JPS6233757A - クロム含有鋼部材の浸炭窒化処理方法 - Google Patents
クロム含有鋼部材の浸炭窒化処理方法Info
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- JPS6233757A JPS6233757A JP17365685A JP17365685A JPS6233757A JP S6233757 A JPS6233757 A JP S6233757A JP 17365685 A JP17365685 A JP 17365685A JP 17365685 A JP17365685 A JP 17365685A JP S6233757 A JPS6233757 A JP S6233757A
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- Japan
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- nitriding
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- chromium
- temperature
- carburizing
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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
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】
（産業上の利用分野）
本発明は、クロム含有鋼部材の表面処理に関し、特に、
クロム含有鋼部材を浸炭し、窒化することにより、表面
を硬化させる方法に関する。
クロム含有鋼部材を浸炭し、窒化することにより、表面
を硬化させる方法に関する。
（従来技術）
従来から、鋼部材を浸炭処理し、これを焼き入れして表
面硬化を行うことが知られている。
面硬化を行うことが知られている。
また、鋼部材の表面硬化を行う方法として窒素を部材中
に浸入させる浸窒化処理が知られている。
に浸入させる浸窒化処理が知られている。
この窒素は焼入れ性を向上させると共に鋼部材中に安定
した残留オーステナイト組織を形成させる効果があり、
残留オーステナイト組織は、ショットピーニング等によ
り、鋼表面に圧縮応力を与えるは加工誘起変態によりマ
ルテンサイト化するので、これによって部材表面を硬化
させることができ、この結果部材の疲労強度を増大させ
ることができるものである。この窒化処理を、浸炭処理
と組合わせ、浸炭処理の後再加熱して窒化処理すること
も知られている。
した残留オーステナイト組織を形成させる効果があり、
残留オーステナイト組織は、ショットピーニング等によ
り、鋼表面に圧縮応力を与えるは加工誘起変態によりマ
ルテンサイト化するので、これによって部材表面を硬化
させることができ、この結果部材の疲労強度を増大させ
ることができるものである。この窒化処理を、浸炭処理
と組合わせ、浸炭処理の後再加熱して窒化処理すること
も知られている。
この浸炭後いったん鋼のＡ＋ 点以下まで温度を下げ、
再びＡ１ 点以上に加熱して焼き入れる方法は、結晶粒
微細化処理として知られており、これによって鋼部品の
しん性を向上させることができるものである。
再びＡ１ 点以上に加熱して焼き入れる方法は、結晶粒
微細化処理として知られており、これによって鋼部品の
しん性を向上させることができるものである。
（解決すべき問題点）
しかし、従来の浸炭処理後、再加熱して窒化処理する方
法をクロム含有鋼部材に対して適用すると、表面に焼き
入れ性の悪い異常組織が発生し、この結果クロム含有鋼
部品の表面を十分に硬化させることができず、従って、
疲労強度を向上させることができないという問題が生じ
る。
法をクロム含有鋼部材に対して適用すると、表面に焼き
入れ性の悪い異常組織が発生し、この結果クロム含有鋼
部品の表面を十分に硬化させることができず、従って、
疲労強度を向上させることができないという問題が生じ
る。
（上記問題を解決するための手段）
本発明者らの知見によれば、上記再加熱による浸炭窒化
方法において、異常組織の発生は、浸炭後の再加熱の際
に、鋼部材中のクロムが炭素と結合してクロム炭化物が
生じることに起因する。このクロム炭化物は、加熱温度
を高くすれば、分解し、再固溶する性質を有する。さら
に、本発明者らは、窒化処理において、クロム含有鋼部
材では、。
方法において、異常組織の発生は、浸炭後の再加熱の際
