JPH11269630A - 表面処理鋼部材 - Google Patents
表面処理鋼部材Info
- Publication number
- JPH11269630A JPH11269630A JP9407098A JP9407098A JPH11269630A JP H11269630 A JPH11269630 A JP H11269630A JP 9407098 A JP9407098 A JP 9407098A JP 9407098 A JP9407098 A JP 9407098A JP H11269630 A JPH11269630 A JP H11269630A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- compound layer
- gas
- steel member
- treatment
- corrosion resistance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
- C23C28/044—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material coatings specially adapted for cutting tools or wear applications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/02—Pretreatment of the material to be coated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/10—Oxidising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/24—Nitriding
- C23C8/26—Nitriding of ferrous surfaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/80—After-treatment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐摩耗性はもとより、耐食性の面でも安定し
て優れた性能を発揮する表面処理鋼部材を提供する。 【解決手段】 ５７０〜５８０℃でガス軟窒化処理を施
して、表面に主にイプシロン鉄窒化物（ε−Ｆe2-3Ｎ）
よりなる化合物層を形成した鋼部材において、前記ガス
軟窒化処理を行う際、アンモニアガス、窒素ガスおよび
炭酸ガスの混合比率を適当に設定することにより、前記
化合物層の厚さ方向の炭素濃度を０．４〜０．８重量％
に収め、加工物層の厚さ方向における耐摩耗性を一定に
して、摩耗の進行に応じて耐食性が低下するのを未然に
防止する。
て優れた性能を発揮する表面処理鋼部材を提供する。 【解決手段】 ５７０〜５８０℃でガス軟窒化処理を施
して、表面に主にイプシロン鉄窒化物（ε−Ｆe2-3Ｎ）
よりなる化合物層を形成した鋼部材において、前記ガス
軟窒化処理を行う際、アンモニアガス、窒素ガスおよび
炭酸ガスの混合比率を適当に設定することにより、前記
化合物層の厚さ方向の炭素濃度を０．４〜０．８重量％
に収め、加工物層の厚さ方向における耐摩耗性を一定に
して、摩耗の進行に応じて耐食性が低下するのを未然に
防止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス軟窒化処理ま
たはガス軟窒化処理と酸化処理とを施してなる表面処理
鋼部材に関する。
たはガス軟窒化処理と酸化処理とを施してなる表面処理
鋼部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガス軟窒化処理は、浸炭窒化性のガス雰
囲気中で、 570〜580 ℃で熱処理して、表面に主にイプ
シロン鉄窒化物（ε−Ｆe2-3Ｎ）よりなる化合物層と窒
素の拡散層とを形成する表面処理法で、耐摩耗性と耐食
性との向上に大きく寄与するものとなる。一方、酸化処
理は、酸化性雰囲気に 450〜500 ℃で所定時間曝し、表
面に主に四三酸化鉄（Ｆe3Ｏ4 ）よりなる酸化物層を形
成する表面処理法で、この酸化処理を前記したガス軟窒
化処理に続いて行うことにより、前記化合物層上に前記
酸化物層が積層形成され、耐摩耗性と耐食性とがより一
層向上するようになり、従来よりその適用が種々検討さ
れている（例えば、特開昭５８−１２６９７７号公報、
特開平３−２８５０５８号公報、特公平５−７１６６１
号公報等参照）。
囲気中で、 570〜580 ℃で熱処理して、表面に主にイプ
シロン鉄窒化物（ε−Ｆe2-3Ｎ）よりなる化合物層と窒
素の拡散層とを形成する表面処理法で、耐摩耗性と耐食
性との向上に大きく寄与するものとなる。一方、酸化処
理は、酸化性雰囲気に 450〜500 ℃で所定時間曝し、表
面に主に四三酸化鉄（Ｆe3Ｏ4 ）よりなる酸化物層を形
成する表面処理法で、この酸化処理を前記したガス軟窒
