JPS5818995B2 - ガス軟窒化法 - Google Patents
ガス軟窒化法Info
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- JPS5818995B2 JPS5818995B2 JP53084681A JP8468178A JPS5818995B2 JP S5818995 B2 JPS5818995 B2 JP S5818995B2 JP 53084681 A JP53084681 A JP 53084681A JP 8468178 A JP8468178 A JP 8468178A JP S5818995 B2 JPS5818995 B2 JP S5818995B2
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- treatment
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-
- 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
- C23C8/28—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 more than one element being applied in one step
- C23C8/30—Carbo-nitriding
- C23C8/32—Carbo-nitriding of ferrous surfaces
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はガス軟窒化法の改良に関するものである。
更に詳細には、７００℃〜５５０℃の範囲で降温させな
がら短時間に表面に厚いε−Ｆ ｅ ｓＮ相を形成させ
ることができるようにしたガス軟窒化法に関するもので
ある。
がら短時間に表面に厚いε−Ｆ ｅ ｓＮ相を形成させ
ることができるようにしたガス軟窒化法に関するもので
ある。
鉄系部品の耐摩耗性、耐疲労性、機械的強度を向上させ
る表面処理技術としてガス軟窒化法が知られており、こ
れは窒素Ｎを含むキャリヤガスを使用して比較的安全に
鉄系部品に軟窒化処理を施すととができる。
る表面処理技術としてガス軟窒化法が知られており、こ
れは窒素Ｎを含むキャリヤガスを使用して比較的安全に
鉄系部品に軟窒化処理を施すととができる。
このガス軟窒化は、鉄系部品の表層部にＦｅ１Ｎ、Ｃか
らなるε相と称されるところの結晶構造の層を形成する
ものである。
らなるε相と称されるところの結晶構造の層を形成する
ものである。
以上のガス軟窒化処理は略々一定の処理温度に保持して
行われ、通常処理温度は５５０℃〜６２０°Ｃである。
行われ、通常処理温度は５５０℃〜６２０°Ｃである。
そして上記処理温度は６２０℃では上述のε相を得るこ
とは不可能である。
とは不可能である。
その理由としては、温度が高いと処理ガスの組成として
用いられるアンモニアガスＮＨ３の分解による発生期の
Ｎを保持することが困難となり、被処理品の表面に高い
Ｎの％を拡散することができないためである。
用いられるアンモニアガスＮＨ３の分解による発生期の
Ｎを保持することが困難となり、被処理品の表面に高い
Ｎの％を拡散することができないためである。
従って被処理品の表層部にε相を形成させるためには５
８０℃〜６００℃の温度で処理せざるを得す、これがた
めＮ拡散の時間に長時間を要する。
８０℃〜６００℃の温度で処理せざるを得す、これがた
めＮ拡散の時間に長時間を要する。
かかるガス軟窒化処理は、これの操業費用が処理時間と
略々比例的関係にあるだめ上記処理時間が長いことは操
業費用に影響し、結局被処理品のコストが高くなること
となる。
略々比例的関係にあるだめ上記処理時間が長いことは操
業費用に影響し、結局被処理品のコストが高くなること
となる。
本発明者等は従来のガス軟窒化法による上記処理時間が
長いこと等による上記問題点に鑑み、とれを解決すべく
本発明をなしだものである。
長いこと等による上記問題点に鑑み、とれを解決すべく
本発明をなしだものである。
本発明の目的とする処は、７００℃〜５５０’Ｃの範囲
で降温させながら短時間に被処理品の表面に厚いε−Ｆ
０３Ｎを形成するようにしたガス軟窒化法を提供し、具
体的にはガス軟窒化処理の初期の時間、即ち高温処理中
に比較的低濃度のＮを短時間に深く拡散させ、温度降下
とともに同一ガス成分でも雰囲気ガスのＮポテンシャル
