JPS59190355A - 鉄合金材料の表面硬化処理方法 - Google Patents
鉄合金材料の表面硬化処理方法Info
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- JPS59190355A JPS59190355A JP6279683A JP6279683A JPS59190355A JP S59190355 A JPS59190355 A JP S59190355A JP 6279683 A JP6279683 A JP 6279683A JP 6279683 A JP6279683 A JP 6279683A JP S59190355 A JPS59190355 A JP S59190355A
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- 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
- C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
- C23C10/02—Pretreatment of the material to be coated
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C12/00—Solid state diffusion of at least one non-metal element other than silicon and at least one metal element or silicon into metallic material surfaces
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- 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
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は鉄合金材料の表面に炭窒化物層、特に第ｙａ族
元素の炭窒化物層を形成させる表面硬化処理方法に関す
るもので、簡易な処理により、かつ短時間に炭窒化物層
を形成せしめることを目的とするものである。
元素の炭窒化物層を形成させる表面硬化処理方法に関す
るもので、簡易な処理により、かつ短時間に炭窒化物層
を形成せしめることを目的とするものである。
発明者らは先に、０．２重量％以上の炭素を含む鉄合金
材料を周期律表第ｙａ族元素を含む溶融塩浴、粉末、ガ
ス等によって処理して鉄合金材料の表面に第ｙａ族冗素
の炭化物層を形成せしめる表面硬化処理方法を開発し、
この方法は工具や金型などの寿命自主のために広く用い
られている。
材料を周期律表第ｙａ族元素を含む溶融塩浴、粉末、ガ
ス等によって処理して鉄合金材料の表面に第ｙａ族冗素
の炭化物層を形成せしめる表面硬化処理方法を開発し、
この方法は工具や金型などの寿命自主のために広く用い
られている。
この方法は外部よシ供給したバナジウム、ニオビウムま
たはタンクルの第ｙａ族元素と鉄合金材料中の炭素を熱
拡散せしめてこれ等を結合せしめ、第ｙａ族元素の炭化
物層を形成せしめるものであるが、一つの問題は、炭化
物層直下の母材中に炭素量が灰化物層形成のだめに消費
されて減少し、以後の母材焼入れ硬化に際して層直下の
部分の硬さが母材内部のそれに対して低くなる傾向が生
じることである。このため上記の方法によシ表面処理さ
れた材料を大きな応力が負荷される用途に用いると層直
下の部分が変形して層にクラックが生じ、また層が剥離
するおそれがある。また、鉄合金被処理材料が径が１酩
以下の棒材であるとか、あるいは鋭利な刃物の刃先のよ
うに薄肉の場合には表面処理によシ材料全体の炭素が減
少し、材料全体に焼きが入りにくくなる。
たはタンクルの第ｙａ族元素と鉄合金材料中の炭素を熱
拡散せしめてこれ等を結合せしめ、第ｙａ族元素の炭化
物層を形成せしめるものであるが、一つの問題は、炭化
物層直下の母材中に炭素量が灰化物層形成のだめに消費
されて減少し、以後の母材焼入れ硬化に際して層直下の
部分の硬さが母材内部のそれに対して低くなる傾向が生
じることである。このため上記の方法によシ表面処理さ
れた材料を大きな応力が負荷される用途に用いると層直
下の部分が変形して層にクラックが生じ、また層が剥離
するおそれがある。また、鉄合金被処理材料が径が１酩
以下の棒材であるとか、あるいは鋭利な刃物の刃先のよ
うに薄肉の場合には表面処理によシ材料全体の炭素が減
少し、材料全体に焼きが入りにくくなる。
一方、窒素を含む炭化物、即ち炭窒化物からなる層は炭