化処理に続いて行うことにより、前記化合物層上に前記
酸化物層が積層形成され、耐摩耗性と耐食性とがより一
層向上するようになり、従来よりその適用が種々検討さ
れている（例えば、特開昭５８−１２６９７７号公報、
特開平３−２８５０５８号公報、特公平５−７１６６１
号公報等参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たガス軟窒化処理を施した鋼部材を実際に使用してみる
と、長期間にわたって全く錆を生じないものがある一方
で、使用初期段階で錆を生じるものや、ある期間使用し
た後に錆を生じるものなどがあり、耐食性の面でかなり
のバラツキのあることがわかった。このような現象は、
ガス軟窒化処理と酸化処理とを施した鋼部材について
も、最表面の酸化物層が摩耗した場合に、当然に起こり
得ることで、これら表面処理を施した鋼部材は、耐食性
の面で、いま一つ信頼性に欠けるという問題があった。
たガス軟窒化処理を施した鋼部材を実際に使用してみる
と、長期間にわたって全く錆を生じないものがある一方
で、使用初期段階で錆を生じるものや、ある期間使用し
た後に錆を生じるものなどがあり、耐食性の面でかなり
のバラツキのあることがわかった。このような現象は、
ガス軟窒化処理と酸化処理とを施した鋼部材について
も、最表面の酸化物層が摩耗した場合に、当然に起こり
得ることで、これら表面処理を施した鋼部材は、耐食性
の面で、いま一つ信頼性に欠けるという問題があった。
【０００４】上記した耐食性のバラツキ現象について、
本発明者等は鋭意検討した結果、使用期間との関係で発
錆が生じたり生じなかったりするのは、摩耗によって順
次露出する化合物層の表面の性質が一定しないことに原
因があるとの結論に至った。そして、この点に注目して
化合物層の厚さ方向の炭素濃度分布を調査したところ、
炭素濃度が、ある範囲を超えている面が露出した場合に
発錆が生じることが判明した。
本発明者等は鋭意検討した結果、使用期間との関係で発
錆が生じたり生じなかったりするのは、摩耗によって順
次露出する化合物層の表面の性質が一定しないことに原
因があるとの結論に至った。そして、この点に注目して
化合物層の厚さ方向の炭素濃度分布を調査したところ、
炭素濃度が、ある範囲を超えている面が露出した場合に
発錆が生じることが判明した。
【０００５】本発明は、上記した知見に基づいてなされ
たもので、その課題とするところは、ガス軟窒化により
形成される化合物層の厚さ方向の炭素濃度分布を一定範
囲に収めることにより、化合物層の摩耗程度によらず所
望の耐食性を維持できるようにし、もって耐摩耗性はも
とより、耐食性の面でも安定して優れた性能を発揮する
表面処理鋼部材を提供することにある。
たもので、その課題とするところは、ガス軟窒化により
形成される化合物層の厚さ方向の炭素濃度分布を一定範
囲に収めることにより、化合物層の摩耗程度によらず所
望の耐食性を維持できるようにし、もって耐摩耗性はも
とより、耐食性の面でも安定して優れた性能を発揮する
表面処理鋼部材を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、ガス軟窒化処理により表面に、主にイプ
シロン鉄窒化物よりなる化合物層を形成した表面処理鋼
部材において、前記化合物層の表面から中心に向って炭
素濃度分布を 0.4〜0.8 重量％の範囲に収めた領域を設
ける構成としたことを特徴とする。
め、本発明は、ガス軟窒化処理により表面に、主にイプ
シロン鉄窒化物よりなる化合物層を形成した表面処理鋼
部材において、前記化合物層の表面から中心に向って炭
素濃度分布を 0.4〜0.8 重量％の範囲に収めた領域を設
ける構成としたことを特徴とする。
【０００７】このように構成した表面処理鋼部材におい
ては、化合物層の厚さ方向における炭素濃度の上限を
0.8重量％に抑えていることで、化合物層の耐食性が部
分的に低下することはなくなり、化合物層が存在する限
りは、その摩耗が進行しても、所望の耐食性が維持され
る。一方、化合物層中の炭素濃度の下限を0.4 重量％と
していることで、化合物層は十分な硬さを有するものと
なり、耐摩耗性が低下するこもなくなる。
ては、化合物層の厚さ方向における炭素濃度の上限を
0.8重量％に抑えていることで、化合物層の耐食性が部
分的に低下することはなくなり、化合物層が存在する限
りは、その摩耗が進行しても、所望の耐食性が維持され
る。一方、化合物層中の炭素濃度の下限を0.4 重量％と
していることで、化合物層は十分な硬さを有するものと
なり、耐摩耗性が低下するこもなくなる。
【０００８】本発明は、上記化合物層上に、さらに酸化
処理により主に四三酸化鉄よりなる酸化物層を積層形成
しても良いもので、この場合は、耐摩耗性および耐食性
がより一層向上することに加え、仮に酸化物層が摩耗消
滅しても、下地の化合物層によって所望の耐食性が確保
される。
処理により主に四三酸化鉄よりなる酸化物層を積層形成
しても良いもので、この場合は、耐摩耗性および耐食性
がより一層向上することに加え、仮に酸化物層が摩耗消
滅しても、下地の化合物層によって所望の耐食性が確保
