JPS60228665A - 鋼のガス浸炭法および装置 - Google Patents
鋼のガス浸炭法および装置Info
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- JPS60228665A JPS60228665A JP60062193A JP6219385A JPS60228665A JP S60228665 A JPS60228665 A JP S60228665A JP 60062193 A JP60062193 A JP 60062193A JP 6219385 A JP6219385 A JP 6219385A JP S60228665 A JPS60228665 A JP S60228665A
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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
- C21D1/76—Adjusting the composition of the atmosphere
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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
- C23C8/08—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 only one element being applied
- C23C8/20—Carburising
- C23C8/22—Carburising of ferrous surfaces
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、鋼の浸炭に際し、炉等の炭素富化ガス雰囲気
内にて鋼部品全拡散プロセスにさらして鋼部品の周縁領
域の炭素含有量を高めまたこの炭素含有蓋が周縁距離に
より定められる周縁領域を（５） リｔｓｒ＋ （４） に影響する制御値として使用する方法および装置に関す
るものである。
内にて鋼部品全拡散プロセスにさらして鋼部品の周縁領
域の炭素含有量を高めまたこの炭素含有蓋が周縁距離に
より定められる周縁領域を（５） リｔｓｒ＋ （４） に影響する制御値として使用する方法および装置に関す
るものである。
上述の如きガス浸炭法は鋼部品の浸炭焼入に由来を発す
る公知の方法である（ Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ ｆ静
Ｗｉｒｔｓｃｈａｆｔｌｉｃｈｅ Ｆｅｒｔｉｇｕｎｇ
ｐ Ｈｅｆｔ９ 、 Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ１９６８、
第４５６−４６４百）、この場合鋼からなる材料片？浸
炭するとその周縁領域に炭素が富化される。プロセスの
終りである定められた炭素特性が得られるように努めら
れるが、その目標蓋は「浸炭深さ」、「周縁炭素含有量
」、および「周縁におけるＣ−プロフィール」などであ
る。
る公知の方法である（ Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ ｆ静
Ｗｉｒｔｓｃｈａｆｔｌｉｃｈｅ Ｆｅｒｔｉｇｕｎｇ
ｐ Ｈｅｆｔ９ 、 Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ１９６８、
第４５６−４６４百）、この場合鋼からなる材料片？浸
炭するとその周縁領域に炭素が富化される。プロセスの
終りである定められた炭素特性が得られるように努めら
れるが、その目標蓋は「浸炭深さ」、「周縁炭素含有量
」、および「周縁におけるＣ−プロフィール」などであ
る。
温度および時間の他に、いわゆる周縁条件が変数となり
、これらの変数によって表面への炭素供給が定義される
拡散法則によりプロセス終りに至る過程が計算される。
、これらの変数によって表面への炭素供給が定義される
拡散法則によりプロセス終りに至る過程が計算される。
浸炭技術の初期においては、プロセス期間全体における
周縁Ｃ−含有髪はほぼ一定に保たれていること、したが
って浸炭深さは時間の根とともに（６） 増大することが前提とされていたが、精度に対する要求
が高まるにつれて表面での「炭素ポテンシャル」お工び
「反応速度」のプロセスパラメータが導入されるに至っ
た。したがって、ある時に測定された測定値、数学的関
係、および他のプロセス値に依９て材料片内のＣ−プロ
フィールを予め計算することができる。したがって、浸
炭に用いられる炉室内のガス雰囲気のＣ−ポテンシャル
ケ所望の目標値？達成するように制御することに周縁領
域の浸炭は基づいている。さらにまた浸炭中に計算要素
を用いてＣ−ポテンシャル？変えることによって材料片
周縁領域での炭化動形成金可及的短時間で回避すること
も知られている（ＤＥ−ＰＳ ３１３９６２２号公報）
。
周縁Ｃ−含有髪はほぼ一定に保たれていること、したが
って浸炭深さは時間の根とともに（６） 増大することが前提とされていたが、精度に対する要求
が高まるにつれて表面での「炭素ポテンシャル」お工び
「反応速度」のプロセスパラメータが導入されるに至っ
た。したがって、ある時に測定された測定値、数学的関
係、および他のプロセス値に依９て材料片内のＣ−プロ
フィールを予め計算することができる。したがって、浸
炭に用いられる炉室内のガス雰囲気のＣ−ポテンシャル
ケ所望の目標値？達成するように制御することに周縁領
域の浸炭は基づいている。さらにまた浸炭中に計算要素
を用いてＣ−ポテンシャル？変えることによって材料片
周縁領域での炭化動形成金可及的短時間で回避すること
も知られている（ＤＥ−ＰＳ ３１３９６２２号公報）
。
しかしながら浸炭プロセス制御の上記方式が実施される
のはいわゆる平衡雰囲気が存在する場合に限られている
。何故ならば平衡雰囲気が存在する場合に限ってＣ−ボ
テンシヤルが定義されまた測定可能であるからである。