が高くなり、遂次Ｎの拡散濃度を増加せしめ、短時間に
充分のε−Ｆｅ３Ｎ相を形成させる如くしたガス軟窒化
法を提供する。
で降温させながら短時間に被処理品の表面に厚いε−Ｆ
０３Ｎを形成するようにしたガス軟窒化法を提供し、具
体的にはガス軟窒化処理の初期の時間、即ち高温処理中
に比較的低濃度のＮを短時間に深く拡散させ、温度降下
とともに同一ガス成分でも雰囲気ガスのＮポテンシャル
が高くなり、遂次Ｎの拡散濃度を増加せしめ、短時間に
充分のε−Ｆｅ３Ｎ相を形成させる如くしたガス軟窒化
法を提供する。
従って上記によりガス軟窒化処理の操業時間の短縮化を
図シ、もって操業費用の低減、被処理品のコストダウン
を企図し得る如くしたガス軟窒化法を提供する。
図シ、もって操業費用の低減、被処理品のコストダウン
を企図し得る如くしたガス軟窒化法を提供する。
又本発明は上記を炉中ろう付と連続的に行い、ろう付の
降温過程の上記温度範囲で上記処理を行い、上記と併せ
て熱エネルギーの有効利用を図る如くしたガス軟窒化法
を提供する。
降温過程の上記温度範囲で上記処理を行い、上記と併せ
て熱エネルギーの有効利用を図る如くしたガス軟窒化法
を提供する。
次に本発明の一実施例を添付図面に従って詳述する。
第２図はＦｅ−Ｎ平衡状態図で、と几を用いて便宜的に
説明する。
説明する。
例えば６４０℃でガス軟窒化をした場合、６４（７’Ｃ
における最表面から内部への金属組織構造は、γｌ相、
γｌ＋γ相、γ相、α＋γ相、α相（内部地鉄の順序で
構成されている。
における最表面から内部への金属組織構造は、γｌ相、
γｌ＋γ相、γ相、α＋γ相、α相（内部地鉄の順序で
構成されている。
これを６４０℃から冷却することによって夫々のγ相か
らγ′、或α相を析出し、５９０℃においてα＋γ′相
の共晶相を析出する。
らγ′、或α相を析出し、５９０℃においてα＋γ′相
の共晶相を析出する。
６４０℃の処理では雰囲気ガスの窒素ポテンシャルを高
くすることができないため、ε相は形成さｎない。
くすることができないため、ε相は形成さｎない。
従って処理完了後の常温における顕微鏡組織として確認
されるのは、表面からγ′相、γ′十α相の共晶組織、
α相（地鉄）である。
されるのは、表面からγ′相、γ′十α相の共晶組織、
α相（地鉄）である。
このようにして得た被処理品は耐摩耗性、耐疲労強度、
耐食性の点で所期の目的、即ちε相を形成することはで
きない。
耐食性の点で所期の目的、即ちε相を形成することはで
きない。
従来のガス軟窒化法である５８０℃で処理した場合、表
面から内部への金属組織構造は、ε相、γノ相、γ′＋
α相、α相（地鉄）の順序で構成され表面にε相を得る
ことができる。
面から内部への金属組織構造は、ε相、γノ相、γ′＋
α相、α相（地鉄）の順序で構成され表面にε相を得る
ことができる。
しかしながら処理温度が低いため処理時間が長くなる。
本発明は７００℃〜５５０℃の間を連続的に降温させな
がら軟窒化する方法である。
がら軟窒化する方法である。
先ず７００℃〜６３０℃、即ち窒化処理温度と時間との
関係を示しだ第１図のグラフのゾーンＡの温度範囲で短
時間に表面からγ′相、γ′＋γ相、γ相、γ十α相、
α相（地鉄）を形成させる。
関係を示しだ第１図のグラフのゾーンＡの温度範囲で短
時間に表面からγ′相、γ′＋γ相、γ相、γ十α相、
α相（地鉄）を形成させる。
次いで６３０℃〜５９０℃の温度範囲、グラフのゾーン
Ｂで降温に伴うＮポテンシャルの増加を利用して初期に
形成された夫々の相を表面からε十γ′相、γ相、α＋
γｌ相、α相（地鉄）に変換する。
Ｂで降温に伴うＮポテンシャルの増加を利用して初期に
形成された夫々の相を表面からε十γ′相、γ相、α＋
γｌ相、α相（地鉄）に変換する。
更に５９０℃〜５５０℃のグラフのゾーンＣで示される
温度範囲でＮポテンシャルの増加を利用して表面からε
相、ε＋γ′相、γＩ相、γｌ＋α相、α相に変換する
。
温度範囲でＮポテンシャルの増加を利用して表面からε
相、ε＋γ′相、γＩ相、γｌ＋α相、α相に変換する
。
このように処理され、常温迄冷却された被処理品は、表
面大部分はε相になり、次にわずかなγ′相、次いでα
相（地鉄）として顕微鏡で確認できる。
面大部分はε相になり、次にわずかなγ′相、次いでα
相（地鉄）として顕微鏡で確認できる。
このように７００℃〜５５０℃の連続的な降温により各
ゾーンで形成される処の相を変換し、最終的にε相を要
部とする窒化処理層を得ることができる。
