JPS589154B2 - アンモニアガス窒化処理方法 - Google Patents
アンモニアガス窒化処理方法Info
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- JPS589154B2 JPS589154B2 JP55109169A JP10916980A JPS589154B2 JP S589154 B2 JPS589154 B2 JP S589154B2 JP 55109169 A JP55109169 A JP 55109169A JP 10916980 A JP10916980 A JP 10916980A JP S589154 B2 JPS589154 B2 JP S589154B2
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- Japan
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- gas
- ammonia
- fluidized bed
- bed furnace
- fluidized
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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
-
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- C23C8/24—Nitriding
- C23C8/26—Nitriding of ferrous surfaces
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- Organic Chemistry (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、鉄鋼等の被処理物を、流動層炉を用いてアン
モニアガス窒化処理を行なうアンモニアガス窒化処理方
法に関するものである。
モニアガス窒化処理を行なうアンモニアガス窒化処理方
法に関するものである。
従来、アンモニアガス窒化の処理方法は、上端が開放さ
れた炉内にアンモニアガスを導入し、鉄鋼等の被処理物
を触媒としてアンモニアガスを分解させ、発生した活性
な窒素ガスにより被処理物を窒化させ、一度使用した前
記ガスはそのまま廃棄していた。
れた炉内にアンモニアガスを導入し、鉄鋼等の被処理物
を触媒としてアンモニアガスを分解させ、発生した活性
な窒素ガスにより被処理物を窒化させ、一度使用した前
記ガスはそのまま廃棄していた。
従来のアンモニアガス窒化処理の最犬の欠点は必要とす
る窒化層を得るのに処理時間が長いことであり、雰囲気
中の窒素濃度が低く通常４０〜６０時間処理しなければ
ならなかったし、又窒化鋼のみしか適用できなかった。
る窒化層を得るのに処理時間が長いことであり、雰囲気
中の窒素濃度が低く通常４０〜６０時間処理しなければ
ならなかったし、又窒化鋼のみしか適用できなかった。
処理温度は＝般に５００〜５５０℃の温度域で行なわれ
ているが、処理温度が高いほど鋼中での窒素の拡散速度
が速くなり窒化層が厚くなるので、化合物層の厚くする
べく処理温度を上げると表面硬さが低下し、窒化の際に
問題とさｎる表面脆化層（Ｆｅ２Ｎ一ε相）の成長が速
くなると云う欠点があった。
ているが、処理温度が高いほど鋼中での窒素の拡散速度
が速くなり窒化層が厚くなるので、化合物層の厚くする
べく処理温度を上げると表面硬さが低下し、窒化の際に
問題とさｎる表面脆化層（Ｆｅ２Ｎ一ε相）の成長が速
くなると云う欠点があった。
アンモニアガスの分解率は二股に１５〜３０チ（目盛の
ついたガラス容器内に試料ガスを採取した後、水を同容
器中に注入しＮＨ３は水に吸収され上部にＨ２とＮ２の
ガスが残るので、このガス量をアンモニアの分解率とす
る。
ついたガラス容器内に試料ガスを採取した後、水を同容
器中に注入しＮＨ３は水に吸収され上部にＨ２とＮ２の
ガスが残るので、このガス量をアンモニアの分解率とす
る。
）で行なわれているが、アンモニアガスの分解率が高い
ほど表面脆化層の成長がおそくなるのでアンモニアガス
分解率３０％以上に高めるのが良い。
ほど表面脆化層の成長がおそくなるのでアンモニアガス
分解率３０％以上に高めるのが良い。
しかし表面脆化層の成長をおさえるべくアンモニアガス
の分解率を高めると内部への窒素の拡散速度が遅くなり
窒化層が薄くなるし、又従来のアンモニアガス窒化装置
では分解率の高いアンモニアガスで処理しようとすると
炉内へのアンモニアガス供給量を減少させなげればなら
ず、アンモニアガス供給量を減少させれば窒化のバラツ
キが生じやすく窒化層の生成を更に遅らせてしまうと云
う欠点があった。
の分解率を高めると内部への窒素の拡散速度が遅くなり
窒化層が薄くなるし、又従来のアンモニアガス窒化装置
