各供試体の表面硬さ（ビッカース硬さ
）を調べると共に、Ｈｖ５５０以上の有効硬化層深さを
調べた．これらの結果を同じく第３表に示す． また、実施例２のプラズマ浸炭処理における総処理時間
を同じく第３表に示し、後述する比較例のガス浸炭処理
における総処理時間と比較した結果を同じく第３表に示
す． 第３表に示すように、後記する従来のガス浸炭処理した
比較例の場合に比べて表面硬さおよび有効硬化層深さに
おいて何んらそん色のないものとなっており，しかも総
処理時間を大幅に短縮することが可能であった． 塩敷声 第１表に示した直径２５ｍｍの各浸炭処理用供試体を浸
炭ガスとしてブロバン（Ｃ３ Ｈ８） を用いたガス浸
炭炉内に装入してガス浸炭を行った．そして、このとき
のガス浸炭は、表面カーボンポテンシャルが０．８０％
となるように実施した． この比較例においては，第３図に示す温度変化化パター
ンに従って，供試体を９４０℃に昇温して９時間の浸炭
および１３時間の拡散を行い、８５０℃に３０分間保持
したのち油冷する焼入れを行ったのち、６５０℃に３時
間保持して空冷する中間熱処理を２回実施し，引続き８
００℃に昇湿して３０分間保持したのち油冷する焼入れ
を行い、引続き２００℃に昇温して２時間保持したのち
空冷する焼もどしを行った． 次に、熱処理後の各供試体の表面硬さ（ビツカース硬さ
）を調べると共に、ｌ｛ｖ５５０以上の有効硬化層深さ
を調べた．これらの結果をＷ４４表に示す．また，この
比較例のガス浸炭処理における総処理時間は４２時間で
あった．
本発明に係る機械構造用部品の浸炭熱処理方法では、Ｎ
Ｉを含有する機械構造用鋼よりなる部品の浸炭熱処理を
行うに際して、Ｃ＋イオンの衝突により浸炭を行うプラ
ズマ浸炭を施すようにし、このプラズマ浸炭条件によっ
て適切な後工程を選定して組み合わせるようにしている
ので、浸炭速度が大で高濃度浸炭が可能であるというプ
ラズマ浸炭の特長を十分に活用することが可能であり、
従来のガス浸炭した部品と同等ないしはそれ以上の品質
を有する浸炭部品が従来よりもさらに短時間のうちに得
ることが可能であって，例えば大型の浸炭歯車や浸炭軸
受などの機械構造用部品の生産性をより一層向上するこ
とができると共にコストの低減をはかることができるよ
うになるという著しく優れた効果がもたらされる．
Ｉを含有する機械構造用鋼よりなる部品の浸炭熱処理を
行うに際して、Ｃ＋イオンの衝突により浸炭を行うプラ
ズマ浸炭を施すようにし、このプラズマ浸炭条件によっ
て適切な後工程を選定して組み合わせるようにしている
ので、浸炭速度が大で高濃度浸炭が可能であるというプ
ラズマ浸炭の特長を十分に活用することが可能であり、
従来のガス浸炭した部品と同等ないしはそれ以上の品質
を有する浸炭部品が従来よりもさらに短時間のうちに得
ることが可能であって，例えば大型の浸炭歯車や浸炭軸
受などの機械構造用部品の生産性をより一層向上するこ
とができると共にコストの低減をはかることができるよ
うになるという著しく優れた効果がもたらされる．
第１図は本発明の実施例１において採用したプラズマ浸
炭およびその後の後工程における温度変化パターンを示
す説明図、第２図は実施例２において採用したプラズマ
浸炭およびその後の後工程における温度変化パターンを
示す説明図、第３図は比較例において採用したガス浸炭
およびその後の後工程における温度変化パターンを示す
説明図である。
炭およびその後の後工程における温度変化パターンを示
す説明図、第２図は実施例２において採用したプラズマ
浸炭およびその後の後工程における温度変化パターンを
示す説明図、第３図は比較例において採用したガス浸炭
およびその後の後工程における温度変化パターンを示す
説明図である。
Claims (2)
- （１）Ｎｉを含有する機械構造用鋼よりなる機械構造用
部品の浸炭熱処理を行うに際し、前記部品を８５０〜１
１００℃の温度域で浸炭時間（ｔ＿Ｃ）と拡散時間（ｔ
＿Ｄ）との比［ｔ＿Ｄ／ｔ＿Ｃ］が１以上となる条件で
プラズマ浸炭し、３００℃以下の温度に降温したのち、
６００〜７５０℃のＡ＿１変態以下の温度に昇温し、そ
の後適宜の焼入れ焼もどし処理を施すことを特徴とする
機械構造用部品の浸炭熱処理方法。 - （２）Ｎｉを含有する機械構造用鋼よりなる機械構造用
部品の浸炭熱処理を行うに際し、前記部品を８５０〜１
１００℃の温度域で浸炭時間（ｔ＿Ｃ）と拡散時間（ｔ
＿Ｄ）との比［ｔ＿Ｄ／ｔ＿Ｃ］が１以下となる条件で
プラズマ浸炭し、Ａｃｍ変態以下Ａ＿１変態以上の温度
に降温したのち、６００〜７５０℃のＡ＿１変態以下の
温度に降温し、その後適宜の焼入れ焼もどし処理を施す
ことを特徴とする機械構造用部品の浸炭熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5128089A JPH02232354A (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | 機械構造用部品の浸炭熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5128089A JPH02232354A (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | 機械構造用部品の浸炭熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02232354A true JPH02232354A (ja) | 1990-09-14 |
Family
ID=12882528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5128089A Pending JPH02232354A (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | 機械構造用部品の浸炭熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02232354A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5833918A (en) * | 1993-08-27 | 1998-11-10 | Hughes Electronics Corporation | Heat treatment by plasma electron heating and solid/gas jet cooling |
| KR100654695B1 (ko) * | 2006-05-04 | 2006-12-06 | 주식회사 성도 | 대형 선박용 캠 및 그 부분품의 열처리 방법 |
-
1989
- 1989-03-03 JP JP5128089A patent/JPH02232354A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5833918A (en) * | 1993-08-27 | 1998-11-10 | Hughes Electronics Corporation | Heat treatment by plasma electron heating and solid/gas jet cooling |
| US5868878A (en) * | 1993-08-27 | 1999-02-09 | Hughes Electronics Corporation | Heat treatment by plasma electron heating and solid/gas jet cooling |
| KR100654695B1 (ko) * | 2006-05-04 | 2006-12-06 | 주식회사 성도 | 대형 선박용 캠 및 그 부분품의 열처리 방법 |
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