に、鋼部材中のクロムが炭素と結合してクロム炭化物が
生じることに起因する。このクロム炭化物は、加熱温度
を高くすれば、分解し、再固溶する性質を有する。さら
に、本発明者らは、窒化処理において、クロム含有鋼部
材では、。
同様に焼き入れ性の悪い異常組織が生じ、この組織が部
材の疲労強度向上に対する障害になっており、この窒化
処理における異常組織は、部材中に生じる窒化物の量に
応じて増大することを知見した。そして、この窒化物は
、窒化処理における窒素の濃度、窒化処理温度、処理時
間が増大する程多くなるとともに、部材内部のより深い
位置に生じる傾向がある。従って、クロム炭化物を減少
させるために、窒化処理温度を上げるとクロム窒化物が
増大して結果的に疲労強度を向上させることができなく
なる。
材の疲労強度向上に対する障害になっており、この窒化
処理における異常組織は、部材中に生じる窒化物の量に
応じて増大することを知見した。そして、この窒化物は
、窒化処理における窒素の濃度、窒化処理温度、処理時
間が増大する程多くなるとともに、部材内部のより深い
位置に生じる傾向がある。従って、クロム炭化物を減少
させるために、窒化処理温度を上げるとクロム窒化物が
増大して結果的に疲労強度を向上させることができなく
なる。
本発明は、このような事情に鑑みて構成されたもので、
クロム含有鋼部材の優れたしん性と疲労強度を与えるこ
とができる浸炭窒化処理方法を提供することを目的とし
ている。本発明の浸炭窒化処理方法は、クロム含有鋼部
材を浸炭処理した後８５０℃〜９００℃の温度に再び加
熱して結晶粒を微粒化する処理とクロム炭化物を分解す
る処理を行い、その後８００℃〜８５０℃の温度で浸窒
化処理を行うことを特徴とする。
クロム含有鋼部材の優れたしん性と疲労強度を与えるこ
とができる浸炭窒化処理方法を提供することを目的とし
ている。本発明の浸炭窒化処理方法は、クロム含有鋼部
材を浸炭処理した後８５０℃〜９００℃の温度に再び加
熱して結晶粒を微粒化する処理とクロム炭化物を分解す
る処理を行い、その後８００℃〜８５０℃の温度で浸窒
化処理を行うことを特徴とする。
本発明によれば、クロム含有鋼部材は好ましくは約り０
０℃〜約９３０℃の温度で約２時間〜約４時間かけて浸
炭処理される。本発明の浸炭処理では必ずしも温度を一
定に保持する必要はない。
０℃〜約９３０℃の温度で約２時間〜約４時間かけて浸
炭処理される。本発明の浸炭処理では必ずしも温度を一
定に保持する必要はない。
また、本発明を適用することができるクロム含有鋼部材
どしては、例えばＳＣＭ４２０．５Ｃｒ４２０等が挙げ
られる。本発明の浸窒化処理は、上記浸炭処理の後行わ
れるようになっている。浸窒化処理を行うに当たり、ク
ロム含有鋼部材を８５０℃〜９００℃まで再加熱して所
定時間保持する。これによって結晶粒の微細化処理を行
うとともに、再加熱における昇温過程で生じたクロム窒
化物を分解し再固溶させるようになっている。
どしては、例えばＳＣＭ４２０．５Ｃｒ４２０等が挙げ
られる。本発明の浸窒化処理は、上記浸炭処理の後行わ
れるようになっている。浸窒化処理を行うに当たり、ク
ロム含有鋼部材を８５０℃〜９００℃まで再加熱して所
定時間保持する。これによって結晶粒の微細化処理を行
うとともに、再加熱における昇温過程で生じたクロム窒
化物を分解し再固溶させるようになっている。
この保持時間は、約５分〜２０程度度が好ましい。
次に、温度を降下させて、クロム含有部材を、浸窒化処
理する。窒化処理温度は、８００℃〜８５０℃が好まし
く、窒化処理時間は、約５分〜約２０分が好ましく、処
理温度が高い程、処理時間は、短（なる。
理する。窒化処理温度は、８００℃〜８５０℃が好まし
く、窒化処理時間は、約５分〜約２０分が好ましく、処
理温度が高い程、処理時間は、短（なる。
また、浸窒化のための窒素は、例えばＮＨ３ガスから添
加することができ、キャリアガスとしてはＲＸガスを用
いることができる。ＲＸガスは例えば、Ｃ０２４％、１
１□３．０％、ＣＤ□０．２％、ＣＨ，０，０４％、１
１゜００．４％、残部Ｎ２のような組成を有する。
加することができ、キャリアガスとしてはＲＸガスを用
いることができる。ＲＸガスは例えば、Ｃ０２４％、１
１□３．０％、ＣＤ□０．２％、ＣＨ，０，０４％、１
１゜００．４％、残部Ｎ２のような組成を有する。
この窒素含有雰囲気ガス中の窒素の割合、すなわち窒素
ポテンシャルは、約０．２ ％〜約０．４ ％が好まし
い。窒素ポテンシャルを高（する程また処理時間が長い
程窒素の浸入深さ、すなわち、有効浸窒深さが深くなる
傾向があり、従って、窒素ポテンシャルが高い程、浸窒