化物層に比べて靭性に富むことが近年知られるようにな
り、炭化物被覆に代えて炭窒化物被覆が行なわれる傾向
がある。この炭窒化物被覆処理の方法としては現在四塩
化チタン等によるガク法゛が用いられているが、作業衛
生上の対策が必要であるとともに処理が面倒であシ、か
つ装置も高価である。
化物層に比べて靭性に富むことが近年知られるようにな
り、炭化物被覆に代えて炭窒化物被覆が行なわれる傾向
がある。この炭窒化物被覆処理の方法としては現在四塩
化チタン等によるガク法゛が用いられているが、作業衛
生上の対策が必要であるとともに処理が面倒であシ、か
つ装置も高価である。
そこで本発明は先に開発した炭化物層形成方法を更に発
展せしめて、鉄合金材料の表面に第ｙａ族元素の炭窒化
物からなる表面層と窒素を固溶した鉄合金からなる内層
とを形成せしめる有効な方法を開発したものである。
展せしめて、鉄合金材料の表面に第ｙａ族元素の炭窒化
物からなる表面層と窒素を固溶した鉄合金からなる内層
とを形成せしめる有効な方法を開発したものである。
即ち本発明の表面硬化処理方法は、鉄合金材料の表面に
窒化処理を施し、窒化処理された材料に第ｙａ族元素を
含む処理剤中で熱拡散処理を施し、第ｙａ族元素と材料
中の炭素および窒素を処理温度での化学的親和性によっ
て結合せしめることで処理材の表面に第ｙａ族元累の炭
窒化物からなる層と窒素を固溶した鉄合金からなるＩ曽
を形成せしめるのである。
窒化処理を施し、窒化処理された材料に第ｙａ族元素を
含む処理剤中で熱拡散処理を施し、第ｙａ族元素と材料
中の炭素および窒素を処理温度での化学的親和性によっ
て結合せしめることで処理材の表面に第ｙａ族元累の炭
窒化物からなる層と窒素を固溶した鉄合金からなるＩ曽
を形成せしめるのである。
鉄合金材料としては、少くとも０．２重量％の炭素を含
むものを用いる。何故なら、良質な炭窒化物層を形成す
るには、鉄合金材料中に０．２重量％以上の炭素が含有
されている必要があるからである。なお、炭素の含有が
０．２重量％以下であっても、窒化処理に先立って、あ
るいけに増加させておいてもよい。
むものを用いる。何故なら、良質な炭窒化物層を形成す
るには、鉄合金材料中に０．２重量％以上の炭素が含有
されている必要があるからである。なお、炭素の含有が
０．２重量％以下であっても、窒化処理に先立って、あ
るいけに増加させておいてもよい。
窒化処理は、ガス窒化、ガス軟窒化、塩浴軟窒化、グロ
ー放電窒化など、如何なる方法でもよい。窒化層の窒素
濃度は高い方が望ましく、また窒化層深さは深い方が望
ましい。窒化処理後に浸炭処理を行なう場合には、浸炭
処理中に材料中の窒素が内部深くに拡散移動して材料表
面部の窒素が減少するので、窒化処理は十分に深く、窒
素濃度が高くなるように行なわれるべきであ）、かつ浸
炭処理は短時間で行なわれるべきである。
ー放電窒化など、如何なる方法でもよい。窒化層の窒素
濃度は高い方が望ましく、また窒化層深さは深い方が望
ましい。窒化処理後に浸炭処理を行なう場合には、浸炭
処理中に材料中の窒素が内部深くに拡散移動して材料表
面部の窒素が減少するので、窒化処理は十分に深く、窒
素濃度が高くなるように行なわれるべきであ）、かつ浸
炭処理は短時間で行なわれるべきである。
炭窒化物層形成処理は、浴融塩浸漬法、溶融塩電解法、
粉末パック法、スラリー法、流動糟炉法などで行なうこ
とができ、処理剤中の第ｙａ族元素と鉄合金材料中の炭
素および窒素を結合せしめる。処理温度は６００ ’Ｃ
程度以上、材料の融点以下で行ない、実用上ｓ ｏ ｏ
’ｃ〜１２００゛Ｃ程度が望ましい。処理時間は３０
分〜２４時間程度である。電解法では陰極電流密度０．
０１〜３ Ａ ／ ｃ司程度が適当でおる。
粉末パック法、スラリー法、流動糟炉法などで行なうこ
とができ、処理剤中の第ｙａ族元素と鉄合金材料中の炭
素および窒素を結合せしめる。処理温度は６００ ’Ｃ
程度以上、材料の融点以下で行ない、実用上ｓ ｏ ｏ
’ｃ〜１２００゛Ｃ程度が望ましい。処理時間は３０
分〜２４時間程度である。電解法では陰極電流密度０．
０１〜３ Ａ ／ ｃ司程度が適当でおる。
処理温度を高く、処理時間を長くすると形成される表面
層は厚くなるが、層厚さの増大とともに層に微細な穴状
の欠陥が生じる傾向が認められ、耐ピツチング性、耐摩
耗性を低下せしめる。欠陥が著しく認められる限界厚さ
は第ｙａ族元素の種類、窒化条件、鉄合金材料の種類、
炭窒化物層形成処理条件に支配されて一概に言えないが
、１０μｍ以下であればほとんど上記欠陥の問題は生じ
ない。
層は厚くなるが、層厚さの増大とともに層に微細な穴状
の欠陥が生じる傾向が認められ、耐ピツチング性、耐摩
耗性を低下せしめる。欠陥が著しく認められる限界厚さ
は第ｙａ族元素の種類、窒化条件、鉄合金材料の種類、
