JPS58213866A - 迅速窒化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 号）した新規な析出硬化型鋼に対する迅速窒化方法を提
供するものである。

窒化は代表的な表面硬化法の一つであって、硬化層のか
たさが高いこと（ヒラカースかたさ１０００〜２０００
にも達する）、機械加工、熱処理等を終えた仕上り状態
で処理できるので浸炭硬化法で必要とされる処理後の焼
入れが不要となシ寸法の狂いやひずみが少いこと、硬化
層は耐摩耗性だけでなく耐熱性、耐食性にもすぐれてい
ること、などの特長を有しており、広く用いられている
。

しかし、窒化処理では従来から以下のことが問題となっ
ている。

（１）　　窒化用鋼としては、ＪＩＳではＳＡＣＭ　６
４５　（旧ＳＡＣＭ　１　）があるだけで、浸炭用鋼に
くらべて種類が少いので、部品仕様Ｖこよってはやむな
くクロム拳モリブテノ系やニッケル・クロム・モリブテ
ン系の低合金鋼を使用することもあり、窒化処理の特長
が十分生かされていないことが多い。

（２）処理時間が長い（浸炭の５〜１０倍）ので、省工
不ルキーの点では不利となる。とくに低合金鋼を用いた
場合には、処理温度が部品の焼もどし温度を超えないよ
うに低目の温度で窒化するので、処理時間がさらに長く
なる。

（３）　　ＳＡＣＭ　６４５　　は窒化かたさが高く、
焼入性も良好であって、窒化に適した材料であるが、長
時間の窒化処理で上部がかなり焼もどされるので、上部
かださが低１・シ、そのため薄い硬化層を支える手合と
しては強度不足になることがある。

（４）窒化処理した部品の表−＋７ｒｉには、はく離し
やすい化合物層（白層）が生じるので、通常は研摩加工
等により除去しなければならない。

本発明は、上記のよりん窒化処理の難点を解消するとと
もに、通常の窒化層１鋼にはないすぐれた特性を具備し
た既出類（特願昭５６−４１７９２月）の新しい窒化層
１鋼を用いた窒化方法を提供するものである。

すなわち本発明は、Ｎｊ　８〜１２　ｗｔ％、Ｃｒ　７
−　１　　１　　　ｗｔ、％　、　　ｋＪｉｏ　　２　
−　４　　ｗｔ％　　、　　Ｔｉ　　０．　５　〜１．
　２ｗｔ％、ＣＤ、　０８　ｗｔ、係以下、残部Ｆｅ、
随伴元素および不純物よりなる析出硬化鋼に約１０５０
℃で所定時間の溶体化処理を施した後、５００〜５６０
℃で所定時間の窒化処理と時効硬化処理を同時に施すこ
とを特徴とする迅速窒化方法に関するものである。

本発明方法における析出硬化鋼は、通常の方法により溶
解し、熱間加工することにより製造することができるが
、非金属介在物をとくに少くして最高レヘルの強度特性
を得るためには、真空溶解を行うのがよい。

本発明方法においては、上記の析出硬化鋼を先ず、約１
０５０℃で所定の時間（部品の肉厚に応じて設定する）
加熱したのち、大気中で放冷してマルテノサイト組織と
する（溶体化処理）。

この溶体化処理ののち、時効処理を束ねた窒化処理を施
すと、表層部は窒化されて非常に硬くなり、上部は時効
硬化によって強度が」二昇する。

この場合、窒化処理の温度を変えることにより、種々の
強度が得られる。この関係を第１図に示す。

第１図より明らかなように、最大の引張強さが得られる
のは、４８０℃で処理した場合で、１４０　Ｋｇ／１ａ
ｎ２を」−廻るが、靭性（切欠引張強さ）は最も低くな
る。そこで、引張強さと靭性を考慮すると５００℃〜５
６０℃の温度で処理するのが望ましいことが判る。

実施例 上記成分の析出硬化鋼（厚さ約５閣）を１０５０℃でろ
０分の溶体化処理し、第２図に示す加熱４Ｊイクルでガ
ス窒化処理を施１〜だ。処理時間は従来の窒化処理の約
半分であった。処理温度をもつと高くとれば、処理時間
はもつと短縮される。

以上の結果は次の通りであった。

（］）金属組織 窒化部の断面を研摩、腐食して顕微鏡による組織観察を
行った結果は第４図に示す通りで、欠陥は認められず良
好である。なお、第４図において白く見えるｆ’＋Ｉｓ
分が窒化層である。