では分解率の高いアンモニアガスで処理しようとすると
炉内へのアンモニアガス供給量を減少させなげればなら
ず、アンモニアガス供給量を減少させれば窒化のバラツ
キが生じやすく窒化層の生成を更に遅らせてしまうと云
う欠点があった。
本発明は、これらの欠点を除くためになされたものであ
り、ガス窒化炉として流動層炉を使用し前記炉内に供給
するアンモニア分解ガスを含むアンモニア雰囲気ガスを
強制循環させ、前記循環中のアンモニア雰囲気ガスの分
解率を制御しながら窒化することにより、目的とする強
固な厚い硬化層を短時間に生成させることができ、本発
明を完成した。
り、ガス窒化炉として流動層炉を使用し前記炉内に供給
するアンモニア分解ガスを含むアンモニア雰囲気ガスを
強制循環させ、前記循環中のアンモニア雰囲気ガスの分
解率を制御しながら窒化することにより、目的とする強
固な厚い硬化層を短時間に生成させることができ、本発
明を完成した。
即ち、本発明者が研究したところによると、その手段と
して、使用した分解ガスを含むアンモニア雰囲気ガスを
強制循環させ、不足のアンモニアガスを加えて再度流動
層炉に供給して窒化を行なえば良いことが分った。
して、使用した分解ガスを含むアンモニア雰囲気ガスを
強制循環させ、不足のアンモニアガスを加えて再度流動
層炉に供給して窒化を行なえば良いことが分った。
本発明の実施例を第１図を参照して説明すれば流動層炉
１は下方にガス人口２上方にガス出口３が設けられ、内
部に流動粉４が装入され、上端は被処理吻５を装入する
ため開放されており、蓋６が着脱町能に設けられている
。
１は下方にガス人口２上方にガス出口３が設けられ、内
部に流動粉４が装入され、上端は被処理吻５を装入する
ため開放されており、蓋６が着脱町能に設けられている
。
ブロア７かしガス供給管９によってガス人口２に、ガス
出口３からガス排出管１２によって集塵器１０を通って
ブロア７に接続されてガス強制循環装置が構成され、そ
の循環系にガス供給口８、ガス排出口１１が設けられて
いる。
出口３からガス排出管１２によって集塵器１０を通って
ブロア７に接続されてガス強制循環装置が構成され、そ
の循環系にガス供給口８、ガス排出口１１が設けられて
いる。
流動層炉１には内部の流動粉４およびガスを加熱するだ
めの加熱装置１３が付設されている。
めの加熱装置１３が付設されている。
窒化処理の操作については、流動粉が装入された流動層
炉１内に被処理物５を置き、蓋６をして密閉した後、ガ
ス供給口８より窒素ガスを供給し流動層炉１内の空気を
窒素ガスで置換し無酸化状態とする。
炉１内に被処理物５を置き、蓋６をして密閉した後、ガ
ス供給口８より窒素ガスを供給し流動層炉１内の空気を
窒素ガスで置換し無酸化状態とする。
次にブロア７を駆動させて窒素ガスを矢印方向１４に循
環させ、加熱装置１３によって所定温度に加熱後、ガス
供給口８よりアンモニアガスを供給し、流動層炉１内に
送入循環させる。
環させ、加熱装置１３によって所定温度に加熱後、ガス
供給口８よりアンモニアガスを供給し、流動層炉１内に
送入循環させる。
そうすると流動層炉１内では無酸化状態が維持され流動
粉４が流動し、被処理物５ぱ窒化処理される。
粉４が流動し、被処理物５ぱ窒化処理される。
窒化処理中、循環雰囲気ガス中のアンモニアガス濃度を
測定し、その濃度が所定直以下に低下したときガス供給
口８よりアンモニアガスを供給し一部のガスを排出口１
１より排出させアンモニアガス分解率を所定の範囲に保
持する。
測定し、その濃度が所定直以下に低下したときガス供給
口８よりアンモニアガスを供給し一部のガスを排出口１
１より排出させアンモニアガス分解率を所定の範囲に保
持する。
アンモニアガスは一様に循環され濃度が速かＫ均一にさ
れる。
れる。
従来のアンモニアガス窒化による方法と本発明の方法で
、被処理物としてＳ４５Ｃ（焼ならし）、ＳＣＭ３（調
質）、及びＳＡＣＭＩ（調質）を用いて５３０℃，２４
０分窒化処理した場合の、被処理物表面からの深さと断
面硬度の関係のグラフを第２図に示す。
、被処理物としてＳ４５Ｃ（焼ならし）、ＳＣＭ３（調
質）、及びＳＡＣＭＩ（調質）を用いて５３０℃，２４
０分窒化処理した場合の、被処理物表面からの深さと断
面硬度の関係のグラフを第２図に示す。
第２図のグラフの如く、従来方法によれば、例へばＳＡ
ＣＭ１（調質）の場合化合物層の厚さは０μで表面硬度
はＨｖ７５０、表面から０．１ｍｍのところではＨｖ４
１０，ＳＣＭ３（調質）の場合化合物層の厚さは０μで
表面硬度はＨｖ６２０、表面から０．１ｍｍのところで
はＨｖ４８０となり、本発明方法によれば、アンモニア
ガスの分解率を３０％に制御して、例えばＳＡＣＭ１（
調質）の場合化合物層の厚さは１１〜１２μで表面硬度
ぱＨｖ１１５０、表面から０．１ｍｍのところではＨｖ
６４０，ＳＣＭ３（調質）の場合化合物層の厚さは１２
μで表面硬度はＨｖ７９０表面から０．１ｍｍのところ