炭窒化物層形成処理条件に支配されて一概に言えないが
、１０μｍ以下であればほとんど上記欠陥の問題は生じ
ない。
本発明の処理によるときは、鉄合金材料の表面に耐摩耗
性、靭性にすぐれた第ｙａ族の炭窒化物よシなる被＆層
が形成される。また本発明の処理では層形成には母材中
の炭素とともに窒素が第ｙａ族元素と結合すること罠よ
りなされるので、炭化物層形成の場合よシも゛所定の層
厚さが得られる時間が短縮される。また、本発明では炭
窒化物層の直下に窒素を固溶した鉄合金からなる層が形
成されるので表面層直下部分でも充分な焼入れ硬さを得
ることが出来る。従って薄肉の材料でも母材に充分な焼
入硬化を与えることができる。
性、靭性にすぐれた第ｙａ族の炭窒化物よシなる被＆層
が形成される。また本発明の処理では層形成には母材中
の炭素とともに窒素が第ｙａ族元素と結合すること罠よ
りなされるので、炭化物層形成の場合よシも゛所定の層
厚さが得られる時間が短縮される。また、本発明では炭
窒化物層の直下に窒素を固溶した鉄合金からなる層が形
成されるので表面層直下部分でも充分な焼入れ硬さを得
ることが出来る。従って薄肉の材料でも母材に充分な焼
入硬化を与えることができる。
実施例
直径２０ｍｍ（ｒ）Ｊ工Ｓ ５ＫＤ６１．試片（無処
理試片）およびこれに塩浴窒化処理を施した試片（窒化
処理試片）を準備した。上記の塩浴窒化処理は、５６０
’Ｃの塩浴中に２時間浸漬する条件で行なった。次に
、これ等試片を酸化バナジウム（■２０５）２０重量％
（以下、単に％という）および炭化ボロン（Ｂ４Ｃ）１
０％を含有せしめた１０００“Ｃの溶融硼砂浴に３０分
〜１６時間浸漬後取出して油冷した。付着浴剤を洗滌除
去後、断面を研磨して表面に形成された層の厚さを測定
した。８μｍおよび６μｍ厚さの層は窒化処理試片では
それぞれ８時間および４時間で形成されたが、無処理試
片ではそれぞれ１６時間および８時間と２倍の時間かが
かった。母材断面の硬さ分布測定結果は第１図に示す如
くで、線Ｂに示す無処理試片では形成層（バナジウムの
炭化物署）直下では硬さの低下がみられたが、線Ａに示
す窒化処理試片ではこのような硬さの低下はほとんど認
められなかった。
理試片）およびこれに塩浴窒化処理を施した試片（窒化
処理試片）を準備した。上記の塩浴窒化処理は、５６０
’Ｃの塩浴中に２時間浸漬する条件で行なった。次に
、これ等試片を酸化バナジウム（■２０５）２０重量％
（以下、単に％という）および炭化ボロン（Ｂ４Ｃ）１
０％を含有せしめた１０００“Ｃの溶融硼砂浴に３０分
〜１６時間浸漬後取出して油冷した。付着浴剤を洗滌除
去後、断面を研磨して表面に形成された層の厚さを測定
した。８μｍおよび６μｍ厚さの層は窒化処理試片では
それぞれ８時間および４時間で形成されたが、無処理試
片ではそれぞれ１６時間および８時間と２倍の時間かが
かった。母材断面の硬さ分布測定結果は第１図に示す如
くで、線Ｂに示す無処理試片では形成層（バナジウムの
炭化物署）直下では硬さの低下がみられたが、線Ａに示
す窒化処理試片ではこのような硬さの低下はほとんど認
められなかった。
また窒化処理試片（硼砂浴処理１時間）の場合、断面の
Ｘ線マイクロアナライザー分析では第２図に示すように
層中にば■とともにＣ，Ｎが認められ、Ｘ線回折で求め
られた格子常数から形成された層は■（ＣＳＮ）で示さ
れるバナジウムの炭窒化物層であることが確められた。
Ｘ線マイクロアナライザー分析では第２図に示すように
層中にば■とともにＣ，Ｎが認められ、Ｘ線回折で求め
られた格子常数から形成された層は■（ＣＳＮ）で示さ
れるバナジウムの炭窒化物層であることが確められた。
窒素量は１０％に達した。また、炭窒化物層の直下には
窒素を固溶した鉄合金からなる層が形成され、これは第
１図の線Ａの硬さの低下しない部分に相当した。
窒素を固溶した鉄合金からなる層が形成され、これは第
１図の線Ａの硬さの低下しない部分に相当した。
実施例
直径７隅の５５０’Ｃ，３時間の条件でイオン窒化され
た５４５Ｃ試片および無処理の５４５Ｃ試片について２
０％のＦｅ−■粉の添加された９００°Ｃの溶融硼砂浴
中で３０分〜１６時間浸漬処理した。断面での厚さ観察
からこの場合も窒化処理試片での層の成長速度は無処理
試片のそれに比べて大（約１，５倍）であることがわか
った。まだ、窒化処理試片には、Ｖ（Ｃ，Ｎ）よりなる
表面層とその直下に窒素を含む鉄合金からなる内層とが
形成されていた。
た５４５Ｃ試片および無処理の５４５Ｃ試片について２
０％のＦｅ−■粉の添加された９００°Ｃの溶融硼砂浴
中で３０分〜１６時間浸漬処理した。断面での厚さ観察
からこの場合も窒化処理試片での層の成長速度は無処理
試片のそれに比べて大（約１，５倍）であることがわか
った。まだ、窒化処理試片には、Ｖ（Ｃ，Ｎ）よりなる
