JPS5917168B2 - 鋼の熱処理法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般に焼鈍、焼入および焼戻前の加熱の如き
鋼の熱処理法に係り、鋼の熱処理では金属表面の化学的
組成を変るべきでないこと、従つて金属表面の酸化、脱
炭および加炭を防ぐべきことが重要である。

このような各種処理は通常予じ５ め決めた副書雰囲気
の存在の炉内で行なう。この種の処理には、使用される
温度で鋼と殆んど反応しないガスからなる雰囲気が既に
用いられており、これらのガスは窒素または窒素と水素
の混合物としうる。しカル乍ら実際に窒素を単独で０
用いる場合、表面酸化をさけることは難しく、一方この
ような酸化を防ぐことができるとしても窒素と水素の混
合物は通常表面脱炭をさけることはできない。換言すれ
ば、これら公知の方法は達成しようとする所望の結果が
得られない。’５ 使用される雰囲気が担体ガス（窒素
単独または窒素と水素の混合物）と一般式ＣｘＨｙを有
する炭化水素との混合物からなる前記種類の鋼熱処理法
も知られている。

しかし乍ら、担体ガスが窒素単独からなるこの種の雰囲
気は一般に８５０℃まｊ０たはこれより低い温度で煤析
着物の生成を招き、一方担体ガスが窒素と水素の混合物
からなる雰囲気は、この雰囲気の加炭活性度または炭素
ポテンシャルの正確な調節の難しさのために、極めて不
安定な結果となる。ｊ５この加炭活性度の調節の僅かの
誤りは、金属が過度に加炭、または脱炭処理されること
になる。

従つて、本発明の目的は、公知方法の前記の諸欠陥を矯
正しまたは最小にすることである。水素の脱炭活性度に
ついて行つた研究は、乾燥ｊ０状態で水素が９００℃以
下で実質的に脱炭活性度がないことを示している。他方
、湿潤水素は強力な脱炭剤であり、換言すれば、水素の
脱炭活性度は主として水の存在によるものである。水素
を含有する雰囲気が工業用炉で用いられる１５場合、炉
内に酸素および酸化物の存在の結果、水の形成を防ぐこ
とは極めて困難である。

その結果、双方共極めて乾燥状の窒素および水’、２−
素の混合物が工業用炉中に供給される場合、窒素、水素
および水の混合物を常に炉内に形成する。

炭化水素が下記の反応によつて水を減する特性があるこ
とも公知である：即ち、一酸化炭素と水素を生成するも
のである。

これらの反応は６５０〜９００℃の温度で行われる。従
つて公知の方法の諸欠点を矯正し最小とする目的で、上
記の如き本発明が解決せんとする問題は、一方では脱炭
において必然的に生成する、炉内の水の形成を防ぎ、他
方では過度の表面加炭を必然内こ招く過剰の炭化水素を
さけることである。窒素および場合によつては水素と炭
化水素からなる活性ガスを含有する担体ガスと混合して
得られた連続的流れの雰囲気の存在の炉内で鋼の焼鈍、
焼入れおよび焼戻し前の加熱に適用し得る本発明の処理
方法は、下記の反応式により炉内に含まれる水を減する
に必要かつ充分な前記炭化水素の量を担体ガスと混合し
て前記雰囲気を造り、Ｈ２Ｏ含有量を決定することにあ
る長所により前記の目的を達成し得る：この雰囲気は６
５０−９００℃の温度ｌこされた鋼と接触させる。

前記の反応を行うように処理雰囲気の炭化水素含有量を
調節した結果、残された水が除去されまたは鋼と結合し
得る炭化水素分子を残すことなく、従つて鋼を加炭して
、脱炭を防ぐに充分に低いレベルに少なくとも水含有量
が減少される。

本発明を有効とするの●こ用いられる雰囲気の炭化水素
含有量は、鋼を加炭するのに用いられる雰囲気の炭化水
素含有量より相当低いものである。

本発明のその他の特徴は、用いられる炭化水素たは天然
ガスであり、これらの炭化水素類は単独でまたはこれら
ガスの所望の混合物で用いられる。前記の炭化水素類は
単独でまたは混合物の何れで用いられて水分減少反応の
最高の効率を達成し得るものである。本発明のその他の
特徴は、炉のＨ２Ｏ含有量が該炉の出口における露点の
測定によつて決められることである。

監視される唯一のものが露点であるので、その従つて、
例えばメタン、プロパンおよびエチレン夫々の場合に下
記の反応が得られた：これら各反応の研究は、炉内で測
定した水含有量のほかに、本発明による雰囲気の炭化水
素含有量が、主として選ばれた炭化水素の性質および水
分減少反応の効率によることを示す。

処理雰囲気の炭化水素含有量はまた、若干の脱炭もない
もの以下に炉内の水の許容量の函数でもある。

炉内で測定された露点によつて、処理雰囲気の炭化水素
含有量、を天然ガスを用いる場合０〜４％に、他の炭化
水素を用いる場合にＯ〜２％に変えることができること
も実験が示している。

