JPS6053114B2 - 高品質鋼とニツケル基合金の物体の焼戻し方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、摩擦と滑りとによる機械的表面摩耗と共に
、高温ガスと、プラズマとの作用を受ける高品質鋼と、
ニッケル基合金との物体の焼戻しに関する。

この様な物体は、例えばロータリピストンエンジンの摺
動バー、軸受、ペンまたは核融合炉の保護遮蔽である。
例えば、硬質クロームの電解被覆、高品質鋼の表面の浸
硫または中間金属複合物の被覆を包含する多数の焼戻し
方法が摩擦に基づく摩耗に対する保護として開発された
。

これ等の方法と同様な方法とは、炭化を避けるが、これ
は、基材の材料の利点が炭化によつて喪失されることが
公知であるからである。専問家の意見に反し、多くの場
合には、上述の金属が受ける機械的摩耗は、焼戻す物体
が、炭化水素および／または塩素処理炭化水素、または
炭化水素および／または塩素処理炭化水素と、チタニウ
ムハロゲン化物、硅素または硼素複合物の焼戻し用複合
物と、水素と窒素の混合ガスとを用い、７００乃至１１
００℃好ましくは９１０乃至１０３０℃において、所要
の焼戻しの度合になるまで０．５乃至１．５気圧の全圧
力の下に反応容器内で個々にまたは纒めて処理された後
、水素ガスまたは水素と窒素の混合ガスおよび／または
不活性ガスの中で放冷されるとすれば、著しく低減可能
なことが判明した。

この方法では、合金の炭素量は増大し、合金の滑り特性
と、高温ガスとプラズマとに対する抵抗とは、数倍に改
善される。この方法は、包含される特定の用途に容易に
適用し得る。

例えば、０．２５乃至３ＴＩｒＩｎの直径の管状ペンは
、体積て約５％のメタンと水素との流動する混合気中で
３０乃至６０分間にわたり１０００℃で０．５乃至１．
５気圧の下で処理した後、約２０分の時間にわたりアル
ゴン中で冷却するのみでよい。この様に処理したペンは
、樹脂フィルム上の高水準の滑り．特性を有し、使用の
際に２０００７ＴＬの筆記長さに相当する期間にわたり
使用された後でも、摩耗の如何なる徴候をも示さない。
同様なことは、摺動バーにも当嵌まる。この基本的な焼
戻し効果は、好ましくは９１０乃至１０３０℃の温度て
焼戻す物体に作用．する如く、メタンの様な炭化水素ま
たは３塩化チタンまたは４塩化炭素と４塩化チタニウム
の様な塩素処理された炭化水素の混合物の使用を許要す
ることにより、滑り特性を示す硬質被覆が施されること
によつて増大されると共に一層過酷な摩耗，の要件に適
応し得る。この点については、基材材料に適応し最小の
摩耗を示す該材料に強固に錨着された硬質材料層が形成
されることが重要である。これ等の適応する層は、下記
の如く、例えば体積で約５０％の水素と、体積で１０７
５至３０％の窒素とから成る混合気と、焼戻し用複合物
とを用いて作られる。最初に、基本的焼戻し処理は、メ
タンおよび／または４塩化炭素を用いて実施され、これ
により０．５７５至１０ミクロンの厚さの窒化炭素チタ
ニウム層の４塩化チタニウムと４塩化炭素の沈着を生じ
、該層の上にチタニウムカーバイドと、硅素カーバイド
の等しい厚さの層が生じる。