表面層とその直下に窒素を含む鉄合金からなる内層とが
形成されていた。
実施例
実験例１と同様の５Ｉ（Ｄ６１の無処理試片および窒化
処理試片を準備した。そしてこれ等を、鉄−ニオビウム
−タンタル（Ｆｅ−Ｎ’ｂ−Ｔａ） 粉末２０％が添
加された溶融硼砂浴中に３０分〜４時間浸漬した。この
場合も４μｍ、５μｍの層を形成するのに窒化処理試片
はそれぞれ１時間、２時間、無処理試片では２時間、４
時間を要した。
処理試片を準備した。そしてこれ等を、鉄−ニオビウム
−タンタル（Ｆｅ−Ｎ’ｂ−Ｔａ） 粉末２０％が添
加された溶融硼砂浴中に３０分〜４時間浸漬した。この
場合も４μｍ、５μｍの層を形成するのに窒化処理試片
はそれぞれ１時間、２時間、無処理試片では２時間、４
時間を要した。
窒化処理試片について、上記浴中で３０分の熱拡散処理
をした場合、第３図に示すようにＸ線マイクロアナライ
ザー分析によって表面層にばＣと同じくＮが含有されて
いることが確められた。ＴａもＮｂも同じ程度の濃度変
化を示しており、Ｘ線回折結果を総合すると、Ｎｂ、
Ｔａ（Ｃ，Ｎ）で表される炭窒化物からなる表面層と窒
素を固溶した鉄合金からなる内層が形成されていると判
断された。第４図に示すように無処理試片（線Ｂ）では
層直下の硬度は減少するが、窒化処理試片（線Ａ）では
かかる硬度減少？−１認めらＩＬなかった。
をした場合、第３図に示すようにＸ線マイクロアナライ
ザー分析によって表面層にばＣと同じくＮが含有されて
いることが確められた。ＴａもＮｂも同じ程度の濃度変
化を示しており、Ｘ線回折結果を総合すると、Ｎｂ、
Ｔａ（Ｃ，Ｎ）で表される炭窒化物からなる表面層と窒
素を固溶した鉄合金からなる内層が形成されていると判
断された。第４図に示すように無処理試片（線Ｂ）では
層直下の硬度は減少するが、窒化処理試片（線Ａ）では
かかる硬度減少？−１認めらＩＬなかった。
実施例
実験例１と同様にして窒化処理した５ＫＤ６１試片を酸
化ニオビウム（Ｎｂｓ Ｏｓ ）１０％添加の１０００
’Ｃの溶融硼砂浴に浸漬しこれを陰極、黒沿容器を陽
極として０．０５ Ａ ／ ｃＪの陰極電流密度で２時
間電解処理した。形成された層は第５図の顕微鏡写真に
示すように滑らかな表面の層で、Ｎ１）（Ｃ，Ｎ）の炭
窒化物からなることが確められた。また、表面層である
炭窒化物層の直下（ては、窒素を含む鉄合金からなる内
層が形成されていた（以下の実験例においても同様）。
化ニオビウム（Ｎｂｓ Ｏｓ ）１０％添加の１０００
’Ｃの溶融硼砂浴に浸漬しこれを陰極、黒沿容器を陽
極として０．０５ Ａ ／ ｃＪの陰極電流密度で２時
間電解処理した。形成された層は第５図の顕微鏡写真に
示すように滑らかな表面の層で、Ｎ１）（Ｃ，Ｎ）の炭
窒化物からなることが確められた。また、表面層である
炭窒化物層の直下（ては、窒素を含む鉄合金からなる内
層が形成されていた（以下の実験例においても同様）。
実施例
５７０“Ｃ１９０分の条件で塩浴窒化処理された５４５
Ｃ試片を、窒素ガスで保護された１０％Ｆａ−Ｖ粉添加
の塩化バリウム（ＢａＣｅｚ ）からなる１０００°Ｃ
の浴に、３０分浸漬処理した。
Ｃ試片を、窒素ガスで保護された１０％Ｆａ−Ｖ粉添加
の塩化バリウム（ＢａＣｅｚ ）からなる１０００°Ｃ
の浴に、３０分浸漬処理した。
形成された３μｍ厚さの１曽についてＸ線マイクロアナ
ライザーによる分析を行なった結果、第６図に示すよう
に■、ＮとＣを含むＶ（Ｃ，Ｎ）で表わされる炭窒化物
層であることが確められた。また顕微鏡組織ａ祭によっ
て母４シの層に接した部分に、窒素の存在を示す組織が
観察された。
ライザーによる分析を行なった結果、第６図に示すよう
に■、ＮとＣを含むＶ（Ｃ，Ｎ）で表わされる炭窒化物
層であることが確められた。また顕微鏡組織ａ祭によっ
て母４シの層に接した部分に、窒素の存在を示す組織が
観察された。
実施例
５７０°Ｃ１１５０分の条件でガス軟窒化処理を施した
５ＫＤＩＩ丸棒試片を、ステンレス鋼容器に入れた一１
００メツシュのＦｅ−ｙ粉と１０％の硼フッ化カリウム
（ＫＢＦ４ ）粉からなる混合粉末に埋設し、容器ごと
大気炉で６００ ’Ｃ１１６時間加熱した。容器を炉か
ら取出して空冷後、粉末中から試片を取出した。Ｘ線マ
イクロアナライ？牛分析したところ、第７図に示すよう
に層ば■とＮ、Ｃからなっており、■（ｃ％Ｎ）炭窒化
物層であることが確められた。
５ＫＤＩＩ丸棒試片を、ステンレス鋼容器に入れた一１
００メツシュのＦｅ−ｙ粉と１０％の硼フッ化カリウム
（ＫＢＦ４ ）粉からなる混合粉末に埋設し、容器ごと
大気炉で６００ ’Ｃ１１６時間加熱した。容器を炉か
ら取出して空冷後、粉末中から試片を取出した。Ｘ線マ
イクロアナライ？牛分析したところ、第７図に示すよう