前記した限度内の炭化水素含有量を有する雰囲気を用い
ると、表面脱炭をうけず、その外観が良好である鋼部品
を得ることができた。最高の結果は、担体ガスが最高水
素含有量１０％を有する水素と窒素の混合物からなり、
この混合物に炭化水素の１種の適量を添加した雰囲気で
、鋼を６５０〜９００℃の温度に上げた雰囲気で得られ
た。

窒素単独からなる担体ガスを有する雰囲気も同一温度条
件下で用いられ、これら雰囲気によつて処理される鋼の
表面脱炭を防ぐことができる。

しかし乍ら、これらの雰囲気ではある場合に鋼に僅かに
着色を生じまたはＮ２＋Ｈ２雰囲気より多量の煤析着物
生成の恐れがあり、このような雰囲気の使用は欠陥のな
い表面外観が要求されない場合の処理に通常限定する。
この処理の調節、即ち炉内に供給される雰囲気中に導入
すべき炭化水素量の調節は、露点を連続的にまたは間歇
的に測定すること包含して、連続的に行うことができ、
この場合露点は時々測定するだけである。

実施例 １ フランス規格ＸＣｌ２Ｏ〔フランス標準協会（ＡＦＮＯ
Ｒ）規格〕の鋼を３時間８００℃で焼鈍。

処理雰囲気の組成は次の通りである：炉の出口における
露点： −２８℃ 処理后、この鋼は表面脱炭がないことを示し、その表面
は事実上白色外観であり、即ち酸化および煤析着物がな
い。

同一温度条件であるが９０％Ｎ２と１０％Ｈ２、即ち炭
化水素を添加しない雰囲気で、同種の鋼に行つた比較処
理は、同じ外観（即ち白色）にみえる表面の部分を得た
が約１００ミクロン深さの表面脱炭を示した。

実施例 ２ ２時間８００℃に保持した３５ＣＤ４規格の鋼の焼入前
の加熱、この処理雰囲気の組成は下記の通りである：炉
の出口における露点は−２４℃である。

処理後に得られた部品は脱炭がなく、部品の表は灰白色
外観である。

同種の鋼を、同一温度条件であるが窒素単独からなりエ
チレンを含まない雰囲気で比較のために処理したところ
、製造した部品は処理后３００ミクロン深さの表面脱炭
を示し、その表面は酸化によつて黒色にみえる。

実施例 ３ １０時間７１０℃に保持したＸＣ３８規格の鋼の暁鈍、
処理雰囲気の組成は下記の通りである： 炉出口の露点はＯ℃である。

処理後に得た部品は脱炭がなく、その表面外観は白色で
ある。

同種の鋼を、同一条件下であるが窒素に５（Ｆｆ）の水
素を加えてあるがプロパンを含まない雰囲気で同一温度
で処理したところ、同様の白色表面を有しているがその
表面は１００ミクロン深さの脱炭を示した。

本発明の処理方法は、６５０〜９００℃で脱炭なしに焼
鈍し、７５０〜９００℃で焼入前に高炭素鋼を加熱し、
７００℃以下である種の合金鋼を焼戻すことに適用する
ことができる。

本発明実施の態様を要約すれば次のとおりである。

（１）用いられる炭化水素類をＣ３Ｈ８，Ｃ２Ｈ４，Ｃ
２Ｈ６，Ｃ２Ｈ２，Ｃ４Ｈ，Ｏおよび天然ガスからなる
群から選ぶこと、（２）前記炭化水素類の所望の混合物
を用いること、（３）炉内のＨ２Ｏ含有量を、炉出口の
露点を測定することにより測定すること、（４）鋼の焼
鈍に応用する場合、炉の出口における露点が−２８℃で
あり、処理雰囲気が下記の組成を有し：鋼の温度を８０
０℃に上昇し、処理を３時間以上行うこと、（５）焼入
前の鋼の加熱に応用する場合、炉出印こおける露点が−
２４℃であり、各処理雰囲気が下記の雰囲気を有し：鋼
の温度を８８０℃に上昇し、処理を２時間以上行うこと
、／ （６）鋼の焼鈍に応用する場合、炉出口における露点が
Ｏ℃であり、処理雰囲気が下記の組成を有し：鋼の温度
を７１０℃に上昇し、処理を１０時間杖上行うこと。

（７）前記の方法で得られた新規な工業製品としての鋼
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 窒素と場合によつては水素を含有する担体ガスと一
   般式ＣｘＨｙを有する少なくとも１種の炭化水素からな
   る活性ガスとを混合して得られた連続流雰囲気の存在の
   炉内で行われる鋼の熱処理法において、炉内のＨ＿２Ｏ
   含有量を測定し、前記雰囲気は下記の反応により炉内に
   含まれる水分を充分に低いレベルに減ずるに必要かつ充
   分な前記炭化水素の量を前記担体ガスに混合して作り：
   ＣｘＨｙ＋ｘＨ＿２Ｏ→ｘＣＯ＋（ｘ＋ｙ／２）Ｈ＿２
   鋼の温度を６５０−９００℃に上昇する各工程からなる
   ことを特徴とする鋼の熱処理法。