でぱＨｖ６１０，Ｓ４５Ｃ（焼準）の場合化合物層は１
１〜１２μで表面硬度はＨｖ５８０、表面から０．１ｍ
ｍのところではＨｖ３６０となり、本発明の方法による
ものは従来の方法によるものに比して何れも化合物層の
生成が顕著であり、高い表面硬度が得られ且つ拡散硬度
も高いことが明らかである。
ＣＭ１（調質）の場合化合物層の厚さは０μで表面硬度
はＨｖ７５０、表面から０．１ｍｍのところではＨｖ４
１０，ＳＣＭ３（調質）の場合化合物層の厚さは０μで
表面硬度はＨｖ６２０、表面から０．１ｍｍのところで
はＨｖ４８０となり、本発明方法によれば、アンモニア
ガスの分解率を３０％に制御して、例えばＳＡＣＭ１（
調質）の場合化合物層の厚さは１１〜１２μで表面硬度
ぱＨｖ１１５０、表面から０．１ｍｍのところではＨｖ
６４０，ＳＣＭ３（調質）の場合化合物層の厚さは１２
μで表面硬度はＨｖ７９０表面から０．１ｍｍのところ
でぱＨｖ６１０，Ｓ４５Ｃ（焼準）の場合化合物層は１
１〜１２μで表面硬度はＨｖ５８０、表面から０．１ｍ
ｍのところではＨｖ３６０となり、本発明の方法による
ものは従来の方法によるものに比して何れも化合物層の
生成が顕著であり、高い表面硬度が得られ且つ拡散硬度
も高いことが明らかである。
次に短時間窒化として知られている塩浴法のタンフトラ
イド法と本発明の方法で、被処理物としてＳ４５Ｃ（焼
準）及びＳＣＭ３（調質）を用いて両者共５７０℃，９
０分窒化処理した場合の、被処理物表面からの深さと断
面硬度の関係のグラフを第３図に示す。
イド法と本発明の方法で、被処理物としてＳ４５Ｃ（焼
準）及びＳＣＭ３（調質）を用いて両者共５７０℃，９
０分窒化処理した場合の、被処理物表面からの深さと断
面硬度の関係のグラフを第３図に示す。
第３図のグラフの如く、タフトライド法によれば、例え
ばＳ４５Ｃ（焼準）の場合化合物層は１２〜１３μで表
面硬度はＨｖ６２０、表面から０．１調のところではＨ
ｖ ３７０，ＳＣＭ３（調質）の場合化合物層は９〜１
１μで表面硬度はＨｖ８１０、表面から０．１ｍｍのと
ころではＨｖ４９０となり、本発明方法によれば、アン
モニアガスの分解率を４６．５％に制御して、例えばＳ
４５Ｃ（焼準）の場合化合物層は１４〜１５μで表面硬
度はＨｖ６００表面から０．１ｍｍのところではＨｖ３
５０，ＳＣＭ３（調質）の場合化合物層は１２〜１３μ
で表面硬度はＨｖ８２０、表面から０．１ｍｍのところ
でぱＨｖ５３０となり、タフトライド法と略同等の化合
物層及び硬度を有しており、短時間処理でも十分満足す
る窒化が行なわれることが分る。
ばＳ４５Ｃ（焼準）の場合化合物層は１２〜１３μで表
面硬度はＨｖ６２０、表面から０．１調のところではＨ
ｖ ３７０，ＳＣＭ３（調質）の場合化合物層は９〜１
１μで表面硬度はＨｖ８１０、表面から０．１ｍｍのと
ころではＨｖ４９０となり、本発明方法によれば、アン
モニアガスの分解率を４６．５％に制御して、例えばＳ
４５Ｃ（焼準）の場合化合物層は１４〜１５μで表面硬
度はＨｖ６００表面から０．１ｍｍのところではＨｖ３
５０，ＳＣＭ３（調質）の場合化合物層は１２〜１３μ
で表面硬度はＨｖ８２０、表面から０．１ｍｍのところ
でぱＨｖ５３０となり、タフトライド法と略同等の化合
物層及び硬度を有しており、短時間処理でも十分満足す
る窒化が行なわれることが分る。
本発明は前述のように、流動層炉内で流動するアルミナ
、珪砂、カーボランダム等の流動粉により、前記炉内温
度及びアンモニア分解カスを含むアンモニアガス雰囲気
は均一に保たれ、且つ前記流動粉と被処理物との接触に
より被処理物表面は活性化され、又ガスが循環する密閉
回路が形成された流動層炉内でアンモニア分解ガスを含
むアンモニア雰囲気カスを循環させて使用する為アンモ
ニアガスの消費量が少ないにも拘らず多量のアンモニア
ガスを流動層炉に供給することができることと、アンモ
ニア分解ガスを含むアンモニア雰囲気が２中のアンモニ
ア分解ガス量を増大させることができることにより、従
来よりも短時間でバラツキの少ない厚くて強固な窒化層
を形成させることができ、又従来窒化鋼のみにしか適用
できなかつたアンモニアガスによる窒化が本発明では窒
化鋼以外のものにも適用できると云う効果がある。
、珪砂、カーボランダム等の流動粉により、前記炉内温
度及びアンモニア分解カスを含むアンモニアガス雰囲気
は均一に保たれ、且つ前記流動粉と被処理物との接触に
より被処理物表面は活性化され、又ガスが循環する密閉
回路が形成された流動層炉内でアンモニア分解ガスを含
むアンモニア雰囲気カスを循環させて使用する為アンモ
ニアガスの消費量が少ないにも拘らず多量のアンモニア
ガスを流動層炉に供給することができることと、アンモ
ニア分解ガスを含むアンモニア雰囲気が２中のアンモニ
ア分解ガス量を増大させることができることにより、従
来よりも短時間でバラツキの少ない厚くて強固な窒化層
を形成させることができ、又従来窒化鋼のみにしか適用