に層ば■とＮ、Ｃからなっており、■（ｃ％Ｎ）炭窒化
物層であることが確められた。
実施例
５００’Ｃ，６０時間の条件でガス窒化処理を施した５
４５Ｃ先棒を実験例６．と同様の粉末中に埋設して、６
５０’Ｃ，１６時間加熱した。第８図に示すようにこの
場合も層は■、Ｎ、Ｃがらなっていることが認められＶ
（Ｃ，Ｎ）、１４９が最表面に形成されていることが確
かめられた。
４５Ｃ先棒を実験例６．と同様の粉末中に埋設して、６
５０’Ｃ，１６時間加熱した。第８図に示すようにこの
場合も層は■、Ｎ、Ｃがらなっていることが認められＶ
（Ｃ，Ｎ）、１４９が最表面に形成されていることが確
かめられた。
実施例
実験例７．と同様の条件でガス窒化処理されたＳＫ４丸
棒を、Ｆｅ−Ｖ に５％の塩化アンモニウム（ＮＨ４
（Ｊ）を添加した混合粉処理剤を用いて１０００’Ｃ，
５時間処理した。第９肉に示すように■、Ｎ１Ｃから層
が形成されておシ、Ｘ線回折ではＶＣ，ＶＮに相当する
回折線が認められ、表面層はＶ（Ｃ，Ｎ）の炭窒化物で
あることが確められる。
棒を、Ｆｅ−Ｖ に５％の塩化アンモニウム（ＮＨ４
（Ｊ）を添加した混合粉処理剤を用いて１０００’Ｃ，
５時間処理した。第９肉に示すように■、Ｎ１Ｃから層
が形成されておシ、Ｘ線回折ではＶＣ，ＶＮに相当する
回折線が認められ、表面層はＶ（Ｃ，Ｎ）の炭窒化物で
あることが確められる。
実施例
−ｌ ＯＯメツシーＬ（７）Ｆｅ−Ｎｂと１０ Ｘ （
７）ＫＢＦ４の混合粉末を用いて実験例６．と同様な条
件で窒化されたＳＫ４棒を１０００’Ｃ，５時間処理し
た。形成された表面層は、第１０１Ｑに示すようにＮｂ
、 Ｔａ、 Ｃ，Ｎからなラテン、２、Ｎｂ、 Ｔａ（
Ｃ，Ｎ）が形成されていることが確かめられた。
７）ＫＢＦ４の混合粉末を用いて実験例６．と同様な条
件で窒化されたＳＫ４棒を１０００’Ｃ，５時間処理し
た。形成された表面層は、第１０１Ｑに示すようにＮｂ
、 Ｔａ、 Ｃ，Ｎからなラテン、２、Ｎｂ、 Ｔａ（
Ｃ，Ｎ）が形成されていることが確かめられた。
実施例
７ ／レミｆ （Ａｅ２０ｘ ）４０ Ｋ、Ｆｅ−ｙ
５５％、塩化アンモニウム（ＮＨ４０ｇ） ５％か
らなる混合粉’ｉミニチルアルコールでエチルセルロー
スを溶かした溶媒を用いてスラリー化した。実験例７と
同じ条件でガス窒化されたＳＫ４に３〜５關厚みに上記
スラリーを塗布した後、ステンレス製容器中に装入し、
アルゴン雰囲気中にて１０００’Ｃ，５時間加熱した。
５５％、塩化アンモニウム（ＮＨ４０ｇ） ５％か
らなる混合粉’ｉミニチルアルコールでエチルセルロー
スを溶かした溶媒を用いてスラリー化した。実験例７と
同じ条件でガス窒化されたＳＫ４に３〜５關厚みに上記
スラリーを塗布した後、ステンレス製容器中に装入し、
アルゴン雰囲気中にて１０００’Ｃ，５時間加熱した。
形成された表面層をＸ線マイクロアナライザーによる分
析を行なった結果、Ｖ（Ｃ，Ｎ）よｐなっていることが
確かめられた。
析を行なった結果、Ｖ（Ｃ，Ｎ）よｐなっていることが
確かめられた。
実施例
アルミナ（Ａｅｚ ０３ ） ６０ Ｘ、Ｆｅ−Ｖ３
８．８％、ＩＩＪＨ４Ｃｇ １．２％からなる混合粉末
を流動槽炉内に入れ、槽の下部より導入したアルゴンガ
スで上記混合粉末を流動状態とした。この流動槽炉内に
実験例１と同様に塩浴窒化処理された５ＫＤ６１棒を装
入し、８時間保持後取出して空冷焼入れを施した。この
５ＫＤ６１俸には第１１図に示すようにＶ（Ｃ，Ｎ）の
炭窒化物層が形成された。
８．８％、ＩＩＪＨ４Ｃｇ １．２％からなる混合粉末
を流動槽炉内に入れ、槽の下部より導入したアルゴンガ
スで上記混合粉末を流動状態とした。この流動槽炉内に
実験例１と同様に塩浴窒化処理された５ＫＤ６１棒を装
入し、８時間保持後取出して空冷焼入れを施した。この
５ＫＤ６１俸には第１１図に示すようにＶ（Ｃ，Ｎ）の
炭窒化物層が形成された。
実施例
直径８鴎ピツチの５ＫＨ９製標準ねじ切シタツブを、■
２０６３０％、Ｅ４Ｃ１５％ を含む溶融硼砂浴で１０
００°Ｃ，１時間浸漬処理し、表面にバナジウムの炭化
物層を形成させた。その後真空炉で１１９０’Ｃ，３０
分加熱し、ガス冷却により母材を焼入れ硬化させた。
２０６３０％、Ｅ４Ｃ１５％ を含む溶融硼砂浴で１０
００°Ｃ，１時間浸漬処理し、表面にバナジウムの炭化
物層を形成させた。その後真空炉で１１９０’Ｃ，３０
分加熱し、ガス冷却により母材を焼入れ硬化させた。
また上記標準ねじ切シタツブに５６０’Ｃ，２０分の条
件で塩浴軟窒化処理を施して後、溶融硼砂浴で上記と同
様の処理を行ない表面にバナジウムの炭窒化物層を形成
し、母材焼入れ硬化を行々つだ。
件で塩浴軟窒化処理を施して後、溶融硼砂浴で上記と同
様の処理を行ない表面にバナジウムの炭窒化物層を形成
し、母材焼入れ硬化を行々つだ。
