JPH11269631A - 鋼製部品の表面処理方法 - Google Patents

鋼製部品の表面処理方法

Info

Publication number
JPH11269631A
JPH11269631A JP9406998A JP9406998A JPH11269631A JP H11269631 A JPH11269631 A JP H11269631A JP 9406998 A JP9406998 A JP 9406998A JP 9406998 A JP9406998 A JP 9406998A JP H11269631 A JPH11269631 A JP H11269631A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
treatment
temperature
nitrogen
steel
subjected
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
Application number
JP9406998A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshimasa Matsui
慶雅 松井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokico Ltd
Original Assignee
Tokico Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokico Ltd filed Critical Tokico Ltd
Priority to JP9406998A priority Critical patent/JPH11269631A/ja
Publication of JPH11269631A publication Critical patent/JPH11269631A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス軟窒化処理および酸化処理を行って耐摩
耗性と耐酸化性とを高めた鋼製部品について、さらに打
痕に対する抵抗性を高める。 【解決手段】 鋼製部品を標準温度T1 (570〜58
0℃)でガス軟窒化処理した後、A1 変態点以上のオー
ステナイト化温度域T2 に加熱して急冷する焼入れ処理
を行い、鉄−窒素化合物層下の窒素拡散層と母材基地と
をマルテンサイト化し、その後、酸化温度T3 に加熱し
て水蒸気酸化処理を行い、前記鉄−窒素化合物層上に酸
化物層を積層形成すると共に、前記焼入れマルテンサイ
トを焼戻しする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリンダ装置のピ
ストンロッドやディスクブレーキのロータなどの鋼製部
品を表面処理する方法に係り、特にガス軟窒化処理と酸
化処理とを行って表面を改質する表面処理方法に関す
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、590℃未満、標準的には570〜580℃
で熱処理して、表面に硬質の鉄−窒素化合物層(ε相;
Fe2-3N相)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450〜50
0℃で所定時間曝し、表面に酸化鉄(Fe34 )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、鉄−窒素化合物層上に酸
化鉄が積層形成され、耐摩耗性と耐食性とがより一層向
上するようになり、油圧緩衝器のピストンロッドなどに
対し、その適用が検討されている(例えば、特開昭58
−126977号公報、特開平3−285058号公報
等参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したガ
ス軟窒化処理と酸化処理とを施したピストンロッドは、
耐摩耗性や耐酸化性が十分であるにもかかわらず打痕傷
が付き易いという特性があり、この打痕傷により早期に
寿命に達することが懸念されていた。この打痕傷の原因
は、ガス軟窒化処理および酸化処理により形成される表
面の鉄−窒素化合物層並びに酸化層の厚さが、せいぜい
20μm、1μm(バフ研磨後)程度であり、それらの
下層の窒素の拡散層や母材の基地の影響を強く受けるこ
とにあると推定され、したがって、打痕に対する抵抗性
(耐打痕性)を高めるには、窒素の拡散層や母材の基地
の強度(硬さ)をできるだけ高くする必要がある。
【0004】しかしながら、上記した従来の表面処理方
法によれば、ガス軟窒化処理の温度が570〜580℃
となっているため、この処理の間に母材基地の軟化が必
然的に進み、これに加えて、その後の酸化処理の温度4
50〜500℃で窒素の拡散層と母材基地との軟化が進
み、上記した汎用のガス軟窒化処理および酸化処理をそ