ゾーンで形成される処の相を変換し、最終的にε相を要
部とする窒化処理層を得ることができる。
実操業においては、Ｎポテンシャルの高いガス成分を用
いることによって、６００℃迄の降温過程で目的を達成
し得るに充分なε相を表面に形成させることも可能であ
る。
いることによって、６００℃迄の降温過程で目的を達成
し得るに充分なε相を表面に形成させることも可能であ
る。
以上において、従来のガス軟窒化法で１０μのε相を得
るためには、常温から５８０℃の昇温迄に１２０分、５
８０℃での均熱軟窒化処理に７０分、合計１９０分の処
理時間を要した。
るためには、常温から５８０℃の昇温迄に１２０分、５
８０℃での均熱軟窒化処理に７０分、合計１９０分の処
理時間を要した。
一方、本発明に従えば、常温から７００℃の昇温迄に１
４５分、７００℃〜５５０℃の降温過程のガス軟窒化処
理に２５分、合計１７０分で処理が完了し、被処理品の
表面に１０μのε相を形成することができだ。
４５分、７００℃〜５５０℃の降温過程のガス軟窒化処
理に２５分、合計１７０分で処理が完了し、被処理品の
表面に１０μのε相を形成することができだ。
更に深い化合物層（ε相）が必要な場合には一層効果は
大きい。
大きい。
即ち、２０μのε相を得るだめには従来法では昇温に１
２０分、均熱軟窒化処理に１４０分、合計２６０分を要
した。
２０分、均熱軟窒化処理に１４０分、合計２６０分を要
した。
本発明に従えば昇温に１４５分、降臨過程の軟窒化処理
に５０分、合計１９５分で処理が完了する。
に５０分、合計１９５分で処理が完了する。
以上からガス軟窒化処理の操業費用は処理時間に略々比
例的関係にあるため、本発明を採用すれば大幅な操業費
用の低減を図ることができる。
例的関係にあるため、本発明を採用すれば大幅な操業費
用の低減を図ることができる。
本発明は次の理由から炉中ろう付と連続的に実施するこ
とが好ましい。
とが好ましい。
即ち、炉中ろう付はろう材を用いて母材の融点以下のろ
う材融点温度でろう付処理するもので、ろう付温度はろ
う材によって異るがガス軟窒化処理温度より高い。
う材融点温度でろう付処理するもので、ろう付温度はろ
う材によって異るがガス軟窒化処理温度より高い。
即ち、例えば銅ろうでは１０９ｃ〜１１５０℃、真鍮で
は９１０℃〜９８０℃、銀ろうでは７００℃〜９００℃
である。
は９１０℃〜９８０℃、銀ろうでは７００℃〜９００℃
である。
従って炉中付で昇温加熱し、ろう付後の降温過程を利用
することができること、炉中ろう付の酸化、脱炭防止用
の保護雰囲気ガスはガス軟窒化用のガスと標準組成が共
通し、従ってかかるガスをキャリヤガスとし、アンモニ
アガスＮＨ３を投入添加すればろう付後同−炉中で降温
中の温度を上記の如く設定すれば連続的にガス軟窒化を
行うことができる。
することができること、炉中ろう付の酸化、脱炭防止用
の保護雰囲気ガスはガス軟窒化用のガスと標準組成が共
通し、従ってかかるガスをキャリヤガスとし、アンモニ
アガスＮＨ３を投入添加すればろう付後同−炉中で降温
中の温度を上記の如く設定すれば連続的にガス軟窒化を
行うことができる。
上記ガス軟窒化処理に用いられる雰囲気ガスと同じもの
を炉中ろう付のキャリヤガスとし、被処理品を７００℃
に降温した後アンモニアガスＮＨ３を添加する。
を炉中ろう付のキャリヤガスとし、被処理品を７００℃
に降温した後アンモニアガスＮＨ３を添加する。
この添加量は、吸熱型変成炉ガス（ＮＸガス）をキャリ
ヤガスとする場合には１０〜３０係とし、ｃｏが２．５
チ〜４．５％となるようにＣｏガスを含むガスを添加す
ることが必要である。
ヤガスとする場合には１０〜３０係とし、ｃｏが２．５
チ〜４．５％となるようにＣｏガスを含むガスを添加す
ることが必要である。
次にキャリヤガスを成分を下記に示す。
上記１．２のキャリヤガスはろう付雰囲気ガスとして実
用上充分に使用することができ、これにアンモニアガス
を添加すればガス軟窒化処理を行うことができる。
用上充分に使用することができ、これにアンモニアガス
を添加すればガス軟窒化処理を行うことができる。
次に本発明にかかるものと、従来のガス軟窒化処理法に
よるものとを材質ＳＰＣの被処理品を用いてテストした
結果を示す。
よるものとを材質ＳＰＣの被処理品を用いてテストした
結果を示す。
このように本発明によれば表面の化合物形態として短時
間で充分なε相の形成がなされており、耐摩耗性、耐疲
労強度、耐食性に充分の効果のあることがわかる。
間で充分なε相の形成がなされており、耐摩耗性、耐疲