５Ｋ４５Ｃ材のねじ切シを行なったところ、市販の窒化
処理タップの寿命は約１５０σ個（孔あけ数）、上記炭
化物層を形成したタップは約２５００個、上記炭窒化層
を形成したタップは約３０ｏＯ個であった。本例によっ
ても、本発明によれば、表面層直下の部分には、窒素を
含む鉄合金からなる層も形成され、充分な焼入れ硬化を
行なうことができることが分る。
処理タップの寿命は約１５０σ個（孔あけ数）、上記炭
化物層を形成したタップは約２５００個、上記炭窒化層
を形成したタップは約３０ｏＯ個であった。本例によっ
ても、本発明によれば、表面層直下の部分には、窒素を
含む鉄合金からなる層も形成され、充分な焼入れ硬化を
行なうことができることが分る。
以上説明したように本発明は鉄合金材料に予め窒化処理
を施し、これに外部から第ｙａ族元素を供給して熱拡散
によυ第■ａ族元素と材料中の窒素および炭素を結合せ
しめて第ｙａ族元素の炭窒化物よシなる表面層と窒素を
含む鉄合金よりなる層を形成せしめるものであシ、材料
には表面状態の良好な炭窒化物層が形成される。
を施し、これに外部から第ｙａ族元素を供給して熱拡散
によυ第■ａ族元素と材料中の窒素および炭素を結合せ
しめて第ｙａ族元素の炭窒化物よシなる表面層と窒素を
含む鉄合金よりなる層を形成せしめるものであシ、材料
には表面状態の良好な炭窒化物層が形成される。
また、形成層直下の部分にも充分な焼入れ硬化を行なう
ことができる。更に処理も短時間で行ない得る。不発明
は切削工具等に適用して工具寿印を大きく向上させるこ
とができる。
ことができる。更に処理も短時間で行ない得る。不発明
は切削工具等に適用して工具寿印を大きく向上させるこ
とができる。
第１図および第４図は、実験例１および実験例３におい
て、本発明により処理された鉄合金材料の母材部分の硬
さを示す図、第２図、第３図、第６図、第７図、第８図
、第９図、第１０図、および第１１図はそれぞれ実験例
上１．３９．５１．０．７０．８１．９．および１０に
おいて本発明により処理された鉄合金材料の表面部のＸ
線マイクロアナライザー分析結果を示す図、第５図は実
験例４において本発明の処理によシ形成された表面層の
断面を示す顧徽鏡写與（４００倍）である。 第３図 第４図 手続ネｍ正書（自発） 昭和５９年７月 ６日 特許庁長官 殿 １、事件の表示 昭和５８年特許願第６２７９６号 ２、発明の名称 鉄合金材料の表面硬化処理方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 愛知県愛知郡長久手町大字長漱字横道４１番地の１（３
６０）株式会社 豊田中央研究所 代表取締役 小 松 登 ４、代理人 〒４５０愛知県名古屋市中村区名駅四丁目７番２３号費
田ビルディング３１４号（Ｔ Ｅ Ｌ 〈０５２ 〉５
８３−１６２０ ）６、補正の内容 （１）明細書第９頁第１８行に１−溶融硼砂浴」とある
をＭ ０００℃の溶融硼砂浴」と補正する。 （２）同第１０頁第１９行に「黒沿容器」とあるを「黒
鉛容器」と補正する。 （３）同第１３頁第６行にｒＦｅ −Ｎｂ Ｊとあるを
ｒ Ｆｅ −Ｎｂ −Ｔａ Ｊと補正する。 （４）同第１４頁第１０行に「８時間保持」とあるをｒ
１０００℃で８時間保持］と補正する。 （５）同第１５頁第２行に「施して」とあるを「施した
」と補正する。
て、本発明により処理された鉄合金材料の母材部分の硬
さを示す図、第２図、第３図、第６図、第７図、第８図
、第９図、第１０図、および第１１図はそれぞれ実験例
上１．３９．５１．０．７０．８１．９．および１０に
おいて本発明により処理された鉄合金材料の表面部のＸ
線マイクロアナライザー分析結果を示す図、第５図は実
験例４において本発明の処理によシ形成された表面層の
断面を示す顧徽鏡写與（４００倍）である。 第３図 第４図 手続ネｍ正書（自発） 昭和５９年７月 ６日 特許庁長官 殿 １、事件の表示 昭和５８年特許願第６２７９６号 ２、発明の名称 鉄合金材料の表面硬化処理方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 愛知県愛知郡長久手町大字長漱字横道４１番地の１（３
６０）株式会社 豊田中央研究所 代表取締役 小 松 登 ４、代理人 〒４５０愛知県名古屋市中村区名駅四丁目７番２３号費
田ビルディング３１４号（Ｔ Ｅ Ｌ 〈０５２ 〉５
８３−１６２０ ）６、補正の内容 （１）明細書第９頁第１８行に１−溶融硼砂浴」とある
をＭ ０００℃の溶融硼砂浴」と補正する。 （２）同第１０頁第１９行に「黒沿容器」とあるを「黒
鉛容器」と補正する。 （３）同第１３頁第６行にｒＦｅ −Ｎｂ Ｊとあるを
ｒ Ｆｅ −Ｎｂ −Ｔａ Ｊと補正する。 （４）同第１４頁第１０行に「８時間保持」とあるをｒ
