JPH0676654B2 - Nitrogen gas base soft nitriding method - Google Patents

Nitrogen gas base soft nitriding method

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JPH0676654B2
JPH0676654B2 JP15718886A JP15718886A JPH0676654B2 JP H0676654 B2 JPH0676654 B2 JP H0676654B2 JP 15718886 A JP15718886 A JP 15718886A JP 15718886 A JP15718886 A JP 15718886A JP H0676654 B2 JPH0676654 B2 JP H0676654B2
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nitriding
nitrogen gas
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勝幸 松井
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Isuzu Motors Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、窒素ガスをベース雰囲気とする軟窒化法に
関する。
The present invention relates to a soft nitriding method using nitrogen gas as a base atmosphere.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

鋼等の表面層を高窒素状態にして硬化させるための窒化
処理法として、従来、特公昭49−30339号公報には、ア
ンモニア(NH3)ガス中に0.5〜5容量%の空気又は0.1
〜1容量%の酸素を添加した雰囲気中で、窒化処理を行
うガス軟窒化法が示されている。
As a nitriding method for hardening a surface layer of steel or the like in a high nitrogen state, Japanese Patent Publication No. 49-30339 discloses a method in which 0.5 to 5% by volume of air or 0.1% ammonia (NH 3 ) gas is used.
A gas soft nitriding method is shown in which nitriding is performed in an atmosphere to which oxygen of 1% by volume is added.

このガス軟窒化法は、アンモニアガス中に空気又は酸素
を添加することにより、アンモニアガスの分解を促進さ
せ、雰囲気中の窒素濃度を高め、窒化処理時間を短縮さ
せると同時に、剥離しやすいFe2Nの生成の防止を計ろう
とするものである。
In this gas soft nitriding method, by adding air or oxygen to the ammonia gas, the decomposition of the ammonia gas is promoted, the nitrogen concentration in the atmosphere is increased, the nitriding treatment time is shortened, and at the same time, Fe 2 easily peels off. It is intended to prevent the generation of N.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

ところが、上記従来の窒化法は、第5図の処理工程図に
示すように、アンモニアガスを均熱工程中のみならず、
温度の低い昇温工程の全期間中においても添加するもの
であるが、この温度の低い昇温工程中においては処理品
である鋼中における窒素の拡散速度が遅く、アンモニア
ガスの利用度は小さい。したがって、大量(95容量%)
の高価なアンモニアガスを有効に使用しておらず、窒化
処理コストが高いという問題点がある。
However, in the conventional nitriding method, as shown in the processing step diagram of FIG. 5, not only during the soaking step of ammonia gas,
Although it is added during the entire heating process at a low temperature, the diffusion rate of nitrogen in the steel to be treated is slow and the utilization of ammonia gas is low during the heating process at a low temperature. . Therefore, a large amount (95% by volume)
However, the expensive ammonia gas is not effectively used, and the nitriding treatment cost is high.

また昇温工程中は、処理品よりも熱処理炉に配設されて
いるヒータの表面温度が高いため、ヒータ表面において
優先的にアンモニアが分解し、ヒータ表面へアンモニア
が激しく作用する。したがってヒータ寿命が短くなると
いう問題点がある。
Further, during the temperature raising step, since the surface temperature of the heater arranged in the heat treatment furnace is higher than that of the processed product, ammonia is preferentially decomposed on the heater surface, and ammonia acts violently on the heater surface. Therefore, there is a problem that the life of the heater is shortened.

更には昇温工程においてもアンモニアガスを添加してい
るため、昇温工程中における酸素濃度が極めて低い。こ
のため窒化工程前の機械加工等の施された処理品が十分
に洗浄されていない場合には、処理品に残存し付着して
いる切削油が昇温工程中に分解・炭化し、その炭化によ
り処理品に窒化むらが発生するという問題点があった。
Furthermore, since ammonia gas is added also in the temperature raising step, the oxygen concentration during the temperature raising step is extremely low. For this reason, if the processed product that has been machined before the nitriding process is not sufficiently washed, the cutting oil remaining and adhering to the processed product decomposes and carbonizes during the temperature raising process, Therefore, there is a problem that uneven nitridation occurs in the processed product.

本発明は、従来のガス軟窒化法における上記問題点を解
決するためになされたもので、高価なアンモニアガスを
有効に使用して著しくコストの低減を計ると共に、窒化
むらの発生しない安定した窒化処理を行うことのできる
窒素ガスベース軟窒化法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above problems in the conventional gas nitrocarburizing method, and makes a significant cost reduction by effectively using expensive ammonia gas, and stable nitriding without uneven nitriding. An object of the present invention is to provide a nitrogen gas-based soft nitriding method capable of performing treatment.