化処理時間は短くなる。
ポテンシャルは、約０．２ ％〜約０．４ ％が好まし
い。窒素ポテンシャルを高（する程また処理時間が長い
程窒素の浸入深さ、すなわち、有効浸窒深さが深くなる
傾向があり、従って、窒素ポテンシャルが高い程、浸窒
化処理時間は短くなる。
（本発明の効果）
本発明によれば、浸炭処理後クロム含有鋼部材を再加熱
するようになっており、この処理によって、鋼の結晶粒
の微細化を促進することができ、この結果、鋼部材のし
ん性を向上させることができる。なお、再加熱の昇温過
程を通して生じるクロム炭化物は、再加熱温度を８５０
℃〜９００℃といった比較的高温に維持することにより
、再固溶させることができ、従って、クロム窒化物に起
因する異常組織の生成を極力抑えることができる。
するようになっており、この処理によって、鋼の結晶粒
の微細化を促進することができ、この結果、鋼部材のし
ん性を向上させることができる。なお、再加熱の昇温過
程を通して生じるクロム炭化物は、再加熱温度を８５０
℃〜９００℃といった比較的高温に維持することにより
、再固溶させることができ、従って、クロム窒化物に起
因する異常組織の生成を極力抑えることができる。
また、本発明の浸窒化処理は、上記再加熱処理から、温
度を下げ、８００℃〜８５０℃といった比較的低い温度
で行うようになっているので、有効浸窒深さを小さくす
ることができ、浸窒化を浸炭処理過程を通して不可避的
に生じるクロム酸化物生成領域内に集中させ、クロム窒
化物の生成を極力抑えることができる。これによって、
クロム窒化物に起因する異常組織の生成を抑えることが
できる。従って、本発明によれば、クロム炭化物、クロ
ム窒化物に起因する異常組織の生成をそれぞれ抑えるこ
とができ、この結果、浸炭、再加熱及び浸窒化を通して
クロム含有鋼部材のしん性及び疲労強度を有効に向上さ
せることができるものである。
度を下げ、８００℃〜８５０℃といった比較的低い温度
で行うようになっているので、有効浸窒深さを小さくす
ることができ、浸窒化を浸炭処理過程を通して不可避的
に生じるクロム酸化物生成領域内に集中させ、クロム窒
化物の生成を極力抑えることができる。これによって、
クロム窒化物に起因する異常組織の生成を抑えることが
できる。従って、本発明によれば、クロム炭化物、クロ
ム窒化物に起因する異常組織の生成をそれぞれ抑えるこ
とができ、この結果、浸炭、再加熱及び浸窒化を通して
クロム含有鋼部材のしん性及び疲労強度を有効に向上さ
せることができるものである。
（実施例の説明）
以下、本発明を材質ＳＣＭ４２０のセカンダリシャフト
ギヤを製造する場合に適用した例について説明する。こ
のＳＣＭ４２０の組成は、Ｃｏ、２１重量％、Ｓｉ
Ｏ，２７重量％、Ｍｎ ０．８１重量％、ＰＯ１０１
６重量％、Ｓ Ｏ，０１４重量％、Ｃｒ ｔ、０２
重量％、Ｍｏ Ｏ，１５重量％、残部Ｆｅであった。
ギヤを製造する場合に適用した例について説明する。こ
のＳＣＭ４２０の組成は、Ｃｏ、２１重量％、Ｓｉ
Ｏ，２７重量％、Ｍｎ ０．８１重量％、ＰＯ１０１
６重量％、Ｓ Ｏ，０１４重量％、Ｃｒ ｔ、０２
重量％、Ｍｏ Ｏ，１５重量％、残部Ｆｅであった。
上記セカンダリシャフトギヤ用部品をまず浸炭処理した
。
。
浸炭処理条件
第１工程
浸炭処理温度 ９１０℃
浸炭処理時間 ３．５時間
第２工程
第１工程の後部品の温度を降下させてさらに浸炭処理を
行った。
行った。
浸炭処理温度 ８４０℃
浸炭処理時間 ３０分
次に、浸炭処理した部品を浸窒化処理した。
この場合、浸窒化処理工程は、浸炭処理の後温度が低下
した部品を再び加熱して所定温度に維持する第１工程と
、実際に浸窒化を行う第２工程とで構成した。なお第２
工程における窒素添加ガスとしてＮＨを使用し、キャリ
アガスとしてＲＸガスを使用し、窒素ポテンシャルを０
．２５％に設定した。
した部品を再び加熱して所定温度に維持する第１工程と
、実際に浸窒化を行う第２工程とで構成した。なお第２
工程における窒素添加ガスとしてＮＨを使用し、キャリ
アガスとしてＲＸガスを使用し、窒素ポテンシャルを０
．２５％に設定した。
実施例１
浸窒化処理条件
第１工程
再加熱温度 ８６０℃
時間 ２０分
第２工程
第１工程の後部品の温度を下降させて浸窒化を行った。
窒化処理温度 ８２０℃
窒化処理時間 ２０分
比較例１
浸窒化処理条件
第１工程
再加熱温度 ８６０℃
時間 ２０分
第２工程
窒化処理温度 ８６０℃
窒化処理時間 ２０分
比較例２
浸窒化処理条件
第１工程
再加熱温度 ８２０℃
時間 ２０分
第２工程
窒化処理温度 ８２０℃
窒化処理時間 ２０分