される。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明に係る鋼部材を製造するに
は、加熱手段およびガス置換手段を付設した窒化炉内に
鋼部材を装入し、先ず、窒化炉内を真空引きしてその内
部に窒素ガスを導入しながら、標準の軟窒化温度（ 570
〜580 ℃）まで昇温する。そして、軟窒化温度まで昇温
したら、窒化炉内にアンモニアガスと、窒素と二酸化炭
素とを所定の割合で供給し、窒化炉内を浸炭窒化性ガス
雰囲気として所定時間保持し、ガス軟窒化処理を行い、
この処理後、例えば、窒化炉に隣接して設けた油槽内の
油中に鋼部材を浸漬して急冷する。このガス軟窒化処理
により、鋼部材の表面には、主にイプシロン鉄窒化物
（ε−Ｆe2-3Ｎ）よりなる化合物層が18〜20μｍ程度の
厚さに形成されると共に、この化合物層下に 0.3〜0.5
ｍｍ程度の厚さの窒素の拡散層が形成され、耐摩耗性と
耐食性とに優れた鋼部材が得られる。そして、前記ガス
軟窒化処理に際しては、アンモニアガスと、窒素と二酸
化炭素との混合比率を適当に設定することにより、化合
物層の厚さ方向における炭素濃度分布を 0.4〜0.8 重量
％の範囲に収めるようにする。これにより、化合物層の
耐摩耗性および耐食性は厚さ方向で一定となり、製品と
して使用中、摩耗が進行しても、所望の耐摩耗性および
耐食性が維持されるようになる。
は、加熱手段およびガス置換手段を付設した窒化炉内に
鋼部材を装入し、先ず、窒化炉内を真空引きしてその内
部に窒素ガスを導入しながら、標準の軟窒化温度（ 570
〜580 ℃）まで昇温する。そして、軟窒化温度まで昇温
したら、窒化炉内にアンモニアガスと、窒素と二酸化炭
素とを所定の割合で供給し、窒化炉内を浸炭窒化性ガス
雰囲気として所定時間保持し、ガス軟窒化処理を行い、
この処理後、例えば、窒化炉に隣接して設けた油槽内の
油中に鋼部材を浸漬して急冷する。このガス軟窒化処理
により、鋼部材の表面には、主にイプシロン鉄窒化物
（ε−Ｆe2-3Ｎ）よりなる化合物層が18〜20μｍ程度の
厚さに形成されると共に、この化合物層下に 0.3〜0.5
ｍｍ程度の厚さの窒素の拡散層が形成され、耐摩耗性と
耐食性とに優れた鋼部材が得られる。そして、前記ガス
軟窒化処理に際しては、アンモニアガスと、窒素と二酸
化炭素との混合比率を適当に設定することにより、化合
物層の厚さ方向における炭素濃度分布を 0.4〜0.8 重量
％の範囲に収めるようにする。これにより、化合物層の
耐摩耗性および耐食性は厚さ方向で一定となり、製品と
して使用中、摩耗が進行しても、所望の耐摩耗性および
耐食性が維持されるようになる。
【００１０】上記炭素濃度分布を 0.4〜0.8 重量％の範
囲に収める領域は、化合物層（18〜20ｍμ）の全てとす
ることが望ましいが、本実施の形態のように適用する部
材の耐摩耗性が高い場合は、化合物層のうちの表面から
中心に向ってのわずかな部分に 0.4〜0.8 重量％の範囲
に収める領域を設けてもよいものである。このことは、
後述の実施例にあるように、20μｍの化合物層を15μｍ
研磨した後であっても錆が発生しなかったことからも明
らかで、例えば、５μｍ程度の領域を設けても、所望の
効果を得ることができる。
囲に収める領域は、化合物層（18〜20ｍμ）の全てとす
ることが望ましいが、本実施の形態のように適用する部
材の耐摩耗性が高い場合は、化合物層のうちの表面から
中心に向ってのわずかな部分に 0.4〜0.8 重量％の範囲
に収める領域を設けてもよいものである。このことは、
後述の実施例にあるように、20μｍの化合物層を15μｍ
研磨した後であっても錆が発生しなかったことからも明
らかで、例えば、５μｍ程度の領域を設けても、所望の
効果を得ることができる。
【００１１】なお、必要により酸化処理を追加する場合
は、上記窒化炉と同様に加熱手段およびガス置換手段を
付設した酸化炉を別途用意し、この中に上記ガス軟窒化
処理を終えた鋼部材を装入して、先ず、酸化炉内を真空
引きしてその内部に窒素ガスを導入しながら、標準の水
蒸気酸化温度（ 450〜500 ℃）まで昇温する。そして、
水蒸気酸化温度まで昇温したら、酸化炉内に水蒸気を所
定時間だけ吹込み、その後、酸化炉内を窒素ガスで置換
して鋼製部品を所定の温度（ 300℃程度）まで炉内冷却
し、しかる後、酸化炉から取出して大気冷却する。この
酸化処理により上記化合物層上に、主に四三酸化鉄（Ｆ
e2Ｏ3 ）よりなる酸化物層が１〜３μｍ程度の厚さに形
成され、耐摩耗性と耐食性とに、より優れた鋼製部品が
得られるようになる。
は、上記窒化炉と同様に加熱手段およびガス置換手段を
付設した酸化炉を別途用意し、この中に上記ガス軟窒化
処理を終えた鋼部材を装入して、先ず、酸化炉内を真空
引きしてその内部に窒素ガスを導入しながら、標準の水
蒸気酸化温度（ 450〜500 ℃）まで昇温する。そして、
水蒸気酸化温度まで昇温したら、酸化炉内に水蒸気を所
定時間だけ吹込み、その後、酸化炉内を窒素ガスで置換
して鋼製部品を所定の温度（ 300℃程度）まで炉内冷却