労強度、耐食性に充分の効果のあることがわかる。
第３図は上記した炉中ろう付とガス軟窒化処理を連続的
に行う処理方法に用いられる装置を示し、炉１の投入口
２から加熱室３内にワークＷは投入され、ワークＷは炉
１の加熱室３、徐冷室４、ガス軟窒化処理室５を手前か
ら先にメツシュベルトコンベヤ６等で搬送される。
に行う処理方法に用いられる装置を示し、炉１の投入口
２から加熱室３内にワークＷは投入され、ワークＷは炉
１の加熱室３、徐冷室４、ガス軟窒化処理室５を手前か
ら先にメツシュベルトコンベヤ６等で搬送される。
各室３，４，５にはＮＸガス、ＮＸガス、ＤＸガス等の
ろう付雰囲気ガスを供給する管路Ｔの分岐管路？ ａ
ｔ ７ ｂ ７７ ｃに接続され、室内にはガスが導入
される。
ろう付雰囲気ガスを供給する管路Ｔの分岐管路？ ａ
ｔ ７ ｂ ７７ ｃに接続され、室内にはガスが導入
される。
先ず加熱室３でろう付温度、例えば１１３０℃迄ワーク
Ｗを加熱し、ろう材処理を行い、即ち第４図に示される
グラフのゾーンＤである。
Ｗを加熱し、ろう材処理を行い、即ち第４図に示される
グラフのゾーンＤである。
ろう付処理後次の徐冷室４にワークＷを搬入し、ワーク
Ｗをファン８等で冷却し、これを７００℃迄降温する。
Ｗをファン８等で冷却し、これを７００℃迄降温する。
即ち第４図のゾーンＥである。
次に室５にワークＷを搬入し、この室５に別系統の管路
９でアンモニアガスＮＨ３を投入添加し、７００℃〜５
５０℃に連続的に降温しながらガス軟窒化処理を行う。
９でアンモニアガスＮＨ３を投入添加し、７００℃〜５
５０℃に連続的に降温しながらガス軟窒化処理を行う。
尚図示ではファン１０でガスを攪拌しながら行い、処理
時間の更なる短縮を図った。
時間の更なる短縮を図った。
即ち第４図のゾーンＦである。
このゾーンＦに上記第１図のゾーンＡ、Ｂ、Ｃが含まれ
る。
る。
処理後ワークＷを取出口１１から取り出し、放冷する。
尚図中１２はステンレス製フィルムカーテンで、投入口
２、取出口１１と外気との遮断及び室３，４，５間の仕
切りを行っている。
２、取出口１１と外気との遮断及び室３，４，５間の仕
切りを行っている。
かくすることにより、ろう付とガス軟窒化処理が連続的
に行え、しかもろう何時の高温を利用し、これが降温を
利用し、７００℃〜５５０℃で上記ガス軟窒化処理を行
う。
に行え、しかもろう何時の高温を利用し、これが降温を
利用し、７００℃〜５５０℃で上記ガス軟窒化処理を行
う。
従って熱エネルギーの有効利用、省エネルギーを合理的
に図ることができるとともに、上記画処理を行うものに
おいては、設備、装置の省略、省力化、作業能率の向上
、操業費用の低減、処理品のコストダウンを図ることが
できる。
に図ることができるとともに、上記画処理を行うものに
おいては、設備、装置の省略、省力化、作業能率の向上
、操業費用の低減、処理品のコストダウンを図ることが
できる。
以上要するに本発明に従えば、従来不可能とされていた
７００℃の温度領域を初期に設定し、これを５５０℃迄
連続的に降温させつつ被処理品の表層部の化合物層形態
を順序変換させながら必要なε相を得る如くしたため、
短時間で被処理品の表面に厚いε相を形成することがで
きる。
７００℃の温度領域を初期に設定し、これを５５０℃迄
連続的に降温させつつ被処理品の表層部の化合物層形態
を順序変換させながら必要なε相を得る如くしたため、
短時間で被処理品の表面に厚いε相を形成することがで
きる。
従って処理時間と操業費用とが略々比例するガス軟窒化
の操業費用の大幅な低減を図り、製品のコストダウンを
図ることができる。
の操業費用の大幅な低減を図り、製品のコストダウンを
図ることができる。
又７００℃〜５５０℃の温度範囲でガス軟窒化処理を行
うだめ、炉中ろう付の降温過程を利用することができ、
ろう付とガス軟窒化処理を連続することにより上記を満
足させつつ設備、装置の省略、作業能率の向上、省力化
を、更に熱エネルギーの有効利用を図ることができ、操
業時間の短縮と相鉾って操作業費用の低減、製品のコス
トダウンを一層図ることができる。
うだめ、炉中ろう付の降温過程を利用することができ、
ろう付とガス軟窒化処理を連続することにより上記を満
足させつつ設備、装置の省略、作業能率の向上、省力化
を、更に熱エネルギーの有効利用を図ることができ、操
業時間の短縮と相鉾って操作業費用の低減、製品のコス
トダウンを一層図ることができる。
第１図は本発明を説明するグラフ、第２図はＦｅ−Ｎ平
