JPH0754123A - 鋼の窒化方法 - Google Patents
鋼の窒化方法Info
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- JPH0754123A JPH0754123A JP13571594A JP13571594A JPH0754123A JP H0754123 A JPH0754123 A JP H0754123A JP 13571594 A JP13571594 A JP 13571594A JP 13571594 A JP13571594 A JP 13571594A JP H0754123 A JPH0754123 A JP H0754123A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】窒化処理前洗浄後の残存有機無機異物や、被処
理物の酸化皮膜による窒化ムラ等の発生を効果的に解消
して、均一な窒化層を形成するための窒化方法を提供す
る。 【構成】鋼の表面に窒素を反応させて硬質の窒化層を形
成する鋼の窒化方法であって、鋼を予めフッ素を含む反
応ガス雰囲気中に加熱保持して表面層にフッ化物膜を生
成した後窒化雰囲気中で加熱して窒化層を形成する。
理物の酸化皮膜による窒化ムラ等の発生を効果的に解消
して、均一な窒化層を形成するための窒化方法を提供す
る。 【構成】鋼の表面に窒素を反応させて硬質の窒化層を形
成する鋼の窒化方法であって、鋼を予めフッ素を含む反
応ガス雰囲気中に加熱保持して表面層にフッ化物膜を生
成した後窒化雰囲気中で加熱して窒化層を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は鋼の表面に窒化層を形
成して耐摩耗性等を向上させる鋼の窒化方法に関する。
成して耐摩耗性等を向上させる鋼の窒化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】耐摩耗性、耐食性、疲労強度等の機械的
性質を向上させる目的で、鋼の表面に窒化物の層を形成
する窒化法あるいは、浸炭窒化法として従来採用されて
きた方法は次のようなものである。 （イ） ＮａＣＮ、ＫＣＮＯ等のシアン系溶融塩による
方法（タフトライド法） （ロ） グロー放電による窒化（イオン窒化） （ハ） アンモニアまたはアンモニアと炭素源を有する
ガス（例えばＲＸガス）との混合ガスによる窒化（ガス
窒化、ガス軟窒化）
性質を向上させる目的で、鋼の表面に窒化物の層を形成
する窒化法あるいは、浸炭窒化法として従来採用されて
きた方法は次のようなものである。 （イ） ＮａＣＮ、ＫＣＮＯ等のシアン系溶融塩による
方法（タフトライド法） （ロ） グロー放電による窒化（イオン窒化） （ハ） アンモニアまたはアンモニアと炭素源を有する
ガス（例えばＲＸガス）との混合ガスによる窒化（ガス
窒化、ガス軟窒化）
【０００３】これらのうち、（イ）の方法は、有害な溶
融塩を用いるので作業環境、廃棄物処理等の点で将来的
に好ましくない。また、（ロ）の方法は、低真空のＮ2
＋Ｈ 2 雰囲気中でグロー放電により窒化するもので、ス
パッタリングに伴う清浄化作用により酸化皮膜の影響は
少なくなるが、局部的な温度差による窒化ムラが発生し
やすい。また、この方法は、処理物の形状寸法に制約が
大きく、コスト高となるという問題点がある。さらに、
上記（ハ）の方法は、窒化ムラが生じやすい等、処理の
安定性に問題があり、しかも深い窒化層を得るためには
長時間を要するという問題点もある。
融塩を用いるので作業環境、廃棄物処理等の点で将来的
に好ましくない。また、（ロ）の方法は、低真空のＮ2
＋Ｈ 2 雰囲気中でグロー放電により窒化するもので、ス
パッタリングに伴う清浄化作用により酸化皮膜の影響は
少なくなるが、局部的な温度差による窒化ムラが発生し
やすい。また、この方法は、処理物の形状寸法に制約が
大きく、コスト高となるという問題点がある。さらに、