できなかつたアンモニアガスによる窒化が本発明では窒
化鋼以外のものにも適用できると云う効果がある。
第１図は本発明の実施例の側面説明図、第２図及び第３
図は被処理物表面からの深さと断面硬度の関係のグラフ
である。 １は流動層炉、２はガス入口、３はガス出口、４は流動
粉、５は被処理物、６は蓋、７はブロア、８はガス供給
口、９はガス供給管、１０は集塵器、１１はガス排出口
、１２はガス排出管、１３は加熱装置、１４はガス送入
方向である。
図は被処理物表面からの深さと断面硬度の関係のグラフ
である。 １は流動層炉、２はガス入口、３はガス出口、４は流動
粉、５は被処理物、６は蓋、７はブロア、８はガス供給
口、９はガス供給管、１０は集塵器、１１はガス排出口
、１２はガス排出管、１３は加熱装置、１４はガス送入
方向である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 下方にガス入口を有し上方にガス出口を有しそのガ
ス出口とガス入口との間にガス強制循環装置が接続され
流動粉が装入された流動層炉内に被処理物を置いたのち
、その流動層炉に蓋をして前記流動層炉から前記ガス出
口、強制循環装置、前記ガス入口を経て前記流動層炉に
至るようにガスが循環する密閉回路を形成し、 前記流動粉とアンモニア分解ガスを含むアンモニア雰囲
気ガヌとをガス加熱装置にようて所定温度範囲に加熱し
ながら、前記流動粉が流動状態になるように前記ガス強
制循環装置によってその雰囲気ガスを強制循環させて前
記流動層炉に供給し、前記循環中の雰囲気ガスのアンモ
ニアガス分解率を制御しながら前記被処理物を処理する
ことを特徴とするアンモニアガス窒化処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55109169A JPS589154B2 (ja) | 1980-08-11 | 1980-08-11 | アンモニアガス窒化処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55109169A JPS589154B2 (ja) | 1980-08-11 | 1980-08-11 | アンモニアガス窒化処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5735679A JPS5735679A (en) | 1982-02-26 |
| JPS589154B2 true JPS589154B2 (ja) | 1983-02-19 |
Family
ID=14503398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55109169A Expired JPS589154B2 (ja) | 1980-08-11 | 1980-08-11 | アンモニアガス窒化処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS589154B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6180017U (ja) * | 1984-10-31 | 1986-05-28 | ||
| JPH0447425U (ja) * | 1990-08-30 | 1992-04-22 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6090223A (en) * | 1997-06-25 | 2000-07-18 | Showa Denko K.K. | Chromium nitride film and method for forming the same |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56146878A (en) * | 1980-04-17 | 1981-11-14 | Toray Eng Co Ltd | Carbo-nitriding method by fluidized bed furnace |
-
1980
- 1980-08-11 JP JP55109169A patent/JPS589154B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6180017U (ja) * | 1984-10-31 | 1986-05-28 | ||
| JPH0447425U (ja) * | 1990-08-30 | 1992-04-22 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5735679A (en) | 1982-02-26 |
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