衡状態図、第３図はろう付、ガス軟窒化連続処理装置の
一例を示す図、第４図はろう付、ガス軟窒化処理を連続
的に行う実施例を説明するグラフである。
衡状態図、第３図はろう付、ガス軟窒化連続処理装置の
一例を示す図、第４図はろう付、ガス軟窒化処理を連続
的に行う実施例を説明するグラフである。
Claims (1)
- １ 鉄系部品からなる被処理品を熱処理ｒ内でキャリヤ
ガスとアンモニアガスとの混合雰囲気ガスで軟窒化処理
するガス軟窒化法において、上記被処理品を７００℃〜
６３０℃の温度範囲における一次処理によって表層部に
γ′相を形成し・次いで６３０℃〜５９０℃の温度範囲
における二次処理によって上記γ′相をε十γ′相に変
換し、更に５９０℃〜５５０℃の温度範囲における三次
処理によって上記ε＋γ′相をε相に変換せしめるよう
にしたととを特徴とするガス軟窒化法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53084681A JPS5818995B2 (ja) | 1978-07-12 | 1978-07-12 | ガス軟窒化法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53084681A JPS5818995B2 (ja) | 1978-07-12 | 1978-07-12 | ガス軟窒化法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5511181A JPS5511181A (en) | 1980-01-25 |
| JPS5818995B2 true JPS5818995B2 (ja) | 1983-04-15 |
Family
ID=13837427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53084681A Expired JPS5818995B2 (ja) | 1978-07-12 | 1978-07-12 | ガス軟窒化法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5818995B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110079326A1 (en) * | 2009-10-07 | 2011-04-07 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Method to increase corrosion resistance in ferritic nitrocarburized treated cast iron substrates |
| US9581211B2 (en) | 2013-12-06 | 2017-02-28 | GM Global Technology Operations LLC | Friction material and methods of making and using the same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52105542A (en) * | 1976-03-03 | 1977-09-05 | Oriental Engineering Co | Process for improving anticorrosive property of articles treated by soft gas nitriding |
-
1978
- 1978-07-12 JP JP53084681A patent/JPS5818995B2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52105542A (en) * | 1976-03-03 | 1977-09-05 | Oriental Engineering Co | Process for improving anticorrosive property of articles treated by soft gas nitriding |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5511181A (en) | 1980-01-25 |
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