し、しかる後、酸化炉から取出して大気冷却する。この
酸化処理により上記化合物層上に、主に四三酸化鉄（Ｆ
e2Ｏ3 ）よりなる酸化物層が１〜３μｍ程度の厚さに形
成され、耐摩耗性と耐食性とに、より優れた鋼製部品が
得られるようになる。
【００１２】
【実施例】実施例１ ＪＩＳ Ｓ２５Ｃ製の油圧緩衝器用ピストンロッド素材
（長さ約 300mm）に必要な切削加工を加え、さらにその
表面を研削加工して、所定のロッド寸法（径12.5mm）と
表面粗さ（中心線平均粗さＲａ0.08μｍ以下）に仕上げ
た。次に、前記ロッド（ピストンロッド）を、1000本を
一単位として専用の治具にセットし、ロッド表面に付着
していた研削油を洗浄除去した後、窒化炉に装入し、ア
ンモニアガス（NH3 ）と、窒素ガス（Ｎ2 ）と炭酸ガス
（ＣＯ2 ）とを所定の比率で混合した浸炭窒化性ガス雰
囲気中にて、 580℃に２時間保持するガス軟窒化処理を
施し、その後急冷した。
（長さ約 300mm）に必要な切削加工を加え、さらにその
表面を研削加工して、所定のロッド寸法（径12.5mm）と
表面粗さ（中心線平均粗さＲａ0.08μｍ以下）に仕上げ
た。次に、前記ロッド（ピストンロッド）を、1000本を
一単位として専用の治具にセットし、ロッド表面に付着
していた研削油を洗浄除去した後、窒化炉に装入し、ア
ンモニアガス（NH3 ）と、窒素ガス（Ｎ2 ）と炭酸ガス
（ＣＯ2 ）とを所定の比率で混合した浸炭窒化性ガス雰
囲気中にて、 580℃に２時間保持するガス軟窒化処理を
施し、その後急冷した。
【００１３】そして、上記一連の処理を終えた後、各ロ
ッドを治具から取り外し、そのうちの複数本について
は、表面の化合物層の分析試験を行ってその厚さ方向に
おける炭素濃度分布を求め、また、他の複数本について
は、研削加工を行って５μｍおよび10μｍ単位で表層部
を除去し、それぞれについてＪＩＳ Ｚ２３７１塩水噴
霧試験を行って、168 時間後の発錆状況を観察した。な
お、複数本のロッドについて顕微鏡試験を行って化合物
層の厚さを測定した結果、その厚さは約20μｍであっ
た。
ッドを治具から取り外し、そのうちの複数本について
は、表面の化合物層の分析試験を行ってその厚さ方向に
おける炭素濃度分布を求め、また、他の複数本について
は、研削加工を行って５μｍおよび10μｍ単位で表層部
を除去し、それぞれについてＪＩＳ Ｚ２３７１塩水噴
霧試験を行って、168 時間後の発錆状況を観察した。な
お、複数本のロッドについて顕微鏡試験を行って化合物
層の厚さを測定した結果、その厚さは約20μｍであっ
た。
【００１４】実施例２ 実施例１と同一条件でガス軟窒化処理を施した後、同じ
治具にセットしたまま酸化炉に装入し、水蒸気雰囲気に
て 480℃に１時間保持する水蒸気酸化処理を施した。そ
して、この酸化処理後、各ロッドを治具から取り外し、
そのうちの複数本について、実施例１と同様に５μｍお
よび10μｍ単位で表層部を除去して塩水噴霧試験を行っ
た。なお、複数本のロッドについて顕微鏡試験を行って
酸化物層の厚さを測定した結果、その厚さは約２μｍで
あった。
治具にセットしたまま酸化炉に装入し、水蒸気雰囲気に
て 480℃に１時間保持する水蒸気酸化処理を施した。そ
して、この酸化処理後、各ロッドを治具から取り外し、
そのうちの複数本について、実施例１と同様に５μｍお
よび10μｍ単位で表層部を除去して塩水噴霧試験を行っ
た。なお、複数本のロッドについて顕微鏡試験を行って
酸化物層の厚さを測定した結果、その厚さは約２μｍで
あった。
【００１５】比較例１ 実施例１と同じピストンロッド素材に、アンモニアガス
と、窒素と二酸化炭素とを標準の比率（実施例１とは異
なる比率）で混合した浸炭窒化性ガス雰囲気にて、 580
℃に２時間保持するガス軟窒化処理を施し、その後急冷
した。そして、この処理後、各ロッドを治具から取り外
し、そのうちの複数本については、実施例１と同様に表
面の化合物層中の炭素濃度の分析試験を行い、また、他
の複数本については、実施例１と同様に５μｍおよび10
μｍ単位で表層部を除去して塩水噴霧試験を行った。な
お、複数本のロッドについて顕微鏡試験を行って化合物
層の厚さを測定した結果、その厚さは約20μｍであっ
た。
と、窒素と二酸化炭素とを標準の比率（実施例１とは異
なる比率）で混合した浸炭窒化性ガス雰囲気にて、 580
℃に２時間保持するガス軟窒化処理を施し、その後急冷
した。そして、この処理後、各ロッドを治具から取り外
し、そのうちの複数本については、実施例１と同様に表
面の化合物層中の炭素濃度の分析試験を行い、また、他
の複数本については、実施例１と同様に５μｍおよび10
μｍ単位で表層部を除去して塩水噴霧試験を行った。な
お、複数本のロッドについて顕微鏡試験を行って化合物
層の厚さを測定した結果、その厚さは約20μｍであっ
た。
【００１６】比較例２ 比較例１と同一条件でガス軟窒化処理を施した後、同じ
治具にセットしたまま酸化炉に装入し、水蒸気雰囲気に
て 480℃に１時間保持する水蒸気酸化処理を施した。そ
して、この酸化処理後、各ロッドを治具から取り外し、