１０００℃で８時間保持］と補正する。 （５）同第１５頁第２行に「施して」とあるを「施した
」と補正する。
Claims (5)
- （１） ０．２重量％以上の炭素を含む鉄合金材料の
表面に窒化処理を施した後、該鉄合金材料に化物からな
る表面層とその直下に窒素を固溶した鉄合金からなる内
層とを形成させることを特徴とする鉄合金材料の表面硬
化処理方法。 - （２）上記熱拡散処理は、第ｙａ族元素と硼酸塩とを含
む溶融塩浴処理剤中で行なう特許請求の範囲第１項記載
の鉄合金材料の表面硬化処理方法。 - （３）上記熱拡散処理は、第ｙａ族元素を含む溶融塩浴
中に鉄合金材料を浸漬することにより行なう特許請求の
範囲第１項記載の鉄合金材料の表面硬化処理方法。 - （４）上記熱拡散処理け、第ｙａ族元素を含む溶融塩浴
中で鉄合金材料を陰極とし、陰極電流密度０．０１〜３
Ａ ／ ｃｍ”で電解処理によシ行なう特許請求の範
囲第２項記載の鉄合金材料の表面硬化処理方法。 - （５）上記熱拡散処理は、第ｙａ族元素を含む粉末処理
剤中に鉄合金材料を埋設し、または、鉄合金材料にス・
ラリ−状の粉末処理剤を塗布し、まだは第ｙａ族元素を
含む粉末処理剤を流動状態としてその中に鉄合金材料を
出し入れすることによシ行なう特許請求の範囲第１項記
載の鉄合金材料の表面硬化処理方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6279683A JPS59190355A (ja) | 1983-04-08 | 1983-04-08 | 鉄合金材料の表面硬化処理方法 |
| DE8484103561T DE3462701D1 (en) | 1983-04-08 | 1984-03-30 | A method for surface hardening a ferrous-alloy article and the resulting product |
| EP19840103561 EP0122529B1 (en) | 1983-04-08 | 1984-03-30 | A method for surface hardening a ferrous-alloy article and the resulting product |
| AU26337/84A AU542081B2 (en) | 1983-04-08 | 1984-04-02 | Hardening of ferrous alloys by coating with carbo-nitride of vanadiam, niobiam or tantalum |
| CA000451474A CA1218585A (en) | 1983-04-08 | 1984-04-06 | Method for surface hardening a ferrous-alloy article and the resulting product |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6279683A JPS59190355A (ja) | 1983-04-08 | 1983-04-08 | 鉄合金材料の表面硬化処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59190355A true JPS59190355A (ja) | 1984-10-29 |
| JPS622628B2 JPS622628B2 (ja) | 1987-01-21 |
Family
ID=13210667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6279683A Granted JPS59190355A (ja) | 1983-04-08 | 1983-04-08 | 鉄合金材料の表面硬化処理方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0122529B1 (ja) |
| JP (1) | JPS59190355A (ja) |
| AU (1) | AU542081B2 (ja) |
| CA (1) | CA1218585A (ja) |
| DE (1) | DE3462701D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6270561A (ja) * | 1985-09-24 | 1987-04-01 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 鉄合金材料の表面処理方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU570799B2 (en) * | 1984-05-17 | 1988-03-24 | Toyota Chuo Kenkyusho K.K. | Vapour phase coating of carbide in fluidised bed |
| WO1986007614A1 (en) * | 1985-06-17 | 1986-12-31 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Method of treating the surface of iron alloy materials |
| JPS6280258A (ja) * | 1985-10-03 | 1987-04-13 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 表面処理方法及びその装置 |
| US4818351A (en) * | 1986-07-30 | 1989-04-04 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Method for the surface treatment of an iron or iron alloy article |
| CN105331926B (zh) * | 2015-11-05 | 2018-03-20 | 广西大学 | 用于45钢表面强化的N‑C‑Cr‑V‑RE多元共渗材料 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2000814B (en) * | 1977-07-07 | 1982-03-17 | Toyoda Chuo Kenkyusho Kk | Coating ferrous articles |
| JPS5514839A (en) * | 1978-07-14 | 1980-02-01 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Treating method for ion nitriding |
| GB2055404B (en) * | 1979-06-26 | 1983-02-16 | Lucas Industries Ltd | Gas nitriding steel |
| US4342605A (en) * | 1979-07-05 | 1982-08-03 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Gas soft-nitriding method |
-
1983
- 1983-04-08 JP JP6279683A patent/JPS59190355A/ja active Granted
-
1984
- 1984-03-30 DE DE8484103561T patent/DE3462701D1/de not_active Expired
- 1984-03-30 EP EP19840103561 patent/EP0122529B1/en not_active Expired
- 1984-04-02 AU AU26337/84A patent/AU542081B2/en not_active Expired
- 1984-04-06 CA CA000451474A patent/CA1218585A/en not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6270561A (ja) * | 1985-09-24 | 1987-04-01 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 鉄合金材料の表面処理方法 |
| JPH0424423B2 (ja) * | 1985-09-24 | 1992-04-27 | Toyoda Chuo Kenkyusho Kk |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2633784A (en) | 1984-10-11 |
| CA1218585A (en) | 1987-03-03 |
| AU542081B2 (en) | 1985-02-07 |
| DE3462701D1 (en) | 1987-04-23 |
| JPS622628B2 (ja) | 1987-01-21 |
| EP0122529B1 (en) | 1987-03-18 |
| EP0122529A1 (en) | 1984-10-24 |
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