上記（ハ）の方法は、窒化ムラが生じやすい等、処理の
安定性に問題があり、しかも深い窒化層を得るためには
長時間を要するという問題点もある。
【０００４】一般に、鋼は５００℃以上の温度で窒化さ
れるが、鋼表面層への窒素の吸着、拡散には、金属表面
の活性度が高いことが必要で、有機，無機系の汚れは勿
論、酸化皮膜やＯ2 の吸着皮膜が存在しないことが望ま
しい。また、酸化皮膜の存在は、窒化ガスであるアンモ
ニアの解離度を助長する点でも好ましくない。しかしな
がら、実際にはガス窒化法において酸化皮膜の形成を防
止することは不可能であり、例えばクロムを多量に含ま
ない肌焼鋼や構造用鋼の場合でも４００℃〜５００℃の
温度でも、ＮＨ3 やＮＨ3 ＋ＲＸの雰囲気下でも薄い酸
化物質が形成される。クロム等酸素との親和力の大きい
元素を多量に含む鋼種ではこの傾向が更に強くなる。
れるが、鋼表面層への窒素の吸着、拡散には、金属表面
の活性度が高いことが必要で、有機，無機系の汚れは勿
論、酸化皮膜やＯ2 の吸着皮膜が存在しないことが望ま
しい。また、酸化皮膜の存在は、窒化ガスであるアンモ
ニアの解離度を助長する点でも好ましくない。しかしな
がら、実際にはガス窒化法において酸化皮膜の形成を防
止することは不可能であり、例えばクロムを多量に含ま
ない肌焼鋼や構造用鋼の場合でも４００℃〜５００℃の
温度でも、ＮＨ3 やＮＨ3 ＋ＲＸの雰囲気下でも薄い酸
化物質が形成される。クロム等酸素との親和力の大きい
元素を多量に含む鋼種ではこの傾向が更に強くなる。
【０００５】このような酸化物の形成は、同一部品でも
表面状態や加工条件等によって変化し、結果的に不均一
な窒化層を形成していた。典型的な例として、たとえば
オーステナイト系のステンレスの冷間加工品等の場合
は、処理炉に挿入する前にフッ硝酸により洗浄して表面
の不働態皮膜を完全に除去しても、満足な窒化層を形成
するのはほとんど不可能である。なお、窒化ムラについ
てはガス軟窒化のみでなく、窒化鋼やステンレス鋼に対
するアンモニアのみによる窒化（ガス窒化）においても
同様に発生する。また、通常の構造用鋼の場合でも歯車
のごとき形状の複雑な部品の場合窒化ムラが発生し易い
という基本的な問題がある。
表面状態や加工条件等によって変化し、結果的に不均一
な窒化層を形成していた。典型的な例として、たとえば
オーステナイト系のステンレスの冷間加工品等の場合
は、処理炉に挿入する前にフッ硝酸により洗浄して表面
の不働態皮膜を完全に除去しても、満足な窒化層を形成
するのはほとんど不可能である。なお、窒化ムラについ
てはガス軟窒化のみでなく、窒化鋼やステンレス鋼に対
するアンモニアのみによる窒化（ガス窒化）においても
同様に発生する。また、通常の構造用鋼の場合でも歯車
のごとき形状の複雑な部品の場合窒化ムラが発生し易い
という基本的な問題がある。
【０００６】上記のようなガス窒化、ガス軟窒化の本質
的な問題点を改良する手段として、塩化ビニル樹脂を処
理物（ワーク）とともに炉に挿入する方法や、ＣＨ3 Ｃ
ｌ等をふりかけて２００〜３００℃に加熱し、ＨＣｌを
発生させて酸化物の発生を防止するとともにその除去を
はかる方法、あるいは予め表面にメッキを施して酸化物
を抑制する方法等が過去に提唱されたことがあるが、ほ
とんど実用化されていないのが現状である。ＨＣｌによ
って鋼表面にＦｅＣｌ2 、ＦｅＣｌ3 等の塩化物が析出
するが、これらは窒化温度以下の温度で極めて脆く、し
かも昇華、蒸発しやすいため、塩化物膜は形成されず、
若干の酸化皮膜抑制効果はあるものの取扱いそのものの
煩雑さや炉材の損傷が著しいことと相まって実用的には
有効とはいえないのである。
的な問題点を改良する手段として、塩化ビニル樹脂を処
理物（ワーク）とともに炉に挿入する方法や、ＣＨ3 Ｃ
ｌ等をふりかけて２００〜３００℃に加熱し、ＨＣｌを
発生させて酸化物の発生を防止するとともにその除去を
はかる方法、あるいは予め表面にメッキを施して酸化物
を抑制する方法等が過去に提唱されたことがあるが、ほ