（２）窒化深さ 」二記（１）の断面について、表面から上部に向つて微
小かたさくヌープかた式）を測定した結果を、ＳＡ、Ｃ
Ｍ　６４５　　での代表的な値と対比略せて第３図に示
す。ＳＡＣＭ　６４５　　に比べて、硬化層のかださ、
窒化深きほやや大きい程度であるが、上部かださは相当
高くなっている。

々お、窒化処理温度を低目にとれば、本発明の場合の上
部かださはさらに高くできる。

（３）窒化層の靭性 上記（１）の断面において、窒化層にマイクロヒソカー
スかたさの圧痕をつけた（タイヤモノドの角錐圧子を試
料の表面に押しつけて圧痕をつけだ）結果を第５図（Ａ
）、（Ｂ）に示す。硬化層が脆い場合にはしばしば圧痕
のコーナから割れが発生するが、この場合は第５図（ハ
）、０）から明らかなように、割れは認められず、硬化
層の靭性がすぐれていることが判る。なお、第５図（イ
））は２００倍、第５図（Ｂ）は４００倍の写真である
。

以上の結果より、本発明による窒化品質はすぐれており
、十分実用に供しうるものであることがわかる。

以上説明した本発明の効果をまとめると、次の通りとな
る。

（１）時効硬化処理と窒化処理を同時に行うので、加工
［程が短縮され、省エネルギー、部品トータルコストの
低減かり能である。

（２）本発明に係る析出硬化鋼では、ＳＡＣＭ　６４５
等従来の窒化鋼にくらべて、窒化処理時間が約半分に短
縮きれ、迅速窒化が可能である。

（３）本発明に係る析出硬化鋼は、時効処理によって硬
化するので、従来の窒化鋼のように、窒化処理によって
上部かださが低下することはない。

（４）　　白層のようなは＜　１１１１　Ｌやすい化合
物層が生じないので、窒化処理後に研摩等の化合物層除
去加工を行う兵曹←１ない。

（５）従来の窒化用鋼にくらべて上部の強度が高く、靭
性もすぐれている。

（６）最近の精密部品は仕上げ後に放電加工により微細
孔等を加工するものが増えているが、通常の低合金鋼系
の窒化鋼等では放電加工の熱影響により加工面に焼が入
って、その部分は脆くなり、使用中に脱落して各種の障
害をひき起す。このドラフルはスプール、スリー７等の
油圧部品でよく見がける。しかし本発明の析出硬化鋼は
上記のような現象は起らないので、仕上加工後に放電加
工を行っても支障はない。

（７）従来の窒化用鋼では荒仕上状態で焼入れ・焼もど
しを行い、その後仕上加工したのち、窒化処理を行うと
いうＴ順が通常とられているが、本発明では軟い溶体化
処理状態で仕上加工まで行ったのち、時効硬化処理を兼
ねて窒化処理をするだけでよいので、加工の容易化、加
工工程の単純化、省エネルギー等が可能であり、素材コ
ストは若干アップするが、部品の１・−タルコス１〜は
低減する。

【図面の簡単な説明】

第１図は窒化温度（窒化処理と時効処理を兼ねた温度）
と引張強さ及び切欠き引張強さとの関係を示す図表、第
２図ｄ、実施例における窒化処理（時効処理をＮｆｊね
る）条件を示す図表、第６〜５図０、実施例で得られた
結果を示すもので、第３図は表面からの距師と微小かた
さくヌープかた式）の関係を通常の！３／’、ＣＭ　６
４５　　と比較して示す図表、第４図は窒化部の金属組
織を示す顕微鏡写真、第５図（Ａ）、（Ｂ）　Ｐｌ、　
！化層にマイクロビッカースかたさの圧痕をつけた金属
組織の顕微鏡写真である。 復代理人　　内　１）　　明 復代理人　　萩　原　亮　− 帛１図 室イし温ｎ言しく０Ｃ） 早３Ｍ 表面からの距離ｒｎｍ 篤２図 ３５８−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｎｉ　８〜１２　ｗｔ％、Ｃｒ　７〜１１　ｗｔ％、Ｍ
   ｏ　　２〜４ｗｔ％、Ｔ１０．５〜１．２　ｗｔ％、Ｃ
   ０，０８ｗｔ％以下、残部Ｆｅ、随伴元素および不純物
   よりなる析出硬化鋼に約１０５０℃で所定時間の溶体化
   処理を施した後、５００〜５６０℃で所定時間の窒化処
   理と時効硬化処理を同時に施すことを特徴とする迅速窒
   化方法。