のまま採用する限りは、窒素の拡散層や母材の基地の硬
さの低下を避けることができず、耐打痕性の向上を図る
ことはできない。
【0005】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れあもので、その目的とするところは、ガス軟窒化処理
から酸化処理に至る処理の流れを代えることにより、所
望の耐摩耗性と耐食性とを確保する中で、耐打痕性を可
及的に向上させることができるようにした鋼製部品の表
面処理方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
【0007】本発明は、上記目的を達成するため、鋼製
部品を590℃未満の温度でガス軟窒化処理した後、A
1 変態点以上のオーステナイト化温度域に加熱して焼入
れ処理を行い、しかる後再加熱して酸化処理を行うよう
にしたことを特徴とする。
【0008】一般に、鋼製部品にガス軟窒化処理を施す
と、前記したように最表面に鉄−窒素化合物層が形成さ
れると共に、その化合物層下に窒素の拡散層が形成され
る。この場合、前記鉄−窒素化合物層の窒素含有量は8
〜10wt%程度、拡散層の窒素含有量は1〜5wt%程度
であり、図2の鉄−窒素系状態図を参照すれば、前記拡
散層には共析変態が存在すると共に、その共析温度が5
90℃になっていることがわかる。良く知られているよ
うに、鉄−炭素系の共析温度(A1 変態点)は723℃
であり、したがって、本発明のように鋼製部品を標準の
温度570〜580℃でガス軟窒化処理した後、これを
1 変態点以上に加熱すれば、ガス軟窒化処理により形
成された窒素の拡散層はもとより、母材の基地が部分的
にまたは全体にオーステナイト(γ)組織となり、その
温度から急冷(焼入れ)すれば、前記オーステナイトは
マルテンサイトに変態するようになる。
【0009】この場合、窒素含有量の高い最表面の鉄−
窒素化合物層には何らの組織的変化が起こらず(図2参
照)、これにより、所望の特性を有する鉄−窒素化合物
層の下層の硬さは可及的に高められ、耐打痕性が向上す
るものとなる。しかも、その後、再加熱して酸化処理を
するので、この酸化処理によって鉄−窒素化合物層上に
酸化層が形成されて、耐摩耗性および耐食性がより一層
向上し、その上、鉄−窒素化合物層下のマルテンサイト
の焼戻しが進んで、心部側の靭性も向上するようにな
る。
【0010】本発明は、ガス軟窒化処理後、一旦常温ま
で冷却した後、A1 変態点以上のオーステナイト化温度
域に再加熱して焼入れをしても良いが、熱エネルギーの
有効利用を図るためには、ガス軟窒化処理後、降温させ
ることなくそのままA1 変態点以上のオーステナイト化
温度に加熱するのが望ましい。
【0011】本発明において、上記酸化処理の方法は任
意であるが、水蒸気中に450〜500℃で所定時間曝
す高温水蒸気酸化を採用することができる。この場合
は、所望厚さの酸化層を比較的短時間で安定して形成す
ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
【0013】図1は、本発明に係る鋼製部品の表面処理
方法における熱サイクルを示したものである。本表面処
理方法の実施に際しては、加熱手段およびガス置換手段
を付設した窒化炉を用い、先ず、窒化炉内を真空引きし
てその内部に窒素ガス(N2)を導入しながら、標準の
軟窒化処理温度T1 (570〜580℃)まで昇温す
る。そして、軟窒化処理温度T1 まで昇温したら、窒化
炉内にアンモニア(NH3 )と、N2 と二酸化炭素(C
2 )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H1 保持し、いわゆるガス軟
窒化処理を行う。このガス軟窒化処理により、鋼製部材
の表面には、標準的に18〜20μm程度の厚さの鉄−
窒素化合物層と0.3〜1mm程度の厚さの窒素の拡散
層とが形成される。
【0014】上記ガス軟窒化処理を終えたら、炉内の浸
炭窒化性ガスを窒素と置換しながら、炉内温度をA1
態点(炭素鋼の場合は723℃)以上の適当温度T2
で上昇させ、その温度T2 に所定時間H2 保持した後、
窒化路に隣接して設けた油槽内の油中に鋼製部品を投入
して急冷し、いわゆる焼入れ処理を行う。この焼入れ処
理により、上記ガス軟窒化処理により形成された、鉄−
窒素化合物層下の窒素の拡散層および母材の基地が部分
的にまたは全体にマルテンサイト組織となり、その硬さ
が可及的に高められるようになる。
【0015】次に、上記焼入れ処理を終えた鋼製部品を
加熱手段およびガス置換手段を付設した酸化炉に装入
し、先ず、酸化炉内を真空引きしてその内部に窒素ガス
(N2)を導入しながら、標準の水蒸気酸化温度T3
(450〜500℃)まで昇温する。そして、水蒸気酸
化温度T3 まで昇温したら、酸化炉内に水蒸気を所定時