のはいわゆる平衡雰囲気が存在する場合に限られている
。何故ならば平衡雰囲気が存在する場合に限ってＣ−ボ
テンシヤルが定義されまた測定可能であるからである。
炭化水素過飽和雰囲気は炭素供給が多くなるので原料と
エネルギの節（７） 約が可能となるとはいえ、炭化水素で過飽和になった雰
囲気は制御可能性が制限されるために、避けられている
。
エネルギの節（７） 約が可能となるとはいえ、炭化水素で過飽和になった雰
囲気は制御可能性が制限されるために、避けられている
。
したがって、本発明の目的は、上述の方式の方法におい
て、炭化水素過飽和雰囲気も浸炭プロセスに使用しつつ
、材料片の周縁領域の炭素特性の明確な制御および決定
を可能にする方法？提供することにある。
て、炭化水素過飽和雰囲気も浸炭プロセスに使用しつつ
、材料片の周縁領域の炭素特性の明確な制御および決定
を可能にする方法？提供することにある。
上記目的？達成するために、本発明によれば、上記方式
の方法において、鋼の部品の表面に拡散するＣ−流をプ
ロセス変数として用い、そしてそれに依存して浸炭ガス
の供給？制御することにより直接達成される。定められ
た炭素特性を浸炭プロセス終りに存在させるためにはＣ
−ポテンシャルと比較してＣ−流ケ複雑に変化させなけ
ればならないために、材料片の表面での炭素流について
知られている既知の関係を直ちに実行に転じなければな
らない。とはいうものの上記の方法は実施され得る。ま
た連続的もしくは足められた短かい期間内に上記関係の
実行への転換全公知の方法と（８） 同様に計算機によって行なってＣ−流の値ケ役立てる場
合に所望の制御ケ可能ならしめることができる。
の方法において、鋼の部品の表面に拡散するＣ−流をプ
ロセス変数として用い、そしてそれに依存して浸炭ガス
の供給？制御することにより直接達成される。定められ
た炭素特性を浸炭プロセス終りに存在させるためにはＣ
−ポテンシャルと比較してＣ−流ケ複雑に変化させなけ
ればならないために、材料片の表面での炭素流について
知られている既知の関係を直ちに実行に転じなければな
らない。とはいうものの上記の方法は実施され得る。ま
た連続的もしくは足められた短かい期間内に上記関係の
実行への転換全公知の方法と（８） 同様に計算機によって行なってＣ−流の値ケ役立てる場
合に所望の制御ケ可能ならしめることができる。
鉄センサの電気抵抗の時間豹変ｆヒにエリＣ−流？直接
測定すると上記が簡単な方法で達成できる。
測定すると上記が簡単な方法で達成できる。
この場合、浸炭すべき材料片周縁の炭素含有量からセン
サの炭素含有量がずれる危険をなくするために、段階的
短時間の脱炭期全行なうととにニーて鉄センサによりめ
らｎた平均炭素含有量を公知の方法に、【って計算的に
められた値に追従させる！１１置をその都度とることが
好ましい。炭素センサに請求められた値が材料片の目標
周辺炭素量に達っし７こならば、浸炭ガスの供給を中止
して有害な炭化物形成など？避けなければならない。
サの炭素含有量がずれる危険をなくするために、段階的
短時間の脱炭期全行なうととにニーて鉄センサによりめ
らｎた平均炭素含有量を公知の方法に、【って計算的に
められた値に追従させる！１１置をその都度とることが
好ましい。炭素センサに請求められた値が材料片の目標
周辺炭素量に達っし７こならば、浸炭ガスの供給を中止
して有害な炭化物形成など？避けなければならない。
Ｃ−流はセンサによって直接測定可能であるのみならず
、炉に送入される測定炭素量と炉から再び導出さね、る
炭素量もしくは非消耗炭素量との差によっても間接的に
もめらｒしる。この場合、定められπ時間に供給さｎた
ガス量およびその炭素含有量から供給炭素量を定め、ま
た同じ時間に導出された溶量とその炭素含有量から導出
炭素量を定め、炉内に残留するすす分から非消耗炭素量
を定めることが好ましい。実技においては、導出された
炭素量および消耗されずすすの形態で炉内に残っている
炭素量を炉に固有の利用係数にまとめ、また、Ｃ−流が
供給された炭素量、材料片の表面おＬびプロセス値によ
り定めることが十分であることが分かった。これらの測
定値およびプロセス値を公知のように計算機に与えるこ
とがＴ゛き、周縁炭素含有量の経過？割算するために重
要な鋼部品の形状寸法、芯の炭素含有蓋、および拡散係
数などの記憶データと与えられたデータから、計算機は
所与の時点で存在する銅部品内の炭素含有量プロフィー
ルを計算しそしてこの計算に依って炭素供給？制御する
信号？発生する。か〃・る制御は、Ｃ−流奮センサで直
接測定する場合も、あるいは既述のようにＣ−流？供給
・導出炭素量により定める場合も、行なうことができる
。この場合の利点は炭素移動係数の値についてさらには
合金組成についても考慮をする必要がなくなるところに
ある。
、炉に送入される測定炭素量と炉から再び導出さね、る
炭素量もしくは非消耗炭素量との差によっても間接的に
もめらｒしる。この場合、定められπ時間に供給さｎた
ガス量およびその炭素含有量から供給炭素量を定め、ま
た同じ時間に導出された溶量とその炭素含有量から導出
炭素量を定め、炉内に残留するすす分から非消耗炭素量
を定めることが好ましい。実技においては、導出された
炭素量および消耗されずすすの形態で炉内に残っている
炭素量を炉に固有の利用係数にまとめ、また、Ｃ−流が
供給された炭素量、材料片の表面おＬびプロセス値によ
り定めることが十分であることが分かった。これらの測
定値およびプロセス値を公知のように計算機に与えるこ
とがＴ゛き、周縁炭素含有量の経過？割算するために重
要な鋼部品の形状寸法、芯の炭素含有蓋、および拡散係
数などの記憶データと与えられたデータから、計算機は
所与の時点で存在する銅部品内の炭素含有量プロフィー
ルを計算しそしてこの計算に依って炭素供給？制御する
信号？発生する。か〃・る制御は、Ｃ−流奮センサで直
接測定する場合も、あるいは既述のようにＣ−流？供給
・導出炭素量により定める場合も、行なうことができる
。この場合の利点は炭素移動係数の値についてさらには
合金組成についても考慮をする必要がなくなるところに