そのうちの複数本について５μｍおよび10μｍ単位で表
層部を除去して塩水噴霧試験を行った。なお、複数本の
ロッドについて顕微鏡試験を行って酸化物層の厚さを測
定した結果、その厚さは約２μｍであった。
治具にセットしたまま酸化炉に装入し、水蒸気雰囲気に
て 480℃に１時間保持する水蒸気酸化処理を施した。そ
して、この酸化処理後、各ロッドを治具から取り外し、
そのうちの複数本について５μｍおよび10μｍ単位で表
層部を除去して塩水噴霧試験を行った。なお、複数本の
ロッドについて顕微鏡試験を行って酸化物層の厚さを測
定した結果、その厚さは約２μｍであった。
【００１７】比較例３ 実施例１と同じピストンロッド素材に、アンモニアガス
とブタン変成ガス（ＲＸガス）とを所定の比率で混合し
た浸炭窒化性ガス雰囲気にて、 580℃に２時間保持する
ガス軟窒化処理を施し、その後急冷した。そして、この
処理後、各ロッドを治具から取り外し、そのうちの複数
本については実施例１と同様に表面の化合物層中の炭素
濃度の分析試験を行い、また、他の複数本については、
実施例１と同様に５μｍおよび10μｍ単位で表層部を除
去して塩水噴霧試験を行った。なお、複数本のロッドに
ついて顕微鏡試験を行って化合物層の厚さを測定した結
果、その厚さは約20μｍであった。
とブタン変成ガス（ＲＸガス）とを所定の比率で混合し
た浸炭窒化性ガス雰囲気にて、 580℃に２時間保持する
ガス軟窒化処理を施し、その後急冷した。そして、この
処理後、各ロッドを治具から取り外し、そのうちの複数
本については実施例１と同様に表面の化合物層中の炭素
濃度の分析試験を行い、また、他の複数本については、
実施例１と同様に５μｍおよび10μｍ単位で表層部を除
去して塩水噴霧試験を行った。なお、複数本のロッドに
ついて顕微鏡試験を行って化合物層の厚さを測定した結
果、その厚さは約20μｍであった。
【００１８】比較例４ 比較例３と同一条件でガス軟窒化処理を施した後、同じ
治具にセットしたまま酸化炉に装入し、水蒸気雰囲気に
て 480℃に１時間保持する水蒸気酸化処理を施した。そ
して、この酸化処理後、各ロッドを治具から取り外し、
そのうちの複数本について、実施例１と同様に５μｍお
よび10μｍ単位で表層部を除去して塩水噴霧試験を行っ
た。なお、複数本のロッドについて顕微鏡試験を行って
酸化物層の厚さを測定した結果、その厚さは約２μｍで
あった。
治具にセットしたまま酸化炉に装入し、水蒸気雰囲気に
て 480℃に１時間保持する水蒸気酸化処理を施した。そ
して、この酸化処理後、各ロッドを治具から取り外し、
そのうちの複数本について、実施例１と同様に５μｍお
よび10μｍ単位で表層部を除去して塩水噴霧試験を行っ
た。なお、複数本のロッドについて顕微鏡試験を行って
酸化物層の厚さを測定した結果、その厚さは約２μｍで
あった。
【００１９】試験結果 図１は、表面の化合物層中の炭素濃度の分析試験結果を
示したものである。なお、同図中における各プロット
は、複数の分析結果の平均値を示している。これより、
実施例１の表面処理を施したピストンロッドは、化合物
層の厚さ方向における炭素濃度が 0.4〜0.8 重量％の範
囲に収まって大きなバラツキが認められないが、比較例
１および２の表面処理を施したピストンロッドは、何れ
も化合物層の厚さ方向における炭素濃度に大きなバラツ
キが認められた。より詳しくは、アンモニアガスと、窒
素と二酸化炭素とを標準の比率で混合した雰囲気でガス
軟窒化処理を施した比較例１のものでは、表面から２μ
ｍ範囲における炭素濃度が、それより心部側の炭素濃度
に比べて高値（ 0.9wt％以上）となっており、また、ア
ンモニアガスとＲＸガスとの混合ガス雰囲気でガス軟窒
化処理を施した比較例３のものでは、心部側の数μｍを
除く、化合物層のほゞ全域で炭素濃度が著しく高値（１
wt％以上）となっている。
示したものである。なお、同図中における各プロット
は、複数の分析結果の平均値を示している。これより、
実施例１の表面処理を施したピストンロッドは、化合物
層の厚さ方向における炭素濃度が 0.4〜0.8 重量％の範
囲に収まって大きなバラツキが認められないが、比較例
１および２の表面処理を施したピストンロッドは、何れ
も化合物層の厚さ方向における炭素濃度に大きなバラツ
キが認められた。より詳しくは、アンモニアガスと、窒
素と二酸化炭素とを標準の比率で混合した雰囲気でガス
軟窒化処理を施した比較例１のものでは、表面から２μ
ｍ範囲における炭素濃度が、それより心部側の炭素濃度
に比べて高値（ 0.9wt％以上）となっており、また、ア
ンモニアガスとＲＸガスとの混合ガス雰囲気でガス軟窒
化処理を施した比較例３のものでは、心部側の数μｍを
除く、化合物層のほゞ全域で炭素濃度が著しく高値（１
wt％以上）となっている。
【００２０】図２は、塩水噴霧試験の結果を示したもの
である。これより、実施例１、実施例２および比較例２
の表面処理を施したピストンロッドは、研削を行わない
もの（研削量０）はもとより、５μｍ、15μｍと研削で
追い込んだものでも全く発錆が認められず、耐食性に著
