JPS6127461B2 - - Google Patents
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- JPS6127461B2 JPS6127461B2 JP12186082A JP12186082A JPS6127461B2 JP S6127461 B2 JPS6127461 B2 JP S6127461B2 JP 12186082 A JP12186082 A JP 12186082A JP 12186082 A JP12186082 A JP 12186082A JP S6127461 B2 JPS6127461 B2 JP S6127461B2
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Classifications
-
- 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
- C23C8/60—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 solids, e.g. powders, pastes
- C23C8/62—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 solids, e.g. powders, pastes only one element being applied
- C23C8/68—Boronising
- C23C8/70—Boronising of ferrous surfaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
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- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、鋼材の表面に硼化層を形成して硬
度を上げる鋼材の硼化処理方法に関するものであ
る。
度を上げる鋼材の硼化処理方法に関するものであ
る。
一般に、硼化処理を行なうと、鋼材の表面に
Fe2BおよびFeBを主成分とする硼化層が形成さ
れる。この硼化層はビツカース硬度1200以上の極
めて硬い層であり、耐摩耗性に優れ、かつ、耐食
性と耐酸化性に富んでいるので、歯車の歯面、パ
ンチ型の表面、高圧水噴射ノズルの内面等に硼化
処理が施される。
Fe2BおよびFeBを主成分とする硼化層が形成さ
れる。この硼化層はビツカース硬度1200以上の極
めて硬い層であり、耐摩耗性に優れ、かつ、耐食
性と耐酸化性に富んでいるので、歯車の歯面、パ
ンチ型の表面、高圧水噴射ノズルの内面等に硼化
処理が施される。
硼化処理方法には、従来より、鋼材をB4C（炭
化ボロン）を主成分とする粉末処理剤中に埋めて
加熱する粉末法、B2H6およびBC２を主成分と
するガス中で加熱するガス法、Na2B4O7を主成分
とする溶融塩浴中に浸漬する塩浴法、同主成分の
溶融塩中で電解する電解法、およびこの発明でも
用いるペースト法がある。このペースト法は、
B4Cと増量材であるSiC（炭化ケイ素）とを主成
分とするペースト状の硼化剤を鋼材の被処理面に
塗布したのち加熱し、硼化層を形成する方法であ
る。
化ボロン）を主成分とする粉末処理剤中に埋めて
加熱する粉末法、B2H6およびBC２を主成分と
するガス中で加熱するガス法、Na2B4O7を主成分
とする溶融塩浴中に浸漬する塩浴法、同主成分の
溶融塩中で電解する電解法、およびこの発明でも
用いるペースト法がある。このペースト法は、
B4Cと増量材であるSiC（炭化ケイ素）とを主成
分とするペースト状の硼化剤を鋼材の被処理面に
塗布したのち加熱し、硼化層を形成する方法であ
る。
ところが、従来の硼化処理は、通常800℃以上
の高温、すなわち、A1変態点（723℃）以上の高
温で行なわれるため、鋼材の熱変形、結晶粒の粗
大化、母材組織の変化による硬度低下があり、好
ましくない。また、この硬度低下をきたした母材
の硬度を適切なレベルに上げるために、硼化処理
後に熱処理を行なうと、その焼入れ時に、母材が
膨張して硼化層に割れが発生する場合が多い。
の高温、すなわち、A1変態点（723℃）以上の高
温で行なわれるため、鋼材の熱変形、結晶粒の粗
大化、母材組織の変化による硬度低下があり、好
ましくない。また、この硬度低下をきたした母材
の硬度を適切なレベルに上げるために、硼化処理
後に熱処理を行なうと、その焼入れ時に、母材が
膨張して硼化層に割れが発生する場合が多い。
この発明は上記従来の欠点に鑑みてなされたも
ので、ペースト法による硼化処理をA1変態点以
下の低温で行なうことを可能にして、鋼材の諸性
質の劣化を招くことなく、硼化層を形成させる鋼
材の硼化処理方法を提供することを目的とする。
ので、ペースト法による硼化処理をA1変態点以
下の低温で行なうことを可能にして、鋼材の諸性
質の劣化を招くことなく、硼化層を形成させる鋼
材の硼化処理方法を提供することを目的とする。
従来のペースト法を700℃以下の低温で実施し
た場合、ほとんど実用に耐える厚さの硼化層は形
成されないが、発明者による幾多の考察および実
験の結果、グロー放電を利用すれば、650℃の低
温においても実用に耐える厚さの硼化層が得られ
ることを見い出した。
た場合、ほとんど実用に耐える厚さの硼化層は形
成されないが、発明者による幾多の考察および実
験の結果、グロー放電を利用すれば、650℃の低
温においても実用に耐える厚さの硼化層が得られ