ある。
Ｃ−流の直接測定法全実施するための好ましい装置は公
知の方式による浸炭炉？備え、この浸炭炉は、少なくと
もひとつの加熱可能室と、炉室温度全検出するためのセ
ンサと、調節可能な制御弁？内設した浸炭媒体導管と、
例えば５ｔａｈｌ ｕｎｄＥｉｓｅｎ誌８０（１９６０
，Ｈｅｆｔ２０．第１９５２−１９５４頁）に記載され
ているような炉雰囲気にさらされている電気的基準抵抗
會、少なくとも１個有し、炉室内に到達するセンサと、
？備えているものである。但し、本発明では上記装＃を
基準抵抗器が、Ｃ−流センサとして作用し、かつ脱炭ガ
ス供給導管と接続されたセンサ室に配置されること、お
よびめられた値によって制御可能な遮断弁を上記の供給
導管内に配設することを配慮したものとする。センサの
温度補償用比較抵抗の周りを比較ガスが流れる装置では
、上記の脱炭ガスは、同時に比較ガスともなって、補償
比較抵抗体ケ提供する。この場合、遮断弁を含む導管全
比較抵抗体への接続導管に簡単なやり方で分岐させる（
１１） ことができる。この遮断弁を制御するパルスは計算累子
？簡単な方法で開閉させ、計算素子は浸炭すべき材料片
の周縁の炭素含有量に測定抵抗の炭素含有量？追従させ
る。したがって、測定センサのＣ含有量の時間的経過は
材料片の周縁での浸炭経過に相当することになる。ちょ
うど上記した方法と類似の、但し逆の方法で雰囲気の炭
素含有量が低下する場合にもセンサの炭素富有量の追従
が起こることは勿論である。次に脱炭期は浸炭期に工り
代わられる。
知の方式による浸炭炉？備え、この浸炭炉は、少なくと
もひとつの加熱可能室と、炉室温度全検出するためのセ
ンサと、調節可能な制御弁？内設した浸炭媒体導管と、
例えば５ｔａｈｌ ｕｎｄＥｉｓｅｎ誌８０（１９６０
，Ｈｅｆｔ２０．第１９５２−１９５４頁）に記載され
ているような炉雰囲気にさらされている電気的基準抵抗
會、少なくとも１個有し、炉室内に到達するセンサと、
？備えているものである。但し、本発明では上記装＃を
基準抵抗器が、Ｃ−流センサとして作用し、かつ脱炭ガ
ス供給導管と接続されたセンサ室に配置されること、お
よびめられた値によって制御可能な遮断弁を上記の供給
導管内に配設することを配慮したものとする。センサの
温度補償用比較抵抗の周りを比較ガスが流れる装置では
、上記の脱炭ガスは、同時に比較ガスともなって、補償
比較抵抗体ケ提供する。この場合、遮断弁を含む導管全
比較抵抗体への接続導管に簡単なやり方で分岐させる（
１１） ことができる。この遮断弁を制御するパルスは計算累子
？簡単な方法で開閉させ、計算素子は浸炭すべき材料片
の周縁の炭素含有量に測定抵抗の炭素含有量？追従させ
る。したがって、測定センサのＣ含有量の時間的経過は
材料片の周縁での浸炭経過に相当することになる。ちょ
うど上記した方法と類似の、但し逆の方法で雰囲気の炭
素含有量が低下する場合にもセンサの炭素富有量の追従
が起こることは勿論である。次に脱炭期は浸炭期に工り
代わられる。
既述の供給・導出する炭素量を調査する第２の方法全実
施するだめの好ましい装置は、同様に公知の方式による
浸炭炉？備え、この浸炭炉は、少なくともひとつの加熱
可能室と、炉室の温度？販訟するためのセンサと、調節
可能な制御弁を内股した浸炭す任供給導管と、炉室から
引出され、焔部會有する導出管とケ有するものである。
施するだめの好ましい装置は、同様に公知の方式による
浸炭炉？備え、この浸炭炉は、少なくともひとつの加熱
可能室と、炉室の温度？販訟するためのセンサと、調節
可能な制御弁を内股した浸炭す任供給導管と、炉室から
引出され、焔部會有する導出管とケ有するものである。
但し本発明では、上述の如き装置において、浸炭４体供
給導管内の制御弁に後続して流入量ケ把握する測定要素
？配置し、また導出管内にも流出量を把握（１２） する測定装置？設ける。このような構成によると、特に
ある炉の固有の大きさが利用係数にまとめられる場合に
、表面上の値および材料片の初期炭素含有針ならびに達
成すべき目標および利用係数のデータ等が入力されてい
る計算要素からの温度測定値のが活用可能となり、また
測定要素お工び測定装置からの値も活用可能となる。
給導管内の制御弁に後続して流入量ケ把握する測定要素
？配置し、また導出管内にも流出量を把握（１２） する測定装置？設ける。このような構成によると、特に
ある炉の固有の大きさが利用係数にまとめられる場合に
、表面上の値および材料片の初期炭素含有針ならびに達
成すべき目標および利用係数のデータ等が入力されてい
る計算要素からの温度測定値のが活用可能となり、また
測定要素お工び測定装置からの値も活用可能となる。
上記した新規な方法および新規な装置によると、浸炭プ
ロセスだけでなく例えば浸炭穿（上方法も実施できるこ
とは勿論である。浸炭法では最終段階で材料片の周縁炭
素含有散音正確に調整するために公知のＣ−ポテンシャ
ル制御に切替えることもできる。新規な方法および新規
な装置の利点は初期段階での炭素供給がニジ高くなって
いるにもかかわらず過浸炭の危険がないことである。
ロセスだけでなく例えば浸炭穿（上方法も実施できるこ
とは勿論である。浸炭法では最終段階で材料片の周縁炭
素含有散音正確に調整するために公知のＣ−ポテンシャ
ル制御に切替えることもできる。新規な方法および新規
な装置の利点は初期段階での炭素供給がニジ高くなって
いるにもかかわらず過浸炭の危険がないことである。
以下、本発明方法全実施するだめの二つの実施態様につ
いて図示の例を参照してまた一実施例全参照して本発明
？説明する。
いて図示の例を参照してまた一実施例全参照して本発明
？説明する。
第１図において、浸炭炉１はブロワｌａにエリ形成され
た回転器を備えており、表面Ａ？浸炭丁べき材料片チャ
ージ２が浸炭炉１内に装入されている。矢印３ａの方向
に浸炭ガス？装入する浸炭媒体供給導管３が開口してい
る。公知の耐熱性断熱壁會備えた浸炭炉ｌから、矢印の
方向で流出する廃ガスを焔として燃やす導出管１ｂが引
き出されている。炉１円にはさらに温度センサ６が案内
されており、その測定値は計算要素７に与えられる。