しく優れていることがわかった。本実施例１および２の
もので錆が発生しなかった理由は、化合物層の厚さ方向
における炭素濃度が 0.4〜0.8 重量％の範囲に収まって
いる（図１）ためである。また、比較例２のもので錆が
発生しなかった理由は、酸化処理による酸化物層が最表
面に存在すること、研削による追い込みで化合物層の表
面側の高炭素濃度域（図１）が除去されたことにある。
このことは、ガス軟窒化処理のみを施した比較例１のも
のが、研削量０でわすか発生が認められたことからも明
らかである。
である。これより、実施例１、実施例２および比較例２
の表面処理を施したピストンロッドは、研削を行わない
もの（研削量０）はもとより、５μｍ、15μｍと研削で
追い込んだものでも全く発錆が認められず、耐食性に著
しく優れていることがわかった。本実施例１および２の
もので錆が発生しなかった理由は、化合物層の厚さ方向
における炭素濃度が 0.4〜0.8 重量％の範囲に収まって
いる（図１）ためである。また、比較例２のもので錆が
発生しなかった理由は、酸化処理による酸化物層が最表
面に存在すること、研削による追い込みで化合物層の表
面側の高炭素濃度域（図１）が除去されたことにある。
このことは、ガス軟窒化処理のみを施した比較例１のも
のが、研削量０でわすか発生が認められたことからも明
らかである。
【００２１】一方、アンモニアガスとＲＸガスとの混合
ガス雰囲気でガス軟窒化処理を施した比較例３のもの
は、研削を行わないものはもとより、５μｍ、15μｍと
研削で追い込んだものでも、全面的な発生が認められ、
耐食性に著しく劣ることがわかった。この理由は、化合
物層中の炭素濃度が著しく高値となっている（図１）こ
とにある。これに対して、比較例４のものでは、酸化処
理による酸化物層が最表面に存在するため、研削量０の
状態では錆の発錆が認められないが、５μｍ、15μｍと
研削で追い込んで酸化物層が除去された状態では、比較
例３と同じく全面発錆となる。
ガス雰囲気でガス軟窒化処理を施した比較例３のもの
は、研削を行わないものはもとより、５μｍ、15μｍと
研削で追い込んだものでも、全面的な発生が認められ、
耐食性に著しく劣ることがわかった。この理由は、化合
物層中の炭素濃度が著しく高値となっている（図１）こ
とにある。これに対して、比較例４のものでは、酸化処
理による酸化物層が最表面に存在するため、研削量０の
状態では錆の発錆が認められないが、５μｍ、15μｍと
研削で追い込んで酸化物層が除去された状態では、比較
例３と同じく全面発錆となる。
【００２２】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係る表面処理鋼部材によれば、ガス軟窒化により形成さ
れる化合物層の厚さ方向の炭素濃度分布を適量かつ一定
範囲に制御していることで、その摩耗が進行しても、所
望の耐食性が維持され、耐摩耗性はもとより、耐食性の
面でも安定して優れた性能を発揮すものとなる。また、
化合物層上に、さらに酸化処理により主に四三酸化鉄よ
りなる酸化物層を積層形成した場合は、耐摩耗性および
耐食性がより一層向上することに加え、仮に酸化物層が
摩耗消滅しても、下地の化合物層によって所望の耐食性
が確保され、信頼性が著しく向上する。
係る表面処理鋼部材によれば、ガス軟窒化により形成さ
れる化合物層の厚さ方向の炭素濃度分布を適量かつ一定
範囲に制御していることで、その摩耗が進行しても、所
望の耐食性が維持され、耐摩耗性はもとより、耐食性の
面でも安定して優れた性能を発揮すものとなる。また、
化合物層上に、さらに酸化処理により主に四三酸化鉄よ
りなる酸化物層を積層形成した場合は、耐摩耗性および
耐食性がより一層向上することに加え、仮に酸化物層が
摩耗消滅しても、下地の化合物層によって所望の耐食性
が確保され、信頼性が著しく向上する。
【図１】本発明の実施例の表面炭素濃度分布を比較例と
対比して示すグラフである。
対比して示すグラフである。
【図２】本発明の実施例の塩水噴霧試験結果を比較例と
対比して示す図表である。
対比して示す図表である。
Claims (2)
- 【請求項１】 ガス軟窒化処理により表面に、主にイプ
シロン鉄窒化物よりなる化合物層を形成した表面処理鋼
部材において、前記化合物層の表面から中心に向って炭
素濃度分布を 0.4〜0.8 重量％の範囲に収めた領域を設
けたことを特徴とする表面処理鋼部材。 - 【請求項２】 化合物層上に、さらに酸化処理により主
に四三酸化鉄よりなる酸化物層を積層形成したことを特
徴とする表面処理鋼部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9407098A JPH11269630A (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | 表面処理鋼部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9407098A JPH11269630A (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | 表面処理鋼部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11269630A true JPH11269630A (ja) | 1999-10-05 |