チタニウム・カーバイドの比率は、次第に減少し、最後
に純硅素カーバイドのみが沈着する様になる。同様な適
用は、チタニウム硅化物と、チタニウム硼化物と、硅素
窒化物とを用いても得られる。硅素４ハロゲン化物と、
硅素−クロロフォルムと、メチル硅素水素化物と、硼素
３ハロゲ７化物と、硼素水素化物と、アルキル硼素水素
化物とは、この目的のための好適な出発混合物である。
焼戻された物体は、有利に水素と、窒素および／または
不活性ガスの混合気中で冷却される。単に基本的な焼戻
し処理を施す場合には、物体を真空中で冷却するのみで
充分である。この方法は、焼戻す物体によつて多くの異
なる態様で実施し得る。摺動リングと、摺動バーと、ペ
ンとの様な比較的小さい物体の再現可能な焼戻しには、
混合ガスを循環し、焼戻し用物質をそれが消費されるの
と同量の割合で気流へ添加するのみにするのが有利であ
る。例えば、極めて均一な厚い層を作る場合の如く、流
動する混合ガスが問題であるとすれば、静止混合ガスを
使用してもよい。この目的のため、チタニウムと、硅素
と、硼素とは、シート、ロッドまたは特定の形状で反応
容器へ装入され、被覆する物体と同一温度またはほＳ゛
５０乃至８０℃高い温度に加熱される。最後に、反応容
器が水素と４塩化炭素または水素とチタニウム、硅素ま
たは硼素のハロゲン化物との混合物で充満されたとき、
これ等の要素のチタニウム、硅素または硼素は、７００
℃で焼戻しする物体に移送され、該物体上て耐摩耗層を
形成する。また、この処理は、基本的な焼戻し処理を施
した後に行つてもよい。流動する混合ガス中で均一な被
覆を行うには、石英ガラスまたは耐熱鋼の円筒形反応容
器を使用し、個々の物体、例えばペンまたはリングを堆
積するか、またはこれ等を軸方向に対称的な棚またはパ
レットに押込むことが有利である。

次に、このサポートは、反応容器内で５乃至２紛にわた
り時計方向と反時計方向とに交互に回転され、その平均
速度は、１乃至５ｄ／秒に達する。多量な焼戻しの場合
には、被覆する物体は、有利に反応容器の壁を通す輻射
によつて加熱される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 摩擦による摩耗を受ける高品質鋼と、ニッケル基合
   金の物体の焼戻し方法において、焼戻す物体が、炭化水
   素および／または塩素処理炭化水素、または炭化水素お
   よび／または塩素処理炭化水素と、チタニウムハロゲン
   化物、硅素または硼素複合物の焼戻し用複合物と、水素
   と窒素の混合ガスとを用い、７００乃至１１００℃好ま
   しくは９１０乃至１０３０℃において、所要の焼戻しの
   度合になるまで０．５乃至１．５気圧の全圧力の下に反
   応容器内で個々にまたは纒めて処理された後、水素ガス
   または水素と窒素の混合ガスおよび／または不活性ガス
   の中で放冷されることを特徴とする方法。 ２ 前記焼戻しが、前記焼戻し用複合物を装入後循環さ
   れる流動混合ガスを用いて実施されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記焼戻しが、塩素処理炭化水素またはチタニウム
   、硅素または硼素のハロゲン化物と、チタニウム硅素ま
   たは硼素により反応容器内に生じる静止した焼戻し用混
   合ガスを用いて実施され、前記混合ガス生成用要素が、
   焼戻す物体と同一温度か、または僅かに高い温度を有し
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ４ 使用する前記硅素複合物が、４ハロゲン化物と、硅
   素クロロフォルムと、メチル硅素水素化物とから選定さ
   れ、使用する前記硼素複合物が、硼素水素化物と、アル
   キル硼素水素化物と、硼素３ハロゲン化物、特に硼素３
   塩化物とから選定され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 焼戻す前記物体が、軸方向に対称的な棚またはパレ
   ットを有する円筒形反応容器内に配置され、これ等のサ
   ポート上で１乃至５ｃｍ／秒の平均速度において５乃至
   ２分の時間にわたり交互に反対方向に移動されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項のいづれか
   に記載の方法。 ６ 前記焼戻し用混合ガス中の水素濃度が、体積で８０
   乃至９５％の値であ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。