とんど実用化されていないのが現状である。ＨＣｌによ
って鋼表面にＦｅＣｌ2 、ＦｅＣｌ3 等の塩化物が析出
するが、これらは窒化温度以下の温度で極めて脆く、し
かも昇華、蒸発しやすいため、塩化物膜は形成されず、
若干の酸化皮膜抑制効果はあるものの取扱いそのものの
煩雑さや炉材の損傷が著しいことと相まって実用的には
有効とはいえないのである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
み、窒化処理前洗浄後の残存有機無機異物や、被処理物
の酸化皮膜による窒化ムラ等の発生を効果的に解消する
こと、およびこの目的を達成するため、処理プロセス上
シンプルなシステムを提供することを課題としている。
み、窒化処理前洗浄後の残存有機無機異物や、被処理物
の酸化皮膜による窒化ムラ等の発生を効果的に解消する
こと、およびこの目的を達成するため、処理プロセス上
シンプルなシステムを提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明の鋼の窒化方法は、鋼の表面に窒素を反応
させて硬質の窒化層を形成する鋼の窒化方法において、
鋼を予めフッ素を含む反応ガス雰囲気中に加熱保持して
表面層にフッ化物膜を生成した後窒化雰囲気中で加熱し
て窒化層を形成するという構成をとる。ここで、窒化方
法とは、浸炭窒化法、酸窒化法、浸硫窒化法等の各種窒
化法を包含する。
め、この発明の鋼の窒化方法は、鋼の表面に窒素を反応
させて硬質の窒化層を形成する鋼の窒化方法において、
鋼を予めフッ素を含む反応ガス雰囲気中に加熱保持して
表面層にフッ化物膜を生成した後窒化雰囲気中で加熱し
て窒化層を形成するという構成をとる。ここで、窒化方
法とは、浸炭窒化法、酸窒化法、浸硫窒化法等の各種窒
化法を包含する。
【０００９】本発明で使用されるフッ素含有反応ガスと
しては、例えばＮＦ3 ，ＢＦ3 ，ＣＦ4 ，ＳＦ6 ，Ｆ2
等のフッ素化合物もしくはフッ素を含むハロゲンガスが
ある。これらフッ素化合物のうち、反応性、取扱い性等
の面でＮＦ3 が最も優れており、実用的である。上記フ
ッ素化合物を含有する反応ガス雰囲気下で鋼の被加工物
を例えばＮＦ3 の場合１５０〜３５０℃の温度に加熱保
持し、被加工物を表面処理した後、公知の窒化用ガス、
例えばアンモニアを用いて窒化処理（または浸炭窒化処
理）を行うのである。フッ素を含む反応ガス雰囲気のフ
ッ素化合物濃度は例えば１０００〜１００００ｐｐｍで
あり、該雰囲気中での保持時間は、鋼種、ワークの形状
寸法、加熱温度等に応じて適当な時間を選べばよく、通
常は十数分〜数十分である。
しては、例えばＮＦ3 ，ＢＦ3 ，ＣＦ4 ，ＳＦ6 ，Ｆ2
等のフッ素化合物もしくはフッ素を含むハロゲンガスが
ある。これらフッ素化合物のうち、反応性、取扱い性等
の面でＮＦ3 が最も優れており、実用的である。上記フ
ッ素化合物を含有する反応ガス雰囲気下で鋼の被加工物
を例えばＮＦ3 の場合１５０〜３５０℃の温度に加熱保
持し、被加工物を表面処理した後、公知の窒化用ガス、
例えばアンモニアを用いて窒化処理（または浸炭窒化処
理）を行うのである。フッ素を含む反応ガス雰囲気のフ
ッ素化合物濃度は例えば１０００〜１００００ｐｐｍで
あり、該雰囲気中での保持時間は、鋼種、ワークの形状
寸法、加熱温度等に応じて適当な時間を選べばよく、通
常は十数分〜数十分である。
【００１０】本発明の方法をより具体的に説明すると、
鋼製のワークを例えば脱脂洗浄し、図１に示すような熱
処理炉１に挿入する。この炉１は外殻２内に設けたヒー
タ３の内側にステンレス製内容器４を入れたピット炉
で、ガス導入管５と排気管６が挿入されている。ガス導
入管５にはボンベ１５，１６から流量計１７，バルブ１
８等を経由してガスが供給される。内部の雰囲気はモー
タ７で回転するファン８によって攪拌される。ワーク１
０は金鋼製のコンテナ１１に入れて炉内に挿入される。
図中、１３は真空ポンプ、１４は除害装置である。この