Family
ID=14100254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9407098A Pending JPH11269630A (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | 表面処理鋼部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11269630A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002053945A (ja) * | 2000-08-01 | 2002-02-19 | Chugai Ro Co Ltd | ２室型ガス浸硫窒化処理炉 |
| JP2002302756A (ja) * | 2001-01-31 | 2002-10-18 | Tokico Ltd | 表面処理鋼部材およびガス軟窒化方法 |
| KR20030081993A (ko) * | 2002-04-15 | 2003-10-22 | 대한민국(전북대학교 총장) | 자동차부품 제조용 냉간프레스 금형의 고압 연질화처리방법 |
| KR100504131B1 (ko) * | 2002-10-31 | 2005-07-27 | 김영희 | 2기의 노를 사용한 고내식강 제조를 위한 표면개질방법 |
| JP2019501298A (ja) * | 2015-11-02 | 2019-01-17 | アプライド ナノ サーフェシズ スウェーデン エービー | 固体潤滑剤でコーティングした鋼品、その製造方法及び装置並びに製造中に用いられる焼き入れ油 |
| EP3360984A4 (en) * | 2015-09-08 | 2019-01-23 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | NITRIDE STEEL COMPONENT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME |
-
1998
- 1998-03-23 JP JP9407098A patent/JPH11269630A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002053945A (ja) * | 2000-08-01 | 2002-02-19 | Chugai Ro Co Ltd | ２室型ガス浸硫窒化処理炉 |
| JP2002302756A (ja) * | 2001-01-31 | 2002-10-18 | Tokico Ltd | 表面処理鋼部材およびガス軟窒化方法 |
| KR20030081993A (ko) * | 2002-04-15 | 2003-10-22 | 대한민국(전북대학교 총장) | 자동차부품 제조용 냉간프레스 금형의 고압 연질화처리방법 |
| KR100504131B1 (ko) * | 2002-10-31 | 2005-07-27 | 김영희 | 2기의 노를 사용한 고내식강 제조를 위한 표면개질방법 |
| EP3360984A4 (en) * | 2015-09-08 | 2019-01-23 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | NITRIDE STEEL COMPONENT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME |
| US10731242B2 (en) | 2015-09-08 | 2020-08-04 | Nippon Steel Corporation | Nitrided steel part and method of production of same |
| JP2019501298A (ja) * | 2015-11-02 | 2019-01-17 | アプライド ナノ サーフェシズ スウェーデン エービー | 固体潤滑剤でコーティングした鋼品、その製造方法及び装置並びに製造中に用いられる焼き入れ油 |
| EP3371335A4 (en) * | 2015-11-02 | 2019-06-19 | Applied Nano Surfaces Sweden AB | SOLID-STAINLESS STEEL ARTICLES, METHOD AND DEVICE FOR THE PRODUCTION THEREOF AND REUSABLE OIL PRODUCED IN THE MANUFACTURE |
| US10704111B2 (en) | 2015-11-02 | 2020-07-07 | Applied Nano Surfaces Sweden Ab | Solid lubricant-coated steel articles, method and apparatus for manufacturing thereof and quenching oil used in the manufacturing |
| JP2022031671A (ja) * | 2015-11-02 | 2022-02-22 | アプライド ナノ サーフェシズ スウェーデン エービー | 固体潤滑剤でコーティングした鋼品、その製造方法及び装置並びに製造中に用いられる焼き入れ油 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2218799B1 (en) | Carbonitrided induction-hardened steel part with excellent rolling contact fatigue strength at high temperature and process for producing the same | |
| EP3072987B1 (en) | High-carbon steel sheet and method for producing the same | |
| EP1669469B1 (en) | Steel parts for machine structure, material therefor, and method for manufacture thereof | |
| Aghajani et al. | Plasma nitriding of steels | |
| JP2009503246A (ja) | 光輝表面仕上げおよび優れた機械的特性を有するオーステナイトステンレス鋼ストリップ | |
| JP5333682B2 (ja) | 熱間鍛造用圧延棒鋼または線材 | |
| MX2014011861A (es) | Alambron de acero o barra de acero que tienen una excelente capacidad de forjado en frio. | |
| WO2009107288A1 (ja) | ショットピーニング用投射材の材料、仕上げ線、製造方法及びショットピーニング用投射材 | |
| CN103797144B (zh) | 热锻用轧制棒钢或线材 | |
| JP2006200003A (ja) | 熱処理品および熱処理方法 | |
| EP2955242B1 (en) | Steel sheet for nitriding and production method therefor | |
| JPH11269630A (ja) | 表面処理鋼部材 | |
| JP2006193827A (ja) | 軟窒化用鋼及び軟窒化部品の製造方法 | |
| JP5370073B2 (ja) | 機械構造用合金鋼鋼材 | |
| JP2007332421A (ja) | 軟窒化部品の製造方法 | |
| JP6448529B2 (ja) | コイリング性に優れた鋼線およびその製造方法 | |
| JPH10168515A (ja) | 熱処理品 | |
| JPS5929646B2 (ja) | ころがり軸受用鋼の製造方法 | |
| JPH11269631A (ja) | 鋼製部品の表面処理方法 | |
| WO2019131099A1 (ja) | 熱延鋼板およびその製造方法 | |
| JP2003286561A (ja) | 鋼板および鋼材の窒化方法 | |
| US20090205751A1 (en) | Method for modifying surface of titanium or titanium alloy by fluidized bed carburization | |
| JP4998654B2 (ja) | 鋼部材のガス軟窒化処理方法 | |
| EP4324953A1 (en) | Steel part and manufacturing method of steel part | |
| JPH0625736A (ja) | 長寿命浸炭軸受の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20041125 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20041129 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20041201 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051226 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20060111 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060510 |