JPS6145700B2

JPS6145700B2 -

Info

Publication number: JPS6145700B2
Application number: JP56079958A
Authority: JP
Inventors: Rueku Robeeru
Original assignee: Creusot Loire SA
Current assignee: Creusot Loire SA
Priority date: 1980-05-29
Filing date: 1981-05-26
Publication date: 1986-10-09
Also published as: ZA812835B; FR2483468B2; US4357182A; ATE6675T1; EP0043742A1; JPS5719373A; FR2483468A2; EP0043742B1; DE3162611D1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、0.2％以上の炭素を含有する鋼、特
に建築物用鋼および工具用鋼、のガスによるクロ
ム化に係る改良に関し、主特許出願である特願昭
54−138239号の追加の発明を構成する。

該主特許出願には、連続的したる工程によりク
ロム化する方法が記載されており、好ましくは以
下のような工程からなつている：１ 450〜650℃の範囲の温度下でのイオンによる
窒素化工程で、少なくとも1.5ミリバールに等
しい窒素分圧および２〜10ミリバールの全ガス
圧を有する窒素および水素の反応性雰囲気を使
用する：２ 900〜1000℃の範囲内の温度にて、活性クロ
ム含量50〜75％を有し、かつ粒径が0.5〜４mm
の範囲にあり、アルミナ質、マグネシア質いず
れのバインダーも含まないフエロクロムとハロ
ゲン化物との混合物からなるクロム浸透剤を用
いてクロム化する工程：３ 800〜1000℃の範囲の温度にて加熱焼き入れ
処理および基質に対して必要とされる抵抗の水
準に従つて、580〜650℃にて更に加熱焼き入れ
処理する工程。

かくして、0.2％以上の炭素を含有する合金化
鋼の場合に、高い硬度を有するクロム化層の厚さ
をかなりの程度にまで増大することが可能とな
る。実際のところ、この改良のおかげで50μ程度
の厚さを有する層を形成することが可能となつた
が、古典的なクロム化法では最良の場合でも20μ
の厚さを達成し得たにすぎない。更に、この主特
許出願による改善は該層の構造についても意図さ
れている： Γ 古典的なクロム化法においては、被覆は２種
の型の炭化物、即ち表面近傍の極めてクロムに
富んだＭ₂₃C₆および金属基質近傍のクロムに乏
しいM₇C₃によつて構成されている： Γ 主特許出願の目的としている３段階からなる
処理によれば、被覆は本質的に炭窒化クロム
Cr₂（Ｃ，Ｎ）によつて構成され、これは高い
クロム含量（75〜85％の範囲のCr含量）を有
し、2000〜2500ビツカース硬度（50ｇ荷重下
で）の範囲の硬度を有し、かつ基質表面に平行
に伸びた単位格子の基準面を有する六方晶系構
造を有し、そのために複合体は良好な耐食性、
耐摩耗性および耐摩滅性が同時に要求されるあ
らゆる問題に対して興味あるものとなつてい
る。

しかしながら、前記主特許出願に記載された
操作条件において、Cr₂（Ｃ，Ｎ）の単相状の
層の形成は、ある場合においては、イオンによ
る窒素化の一次相が付与される基質からの窒素
流量に対する、表面上のクロムの量が極めて多
いという理由から、困難であることがある。
Cr₂（Ｃ，Ｎ）のバリオチツク構造
（basaltique）の形成に加えて炭化物Ｍ₂₃C₆の
局所的形成を結果し、かつこの後者化合物の被
覆中での存在は種々の欠点を生ずる： Γ 表面の粗さが著しく増大する： Γ ２つの成分Ｍ₂₃C₆とCr₂（Ｃ，Ｎ）との間の
界面における亀裂発生の危険性が増大し、そこ
では剥離および局所的腐食発生の可能性があ
る。

そこで、本発明の目的はクロムの表面流出を
減ずることによる、Cr₂（Ｃ，Ｎ）の単相状の
層を形成することである。

そのために、本発明は0.2％以上の炭素含量
を有する鋼のガスによるクロム化方法を改良す
ることを目的とし、このクロム化法は前記主特
許出願に従つて連続した３種の処理からなり、
この改良はクロムの表面流出を減ずることを意
図するものであり、かつガスによるクロム化処
理においてクロム含量50〜75％を有するフエロ
クロムを主成分としハロゲン化物を一成分と
し、0.5〜４mmの範囲の粒度を有するクロム浸
透剤を使用し、炭素含有量１〜３％、好ましく
は約２％であるフエロクロムを選ぶことを特徴
とするものである。

本発明の特異な特徴によれば、炭素含有量0.20
〜0.35％の範囲の鋼にのみ適用され、ガスによる
クロム化処理において使用するクロム浸透剤がク
ロム含有量50〜75％で、炭素含有量１〜３％でか
つ0.5〜４mmの粒度を有し、アルミナ質並びにマ
グネシア質バインダーのいずれをも含まないフエ
ロクロム粉末と塩化アンモニウム粉末との微粉化
混合物であり、塩化アンモニウム粉末は該微粉化
混合物中に0.5〜1.5％の範囲の濃度で存在する。

本発明の他の特異な特徴によれば、炭素含有量
が0.35％より高い鋼のみに適用され、ガスによる
クロム化処理において使用されるクロム浸透剤は
前記同様のフエロクロム粉末と、塩化マグネシウ
ムもしくはフツ化アンモニウム粉末との微粉化混
合物であり、後者は該微粉化混合物中に0.5〜1.5
％の範囲の温度で存在する。

理解されるように、前記主特許出願に対する追
加の特許出願（本発明）により導入された主な改
良点は炭素含有量が１〜３％の範囲、好ましくは
約２％にあるフエロクロムを使用することであ
る。フエロクロム中における炭素の前記濃度での
存在はクロムの炭窒化物Cr₂（Ｃ，Ｎ）の完全に
単相状の層をガスによるクロム化によつて形成す
ることが可能となることであり、しかもここでは
炭化物Ｍ₂₃C₆〔ここでＭは鉄（Fe）、クロム
（Cr）、ニツケル（Ni）等の金属を表す〕の形成
を防止することができる。

前記主特許出願に対する、その追加特許出願で
ある本発明による第２の改良点は、炭素含有量
0.2〜0.35％を有する鋼に対しては、ハロゲン化
物として塩化アンモニウムの使用を維持しつつ、
わずかに多目の量即ち0.4〜１％の代りに、0.5〜
1.5％の範囲の濃度で使用することである。

本発明の、該主特許出願に対する他の改良点
は、0.35％より高い炭素含有量の鋼についてであ
り、塩化アンモニウムを塩化マグネシウム、フツ
化アンモニウムで置換することであり、ここで使
用するハロゲン化物は塩化アンモニウムよりも一
層安定なものである。

本追加特許による発明の利点を更に深く理解す
るために、Cr₂（Ｃ，Ｎ）の単相状の層を製造す
るという観点から、以下に２種の鋼（前に定義し
たように、境界0.35％により２分される炭素含有
量で区別される）に対する２つの実施例を記載す
る。

実施例１本実施例は32CDV13型の、炭素含有量0.32％
の、クロム−モリブデン−バナジウム鋼に関する
ものである。この鋼を前に定義した条件下で、更
に詳しく言えば520〜530℃で、30時間、窒素分圧
0.1〜0.5ミリバール、かつ全圧力2.5〜８ミリバー
ルなる条件下で最初のイオン性窒素化処理に掛け
る。この条件では、該鋼の窒素化層の平均の厚さ
は、深さ2.1％に達する50〜200μであり、この窒
素化層は鉄の窒化物もクロムの窒化物も含有しな
い。

かくして窒化された鋼、32CDV13検体を浸炭
箱に入れ、そこで該鋼を処理の第２段階に付す。
この段階はガスによるクロム化である。クロム浸
透剤はクロム含量65〜70％で、炭素含量２％の99
％フエロクロム〔その平均粒度は約2.7mm（限
界：0.5および４mm）である〕と、１％の塩化ア
ンモニウムとを含み、該塩化アンモニウムは温度
を高めた際に分解して塩化クロム、CrCl₂、の活
性蒸気を与える。この容器は15時間に亘り平均
950℃に保持され、該鋼試験片の次の熱処理は、
クロム化段階の後即座に行われる。これらの条件
下で、厚さ約50μの、クロムの炭窒化物Cr₂
（Ｃ，Ｎ）の完全に単相状の層が得られる。この
層の特性は以下の通りである。

Γ 50ｇの荷重の下でのビツカース・スケールで
の硬度は約2500Hv： Γ 層の厚さ全体に亘り極めて均一な化学組成、
Cr77％：Fe10％：N₂10％およびC3％、を有す
る： Γ 六方晶系格子の基準平面に平行に伸びたバリ
オチツク構造を有する球晶構造（structure
basaltigue）である、 Γ ４μ以下のRTを有する極めて良好な表面の
粗さを有する、ただしRTは記録に印された表
面の最も高い部分と最も深いくぼみの距離によ
つて、ある表面の粗さを特徴ずけるパラメータ
ーである、 Γ Cr₂（Ｃ，Ｎ）の球晶間の欠陥もしくは間隙
は存在しない。

かかる構造は、 Γ 良好な耐腐食性（クロム含有量および表面欠
陥のないことにより達成される） Γ 良好な耐摩耗性および耐摩滅性（これは物質
の硬さ、結晶学的構造および表面の粗さによつ
て達成される）の両者の性質が同時に要求されるあらゆる問題に
対して極めて好ましいことは明らかである。