〔問題点を解決するための手段及び作用〕[Means and Actions for Solving Problems]

上記問題点を解決するため、本発明は、安価な窒素ガス
をベースガスとして、昇温工程中には空気又は酸素のみ
を添加して、酸化処理を行って発生ガスをパージし、昇
温動作の完了直前又は昇温動作を完了したのちの均熱工
程において、アンモニアガスを添加して窒化処理を行う
ようにするものである。
In order to solve the above problems, the present invention uses an inexpensive nitrogen gas as a base gas, adds only air or oxygen during the temperature raising step, performs an oxidation treatment to purge the generated gas, and raises the temperature. Immediately before the completion of the above or in the soaking step after completing the temperature raising operation, ammonia gas is added to perform the nitriding treatment.

このようにして窒化処理を行うことにより、昇温工程中
において、添加された空気又は酸素により処理品に付着
している切削油を酸化ガス化して除去することによっ
て、炭化を阻止することができ、それによって昇温工程
完了直前からの又は均熱工程移行後の窒化処理におい
て、窒化むらの発生を防止することができる。
By performing the nitriding treatment in this way, carbonization can be prevented by oxidizing and removing the cutting oil adhering to the treated product by the added air or oxygen during the temperature raising step. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of uneven nitriding in the nitriding process immediately before the completion of the temperature raising process or after the transition to the soaking process.

また昇温工程完了直前から又は均熱工程においてのみア
ンモニアガスを添加して窒化処理を行うようにしている
ため、高価なアンモニアを有効に利用して消費量を少な
くし、著しくコストの低減化を計ることができる。
Also, since the nitriding treatment is performed by adding the ammonia gas just before the completion of the temperature raising process or only in the soaking process, the expensive ammonia is effectively used to reduce the consumption amount, and the cost is remarkably reduced. It can be measured.

〔実施例〕〔Example〕

以下実施例について説明する。第1図は、本発明に係る
窒素ガスベース軟窒化法の処理工程の一例を示す図で、
該工程図に基づいて本発明の実施例を説明する。
Examples will be described below. FIG. 1 is a diagram showing an example of a treatment process of a nitrogen gas-based soft nitriding method according to the present invention,
An embodiment of the present invention will be described based on the process chart.

まず窒化処理を行う均熱工程に入る前の昇温工程におい
て、熱処理炉に窒素ガスを導入して、これをベース雰囲
気とし、これに空気0.5〜5容量%又は酸素0.1〜1容量
%を添加する。この空気又は酸素の添加により、処理品
の前工程である機械加工工程において付着した切削油と
添加酸素とが反応し、主としてCOガスとなって切削油は
除去される。なお、空気又は酸素の添加量は、処理品の
形状,表面積などにより処理炉内に持ち込まれる切削油
の量や、該切削油の種類などにより適宜設定される。
First, in the temperature raising step before entering the soaking step for performing nitriding treatment, nitrogen gas is introduced into the heat treatment furnace to make this a base atmosphere, to which 0.5 to 5% by volume of air or 0.1 to 1% by volume of oxygen is added. To do. By the addition of the air or oxygen, the cutting oil attached in the machining step, which is a pre-process of the processed product, reacts with the added oxygen, and mainly CO gas is removed to remove the cutting oil. The amount of air or oxygen added is appropriately set depending on the shape and surface area of the processed product, the amount of cutting oil brought into the processing furnace, the type of cutting oil, and the like.

このように昇温工程中において、切削油を完全にガス化
しながら、処理品の昇温処理を完了し、前記切削油と酸
素の反応により発生したCOガス等は、ベースガスとして
常時炉内に導入されている窒素ガスと混合し、この混合
ガスの排気によってパージされる。その後、次の均熱工
程に移行する。
In this way, during the heating process, while completely gasifying the cutting oil, the temperature rising process of the processed product is completed, CO gas generated by the reaction of the cutting oil and oxygen, etc. is always in the furnace as the base gas. It is mixed with the introduced nitrogen gas and purged by exhausting the mixed gas. Then, it transfers to the next soaking process.

均熱工程においては、処理品を所定温度Tに維持しなが
ら、窒素ガスをベースとしてアンモニア窒素ガスとアン
モニアガスの混合ガスを導入する。この添加されたアン
モニアガスは分解して窒素を発生し、該窒素が処理品表
面に浸透及び拡散して窒化が進行する。所定時間窒化処
理を行ったのち冷却し、次の洗浄処理等の工程が行われ
る。
In the soaking process, while maintaining the treated product at a predetermined temperature T, a mixed gas of ammonia nitrogen gas and ammonia gas is introduced based on nitrogen gas. The added ammonia gas is decomposed to generate nitrogen, and the nitrogen permeates and diffuses on the surface of the treated product to promote nitriding. After performing nitriding treatment for a predetermined time, it is cooled, and the following steps such as cleaning treatment are performed.

第2図は、本発明による窒素ガスベース軟窒化法の上記
実施例で窒化処理を行った処理品の表面部の組織の400
倍顕微鏡写真である。この処理品は、機械構造用炭素鋼
(S50C)をN2ガス75%,NH3ガス25%の混合ガスで570℃
の一定温度において4時間処理したものであり、厚さ約
20μmの均一な化合物層が形成されている。これにより
昇温工程中における炭化が阻止されて、窒化むらが発生
していないことが明らかである。
FIG. 2 shows a structure 400 of the surface portion of the product subjected to the nitriding treatment in the above-mentioned embodiment of the nitrogen gas-based soft nitriding method according to the present invention.
It is a magnification micrograph. This treated product is a carbon steel for machine structure (S50C) at 570 ℃ with a mixed gas of 75% N 2 gas and 25% NH 3 gas.
Was processed for 4 hours at a constant temperature of
A uniform compound layer of 20 μm is formed. As a result, it is clear that carbonization is prevented during the temperature raising step and uneven nitriding does not occur.

なお、第3図は本発明と対比するため、第5図に示した
従来の処理工程で窒化処理(570℃で4時間)を行った
処理品機械構造用炭素鋼(S50C)の、同じく400倍顕微
鏡写真である。この図から明らかなように、従来法によ
れば不均一な薄い化合物層しか得られていないことがわ
かる。
In order to compare FIG. 3 with the present invention, the carbon steel for machine structural steel (S50C), which was subjected to the nitriding treatment (4 hours at 570 ° C.) in the conventional treatment process shown in FIG. It is a magnification micrograph. As is clear from this figure, according to the conventional method, only a non-uniform thin compound layer was obtained.

上記実施例では、昇温工程完了後にアンモニアガスを添
加して窒化処理を行うようにしたものを示したが、第4
図に示すように、昇温工程完了直前にアンモニアガスを
添加するようにしても、先に示した実施例と同様な効果
が得られる。
In the above-mentioned embodiment, the nitriding treatment is performed by adding the ammonia gas after the temperature raising process is completed.
As shown in the drawing, even if the ammonia gas is added immediately before the completion of the temperature raising step, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれ
ば、窒素ガスをベースガスとして昇温工程中に空気又は
酸素を添加することによって、処理品に付着している切
削油をガス化して除去し、窒化むらの原因となる切削油
の炭化を防止することができ、それにより窒化工程前の
前洗浄工程を省略することができる。
As described above based on the embodiments, according to the present invention, the cutting oil adhering to the processed product is gasified by adding air or oxygen during the temperature raising step using nitrogen gas as the base gas. It is possible to remove and prevent the carbonization of the cutting oil that causes uneven nitriding, whereby the pre-cleaning step before the nitriding step can be omitted.

また高価なアンモニアガスを、鋼中における窒素の拡散
速度の早い高温度の昇温工程完了直前から又は均熱工程
においてのみ添加するようにしているので、アンモニア
ガスの有効利用が計れ、著しくコストの低減化を計るこ
とができる。また温度の低い昇温工程中にアンモニアガ
スが添加されないので、温度の高いヒータがアンモニア
ガスによってアタックされることはなくなり、したがっ
てヒータの寿命を延ばすことができる等の効果が得られ
る。
In addition, since expensive ammonia gas is added just before the completion of the temperature raising step of high temperature at which the diffusion rate of nitrogen in the steel is fast or only in the soaking step, the effective use of ammonia gas can be measured, resulting in a significant cost reduction. It can be reduced. Further, since ammonia gas is not added during the temperature raising step of low temperature, the heater of high temperature is not attacked by the ammonia gas, so that the life of the heater can be extended.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明に係る窒素ガスベース軟窒化法の一実
施例の処理工程を示す図、第2図は、第1図に示した処
理工程による窒化法により得られた処理品の表面部の金
属組織を顕微鏡写真により示す図、第3図は、従来の窒
化法により得られた処理品の表面部の金属組織を顕微鏡
写真により示す図、第4図は、本発明の他の実施例の処
理工程を示す図、第5図は、従来の窒化法の処理工程を
示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a treatment step of an embodiment of a nitrogen gas-based soft nitriding method according to the present invention, and FIG. 2 is a surface of a treated product obtained by the nitriding method by the treatment step shown in FIG. Fig. 3 is a diagram showing a metallographic structure of a portion of the treated product obtained by a conventional nitriding method, Fig. 3 is a diagram showing a metallographic structure of a surface of a treated product obtained by a conventional nitriding method, and Fig. 4 is another embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing an example treatment process, and FIG. 5 is a diagram showing a treatment process of a conventional nitriding method.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】窒素ガスをベースガスとして、昇温工程中
に0.5〜5容量%の空気又は0.1〜1容量%の酸素を添加
した雰囲気中で酸化処理を行い発生ガスをパージしたの
ち、昇温工程完了直前又は均熱工程でアンモニアガスを
添加して窒化処理を行うことを特徴とする窒素ガスベー
ス軟窒化法。
1. Nitrogen gas is used as a base gas, an oxidizing treatment is performed in an atmosphere to which 0.5 to 5% by volume of air or 0.1 to 1% by volume of oxygen is added during the temperature raising step, and the generated gas is purged, followed by rising. A nitrogen gas-based soft nitriding method characterized by performing nitriding treatment by adding ammonia gas immediately before the completion of the warming step or in the soaking step.
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