ることを見い出した。
さらに、グロー放電を窒素雰囲気下で行なうこ
とにより、窒化がペースト非塗布部ばかりでな
く、ペースト塗布部においても起こり、このペー
スト塗布部の硼化を促進することが判明した。
とにより、窒化がペースト非塗布部ばかりでな
く、ペースト塗布部においても起こり、このペー
スト塗布部の硼化を促進することが判明した。
以下、この発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。
説明する。
以下の各実施例、比較例および参考例におい
て、供試用の素材は、第１図に示すようにJIS規
格のS15CK鋼（炭素鋼）からなる鋼材１１で、直
径20mm、長さ40mmの丸棒である。この鋼材１１の
被処理面に、B4CおよびSiCを主成分とするペー
スト状の硼化剤１２を、厚さ２mmとなるように塗
布して、供試材をつくる。なお、上記鋼材１１の
材質は低合金鋼であつてもよい。
て、供試用の素材は、第１図に示すようにJIS規
格のS15CK鋼（炭素鋼）からなる鋼材１１で、直
径20mm、長さ40mmの丸棒である。この鋼材１１の
被処理面に、B4CおよびSiCを主成分とするペー
スト状の硼化剤１２を、厚さ２mmとなるように塗
布して、供試材をつくる。なお、上記鋼材１１の
材質は低合金鋼であつてもよい。
実施例 １
硼化剤１２として、B4Cを主成分とする市販の
西独エレクトロシユメルツベルクケンプテン社製
Ekabor−Paste（商品名）を用い、これをJIS規
格のS15CK鋼からなる鋼材１１に、はけ塗りと
乾燥をくり返して２mm厚に塗布し、供試材をつく
る。この供試材を第２図に示す真空容器１３内の
負電極台１４に載置し、真空ポンプ１５で排気し
ながらN2とH2の混合ガス１６を容器内へ供給す
る。（500Vの）直流電源１７により、上記負電極
台１４を通して鋼材１１に負の電圧を、容器１３
に正の電圧を印加し、グロー放電１９を発生させ
て鋼材１１を加熱する。
西独エレクトロシユメルツベルクケンプテン社製
Ekabor−Paste（商品名）を用い、これをJIS規
格のS15CK鋼からなる鋼材１１に、はけ塗りと
乾燥をくり返して２mm厚に塗布し、供試材をつく
る。この供試材を第２図に示す真空容器１３内の
負電極台１４に載置し、真空ポンプ１５で排気し
ながらN2とH2の混合ガス１６を容器内へ供給す
る。（500Vの）直流電源１７により、上記負電極
台１４を通して鋼材１１に負の電圧を、容器１３
に正の電圧を印加し、グロー放電１９を発生させ
て鋼材１１を加熱する。
処理条件：
圧力；3Torr 雰囲気；N2／H2＝3/1
温度；650℃ グロー放電時間；６時間
ここで、上記温度は鋼材１１の被処理面の温度を
示す。
示す。
上記処理条件の下での硼化処理により得られた
硼化層の厚さを第３図のデータで示す。これに
よれば、A1変態点（723℃）より低い650℃の加
熱により、実用上必要とされる20μｍをはるかに
越える50μｍの厚さの硼化層が得られる。
硼化層の厚さを第３図のデータで示す。これに
よれば、A1変態点（723℃）より低い650℃の加
熱により、実用上必要とされる20μｍをはるかに
越える50μｍの厚さの硼化層が得られる。
こうして得られた硼化層の断面を第４図の図面
代用写真に示す。この写真から明らかなように、
鋼材の上部表面にはよく発達した硼化層が形成さ
れている。
代用写真に示す。この写真から明らかなように、
鋼材の上部表面にはよく発達した硼化層が形成さ
れている。
このように、A1変態点以下の低温で加熱して
いるから、第１図の鋼材１１に、高温による大き
な熱変形、結晶粒の粗大化、硬度低下などの不具
合が発生しない。なお、硼化処理後に母材である
鋼材１１の硬度を上げるための熱処理を行なう必
要がなくなるから、この熱処理に伴なつて硼化層
に割れが発生することもなくなる。
いるから、第１図の鋼材１１に、高温による大き
な熱変形、結晶粒の粗大化、硬度低下などの不具
合が発生しない。なお、硼化処理後に母材である
鋼材１１の硬度を上げるための熱処理を行なう必
要がなくなるから、この熱処理に伴なつて硼化層
に割れが発生することもなくなる。
実施例 ２
雰囲気をN2が含まれないH2ガスのみとした点
を除けば、供試材および処理条件は全て実施例１
と同一である。この処理条件の下で得られた硼化
層の厚さを第３図のデータで示す。これによれ
ば、硼化層の厚さは40μｍ弱であり、実施例１の
場合より若干薄いが、実用上は十分な厚さであ
る。
を除けば、供試材および処理条件は全て実施例１
と同一である。この処理条件の下で得られた硼化
層の厚さを第３図のデータで示す。これによれ
ば、硼化層の厚さは40μｍ弱であり、実施例１の
場合より若干薄いが、実用上は十分な厚さであ
る。
比較例 １
従来のペースト法による硼化処理を行なつた。
すなわち、実施例１と同一の供試材を真空炉に入
れ、N2ガスの雰囲気下で加熱する。その際グロ
ー放電は用いない。
すなわち、実施例１と同一の供試材を真空炉に入
れ、N2ガスの雰囲気下で加熱する。その際グロ
ー放電は用いない。
処理条件：
圧力；450Torr 雰囲気；N2
温度；650，700，750，850，900，950℃
加熱時間；６時間
この処理条件の下で得られた硼化層の厚さを第
３図のデータで示す。これによれば、実用上必
要な20μｍ以上の厚さの硼化層を得るには、A1
変態点を越える750℃以上の高温で加熱する必要
があり、前述した種々の欠点を有する。
３図のデータで示す。これによれば、実用上必
要な20μｍ以上の厚さの硼化層を得るには、A1
変態点を越える750℃以上の高温で加熱する必要
