JPH0515782B2 - - Google Patents
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- JPH0515782B2 JPH0515782B2 JP19126685A JP19126685A JPH0515782B2 JP H0515782 B2 JPH0515782 B2 JP H0515782B2 JP 19126685 A JP19126685 A JP 19126685A JP 19126685 A JP19126685 A JP 19126685A JP H0515782 B2 JPH0515782 B2 JP H0515782B2
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Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、雰囲気ガスを使用する炉で浸炭熱処
理をする方法に関し、特に加熱処理工程で雰囲気
ガスの組成を可変することにより、鋼材表面異常
層の低減、操業費の低減、雰囲気ガスの安定及び
安全性の向上を図つた浸炭処理方法に関するもの
である。
理をする方法に関し、特に加熱処理工程で雰囲気
ガスの組成を可変することにより、鋼材表面異常
層の低減、操業費の低減、雰囲気ガスの安定及び
安全性の向上を図つた浸炭処理方法に関するもの
である。
従来、一般に行われているガス浸炭処理方法に
は、第３図に示すように、昇温、浸炭、拡散、降
温及び均熱なるヒートパターンで、常に一定組成
の吸熱型の雰囲気ガスを絶えず流して浸炭焼入れ
を行つている。
は、第３図に示すように、昇温、浸炭、拡散、降
温及び均熱なるヒートパターンで、常に一定組成
の吸熱型の雰囲気ガスを絶えず流して浸炭焼入れ
を行つている。
すなわち、炭化水素ガスと空気とを一定割合で
混合し、例えば1050℃に加熱された変成炉内の触
媒を通過させて水素と一酸化炭素の混合変成ガス
をキヤリアガスとして浸炭炉に送り、浸炭濃度を
高めるためのエンリツチ剤として、同様の炭化水
素を送入し、炉内を所定の雰囲気に調整して目標
の浸炭を行うものであるが、この場合には高価な
吸熱型雰囲気ガスである炭化水素を常時使用する
ために操業費が高いこと、及び雰囲気ガスは可燃
ガスであるため、扉開閉等の動作時は空気巻込み
による爆発の危険性があり、取扱いに注意を要す
ること、並びに表面異常層の発生を防止するため
には雰囲気ガスの低酸素分圧化が必要であり、温
度が低い程極低酸素分圧が要求されるが、現状の
酸素分圧は10-20気圧程度であるため表面異常層
が多くなるといつた諸問題点がある。
混合し、例えば1050℃に加熱された変成炉内の触
媒を通過させて水素と一酸化炭素の混合変成ガス
をキヤリアガスとして浸炭炉に送り、浸炭濃度を
高めるためのエンリツチ剤として、同様の炭化水
素を送入し、炉内を所定の雰囲気に調整して目標
の浸炭を行うものであるが、この場合には高価な
吸熱型雰囲気ガスである炭化水素を常時使用する
ために操業費が高いこと、及び雰囲気ガスは可燃
ガスであるため、扉開閉等の動作時は空気巻込み
による爆発の危険性があり、取扱いに注意を要す
ること、並びに表面異常層の発生を防止するため
には雰囲気ガスの低酸素分圧化が必要であり、温
度が低い程極低酸素分圧が要求されるが、現状の
酸素分圧は10-20気圧程度であるため表面異常層
が多くなるといつた諸問題点がある。
これら従来の問題点を解消する一方法として、
特開昭57−16164号公報の発明がある。
特開昭57−16164号公報の発明がある。
この発明は、CO2とCOの２種類の組成ガスを
測定することによつて、浸炭雰囲気の炭素濃度を
簡易に且つ精密に制御し得る方法で、その目的
は、雰囲気ガスの組成、特にCOの変動や炉内温
度の変位に応じて所望の平衡炭素濃度に相応する
CO2量を修正することによつて、浸炭雰囲気の平
衡炭素濃度を一定に制御する方法である。
測定することによつて、浸炭雰囲気の炭素濃度を
簡易に且つ精密に制御し得る方法で、その目的
は、雰囲気ガスの組成、特にCOの変動や炉内温
度の変位に応じて所望の平衡炭素濃度に相応する
CO2量を修正することによつて、浸炭雰囲気の平
衡炭素濃度を一定に制御する方法である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、この方法もCO主体の反応による浸炭
ではなく、C3H8と空気との混合ガスの炉内での
連接分解方法である。従つて、COが不安定とな
り浸炭ムラが発生すること、及び降温から焼入保
持までの間に於いてもC3H8と空気との混合であ
るため表面異常層が発生するといつた諸問題点が
ある。
ではなく、C3H8と空気との混合ガスの炉内での
連接分解方法である。従つて、COが不安定とな
り浸炭ムラが発生すること、及び降温から焼入保
持までの間に於いてもC3H8と空気との混合であ
るため表面異常層が発生するといつた諸問題点が
ある。
本発明は、上記のような従来の諸問題点を解決
すべく、浸炭に必要な極少量のRxガスをN2ガス
で希釈し、CnHo、例えばCH4で雰囲気を制御す
る方法でCO％が安定となり、又降温から焼入保
持までの間は、N2＋CnHoの方が従来法よりはる
かに低い酸素ポテンシヤルが得られるために、表
面異常層（軟化層）の発生を著しく低減出来るも
のを提供することを目的としたものであり、その
要旨は、昇温、浸炭、拡散、降温、焼入保持及び
冷却工程を得る鋼材の浸炭熱処理において、全工
程にN2ガスを流すと共に、昇温、浸炭及び拡散
工程にRxガスとCnHoガスを導入し、該Rxガス
とCnHoガス混合の雰囲気を目標炭素量になるよ
うに、CnHoガスを制御送入すること、および降
温、焼入保持工程では、Rxガスを閉じCnHoガス
のみを導入することを特徴とする組成可変N2ガ
ス浸炭処理法にある。
すべく、浸炭に必要な極少量のRxガスをN2ガス
で希釈し、CnHo、例えばCH4で雰囲気を制御す
る方法でCO％が安定となり、又降温から焼入保
持までの間は、N2＋CnHoの方が従来法よりはる
かに低い酸素ポテンシヤルが得られるために、表
面異常層（軟化層）の発生を著しく低減出来るも
のを提供することを目的としたものであり、その
要旨は、昇温、浸炭、拡散、降温、焼入保持及び
冷却工程を得る鋼材の浸炭熱処理において、全工
程にN2ガスを流すと共に、昇温、浸炭及び拡散
工程にRxガスとCnHoガスを導入し、該Rxガス
とCnHoガス混合の雰囲気を目標炭素量になるよ
うに、CnHoガスを制御送入すること、および降
温、焼入保持工程では、Rxガスを閉じCnHoガス
のみを導入することを特徴とする組成可変N2ガ
ス浸炭処理法にある。
以下、本発明について、第１図及び第２図に従
つて詳細に説明する。なお、第１図は本発明に係
る浸炭方法のヒートサイクルを示し、第２図は本
発明の浸炭方法を実際に実施する場合のガス制御
装置を示すブロツク図である。
つて詳細に説明する。なお、第１図は本発明に係
る浸炭方法のヒートサイクルを示し、第２図は本
発明の浸炭方法を実際に実施する場合のガス制御
装置を示すブロツク図である。
先ず、被処理材である鋼材を浸炭室、焼入室で
熱処理するに当たり、第２図に示すように、熱処
理炉内の常時一定量のN2ガスをN2ガスコツク１
をもつて、N2ガス流量計５の流量計を介して流
しており、パージ工程においては、更にN2ガス
をN2ガス電磁弁２をもつて、N2ガス流量計６の
流量計をを介して流し、一定量の増量をさせる。
熱処理するに当たり、第２図に示すように、熱処
理炉内の常時一定量のN2ガスをN2ガスコツク１
をもつて、N2ガス流量計５の流量計を介して流
しており、パージ工程においては、更にN2ガス
をN2ガス電磁弁２をもつて、N2ガス流量計６の
流量計をを介して流し、一定量の増量をさせる。
そこで、パージタイマーがタイムアツプすると
Rxガス（COガス）をパージ工程でN2ガスを増
量させた量分だけ流し、差圧スイツチ９がガス量
増量を確認するとN2ガス電磁弁２が閉じ、N2ガ
スは増量分だけ減量する。すなわち、N2ガスの
増量分だけRxガスがRxガス電磁弁３をもつて、
Rxガス流量計７を介して流入されるものである。
Rxガス（COガス）をパージ工程でN2ガスを増
量させた量分だけ流し、差圧スイツチ９がガス量
増量を確認するとN2ガス電磁弁２が閉じ、N2ガ
スは増量分だけ減量する。すなわち、N2ガスの
増量分だけRxガスがRxガス電磁弁３をもつて、
Rxガス流量計７を介して流入されるものである。
このようにして、浸炭及び拡散が行われるので
あるが、浸炭に必要な極少量のRxガス（CO＝
23.5％）は一定量流しているN2ガスで希釈され
る。
あるが、浸炭に必要な極少量のRxガス（CO＝
23.5％）は一定量流しているN2ガスで希釈され
る。
そして、RxガスはRxガス電磁弁３とRxガス
流量計７を介して流入されているが、炉内の雰囲
気ガスからCO量とO2量を分析し、CO，O2の分
圧、Pcp／（Po2）1/2の変化値と炉内温度と鋼材処
理表面の目標炭素濃度とにより、必要とする炭素
量をCnHoガスによつて、すなわちCnHoガスコン
トロールモーターバルブ４を使用して、CnHoガ
ス流量計８との関係から導入することによつて炉
内での雰囲気を制御するものであり、CnHoガス、
特にCH4使用による雰囲気制御をすることによつ
てCO％が安定した雰囲気が得られるものである。
流量計７を介して流入されているが、炉内の雰囲
気ガスからCO量とO2量を分析し、CO，O2の分
圧、Pcp／（Po2）1/2の変化値と炉内温度と鋼材処
理表面の目標炭素濃度とにより、必要とする炭素
量をCnHoガスによつて、すなわちCnHoガスコン
トロールモーターバルブ４を使用して、CnHoガ
ス流量計８との関係から導入することによつて炉
内での雰囲気を制御するものであり、CnHoガス、
特にCH4使用による雰囲気制御をすることによつ
てCO％が安定した雰囲気が得られるものである。
拡散が完了するとN2ガス電磁弁２が開き、増
量されるN2ガスの増量を差圧スイツチ９で確認
した後、Rxガス電磁弁３が閉じる。
量されるN2ガスの増量を差圧スイツチ９で確認
した後、Rxガス電磁弁３が閉じる。
このように、パージ工程、昇温、浸炭、拡散及
び降温、均熱なるヒートパターンに応じて装入ガ
ス量を可変させて、雰囲気ガスの組成を可変させ
ることを第１の特徴とする浸炭処理方法にある。
び降温、均熱なるヒートパターンに応じて装入ガ
ス量を可変させて、雰囲気ガスの組成を可変させ
ることを第１の特徴とする浸炭処理方法にある。
本発明の第２の特徴は、降温から焼入保持まで
の間は、従来法ではCnHo +空気及びN2であるが、
本発明においてはN2＋CnHoなる方法を用いるこ
とにより、はるかに低い酸素ポテンシヤルが得ら
れる。すなわち、N2ガスとして、空気分離方式
で得られた純度がO2濃度で0.5％以下、N2＋（Ar）
で99.5％のものを用い、これに添加するCnHoガ
スとして、CH4ガス主体のLNGを用いた場合に
おいて、N2とCnHoとの容積比が、N2：CH4＝
10：１〜10：０で、処理温が830〜850℃の場合、
この時の酸素ポテンシヤルは10-22〜10-23気圧と
なり、従来の酸素ポテンシヤル10-20気圧の約
１／100以下となる。
の間は、従来法ではCnHo +空気及びN2であるが、
本発明においてはN2＋CnHoなる方法を用いるこ
とにより、はるかに低い酸素ポテンシヤルが得ら
れる。すなわち、N2ガスとして、空気分離方式
で得られた純度がO2濃度で0.5％以下、N2＋（Ar）
で99.5％のものを用い、これに添加するCnHoガ
スとして、CH4ガス主体のLNGを用いた場合に
おいて、N2とCnHoとの容積比が、N2：CH4＝
10：１〜10：０で、処理温が830〜850℃の場合、
この時の酸素ポテンシヤルは10-22〜10-23気圧と
なり、従来の酸素ポテンシヤル10-20気圧の約
１／100以下となる。
そのため表面異常層（軟化層）の発生が著しく
低減され、例えば従来法では表面異常層（表面か
らの深さ）が20〜30μｍであるに対して、本発明
では5μｍ程度であることが確認されている。
低減され、例えば従来法では表面異常層（表面か
らの深さ）が20〜30μｍであるに対して、本発明
では5μｍ程度であることが確認されている。
（作用）
浸炭は、本来CO主体の反応でないと被処理鋼
材にムラが生ずるもので、従来法のようにC3H8
と空気との混合ガスの炉内での直接分解ＣとH2
及び炉内H2O、CO2と反応してCOとH2が生成さ
れる。すなわち、酸化性ガスを用いるのは、炉が
密閉式の関係からCO量の生成を補助する必要が
あるからである。しかし、この直接分解及び炉内
H2O、CO2反応として生成されるCO量生成を制
御することは困難で、CO％の不安定に結び付き、
浸炭ムラを生ずることになる。これを避けるた
め、CnHo +空気の混合ガスを使用せず、Rxガス
をN2ガスで希釈し、CnHoで雰囲気を制御する方
法がはるかにCO％が安定し、浸炭ムラが少ない
ことを見出したものである。
材にムラが生ずるもので、従来法のようにC3H8
と空気との混合ガスの炉内での直接分解ＣとH2
及び炉内H2O、CO2と反応してCOとH2が生成さ
れる。すなわち、酸化性ガスを用いるのは、炉が
密閉式の関係からCO量の生成を補助する必要が
あるからである。しかし、この直接分解及び炉内
H2O、CO2反応として生成されるCO量生成を制
御することは困難で、CO％の不安定に結び付き、
浸炭ムラを生ずることになる。これを避けるた
め、CnHo +空気の混合ガスを使用せず、Rxガス
をN2ガスで希釈し、CnHoで雰囲気を制御する方
法がはるかにCO％が安定し、浸炭ムラが少ない
ことを見出したものである。
本発明に係る組成可変N2ガス浸炭処理法は、
上記のように、昇温、浸炭、拡散、降温、焼入保
持及び冷却工程を得る鋼材の浸炭熱処理におい
て、全工程にN2ガスを流すとゝもに、昇温、浸
炭及び拡散工程にRxガスとCnHoガスを導入し、
該RxガスとCnHoガス混合の雰囲気を目標炭素量
になるように、CnHoガスを制御送入すること、
及び降温、焼入保持工程ではRxガスを閉じCnHo
ガスのみを導入することを特徴としたものである
から、CO％が安定し浸炭ムラが極めて少なく且
つ表面異常層（軟化層）の発生が著しく低減す
る。したがつて、強度や平滑性も向上し、切欠曲
げ疲労にも強くなり、寿命も２倍程度延びるこ
と、ヒートサイクル動作時の雰囲気ガスの空気混
合のないことから不燃化による安全向上、並びに
密閉、開放型炉も可能であり、設備費も安く出来
る等種々の顕著な効果が得られるものである。
上記のように、昇温、浸炭、拡散、降温、焼入保
持及び冷却工程を得る鋼材の浸炭熱処理におい
て、全工程にN2ガスを流すとゝもに、昇温、浸
炭及び拡散工程にRxガスとCnHoガスを導入し、
該RxガスとCnHoガス混合の雰囲気を目標炭素量
になるように、CnHoガスを制御送入すること、
及び降温、焼入保持工程ではRxガスを閉じCnHo
ガスのみを導入することを特徴としたものである
から、CO％が安定し浸炭ムラが極めて少なく且
つ表面異常層（軟化層）の発生が著しく低減す
る。したがつて、強度や平滑性も向上し、切欠曲
げ疲労にも強くなり、寿命も２倍程度延びるこ
と、ヒートサイクル動作時の雰囲気ガスの空気混
合のないことから不燃化による安全向上、並びに
密閉、開放型炉も可能であり、設備費も安く出来
る等種々の顕著な効果が得られるものである。
第１図は本発明に係る浸炭処理方法のヒートサ
イクルを示すグラフ、第２図は本発明に用いる制
御装置の実施例を示すブロツク図、第３図は従来
法に係る浸炭処理法のヒートサイクルを示すグラ
フ、第４図は他従来法である浸炭処理法のヒート
サイクルを示すラフである。 １……N2ガスコツク、２……N2ガス電磁弁、
３……Rxガス電磁弁、４……CnHoガスコントロ
ールモーターバルブ、５，６……N2ガス流量計、
７……Rxガス流量計、８……CnHoガス流量計、
９……差圧スイツチ、１０……リミツテイングオ
リフイス。
イクルを示すグラフ、第２図は本発明に用いる制
御装置の実施例を示すブロツク図、第３図は従来
法に係る浸炭処理法のヒートサイクルを示すグラ
フ、第４図は他従来法である浸炭処理法のヒート
サイクルを示すラフである。 １……N2ガスコツク、２……N2ガス電磁弁、
３……Rxガス電磁弁、４……CnHoガスコントロ
ールモーターバルブ、５，６……N2ガス流量計、
７……Rxガス流量計、８……CnHoガス流量計、
９……差圧スイツチ、１０……リミツテイングオ
リフイス。
Claims (1)
- １ 昇温、浸炭、拡散、降温、焼入保持及び冷却
工程を得る鋼材の浸炭熱処理において、全工程に
N2ガスを流すとゝもに、昇温、浸炭及び拡散工
程にRxガスとCnHoガスを導入し、該Rxガスと
CnHoガス混合の雰囲気を目標炭素量になるよう
に、CnHoガスを制御送入すること、及び降温、
焼入保持工程ではRxガスを閉じCnHoガスのみを
導入することを特徴とする組成可変N2ガス浸炭
処理法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19126685A JPS6250457A (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | 組成可変ｎ↓２ガス浸炭処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19126685A JPS6250457A (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | 組成可変ｎ↓２ガス浸炭処理法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6250457A JPS6250457A (ja) | 1987-03-05 |
| JPH0515782B2 true JPH0515782B2 (ja) | 1993-03-02 |
Family
ID=16271681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19126685A Granted JPS6250457A (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | 組成可変ｎ↓２ガス浸炭処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6250457A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3854851B2 (ja) * | 2001-11-09 | 2006-12-06 | 中外炉工業株式会社 | 鋼材部品の浸炭方法 |
| JP4876280B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2012-02-15 | Ｄｏｗａサーモテック株式会社 | 熱処理方法及び熱処理装置 |
| KR101028538B1 (ko) | 2008-04-04 | 2011-04-11 | 현대자동차주식회사 | 노내 분위기 가스 제어 설비 |
| JP4876291B2 (ja) * | 2010-10-06 | 2012-02-15 | Ｄｏｗａサーモテック株式会社 | 熱処理方法及び熱処理装置 |
| JP6031313B2 (ja) * | 2012-09-28 | 2016-11-24 | Ｄｏｗａサーモテック株式会社 | 浸炭処理方法 |
-
1985
- 1985-08-30 JP JP19126685A patent/JPS6250457A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6250457A (ja) | 1987-03-05 |
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