実施例２本実施例は40CDV12型の、炭素含有量0.40％を
有するクロム−モリブデン−バナジウム鋼に関す
るものである。この鋼を、前記実施例１の記載に
おいて示した条件下でイオンによる窒素化の第１
工程に付す。

かくして窒素化された鋼40CDV12の検体をク
ロム浸透箱に導入し、そこで処理の第２段階、即
ちガスによるクロム化に掛ける。クロム浸透剤は
65〜70％のクロムを含有し、２％の炭素を含み、
平均粒径が約2.7mm（限界値：0.5および４mm）の
フエロクロム99％と、温度を高めた際に分解して
塩化クロムCrCl₂の活性蒸気を与える塩化マグネ
シウム１％とを含む。

該容器の平均温度を15時間に亘り950℃とし、
かつ該鋼試験片のその後の熱処理は該クロム化段
階後即座に行われる。

このような条件下で、厚さが約40μでかつ前記
実施例において記載したものと同じ特性を有す
る、完全に単相状のクロムの炭窒化物、Cr₂
（Ｃ，Ｎ）の層が得られる。

本発明の範囲を逸脱することなく、細部の変更
および改良を行い、かつ同等な手段を利用するこ
とが可能であるものと理解すべきである。

追加の関係本発明は主特許出願である特許第1310518号
（特公昭60−35989号公報）の追加の発明であり、
該主特許出願における構成要件(i)厚さ100〜350μ
の範囲の表面層をイオンにより窒化する工程；(ii)
ガスによるクロム化工程；および(iii)熱処理工程、
全てを含み、第(ii)工程で使用するクロム浸透剤の
組成を特定することにより、該主特許出願により
達成される効果を更に改良するものである。

Claims

【特許請求の範囲】１ (i) 厚さ100〜350μの範囲の表面層をイオン
により窒化する工程；この工程は窒素と水素と
の混合物からなる雰囲気内で、450〜650℃の範
囲内の温度にて、５〜40時間窒素化し、それに
よつて該窒素化された層内の窒素が1.5〜2.5％
の範囲となるようにする、 (ii) ５〜30時間に亘るガスによるクロム化工程；
これは850〜1100℃の範囲の温度で行う、 (iii) 熱処理工程；これはクロム化した製品を油焼
入れし、次いで再び600〜650℃の範囲の温度に
て30分〜10時間処理する、上記連続した３工程の処理からなる鋼のクロム
化方法であつて、上記ガスによるクロム化処理に
おいて50〜75％の範囲のクロム含有量を有し、か
つ0.5〜４mmの範囲の粒径を有するフエロクロム
を主成分としハロゲン化物を一成分とするクロム
浸透剤を使用し、このフエロクロムを１〜３％の
範囲内の炭素含有率を有するものから選ぶことを
特徴とする、鋼の改良クロム化方法。２ガスによるクロム化処理において使用される
前記クロム浸透剤が、50〜75％の範囲のクロム含
量、１〜３％の範囲の炭素含量を有し、かつ0.5
〜４mmの範囲の粒度を有する、酸化アルミニウム
並びに酸化マグネシウムの結合剤を含まないフエ
ロクロム粉末と、塩化アンモニウム粉末との微粉
化混合物からなり、塩化アンモニウム粉末が0.5
〜1.5％の範囲の濃度で該微粉化混合物中に存在
することを特徴とし、0.2〜0.35％の範囲の炭素
含量を有する鋼に適用される、特許請求の範囲第
１項記載の方法。３ガスによるクロム化処理において使用する前
記クロム浸透剤が、50〜75％の範囲内のクロム含
量、１〜３％の範囲内の炭素含量を有し、かつ
0.5〜４mmの範囲の粒度を有するフエロクロム粉
末と塩化マグネシウム粉末との微粉化混合物から
なり、塩化マグネシウムが0.5〜1.5％の範囲内の
濃度で該微粉化混合物中に存在することを特徴と
し、0.35％より高い炭素含有量を有する鋼に適用
される、特許請求の範囲第１項記載の方法。４ガス化によるクロム化処理において使用され
るクロム浸透剤が、50〜75％の範囲内のクロム含
量、１〜３％の範囲内の炭素含量、および0.5〜
４mmの範囲内の粒度を有するフエロクロム粉末と
フツ化アンモニウム粉末との微粉化混合物からな
り、フツ化アンモニウムが0.5〜1.5％の範囲の濃
度で該微粉化混合物中に存在することを特徴と
し、0.35％より高い炭素含有量を有する鋼に適用
される、特許請求の範囲第１項記載の方法。５ガスによるクロム化処理において使用される
クロム浸透剤が炭素含量２％を有することを特徴
とする、特許請求の範囲第１〜４項のいずれか一
項に記載の方法。