があり、前述した種々の欠点を有する。
参考例
上記実施例１の処理条件において、温度を750
℃としたものである。この温度はA1変態点を越
えているので、この発明の効果は奏し得ないが、
得られる硼化層の厚さは、データで示すよう
に、同一温度750℃における従来のデータより
もはるかに大きい。つまり、この発明の硼化処理
方法は、従来の方法と比べて、はるかに厚い硼化
層を形成させることがわかる。
℃としたものである。この温度はA1変態点を越
えているので、この発明の効果は奏し得ないが、
得られる硼化層の厚さは、データで示すよう
に、同一温度750℃における従来のデータより
もはるかに大きい。つまり、この発明の硼化処理
方法は、従来の方法と比べて、はるかに厚い硼化
層を形成させることがわかる。
参考例 ２
上記実施例２の処理条件において、温度を750
℃としたものである。この処理条件の下で得られ
た硼化層の厚さをデータで示す。このデータ
も、上記参考例１と同様に、従来よりも厚い硼化
層が形成されることを示している。
℃としたものである。この処理条件の下で得られ
た硼化層の厚さをデータで示す。このデータ
も、上記参考例１と同様に、従来よりも厚い硼化
層が形成されることを示している。
以上説明したように、この発明によれば、A1
変態点以下の温度で鋼材の表面に十分厚い硼化層
を形成することができるから、高温加熱による鋼
材の大きな熱変形、結晶粒の粗大化、硬度低下な
どの不具合が発生しない効果がある。
変態点以下の温度で鋼材の表面に十分厚い硼化層
を形成することができるから、高温加熱による鋼
材の大きな熱変形、結晶粒の粗大化、硬度低下な
どの不具合が発生しない効果がある。
第１図はこの発明の硼化処理方法が施される鋼
材を示す斜視図、第２図は同方法の実施にあたつ
て使用される真空容器を示す縦断面図、第３図は
同方法および他の硼化処理方法によつて得られた
硼化層の厚さを示す特性図、第４図はこの発明の
実施により得られた硼化層の断面を示す図面代用
写真である。 １１……鋼材、１２……硼化剤、１３……真空
容器、１９……グロー放電。
材を示す斜視図、第２図は同方法の実施にあたつ
て使用される真空容器を示す縦断面図、第３図は
同方法および他の硼化処理方法によつて得られた
硼化層の厚さを示す特性図、第４図はこの発明の
実施により得られた硼化層の断面を示す図面代用
写真である。 １１……鋼材、１２……硼化剤、１３……真空
容器、１９……グロー放電。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭素鋼もしくは低合金鋼からなる鋼材の表面
にペースト状の硼化剤を塗布し、グロー放電によ
り上記被処理面を鋼材のA1変態点以下の温度に
加熱して、上記被処理面に硼化層を形成する鋼材
の硼化処理方法。 ２ グロー放電を窒素を含む雰囲気下で行なう特
許請求の範囲第１項記載の鋼材の硼化処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12186082A JPS5913061A (ja) | 1982-07-12 | 1982-07-12 | 鋼材の硼化処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12186082A JPS5913061A (ja) | 1982-07-12 | 1982-07-12 | 鋼材の硼化処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5913061A JPS5913061A (ja) | 1984-01-23 |
| JPS6127461B2 true JPS6127461B2 (ja) | 1986-06-25 |
Family
ID=14821717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12186082A Granted JPS5913061A (ja) | 1982-07-12 | 1982-07-12 | 鋼材の硼化処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5913061A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3322957C2 (de) * | 1983-06-25 | 1985-05-15 | Hauni-Werke Körber & Co KG, 2050 Hamburg | Verfahren zum Härten der Oberfläche von Gegenständen aus Eisenwerkstoff |
| JP2007105779A (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-26 | Press Kogyo Co Ltd | プレス成形用金型及びその表面処理方法 |
| JP2007297650A (ja) * | 2006-04-27 | 2007-11-15 | Fuji Kihan:Kk | ホウ化法 |
-
1982
- 1982-07-12 JP JP12186082A patent/JPS5913061A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5913061A (ja) | 1984-01-23 |
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