炉中にフッ素を含む反応ガス、例えばＮＦ3 とＮ2 の混
合ガスを導入し、所定の反応温度に加熱する。ＮＦ3 は
２５０〜４００℃の温度で活性基のＦ分を発生し、この
Ｆが表面に残存している有機無機の異物を除去すると共
に、鋼表面のＦｅ，Ｃｒ素地あるいはＦｅＯ，Ｆｅ3 Ｏ
4 ，Ｃｒ2 Ｏ3 等の酸化物と迅速に反応して、例えば下
記の式に示すごとく、表面にＦｅＦ2 ，ＦｅＦ3 ，Ｃｒ
Ｆ2 ，ＣｒＦ4 等の化合物を金属組織中に含むごく薄い
フッ化膜が形成される。
鋼製のワークを例えば脱脂洗浄し、図１に示すような熱
処理炉１に挿入する。この炉１は外殻２内に設けたヒー
タ３の内側にステンレス製内容器４を入れたピット炉
で、ガス導入管５と排気管６が挿入されている。ガス導
入管５にはボンベ１５，１６から流量計１７，バルブ１
８等を経由してガスが供給される。内部の雰囲気はモー
タ７で回転するファン８によって攪拌される。ワーク１
０は金鋼製のコンテナ１１に入れて炉内に挿入される。
図中、１３は真空ポンプ、１４は除害装置である。この
炉中にフッ素を含む反応ガス、例えばＮＦ3 とＮ2 の混
合ガスを導入し、所定の反応温度に加熱する。ＮＦ3 は
２５０〜４００℃の温度で活性基のＦ分を発生し、この
Ｆが表面に残存している有機無機の異物を除去すると共
に、鋼表面のＦｅ，Ｃｒ素地あるいはＦｅＯ，Ｆｅ3 Ｏ
4 ，Ｃｒ2 Ｏ3 等の酸化物と迅速に反応して、例えば下
記の式に示すごとく、表面にＦｅＦ2 ，ＦｅＦ3 ，Ｃｒ
Ｆ2 ，ＣｒＦ4 等の化合物を金属組織中に含むごく薄い
フッ化膜が形成される。
【００１１】
【化１】
【００１２】この反応により、ワーク表面の酸化皮膜は
フッ化膜に変換され、表面に吸着されついたＯ2 も除去
される。そして、このようなフッ化膜は、Ｏ2 ，Ｈ2 ，
Ｈ2Ｏが存在しない場合６００℃以下の温度で安定であ
って後続の窒化処理温度までの間における金属素地への
酸化皮膜の形成やＯ2 の吸着を防止すると考えられる。
フッ化膜に変換され、表面に吸着されついたＯ2 も除去
される。そして、このようなフッ化膜は、Ｏ2 ，Ｈ2 ，
Ｈ2Ｏが存在しない場合６００℃以下の温度で安定であ
って後続の窒化処理温度までの間における金属素地への
酸化皮膜の形成やＯ2 の吸着を防止すると考えられる。
【００１３】このように、フッ素を含有する反応ガスで
処理したワークは、例えばＮ2 雰囲気等の非酸化性雰囲
気下で引続き４８０〜７００℃の窒化温度に加熱され、
ＮＨ 3 あるいはＮＨ3 と炭素源を有するガス（例えばＲ
Ｘガス）との混合ガスを添加すると、フッ化膜はＨ2 ま
たは微量の水分によって例えば下記の式のように還元あ
るいは破壊され、活性な金属素地が形成されると推測さ
れる。
処理したワークは、例えばＮ2 雰囲気等の非酸化性雰囲
気下で引続き４８０〜７００℃の窒化温度に加熱され、
ＮＨ 3 あるいはＮＨ3 と炭素源を有するガス（例えばＲ
Ｘガス）との混合ガスを添加すると、フッ化膜はＨ2 ま
たは微量の水分によって例えば下記の式のように還元あ
るいは破壊され、活性な金属素地が形成されると推測さ
れる。
【００１４】
【化２】
【００１５】このように、活性な金属素地が形成される
と同時に活性基のＮが吸着されて金属内に侵入、拡散し
てゆき、その結果、表面にＣｒＮ，Ｆｅ2 Ｎ，Ｆｅ
3 Ｎ，Ｆｅ4 Ｎ等の窒化物を含有する化合物層が形成さ
れる。
と同時に活性基のＮが吸着されて金属内に侵入、拡散し
てゆき、その結果、表面にＣｒＮ，Ｆｅ2 Ｎ，Ｆｅ
3 Ｎ，Ｆｅ4 Ｎ等の窒化物を含有する化合物層が形成さ
れる。
【００１６】このような化合物層が形成されるのは、従
来の窒化法でも同様であるが、従来法では、常温より窒
化温度まで昇温する間に形成される酸化皮膜や、このと
き吸着されるＯ2 分によって表面の活性度が低下してい
るので、Ｎの表面吸着の度合いが低く、不均一である。
また、このような不均一性は、ＮＨ3 の分解の度合いを
炉内で均一に保つことが実際上困難であることによって