間H3 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T4 (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鉄−窒素化合物層上に、標準的
に1〜3μm程度の酸化層が形成されると共に、鉄−窒
素化合物下に焼戻しマルテンサイトないし焼戻しソルバ
イトが形成される。
【0016】
【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
に必要な切削加工を加え、さらにその表面をセンタレス
研削盤により研削加工して、所定のロッド寸法(径10
mm)に仕上げた。次に、前記ロッドを、数百本を一単
位として専用の治具に固定し、バッチ式の洗浄機内にセ
ットしてロッド表面に付着していた研削油を除去した。
次に、同じ数百本単位のロッドを専用の窒化炉に装入
し、図1の前期および中期に示した熱サイクルに従って
ガス軟窒化処理および焼入れ処理を行った。この時、ガ
ス軟窒化処理は、[NH3 :N2 :CO2 =60:3
7:3]の浸炭窒化性ガス雰囲気で、温度T1 =580
℃、時間H1 =2時間の条件で行い、焼入れ処理は、温
度T2 =750℃、時間H2 =10分、油温110℃の
油中冷却の条件で行った。
【0017】その後、同じ数百本単位のロッドを上記し
たバッチ式の洗浄機内にセットしてロッド表面に付着し
ていた冷却油を除去し、そのまま酸化炉に装入して、図
1の後期に示した熱サイクルに従って水蒸気酸化を行っ
た。この時、温度T3 =480℃、時間H3 =40分の
条件で行い、この処理後、T4 =300℃まで炉内冷却
し、さらに酸化炉から取出して大気冷却した。
【0018】そして、上記一連の処理後、各ロッドを専
用治具から取り外し、一本ずつバフ研磨を行い、表面粗
さRy =0.6μm以下になるように仕上げ、これを後
述する(A) 顕微鏡観察試験、(B) 硬さ試験、(C) 打痕試
験および(D) 耐食性試験に供した。
【0019】比較例1 S25C製のロッド素材に、実施例1と同様のガス軟窒
化処理を施した後、油中冷却(急冷)し、さらに同様の
バフ研磨を行ってロッドを仕上げ、これを後述の(A) 顕
微鏡観察試験、(B) 硬さ試験、(C) 打痕試験および(D)
耐食性試験に供した。
【0020】比較例2 S25C製のロッド素材に、実施例1と同様のガス軟窒
化処理を施した後、油中冷却(急冷)し、その後、実施
例1と同様の水蒸気酸化処理を施し、さらに同様のバフ
研磨を行ってロッドを仕上げ、これを後述の(A) 顕微鏡
観察試験、(B)硬さ試験、(C) 打痕試験および(D) 耐食
性試験に供した。
【0021】(A) 顕微鏡観察試験 顕微鏡観察試験は、被検鏡面を鏡面仕上げした後、腐食
液(5%ナイタル液)で腐食する方法によった。その結
果、実施例1および比較例1、2のものには、共に最表
面に約20μm厚さの鉄−窒素化合物層の存在が認めら
れ、さらに実施例1および比較例2のものには、窒素酸
化物層上に1〜2μmの厚さの酸化物層が認められた。
また、実施例1のものについては、窒素拡散層およびそ
の下の母材基地に焼入れ焼戻し組織が認められた。
【0022】(B) 硬さ試験 硬さ試験は、ビッカース硬度計を用いて、荷重100gf
の条件で行い、表層部から心部側への硬さ分布を求め
た。図3は、その結果を示したもので、これより、本発
明に係る実施例1のものは、標準的なガス軟窒化処理を
施した比較例1、標準的なガス軟窒化処理および水蒸気
酸化処理を行った比較例2のものに比較して、表面側お
よび心部側共に硬さが高くなっていることが明らかであ
る。
【0023】(C) 打痕試験 打痕試験は、ひょう量5kgf-m のシャルピー衝撃試験機
を用い、そのハンマー振上角度を種々に変化させて、供
試材としてのロッドを打撃する方法で行い、それぞれに
ついて打痕深さを測定した。図4は、その結果を示した
もので、本実施例1のものは、比較例1および2のもの
に比べて打痕深さが著しく小さくなっていることがわか
った。
【0024】(D) 耐食性試験 耐食性試験は、JIS Z2371塩水噴霧試験に基づ
いて行い、供試材としてのロッドそれぞれについて、腐
食面積率からレイティングナンバRN(JISH850
2)を求めた。図5は、その結果を示したもので、本実
施例1のものは、標準的なガス軟窒化処理および水蒸気
酸化処理を行った比較例2のものと同等の耐食性を有
し、単にガス軟窒化処理を施した比較例1のものよりも
優れた耐食性を有することがわかった。
【0025】
【発明の効果】上記したように、本発明に係る鋼製部品
の表面処理方法によれば、ガス軟窒化処理および酸化処
理の特長である耐摩耗性および耐食性の良さを犠牲にす
ることなく、かつ心部側の靭性を犠牲にすることなく耐
打痕性を可及的に高めることができる。また、酸化処理
で焼戻し処理を兼用するので、特別に焼戻しのための工
程を設定する必要がなく、総じて本発明の利用価値は大
なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る表面処理における熱サイクルを示
すグラフである。
【図2】鉄−窒素2元系の状態図である。
【図3】本発明の実施例の表面硬さ分布を比較例と対比
して示すグラフである。
【図4】本発明の実施例の打痕試験結果を比較例と対比
して示すグラフである。
【図5】本発明の実施例の耐食性試験結果を比較例と対
比して示す図表である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼製部品を590℃未満の温度でガス軟
    窒化処理した後、A1 変態点以上のオーステナイト化温
    度域に加熱して焼入れ処理を行い、しかる後、再加熱し
    て酸化処理を行うことを特徴とする鋼製部品の表面処理
    方法。
  2. 【請求項2】 ガス軟窒化処理後、降温させることなく
    鋼製部品をA1 変態点以上のオーステナイト化温度域に
    加熱することを特徴とする請求項1に記載の鋼製部品の
    表面処理方法。
  3. 【請求項3】 酸化処理として、水蒸気中に450〜5
    00℃で曝す降温水蒸気酸化を採用することを特徴とす
    る請求項1または2に記載の鋼製部品の表面処理方法。
JP9406998A 1998-03-23 1998-03-23 鋼製部品の表面処理方法 Pending JPH11269631A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9406998A JPH11269631A (ja) 1998-03-23 1998-03-23 鋼製部品の表面処理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9406998A JPH11269631A (ja) 1998-03-23 1998-03-23 鋼製部品の表面処理方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11269631A true JPH11269631A (ja) 1999-10-05

Family

ID=14100229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9406998A Pending JPH11269631A (ja) 1998-03-23 1998-03-23 鋼製部品の表面処理方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11269631A (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100504131B1 (ko) * 2002-10-31 2005-07-27 김영희 2기의 노를 사용한 고내식강 제조를 위한 표면개질방법
DE102004025865A1 (de) * 2004-05-27 2005-12-22 Volkswagen Ag Verfahren zur Herstellung einer Kolbenstange für einen Schwingungsdämpfer
EP1215411A3 (de) * 2000-12-18 2006-02-01 Continental Teves AG & Co. oHG Hydraulischer Kolben sowie Verfahren zu seiner Oberflächenbehandlung
WO2008018308A1 (en) * 2006-08-09 2008-02-14 Nihon Parkerizing Co., Ltd. Method for quenching of steel member, quenched steel member, and agent for protecting quenched surface
JP2009030131A (ja) * 2007-07-30 2009-02-12 Seiken Ryu マルテンサイト系ステンレス鋼の表面硬度を向上する方法
CN102191453A (zh) * 2010-03-08 2011-09-21 马建伟 一种米筛及长、圆孔筛片的复合热处理方法
JP2014118583A (ja) * 2012-12-13 2014-06-30 Akebono Brake Ind Co Ltd 車両用ディスクブレーキロータとその製造方法
JP2015025161A (ja) * 2013-07-25 2015-02-05 株式会社日本テクノ 鉄または鉄合金の表面硬化方法及び装置、鉄または鉄合金の表面硬化構造
CN115612972A (zh) * 2022-09-27 2023-01-17 南京丰东热处理工程有限公司 钢表面层厚可控的含氮马氏体复合改性层及其工艺方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1215411A3 (de) * 2000-12-18 2006-02-01 Continental Teves AG & Co. oHG Hydraulischer Kolben sowie Verfahren zu seiner Oberflächenbehandlung
KR100504131B1 (ko) * 2002-10-31 2005-07-27 김영희 2기의 노를 사용한 고내식강 제조를 위한 표면개질방법
DE102004025865A1 (de) * 2004-05-27 2005-12-22 Volkswagen Ag Verfahren zur Herstellung einer Kolbenstange für einen Schwingungsdämpfer
WO2008018308A1 (en) * 2006-08-09 2008-02-14 Nihon Parkerizing Co., Ltd. Method for quenching of steel member, quenched steel member, and agent for protecting quenched surface
JP2008038220A (ja) * 2006-08-09 2008-02-21 Nippon Parkerizing Co Ltd 鉄鋼部材の焼入れ方法、焼入れ鉄鋼部材及び焼入れ表面保護剤
KR101140464B1 (ko) 2006-08-09 2012-04-30 니혼 파커라이징 가부시키가이샤 철강 부재의 켄칭 방법, 켄칭 철강 부재 및 켄칭 표면 보호제
JP2009030131A (ja) * 2007-07-30 2009-02-12 Seiken Ryu マルテンサイト系ステンレス鋼の表面硬度を向上する方法
JP4551428B2 (ja) * 2007-07-30 2010-09-29 正賢 劉 マルテンサイト系ステンレス鋼の表面硬度を向上する方法
CN102191453A (zh) * 2010-03-08 2011-09-21 马建伟 一种米筛及长、圆孔筛片的复合热处理方法
JP2014118583A (ja) * 2012-12-13 2014-06-30 Akebono Brake Ind Co Ltd 車両用ディスクブレーキロータとその製造方法
JP2015025161A (ja) * 2013-07-25 2015-02-05 株式会社日本テクノ 鉄または鉄合金の表面硬化方法及び装置、鉄または鉄合金の表面硬化構造
CN115612972A (zh) * 2022-09-27 2023-01-17 南京丰东热处理工程有限公司 钢表面层厚可控的含氮马氏体复合改性层及其工艺方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8608870B2 (en) Carburization heat treatment method and method of use
JPWO2006118242A1 (ja) 鋼部材およびその熱処理方法
JP4627776B2 (ja) 高濃度浸炭・低歪焼入れ部材およびその製造方法
JP2006200003A (ja) 熱処理品および熱処理方法
FR2991694A1 (fr) Procede de traitement thermochimique pour une piece en acier combinant une etape de carbonitruration et une etape de nitruration
JPH11269631A (ja) 鋼製部品の表面処理方法
JP3381738B2 (ja) 機械的強度に優れた機械構造部品の製造方法
JP2015531029A (ja) 鋼コンポーネントを熱処理する方法及び鋼コンポーネント
JPH1150141A (ja) 鋼製部品の表面硬化処理方法
JP5358875B2 (ja) 鋼部材の冷却方法
JPS60238418A (ja) 湿潤炭酸ガス環境用サツカ−ロツドの製造法
JPH073324A (ja) 疲労強度に優れた鋼の製造方法
JPH11269630A (ja) 表面処理鋼部材
JPH01212748A (ja) 鋼の迅速浸炭処理方法
JPH01201459A (ja) 高靭性耐摩耗部品
JP2003055711A (ja) 鋼部材の表面処理方法およびその焼入れ部品
JPH0533301B2 (ja)
JPH02294462A (ja) 鋼部材の浸炭焼入方法
JPS6123713A (ja) 高強度2相ステンレス鋼の製造方法
JPH0339459A (ja) 表面硬化部品とその製造方法
JP2000309846A (ja) 軟窒化用非調質鋼
Milella Surface Treatments and Temperature Effects
JPH03138349A (ja) 機械部品の疲労特性向上方法
JPS626612B2 (ja)
KR100501680B1 (ko) 기어용 보론 합금강의 열처리 방법