上記処理によって得られた部品を５％硝酸アルコールに
より弱エツチング処理し、その断面の顕微鏡写真を第１
図に示す。これによれば、比較例１及び２のものでは部
品の表面から内方に向って黒いすしが無数に延びている
のが観察される。これは、この部分に異常組織が発生し
ていることを示すものである。一方、実施例のものは、
上記のような黒いすしは、表面付近に僅かに見られる程
度であり、異常組織がほとんど発生していないことを示
している。実施例１のものにおける異常組織の最大深さ
は、５μｍ以下であり、一方、比較例１及び２のものに
おける最大深さは、それぞれ約２０μｍ、約３５μｍに
達していた。
より弱エツチング処理し、その断面の顕微鏡写真を第１
図に示す。これによれば、比較例１及び２のものでは部
品の表面から内方に向って黒いすしが無数に延びている
のが観察される。これは、この部分に異常組織が発生し
ていることを示すものである。一方、実施例のものは、
上記のような黒いすしは、表面付近に僅かに見られる程
度であり、異常組織がほとんど発生していないことを示
している。実施例１のものにおける異常組織の最大深さ
は、５μｍ以下であり、一方、比較例１及び２のものに
おける最大深さは、それぞれ約２０μｍ、約３５μｍに
達していた。
次に窒化処理において、第２工程における処理条件を窒
化処理温度：８２０℃、窒化処理時間２０分、窒素ポテ
ンシャル： ０．２５％と同一にして、第１工程の温度
、時間を変化させ、部品異常組織の発生状況を実験した
。この結果を第２図に示す。
化処理温度：８２０℃、窒化処理時間２０分、窒素ポテ
ンシャル： ０．２５％と同一にして、第１工程の温度
、時間を変化させ、部品異常組織の発生状況を実験した
。この結果を第２図に示す。
これによれば、第２図の斜線部の領域の条件で第１工程
の処理を行った場合には、異常組織の発生はほとんどな
かった。
の処理を行った場合には、異常組織の発生はほとんどな
かった。
次に、浸炭処理した上記実施例１、比較例１、及び２の
部品を焼き入れした後疲労強度試験を行った。この試験
では、歯車仕様がモジュール：２．０、歯数；２１、歯
巾２６ｍｍのセカンダリシャフトギヤとして製造した上
記部品に２３ｋｇ−ｍのトルク負荷を与えた状態で回転
させ、その破損サイクルを測定した。この結果は以下の
通りである。
部品を焼き入れした後疲労強度試験を行った。この試験
では、歯車仕様がモジュール：２．０、歯数；２１、歯
巾２６ｍｍのセカンダリシャフトギヤとして製造した上
記部品に２３ｋｇ−ｍのトルク負荷を与えた状態で回転
させ、その破損サイクルを測定した。この結果は以下の
通りである。
試験部品 材質 異常組織層 破損サイクル厚さく
μｍ） 実施例Ｉ ＳＣＭ４２０ ＜５ １５．８
Ｘ １０’比較例１ ／／ ２０
４．９Ｘ１０’比較例２ ／／ ３５
４．７Ｘ１０’本発明の再加熱処理を行った実
施例１のものは、比較例１、及び２のものに比較して優
れた疲労強度を示している。
μｍ） 実施例Ｉ ＳＣＭ４２０ ＜５ １５．８
Ｘ １０’比較例１ ／／ ２０
４．９Ｘ１０’比較例２ ／／ ３５
４．７Ｘ１０’本発明の再加熱処理を行った実
施例１のものは、比較例１、及び２のものに比較して優
れた疲労強度を示している。
また、第２図において示した実験に使用した部品につい
て上記同様の疲労強度試験を行った結果を第１表に示す
。この結果からも明らかなように第２図の斜線部領域の
条件で窒化処理における第１工程を行ったものは、斜線
部具外の条件で行ったものに比較していずれも優れた疲
労強度特性を示した。
て上記同様の疲労強度試験を行った結果を第１表に示す
。この結果からも明らかなように第２図の斜線部領域の
条件で窒化処理における第１工程を行ったものは、斜線
部具外の条件で行ったものに比較していずれも優れた疲
労強度特性を示した。
第１図は、浸炭窒化処理したセカンダリ用部品の断面の
金属組織を示す顕微鏡写真、第２図は、窒化処理の第２
工程における処理温度、処理時間との関係を示す。
金属組織を示す顕微鏡写真、第２図は、窒化処理の第２
工程における処理温度、処理時間との関係を示す。
Claims (1)
- クロム含有鋼部材を浸炭処理し、その後窒化処理を行う
方法であって、該クロム含有鋼部材を浸炭処理した後８
５０℃〜９００℃の温度に再び加熱して結晶粒を微細化
する処理とクロム炭化物を分解する処理を行い、その後
８００℃〜８５０℃の温度で浸窒化処理を行うことを特