た回転器を備えており、表面Ａ？浸炭丁べき材料片チャ
ージ２が浸炭炉１内に装入されている。矢印３ａの方向
に浸炭ガス？装入する浸炭媒体供給導管３が開口してい
る。公知の耐熱性断熱壁會備えた浸炭炉ｌから、矢印の
方向で流出する廃ガスを焔として燃やす導出管１ｂが引
き出されている。炉１円にはさらに温度センサ６が案内
されており、その測定値は計算要素７に与えられる。
計算素子７から受ける制御パルスにより制御される補正
要素５にエリ作動される制御可能な調整弁４が浸炭媒体
供給導管３には、間挿されている。
要素５にエリ作動される制御可能な調整弁４が浸炭媒体
供給導管３には、間挿されている。
計算機７と接続されているセンサヘッド８ａ（ｚ有する
Ｃ−流センサ８も炉ｌ内に同様に案内されているので、
Ｃ−流セン？８に請求められた値？計算機７で活用でき
るようになる。さらにこのセンサヘッド８ａは矢印９ａ
の方向に脱炭ガスケ供給する供給導管９とも接続してい
る。この供給導管９に間挿されている遮断弁１０は計算
機７により操作される補正要素１１にエフ開閉可能とな
っている。さらに、計算機７には所望の目標値および材
料片２の初期０合有量ＣＫが入力される。計算機７は、
周縁距離に依存する材料片内の炭素プロフィール？与え
る炭素プロフィールＣ−Ｘ用の記録計１２と接続してい
る。このフロフィールは計算機７によって公知の方法で
められる。
Ｃ−流センサ８も炉ｌ内に同様に案内されているので、
Ｃ−流セン？８に請求められた値？計算機７で活用でき
るようになる。さらにこのセンサヘッド８ａは矢印９ａ
の方向に脱炭ガスケ供給する供給導管９とも接続してい
る。この供給導管９に間挿されている遮断弁１０は計算
機７により操作される補正要素１１にエフ開閉可能とな
っている。さらに、計算機７には所望の目標値および材
料片２の初期０合有量ＣＫが入力される。計算機７は、
周縁距離に依存する材料片内の炭素プロフィール？与え
る炭素プロフィールＣ−Ｘ用の記録計１２と接続してい
る。このフロフィールは計算機７によって公知の方法で
められる。
第２図から明らかなように、Ｃ−流センサ８は、センサ
ヘッド８ａ−まで伸びている壁１３にエリ２つの小室８
ｂ、８ｃに分けられている管エリなる。
ヘッド８ａ−まで伸びている壁１３にエリ２つの小室８
ｂ、８ｃに分けられている管エリなる。
小室８ｂには基準抵抗体１４が廿１れており、詳しくは
示されていない方法で電流が基準抵抗体１４ケ通って流
れ、また基準抵抗体１４は接続導線１４ａ’？介して計
算機７内に設けられた評価回路に接続されている。さら
に小室８ｂは遮断弁１０を配置している脱炭媒体用供給
導管９と接続されている。さらにまた小室８ｂは開口１
５を介して炉の内部と接続されている。
示されていない方法で電流が基準抵抗体１４ケ通って流
れ、また基準抵抗体１４は接続導線１４ａ’？介して計
算機７内に設けられた評価回路に接続されている。さら
に小室８ｂは遮断弁１０を配置している脱炭媒体用供給
導管９と接続されている。さらにまた小室８ｂは開口１
５を介して炉の内部と接続されている。
Ｃ−流センサ８の小室８ａは接続管１６を介して脱炭媒
体用供給導管９と接続しているので、この実施態様では
同時に比較ガスとしても利用されている脱炭手段の作用
ケ小室８ａは絶えず受けている。その中には比較抵抗体
２３が配置されてい（１５） る０ 以下実施例により第１図および第２図の装置の動作方法
？説明する。
体用供給導管９と接続しているので、この実施態様では
同時に比較ガスとしても利用されている脱炭手段の作用
ケ小室８ａは絶えず受けている。その中には比較抵抗体
２３が配置されてい（１５） る０ 以下実施例により第１図および第２図の装置の動作方法
？説明する。
レトルト炉の例として具体ｆヒされている浸炭炉ｌには
初期炭素量が０．２０４ Ｃと全表面積がｌＯｔイの鋼
よりなる材料片のチャージ２が９３０℃で浸炭される。
初期炭素量が０．２０４ Ｃと全表面積がｌＯｔイの鋼
よりなる材料片のチャージ２が９３０℃で浸炭される。
プロセス終りおける目標値Ｚは次のとうりである。
浸炭深さ ＡＴ＝０．３５係Ｃで１酊；周縁炭素含有量
ＣＲ＝０．８０％Ｃ；周縁におけるＣプロフィールは
平担であるとと上記目標値より炭素必要量は一計算値で
一３５ｆ／フ♂ となる。
ＣＲ＝０．８０％Ｃ；周縁におけるＣプロフィールは
平担であるとと上記目標値より炭素必要量は一計算値で
一３５ｆ／フ♂ となる。
経済的理由から短かい浸炭時間長すなわち炭素供給が得
られるよう努力される。但し、炭化物形成を避けるため
浸炭中に周縁炭素含有量が１．００％Ｃｋ越えてはなら
ない。抽出前にチャージ２の温度は８６０℃の焼入温度
に降下させなけれＦ！、ならない。
られるよう努力される。但し、炭化物形成を避けるため
浸炭中に周縁炭素含有量が１．００％Ｃｋ越えてはなら
ない。抽出前にチャージ２の温度は８６０℃の焼入温度
に降下させなけれＦ！、ならない。
チャージ２ケ加熱する前に炉１ヶ窒素で清掃す（１６）
る。８５０℃からＣＯお工びＨ２′（１″生成するため
のメタノールと浸炭の７こめの天然ガスＣｌ−Ｉ４ の
添加？、浸炭媒体供給導管３から行なう。ここでの添加
割合は過飽和のためにＣ−ボテンンセル測定が省力い得
ないものとなっている。第４図に示された■段階では炉
１内での過剰のすす生成を避けるようにＣ−流は制限さ
れている。ＩＩ段階ではＣ−Ｎ、？戻づ 。そうしない
と周縁炭素吐が１係を越えるかもしれないからである。
のメタノールと浸炭の７こめの天然ガスＣｌ−Ｉ４ の
添加？、浸炭媒体供給導管３から行なう。ここでの添加
割合は過飽和のためにＣ−ボテンンセル測定が省力い得
ないものとなっている。第４図に示された■段階では炉
１内での過剰のすす生成を避けるようにＣ−流は制限さ
れている。ＩＩ段階ではＣ−Ｎ、？戻づ 。そうしない
と周縁炭素吐が１係を越えるかもしれないからである。
例えば直径０２關のｔ（線からなる基準抵抗体１４を有
するＣ−流センサ８にエリＣ−幅？監視する。Ｃ−流が
ｌｒ／Ｒｈであると鉄線の炭素含有量は０２６％Ｃ／ｈ
で変ｒヒする。この変ｆヒはセンサ８の表面／体積関係
にエリ化じる。
するＣ−流センサ８にエリＣ−幅？監視する。Ｃ−流が
ｌｒ／Ｒｈであると鉄線の炭素含有量は０２６％Ｃ／ｈ
で変ｒヒする。この変ｆヒはセンサ８の表面／体積関係
にエリ化じる。
第３図から分かるようにセンサの炭素含有量は、計算機
７にエリ操作される脱炭サイクルに工って材料片チャー
ジ２０周縁炭素含有量２に追従する。
７にエリ操作される脱炭サイクルに工って材料片チャー
ジ２０周縁炭素含有量２に追従する。
第３図においては、センサの炭素含有量は例外なく記さ
れている。その鋸伏線は１８で示されている○そ汎ぞｔ
ｌの脱炭段階１９は計算機７に、エリ制御される。この
場合、（計算機にエリ制御される）遮断弁１０は開放さ
れそして短時間脱炭媒体？小室８ｂに流通させる。
れている。その鋸伏線は１８で示されている○そ汎ぞｔ
ｌの脱炭段階１９は計算機７に、エリ制御される。この
場合、（計算機にエリ制御される）遮断弁１０は開放さ
れそして短時間脱炭媒体？小室８ｂに流通させる。
したがってセンサにおける炭素含有量経過の平均値は鉛
線２０に相当し、これは計算機にめられる材料片２の周
縁炭素含有量？示す。
線２０に相当し、これは計算機にめられる材料片２の周
縁炭素含有量？示す。
また第３図から、脱炭期の時間長ｔ０は非常に短かいこ
とが分かる０然しなからこの時間は周縁炭素含有量２０
にセンサ８の炭素含有量平均値？追従させるのに十分な
ものとなっている。
とが分かる０然しなからこの時間は周縁炭素含有量２０
にセンサ８の炭素含有量平均値？追従させるのに十分な
ものとなっている。
ｄａ／ｄｔの値から、これに比例するＣ−流がめられる
。矢印方向３ａへの浸炭ガス供給は、供給された炭素量
の合計が予め与えられｆ３５ｔ〜に一致するや否や、中
断される。第４図に示された実施態様ではこの炭素蓋は
４時間後に達成される。続いて、窒素？供給しながら、
計算機７が予め与えられた周縁Ｃ−量ヶ示すまで拡散が
行なわれる。第４図では、この周縁Ｃ−量は０．８％で
あって、約５時間２０分後に所望の値となる（第４図の
■段階た照）。上部グラフの温度経過から分かるように
、この拡散段階では同時に焼入温度への降下が行なわれ
る。
。矢印方向３ａへの浸炭ガス供給は、供給された炭素量
の合計が予め与えられｆ３５ｔ〜に一致するや否や、中
断される。第４図に示された実施態様ではこの炭素蓋は
４時間後に達成される。続いて、窒素？供給しながら、
計算機７が予め与えられた周縁Ｃ−量ヶ示すまで拡散が
行なわれる。第４図では、この周縁Ｃ−量は０．８％で
あって、約５時間２０分後に所望の値となる（第４図の
■段階た照）。上部グラフの温度経過から分かるように
、この拡散段階では同時に焼入温度への降下が行なわれ
る。
計算機７から出力されるチャージの記録はＣ二流によっ
て規制されている浸炭プロセスを示している。
て規制されている浸炭プロセスを示している。
第５図は予め与えられた目標値に一致する、プロセス終
りにおける炭素プロフィールを示している。ここで第５
図の横軸には材料内周縁距離？記し、縦軸には炭素含有
量を記している。周縁炭素含有量ＣＲは０．８０４Ｃ′
″Ｃあり、１ｍの浸炭深さにおける炭素含有量は０．３
５％℃である。
りにおける炭素プロフィールを示している。ここで第５
図の横軸には材料内周縁距離？記し、縦軸には炭素含有
量を記している。周縁炭素含有量ＣＲは０．８０４Ｃ′
″Ｃあり、１ｍの浸炭深さにおける炭素含有量は０．３
５％℃である。
第６図には、Ｃ−流？用いて浸炭プロセスを制御する他
の可能性が示されている。ここでは、同じ部材に対して
は同じ参照数字を用いている。第６図の装置が第１図の
装置と異なっているところは、浸炭媒体供給導管３内の
制御可能な弁４に後続して流入量検出集子２１’に接続
し、また導出管ｌｂ内に流出Ｃ量検出測定装置２２ケ配
置したところにある。
の可能性が示されている。ここでは、同じ部材に対して
は同じ参照数字を用いている。第６図の装置が第１図の
装置と異なっているところは、浸炭媒体供給導管３内の
制御可能な弁４に後続して流入量検出集子２１’に接続
し、また導出管ｌｂ内に流出Ｃ量検出測定装置２２ケ配
置したところにある。
この装置では、定められた時間に供給される浸炭ガス量
およびその既知のＣ量から供給される浸炭ガス量がめら
れ、また同じ時間に導管１ｂから導出さく１９） れる焔ガスおよび同様に決定可能な該ガスの炭素量から
導出ガス量がめられ、また炉内に残留しているすす分か
ら非消耗炭素量がなる。かくして生じるところの炭素量
の差は、表面Ａが同様に既知の材料片チャージ２内に流
入する。実技においては、導管１ｂ會案内される導出炭
素量および消耗されず炉１内に残留している炭素量は炉
に固有の利用係数ｆにて把握されること、また測定要素
２１で検出される供給炭素量からＣ＃Ｌは検出され、既
知の材料片表面Ａおよび利用係数ｆにエリ定められるこ
とを前提給曾である）により炭素流會得る○この値は、
材料片の初期周縁炭素量ＣＫの値および目標値ｚ４ の
他に計算機７に入力される。これより、第４図金参照し
て記述したところと類似の方法で計算機は炭素流ヶ求め
、これによって弁４ヶ介して炭素供給媒体導管３ケ流れ
る浸炭媒体が制御される。
およびその既知のＣ量から供給される浸炭ガス量がめら
れ、また同じ時間に導管１ｂから導出さく１９） れる焔ガスおよび同様に決定可能な該ガスの炭素量から
導出ガス量がめられ、また炉内に残留しているすす分か
ら非消耗炭素量がなる。かくして生じるところの炭素量
の差は、表面Ａが同様に既知の材料片チャージ２内に流
入する。実技においては、導管１ｂ會案内される導出炭
素量および消耗されず炉１内に残留している炭素量は炉
に固有の利用係数ｆにて把握されること、また測定要素
２１で検出される供給炭素量からＣ＃Ｌは検出され、既
知の材料片表面Ａおよび利用係数ｆにエリ定められるこ
とを前提給曾である）により炭素流會得る○この値は、
材料片の初期周縁炭素量ＣＫの値および目標値ｚ４ の
他に計算機７に入力される。これより、第４図金参照し
て記述したところと類似の方法で計算機は炭素流ヶ求め
、これによって弁４ヶ介して炭素供給媒体導管３ケ流れ
る浸炭媒体が制御される。
第１図は浸炭過程？制御するためのＣ−流センサ？用い
た鋼浸炭用本発明装置の概念図、（２０） 第２図は第１図のＣ−流センサの概念的−拡大図、 第３図は第２図のセンサのＣ流およびその時間依存制御
？示す概念図、 第４図は、温就、周縁炭素含有量、浸炭深さ、お工びＣ
−流が一つの記載例におい時間の軽過とともに変化する
こと？示す図、 第５図はプロセス終りにおいて周縁からの間隔による炭
素含有量プロフィールケ示す図、第６図は、Ｃ−流セン
サ奮作動させない本発明方法実施のための他の装置の概
念図である。 ｌ−浸炭炉、２−材料片チャージ、３−浸炭媒体供給導
管、４−調整弁、７−計算侠素、８−Ｃ流センサ、９−
脱炭ガス供給導管、１〇−遮断弁。 以下＃白 （−−コ ＦＪ” 呪 ε ４− メ≧ロεロ ロ
た鋼浸炭用本発明装置の概念図、（２０） 第２図は第１図のＣ−流センサの概念的−拡大図、 第３図は第２図のセンサのＣ流およびその時間依存制御
？示す概念図、 第４図は、温就、周縁炭素含有量、浸炭深さ、お工びＣ
−流が一つの記載例におい時間の軽過とともに変化する
こと？示す図、 第５図はプロセス終りにおいて周縁からの間隔による炭
素含有量プロフィールケ示す図、第６図は、Ｃ−流セン
サ奮作動させない本発明方法実施のための他の装置の概
念図である。 ｌ−浸炭炉、２−材料片チャージ、３−浸炭媒体供給導
管、４−調整弁、７−計算侠素、８−Ｃ流センサ、９−
脱炭ガス供給導管、１〇−遮断弁。 以下＃白 （−−コ ＦＪ” 呪 ε ４− メ≧ロεロ ロ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、鋼のガス浸炭に際し、炉等の炭素富化ガス雰囲気内
にて鋼部品を拡散プロセスにさらして鋼部品の周縁領域
の炭素含有量？高めまたこの炭素影響する制御値として
使用する方法において、鋼部品の表面？通って拡散する
Ｃ−流ケプロセス変数として直接使用すること、またこ
れに依って浸炭ガスの供給を制御すること全特徴とする
鋼のガス浸炭方法。 ２、鉄センサ（８）の電気抵抗の時間的変化によってＣ
−流を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、段階的かつ短時間の脱炭期（１９）に工って、鉄セ
ンサ（８）の平均炭素含有量ケ、鋼部品の周縁炭素含有
１としてめられた値（２０）に追従させることを特徴と
する特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法。 ４、炉内に導入される測定炭素量と、炉から再び導出さ
れるあるいは消耗されない炭素量との差から間接的にＣ
−流？求めること、定められ１こある時間に供給される
ガス量とその炭素量から供給炭素量を定め、同じ時間に
導出される溶量とその炭素量から導出炭素量を定め、炉
内に残留するすすの量から非消耗炭素量を定めることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５、導出された炭素量、および消耗されない、すすの形
態で炉内に残留している炭素量ケ炉に固有なひとつの利
用係数として合わせて稗握すること、および供給炭素量
、材料片の表面■および利用係数からＣ−流を定めるこ
と全特徴とする特許請求の範囲第４項記載の方法。 ６、すべてのプロセス変数および目標値を計算要素（７
）に供給し、鋼部品の形状・寸法、拡散係数、芯の炭素
量などの記憶データと、周縁炭素含有量の計算上重要な
データと、前記供給変数等から計算要素（７）が、その
時々の時点で存在する鋼部品内Ｃ−含有量経過ケ計算し
そしてこの計算に依って浸炭ガス供給制御信号音発生す
ること全特徴とする特許請求の範囲第１項から第５項ま
でのめずれかに記載の方法。 ７、鋼のガス浸炭に際し、炉等の炭素富化ガス雰囲気内
にて鋼部品を拡散プロセスにさらして鋼部品の周縁領域
の炭素含有量全高めまたこの炭素影響する制御値として
使用するために、浸炭炉ケ備え、この浸炭炉は、少なく
ともひとつの加熱可能室と、炉室温度音検出するための
センサと、調節可能な制御弁ケ内設した浸炭媒体導管と
、炉雰囲気にさらされている電気的基準抵抗ケ少なくと
も１個有し、炉室内に到達するセンサと、奮備えている
装置において、基準抵抗器（８）が、Ｃ−流センサとし
て作用し、かつ脱炭ガス（９ａ）供給導管（９）と接続
されたセンサ室ｒ８ｂ）に配置されること、およびめら
れた値に依って制御可能な遮断弁（１０１ｉ上記供給導
管（９）内に配設したこと全特徴とする鋼のガス浸炭装
置。 ８、基準抵抗体の他に、比較ガスが周囲？流れる比較抵
抗体？温度補償用に備えるセンサ？有する装置であって
、脱炭ガスとして比較ガスを使用すること、遮断弁（１
０）’を含む導管（９）が比較抵抗体（２３）への接続
導管Ｃ１６）に分岐していることを特徴とする特許請求
の範囲第７項記載の装置。 ９、遮断弁（１０１に開閉するための制御パルスが計算
要素（ηから与えられることを特徴とする特許請求の範
囲第８項または第９項記載の装置。 １０、鋼のガス浸炭に際し、炉等の炭素富化ガス雰囲気
内にて鋼部品會拡散プロセスにさらして鋼部品の周縁領
域の炭素含有量全高めまたこの炭素影響する制御値とし
て使用するために、浸炭ｆｔ（３） 備え、この浸炭炉は、少なくともひとつの加熱可能室と
、炉室温度？検出するためのセンサと、調節可能な制御
弁を内股し次浸炭媒体導管と、炉室から引き出され、焔
部會有する導出管と、含有する装置において、浸炭手段
供給導管（３）内の制御可能な調整弁（滲に後続して碓
大量？検出する測定要素（２１）を配置し、また導出管
内（ｌｂ）にも流出量を把徳する測定装置（２２）を設
けたことを特徴とする鋼のガス浸炭装置。 １１、測定要素（２１）および測定装置Ｃ２２）によす
検出された値が計算要素（７）により計画され、計算要
素には材料片（２）の表面（２）および初期Ｃ−含有量
、ならびに達成すべき目標値のおよび利用係数げ）のデ
ータが入力されていることを特徴とする特許請求の範囲
第１θ項記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3411605A DE3411605C2 (de) | 1984-03-29 | 1984-03-29 | Verfahren und Einrichtung zur Gasaufkohlung von Stahl |
| DE3411605.2 | 1984-03-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60228665A true JPS60228665A (ja) | 1985-11-13 |
Family
ID=6231980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60062193A Pending JPS60228665A (ja) | 1984-03-29 | 1985-03-28 | 鋼のガス浸炭法および装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4591132A (ja) |
| EP (1) | EP0156378B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60228665A (ja) |
| AT (1) | ATE45190T1 (ja) |
| DE (1) | DE3411605C2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62188770A (ja) * | 1986-02-15 | 1987-08-18 | Daido Steel Co Ltd | 金属材料の浸炭処理方法 |
| JP2021110040A (ja) * | 2020-01-03 | 2021-08-02 | 燕山大学Yanshan University | 歯車表面に浸炭する方法 |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3714283C1 (de) * | 1987-04-29 | 1988-11-24 | Ipsen Ind Internat Gmbh | Verfahren zur Gasaufkohlung von Stahl |
| DE3826351A1 (de) * | 1988-08-03 | 1990-02-08 | Degussa | Verfahren zur bestimmung des kohlungspotentials in gaskohlungsoefen und vorrichtung dazu |
| DE3904776A1 (de) * | 1989-02-17 | 1990-08-23 | Ver Schmiedewerke Gmbh | Verfahren zur herstellung eines hochfesten und zaehen metallischen schichtverbundwerkstoffes |
| ATE101413T1 (de) * | 1989-06-01 | 1994-02-15 | Pierre Beuret | Verfahren zum kontrollieren einer thermischen behandlung mit c-diffusion. |
| US5324415A (en) * | 1989-06-09 | 1994-06-28 | Blumenthal Robert N | Apparatus and systems for analyzing a sample of treatment atmosphere having a carbon potential |
| US4966348A (en) * | 1989-06-30 | 1990-10-30 | Lindberg Corp. | Method and apparatus for monitoring atmosphere in furnaces |
| US5139584A (en) * | 1989-07-13 | 1992-08-18 | Solo Fours Industriels Sa | Carburization process |
| JP3531736B2 (ja) * | 2001-01-19 | 2004-05-31 | オリエンタルエンヂニアリング株式会社 | 浸炭方法及び浸炭装置 |
| JP5428031B2 (ja) * | 2001-06-05 | 2014-02-26 | Ｄｏｗａサーモテック株式会社 | 浸炭処理方法及びその装置 |
| JP5428032B2 (ja) * | 2001-06-05 | 2014-02-26 | Ｄｏｗａサーモテック株式会社 | 浸炭処理方法 |
| DE10152204B4 (de) * | 2001-10-23 | 2004-01-22 | Schwäbische Härtetechnik Ulm GmbH | Vorrichtung und Verfahren zum Messen und/oder Regeln der Aufkohlungsatmophäre in einer Vakuumaufkohlungsanlage |
| DE10235131A1 (de) * | 2002-08-01 | 2004-02-19 | Ipsen International Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Schwärzen von Bauteilen |
| US20080149226A1 (en) * | 2006-12-26 | 2008-06-26 | Karen Anne Connery | Method of optimizing an oxygen free heat treating process |
| US20080149227A1 (en) * | 2006-12-26 | 2008-06-26 | Karen Anne Connery | Method for oxygen free carburization in atmospheric pressure furnaces |
| US20080149225A1 (en) * | 2006-12-26 | 2008-06-26 | Karen Anne Connery | Method for oxygen free carburization in atmospheric pressure furnaces |
| US9109277B2 (en) | 2011-01-10 | 2015-08-18 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method and apparatus for heat treating a metal |
| TW201418476A (zh) * | 2012-11-01 | 2014-05-16 | Metal Ind Res & Dev Ct | 用於小型熱處理爐之爐氣產生裝置 |
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|---|---|---|---|---|
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| DE1222762B (de) * | 1957-07-19 | 1966-08-11 | Bbc Brown Boveri & Cie | Verfahren zur Regelung der Gasaufkohlung von Stahl und Eisen oder deren Legierungen |
| DE2152440C3 (de) * | 1971-10-21 | 1979-04-12 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | Verfahren und Anordnung zum rußfreien Aufkohlen von Stahl |
| US4035203A (en) * | 1973-12-21 | 1977-07-12 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Method for the heat-treatment of steel and for the control of said treatment |
| US4108693A (en) * | 1974-12-19 | 1978-08-22 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Method for the heat-treatment of steel and for the control of said treatment |
| US4049473A (en) * | 1976-03-11 | 1977-09-20 | Airco, Inc. | Methods for carburizing steel parts |
| DE3038078A1 (de) * | 1980-10-08 | 1982-05-06 | Linde Ag, 6200 Wiesbaden | Verfahren und vorrichtung zum aufkohlen metallischer werkstuecke |
| SU985144A1 (ru) * | 1981-03-04 | 1982-12-30 | Предприятие П/Я Р-6205 | Способ измерени углеродного потенциала науглероживающей атмосферы |
| DE3139622C2 (de) * | 1981-10-06 | 1989-12-14 | Joachim Dr.-Ing. 7250 Leonberg Wünning | Verfahren zur Gasaufkohlung von Stahl und Vorrichtung zu seiner Durchführung |
-
1984
- 1984-03-29 DE DE3411605A patent/DE3411605C2/de not_active Expired
-
1985
- 1985-03-22 US US06/714,802 patent/US4591132A/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-03-27 AT AT85103680T patent/ATE45190T1/de active
- 1985-03-27 EP EP85103680A patent/EP0156378B1/de not_active Expired
- 1985-03-28 JP JP60062193A patent/JPS60228665A/ja active Pending
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| JPS62188770A (ja) * | 1986-02-15 | 1987-08-18 | Daido Steel Co Ltd | 金属材料の浸炭処理方法 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4591132A (en) | 1986-05-27 |
| EP0156378B1 (de) | 1989-08-02 |
| EP0156378A2 (de) | 1985-10-02 |
| DE3411605C2 (de) | 1986-07-17 |
| ATE45190T1 (de) | 1989-08-15 |
| EP0156378A3 (en) | 1986-03-26 |
| DE3411605A1 (de) | 1985-10-10 |
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