も拡大されるのである。本発明ではワーク表面における
Ｎの吸着が均一かつ迅速に行われるので、上記のような
問題は生じない。本プロセスでは、フッ化膜が６００℃
以下で安定な不働態膜を形成するため、金属性の炉材の
損傷はきわめて少ない。
来の窒化法でも同様であるが、従来法では、常温より窒
化温度まで昇温する間に形成される酸化皮膜や、このと
き吸着されるＯ2 分によって表面の活性度が低下してい
るので、Ｎの表面吸着の度合いが低く、不均一である。
また、このような不均一性は、ＮＨ3 の分解の度合いを
炉内で均一に保つことが実際上困難であることによって
も拡大されるのである。本発明ではワーク表面における
Ｎの吸着が均一かつ迅速に行われるので、上記のような
問題は生じない。本プロセスでは、フッ化膜が６００℃
以下で安定な不働態膜を形成するため、金属性の炉材の
損傷はきわめて少ない。
【００１７】上記本発明の操作プロセス上の大きな特徴
の一つは、フッ化膜を形成させる反応ガスとしてのＮＦ
3 のような常温で反応性がなく、ガス状の取扱い易い物
質を用いることにより、メッキ処理や固体のＰＶＣ液体
の塩素源を用いるなどの方法に比べて処理が連続操作と
なるなどプロセスがシンプルな点にある。タフトライド
方式は、窒化層の付き廻り性や疲労強度の向上への効果
等ですぐれた方法といえるが作業環境、公害設備等への
大きな費用がかかる点で将来にひらけた方法とはいえな
い。上記プロセスでは処理廃ガスを除害化するための簡
易な装置だけで充分であり、タフトライド方式と同等以
上の付き廻り性で窒化ムラの排除が可能となるほか、タ
フトライド方式が浸窒と同時に浸炭も進行するのに比べ
て、純窒化のみも可能である。
の一つは、フッ化膜を形成させる反応ガスとしてのＮＦ
3 のような常温で反応性がなく、ガス状の取扱い易い物
質を用いることにより、メッキ処理や固体のＰＶＣ液体
の塩素源を用いるなどの方法に比べて処理が連続操作と
なるなどプロセスがシンプルな点にある。タフトライド
方式は、窒化層の付き廻り性や疲労強度の向上への効果
等ですぐれた方法といえるが作業環境、公害設備等への
大きな費用がかかる点で将来にひらけた方法とはいえな
い。上記プロセスでは処理廃ガスを除害化するための簡
易な装置だけで充分であり、タフトライド方式と同等以
上の付き廻り性で窒化ムラの排除が可能となるほか、タ
フトライド方式が浸窒と同時に浸炭も進行するのに比べ
て、純窒化のみも可能である。
【００１８】
【実施例１および比較例１】ＳＵＳ３０５系加工硬化品
（ネジ）をフロン洗浄したのち、図１に示すような処理
炉１に入れ，ＮＦ3 を５０００ｐｐｍ含有するＮ2 ガス
雰囲気で３００℃で１５分間保持した。その後５３０℃
に加熱し、５０％ＮＨ3 ＋５０％Ｎ2 の混合ガスを炉内
に導入して３時間窒化処理を行い、しかるのち空冷して
取り出した。
（ネジ）をフロン洗浄したのち、図１に示すような処理
炉１に入れ，ＮＦ3 を５０００ｐｐｍ含有するＮ2 ガス
雰囲気で３００℃で１５分間保持した。その後５３０℃
に加熱し、５０％ＮＨ3 ＋５０％Ｎ2 の混合ガスを炉内
に導入して３時間窒化処理を行い、しかるのち空冷して
取り出した。
【００１９】得られたワークの窒化層の厚みは均一で、
その硬度は、基材の部分が２６０〜２８０Ｈｖであるの
に対し、表面硬度が１１００〜１３００Ｈｖであった。
その硬度は、基材の部分が２６０〜２８０Ｈｖであるの
に対し、表面硬度が１１００〜１３００Ｈｖであった。
【００２０】これに対し、比較例１として同じワークを
フロン洗浄後フッ硝酸処理したのち上記炉に入れ、７５
％ＮＨ3 中で５３０℃および５７０℃で３時間加熱した
が、いずれの処理でも形成された窒化層の厚みに大きな
バラツキがあり、全く窒化層が形成されていない部分が
多かった。
フロン洗浄後フッ硝酸処理したのち上記炉に入れ、７５
％ＮＨ3 中で５３０℃および５７０℃で３時間加熱した
が、いずれの処理でも形成された窒化層の厚みに大きな
バラツキがあり、全く窒化層が形成されていない部分が
多かった。
【００２１】上記実施例１と比較例１（５７０℃）につ
いて、ＥＰＭＡで表面層の元素分析を行った結果を図２
に示す。また、両者の表面付近の顕微鏡組織を図３およ
び図４に示す。
いて、ＥＰＭＡで表面層の元素分析を行った結果を図２
に示す。また、両者の表面付近の顕微鏡組織を図３およ
び図４に示す。
【００２２】
【実施例２】ＳＵＳ３０５のタッピングネジをアセトン
洗浄後図１に示す炉にいれＮＦ3 を５０００ｐｐｍ含有
するＮ2 雰囲気下で２８０℃１５分間保持その後４７０
℃に昇温しＮ2 ＋９０％Ｈ2 下で３０分間保持した後２
０％ＮＨ3 ＋８０％ＲＸにて８時間窒化して取り出し
た。
洗浄後図１に示す炉にいれＮＦ3 を５０００ｐｐｍ含有
するＮ2 雰囲気下で２８０℃１５分間保持その後４７０
℃に昇温しＮ2 ＋９０％Ｈ2 下で３０分間保持した後２
０％ＮＨ3 ＋８０％ＲＸにて８時間窒化して取り出し
た。
【００２３】４０〜５０μｍの窒化層がネジの表面全体
に形成されていたが、表面硬度はＨｖ＝６５０〜７５０
であり、この窒化層は５％硫酸に対して、基材とそれほ
ど遜色のない耐食性を示した。
に形成されていたが、表面硬度はＨｖ＝６５０〜７５０
であり、この窒化層は５％硫酸に対して、基材とそれほ
ど遜色のない耐食性を示した。
【００２４】
【実施例３および比較例２】エメリー研磨した熱間金型
部品（ＳＫＤ６１）をワークとして図１に示す炉に入
れ、ＮＦ3 を３０００ｐｐｍ含有するＮ2 雰囲気中で、
３００℃で１５〜２０分間加熱したのち、５７０℃まで
加熱し５０％ＮＨ3 ＋５０％Ｎ2 の混合ガスで３時間処
理した。その結果、表面硬度１０００〜１１００Ｈｖ
（基材４５０〜５００Ｈｖ）、厚さ１２０μｍの均一な
窒化層が得られた。
部品（ＳＫＤ６１）をワークとして図１に示す炉に入
れ、ＮＦ3 を３０００ｐｐｍ含有するＮ2 雰囲気中で、
３００℃で１５〜２０分間加熱したのち、５７０℃まで
加熱し５０％ＮＨ3 ＋５０％Ｎ2 の混合ガスで３時間処
理した。その結果、表面硬度１０００〜１１００Ｈｖ
（基材４５０〜５００Ｈｖ）、厚さ１２０μｍの均一な
窒化層が得られた。
【００２５】これに対し、比較例２として、同じ部品を
フッ硝酸洗浄したのち、５７０℃で３時間窒化処理した
ものの窒化膜は、最も厚いところで９０〜１００μｍで
あり、バラツキが大きくしかも面荒れがひどかった。
フッ硝酸洗浄したのち、５７０℃で３時間窒化処理した
ものの窒化膜は、最も厚いところで９０〜１００μｍで
あり、バラツキが大きくしかも面荒れがひどかった。
【００２６】
【実施例４および比較例３】窒化鋼（ＳＡＣＭ１）を洗
浄後、図１に示す炉に入れ、ＮＦ3 ５０００ｐｐｍを含
むＮ2 ガス中で２８０℃にて２０分間保持し、その後５
５０℃に昇温して７５％ＮＨ3 中で１２時間加熱したと
ころ、得られた窒化層の厚さが０．４２ｍｍであった。
比較例３として従来法で同じ部品を窒化した時の窒化層
の厚さは０．２８ｍｍであった。
浄後、図１に示す炉に入れ、ＮＦ3 ５０００ｐｐｍを含
むＮ2 ガス中で２８０℃にて２０分間保持し、その後５
５０℃に昇温して７５％ＮＨ3 中で１２時間加熱したと
ころ、得られた窒化層の厚さが０．４２ｍｍであった。
比較例３として従来法で同じ部品を窒化した時の窒化層
の厚さは０．２８ｍｍであった。
【００２７】
【実施例５】構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）の金型部品を洗
浄後、ＮＦ3 ガスを５０００ｐｐｍ含有する雰囲気下で
３００℃で２０分間保持し、その後５３０℃に昇温して
ＮＨ 3 ＋５０％ＲＸにて４時間処理した後、油冷して取
り出した。得られた窒化層の硬度は４５０〜４８０Ｈｖ
であった。このワークの回転曲げ疲労強度試験を行った
結果は４４ｋｇ／ｍｍ2 で従来のガス軟窒化品に較べて
同等またはそれ以上であった。
浄後、ＮＦ3 ガスを５０００ｐｐｍ含有する雰囲気下で
３００℃で２０分間保持し、その後５３０℃に昇温して
ＮＨ 3 ＋５０％ＲＸにて４時間処理した後、油冷して取
り出した。得られた窒化層の硬度は４５０〜４８０Ｈｖ
であった。このワークの回転曲げ疲労強度試験を行った
結果は４４ｋｇ／ｍｍ2 で従来のガス軟窒化品に較べて
同等またはそれ以上であった。
【００２８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の窒化法は従来のガス窒化、ガス軟窒化を改良するもの
で、均一な窒化層を迅速に得ることが可能となった。ま
た、鋼種、加工段階、前処理状態等の如何にかかわらず
良好な窒化層を得ることができ、穴やスリットを有する
部品でも窒化が可能である。さらに、オーステナイト系
ステンレス鋼のような窒化困難な鋼種に対しても、容易
に窒化できる等の利点がある。
の窒化法は従来のガス窒化、ガス軟窒化を改良するもの
で、均一な窒化層を迅速に得ることが可能となった。ま
た、鋼種、加工段階、前処理状態等の如何にかかわらず
良好な窒化層を得ることができ、穴やスリットを有する
部品でも窒化が可能である。さらに、オーステナイト系
ステンレス鋼のような窒化困難な鋼種に対しても、容易
に窒化できる等の利点がある。
【図１】処理炉の１例をあらわす断面図である。
【図２】元素分析結果を示すチャートである。
【図３】この発明により処理された実施例１品の表面層
の金属組織写真である。
の金属組織写真である。
【図４】比較例１品の表面層の金属組織写真である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年６月２４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
フロントページの続き (72)発明者 北野 憲三 大阪府河内長野市小山田町1498−１ (72)発明者 湊 輝男 和歌山県橋本市城山台３丁目38−２
Claims (1)
- 【請求項１】 鋼の表面に窒素を反応させて硬質の窒化
層を形成する鋼の窒化方法において、鋼を予めフッ素を
含む反応ガス雰囲気中に加熱保持して表面層にフッ化物
膜を生成した後窒化雰囲気中で加熱して窒化層を形成す
ることを特徴とする鋼の窒化方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP6135715A JP2881111B2 (ja) | 1994-06-17 | 1994-06-17 | 鋼の窒化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6135715A JP2881111B2 (ja) | 1994-06-17 | 1994-06-17 | 鋼の窒化方法 |
Related Parent Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP1177660A Division JPH089766B2 (ja) | 1989-06-10 | 1989-07-10 | 鋼の窒化方法 |
Related Child Applications (1)
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Publications (2)
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| JP2881111B2 JP2881111B2 (ja) | 1999-04-12 |
Family
ID=15158195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2881111B2 (ja) |
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|---|---|
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