徴とするクロム含有鋼部材の浸炭窒化処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17365685A JPH0713294B2 (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | クロム含有鋼部材の浸炭窒化処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17365685A JPH0713294B2 (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | クロム含有鋼部材の浸炭窒化処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6233757A true JPS6233757A (ja) | 1987-02-13 |
| JPH0713294B2 JPH0713294B2 (ja) | 1995-02-15 |
Family
ID=15964658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17365685A Expired - Fee Related JPH0713294B2 (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | クロム含有鋼部材の浸炭窒化処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0713294B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63210287A (ja) * | 1987-02-25 | 1988-08-31 | Mazda Motor Corp | 鋼部材の浸炭窒化方法 |
| EP0812929A1 (de) * | 1996-06-13 | 1997-12-17 | Ipsen International GmbH | Verfahren zum Nitrieren und/oder Nitrocarburieren metallischer Werkstücke |
| EP1454998A1 (en) * | 2001-12-13 | 2004-09-08 | Koyo Thermo Systems Co., Ltd. | Vacuum carbo-nitriding method |
| JP2008163414A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Komatsu Ltd | 転動部材及びその製造方法 |
-
1985
- 1985-08-07 JP JP17365685A patent/JPH0713294B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63210287A (ja) * | 1987-02-25 | 1988-08-31 | Mazda Motor Corp | 鋼部材の浸炭窒化方法 |
| EP0812929A1 (de) * | 1996-06-13 | 1997-12-17 | Ipsen International GmbH | Verfahren zum Nitrieren und/oder Nitrocarburieren metallischer Werkstücke |
| EP1454998A1 (en) * | 2001-12-13 | 2004-09-08 | Koyo Thermo Systems Co., Ltd. | Vacuum carbo-nitriding method |
| US7112248B2 (en) * | 2001-12-13 | 2006-09-26 | Koyo Thermo Systems Co., Ltd. | Vacuum carbo-nitriding method |
| EP1454998A4 (en) * | 2001-12-13 | 2007-07-04 | Koyo Thermo Sys Co Ltd | VACUUM CARBONITURING PROCESS |
| JP2008163414A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Komatsu Ltd | 転動部材及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0713294B2 (ja) | 1995-02-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |