JPS624465B2 - - Google Patents
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- JPS624465B2 JPS624465B2 JP58247174A JP24717483A JPS624465B2 JP S624465 B2 JPS624465 B2 JP S624465B2 JP 58247174 A JP58247174 A JP 58247174A JP 24717483 A JP24717483 A JP 24717483A JP S624465 B2 JPS624465 B2 JP S624465B2
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- 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
-
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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
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- C21D1/773—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material under reduced pressure or vacuum
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-
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は鋼材部品のガス浸炭焼入方法およびそ
の連続式ガス浸炭焼入設備に関するものである。
の連続式ガス浸炭焼入設備に関するものである。
鋼材の浸炭焼入れ処理方法としては、浸炭処理
時における圧力に基づき、吸熱型雰囲気ガスなど
のCOを含んだ浸炭雰囲気ガスを使用して、大気
圧付近で処理するガス浸炭焼入れと、N2ガスと
炭化水素ガスとの混合ガス等を使用して減圧下で
処理する真空浸炭焼入れとがある。
時における圧力に基づき、吸熱型雰囲気ガスなど
のCOを含んだ浸炭雰囲気ガスを使用して、大気
圧付近で処理するガス浸炭焼入れと、N2ガスと
炭化水素ガスとの混合ガス等を使用して減圧下で
処理する真空浸炭焼入れとがある。
前記ガス浸炭焼入れにおいては、簡単な構成で
連続炉を構成できる反面、製品処理材に、いわゆ
る浸炭色と呼ばれる灰褐色あるいは灰黒色の着色
が生じるばかりか、焼入液が劣化し寿命が短いと
いう欠点を有する。
連続炉を構成できる反面、製品処理材に、いわゆ
る浸炭色と呼ばれる灰褐色あるいは灰黒色の着色
が生じるばかりか、焼入液が劣化し寿命が短いと
いう欠点を有する。
一方、真空浸炭においては、前記浸炭色は生じ
ず、光輝肌を得ることができるとともに焼入液の
寿命が長いものであが、連続炉とするには各ゾー
ン毎に真空仕切扉を設けて多室型としなければな
らず、複雑な炉構成としなければならないという
欠点を有する。
ず、光輝肌を得ることができるとともに焼入液の
寿命が長いものであが、連続炉とするには各ゾー
ン毎に真空仕切扉を設けて多室型としなければな
らず、複雑な炉構成としなければならないという
欠点を有する。
ところで、前記浸炭色はガス浸炭中に処理材表
面に形成されたCr酸化物や煤の付着によつて生
じるものであるが、浸炭色を有する材料を約900
℃で10-1〜10-2Torrの真空下で加熱すると、O2
分圧の低下によつてO2が解離し、処理材表面が
光輝肌となること、および処理材を真空状態に保
持することで煤の付着を除去できることが知られ
ている。
面に形成されたCr酸化物や煤の付着によつて生
じるものであるが、浸炭色を有する材料を約900
℃で10-1〜10-2Torrの真空下で加熱すると、O2
分圧の低下によつてO2が解離し、処理材表面が
光輝肌となること、および処理材を真空状態に保
持することで煤の付着を除去できることが知られ
ている。
本発明は前記知見にもとずいてなされたもの
で、鋼材部品のガス浸炭焼入処理における浸炭処
理工程と焼入処理工程との間に真空加熱工程を介
在させ、光輝肌を有する浸炭処理材を得ることを
特徴とするガス浸炭焼入方法およびその連続式ガ
ス浸炭焼入設備を提供しようとするものである。
で、鋼材部品のガス浸炭焼入処理における浸炭処
理工程と焼入処理工程との間に真空加熱工程を介
在させ、光輝肌を有する浸炭処理材を得ることを
特徴とするガス浸炭焼入方法およびその連続式ガ
ス浸炭焼入設備を提供しようとするものである。
つぎに、本発明を実施例である図面にしたがつ
て説明する。
て説明する。
第１図は本発明にかかる連続式ガス浸炭焼入設
備の一例を示し、１は浸炭処理室本体で、炉内仕
切扉２，３にて昇温室４、浸炭室５および拡散室
６からなり、昇温室４には装入扉７が、拡散室６
には抽出扉８が設けられるとともに、前記昇温室
４とにはCO：20〜23％、H2：31〜40％からなる
吸熱型雰囲気ガス（あるいはN2ガス）が、浸炭
室５と拡散室６とには、前記吸熱型雰囲気ガスと
CmHnガス（例えば、プロパン）からなる浸炭性
雰囲気ガスが供給されるようになつている。
備の一例を示し、１は浸炭処理室本体で、炉内仕
切扉２，３にて昇温室４、浸炭室５および拡散室
６からなり、昇温室４には装入扉７が、拡散室６
には抽出扉８が設けられるとともに、前記昇温室
４とにはCO：20〜23％、H2：31〜40％からなる
吸熱型雰囲気ガス（あるいはN2ガス）が、浸炭
室５と拡散室６とには、前記吸熱型雰囲気ガスと
CmHnガス（例えば、プロパン）からなる浸炭性
雰囲気ガスが供給されるようになつている。
９は前記昇温室４の前方に設けた装入ベスチブ
ルで両側に装入、抽出扉１０ａ，１０ｂを有する
とともに、真空排気装置１１に接続するものであ
る。
ルで両側に装入、抽出扉１０ａ，１０ｂを有する
とともに、真空排気装置１１に接続するものであ
る。
１２は油焼入れ槽１３および図示しないエレベ
ータを有する焼入装置で、この焼入装置には前記
拡散室６にパージ室１５と真空加熱室１６を介し
て連設してある。なお、１７は焼入装置１２の抽
出扉、１８はパージ室１５の装入扉、１９および
２０は真空加熱室１６の装入、抽出扉である。ま
た前記焼入装置１２は真空排気装置１４に、パー
ジ室１５および真空加熱室１６は真空排気装置２
１に各々接続するとともに、焼入装置１２および
真空加熱室１６にはN2ガスが供給されるように
なつている。
ータを有する焼入装置で、この焼入装置には前記
拡散室６にパージ室１５と真空加熱室１６を介し
て連設してある。なお、１７は焼入装置１２の抽
出扉、１８はパージ室１５の装入扉、１９および
２０は真空加熱室１６の装入、抽出扉である。ま
た前記焼入装置１２は真空排気装置１４に、パー
ジ室１５および真空加熱室１６は真空排気装置２
１に各々接続するとともに、焼入装置１２および
真空加熱室１６にはN2ガスが供給されるように
なつている。
前記装入ベスチブル９、浸炭処理室１、パージ
室１５、真空加熱室１６、焼入装置１２には処理
材Ｗの搬送ローラ２２が、また、焼入装置１２を
除く各室等にはそれぞれ図示しない加熱手段が配
設されている。
室１５、真空加熱室１６、焼入装置１２には処理
材Ｗの搬送ローラ２２が、また、焼入装置１２を
除く各室等にはそれぞれ図示しない加熱手段が配
設されている。
つぎに、本発明にかかわる浸炭焼入処理におけ
る温度と圧力を示す第２図、および前記構成から
なる連続式ガス浸炭焼入設備におけるガス浸炭焼
入処理について説明する。
る温度と圧力を示す第２図、および前記構成から
なる連続式ガス浸炭焼入設備におけるガス浸炭焼
入処理について説明する。
まず、SCM420等の処理材Ｗを装入ベスチブル
９内に装入したのち真空排気装置１１を作動させ
て装入ベスチブル９内を真空にするとともに、加
熱手段により処理材Ｗを400〜600℃に予熱し、処
理材Ｗに付着する不純物を除去する。予熱が終了
すれば、装入ベスチブル９内にN2ガスを供給し
て復圧させたのち、抽出扉１０ｂおよび装入扉７
を開いて材料Ｗを昇温室４に装入する。昇温室４
内において図示しない加熱手段で浸炭温度である
約950℃まで処理材Ｗを加熱し、その後、順次浸
炭室５、拡散室６で浸炭・拡散処理される。
９内に装入したのち真空排気装置１１を作動させ
て装入ベスチブル９内を真空にするとともに、加
熱手段により処理材Ｗを400〜600℃に予熱し、処
理材Ｗに付着する不純物を除去する。予熱が終了
すれば、装入ベスチブル９内にN2ガスを供給し
て復圧させたのち、抽出扉１０ｂおよび装入扉７
を開いて材料Ｗを昇温室４に装入する。昇温室４
内において図示しない加熱手段で浸炭温度である
約950℃まで処理材Ｗを加熱し、その後、順次浸
炭室５、拡散室６で浸炭・拡散処理される。
なお、浸炭時の炭素ポテンシヤル値：1.0、処
理時間：130分であり、拡散時の炭素ポテンシヤ
ル値：0.9、処理時間：110分である。
理時間：130分であり、拡散時の炭素ポテンシヤ
ル値：0.9、処理時間：110分である。
このようにして、浸炭工程が終了すると、抽出
扉８、装入扉１８を開き、処理材Ｗはパージ室１
５に装入され、両扉８，１８が閉じられる。処理
材Ｗがパージ室１５内に装入されると、パージ室
１５および真空加熱室１６内を真空排気装置２１
により約10-2Torrに保持し、その後、装入扉１
９を開き処理材Ｗを真空加熱室１６に装入し、こ
こで約10-2Torr下で処理材Ｗの温度が油焼入れ
温度である、たとえば、850℃になるまで約40分
間真空加熱する。また、焼入装置１２内を真空排
気装置１４により約10-2Torrとし、前記処理材
Ｗが焼入れ温度となると、真空加熱室１６および
焼入装置１２内にN2ガスを導入しほぼ大気圧ま
で復圧させ、その後、抽出扉２０を開いて処理材
Ｗを焼入装置１２内に装入する。そして、図示し
ないエレベータにて処理材Ｗを焼入れ槽１３内に
浸漬することにより油焼入れを行なう。焼入れ終
了後、抽出扉１７を開いて処理材Ｗを炉外に抽出
して浸炭焼入れ処理を終了する。
扉８、装入扉１８を開き、処理材Ｗはパージ室１
５に装入され、両扉８，１８が閉じられる。処理
材Ｗがパージ室１５内に装入されると、パージ室
１５および真空加熱室１６内を真空排気装置２１
により約10-2Torrに保持し、その後、装入扉１
９を開き処理材Ｗを真空加熱室１６に装入し、こ
こで約10-2Torr下で処理材Ｗの温度が油焼入れ
温度である、たとえば、850℃になるまで約40分
間真空加熱する。また、焼入装置１２内を真空排
気装置１４により約10-2Torrとし、前記処理材
Ｗが焼入れ温度となると、真空加熱室１６および
焼入装置１２内にN2ガスを導入しほぼ大気圧ま
で復圧させ、その後、抽出扉２０を開いて処理材
Ｗを焼入装置１２内に装入する。そして、図示し
ないエレベータにて処理材Ｗを焼入れ槽１３内に
浸漬することにより油焼入れを行なう。焼入れ終
了後、抽出扉１７を開いて処理材Ｗを炉外に抽出
して浸炭焼入れ処理を終了する。
前記実施例では、装入ベスチブル９に真空排気
装置１１を備えたものを示したが、必ずしも備え
る必要はなく、処理材Ｗを装入ベスチブル９内に
装入したのち、保護雰囲気ガスあるいは前記浸炭
性雰囲気で装入ベスチブル９内をパージするもの
であつてもよいが、実施例のようにすれば雰囲気
ガスの使用量が少なくなり、浸炭処理を安価にな
しうることができる。
装置１１を備えたものを示したが、必ずしも備え
る必要はなく、処理材Ｗを装入ベスチブル９内に
装入したのち、保護雰囲気ガスあるいは前記浸炭
性雰囲気で装入ベスチブル９内をパージするもの
であつてもよいが、実施例のようにすれば雰囲気
ガスの使用量が少なくなり、浸炭処理を安価にな
しうることができる。
また、必らずしもパージ室１５を設ける必要も
ない。いずれにしても、ガス浸炭させた処理材Ｗ
を真空加熱室１６で加熱することにより、煤の除
去とO2の解離作用により処理材Ｗの表面を光輝
肌とすることができる。
ない。いずれにしても、ガス浸炭させた処理材Ｗ
を真空加熱室１６で加熱することにより、煤の除
去とO2の解離作用により処理材Ｗの表面を光輝
肌とすることができる。
ところで、前記実施例では、真空加熱室１６内
に処理材Ｗが装入されると、直ちに真空加熱室１
６を真空としたが、第３図のように、所定時間経
過した降温途中から真空下としても、また、降温
後に真空下としても、さらには降温前、たとえ
ば、真空加熱室１６で拡散期の一部を兼用するよ
うにして拡散期から真空下としても光輝肌となる
ことが判明した。
に処理材Ｗが装入されると、直ちに真空加熱室１
６を真空としたが、第３図のように、所定時間経
過した降温途中から真空下としても、また、降温
後に真空下としても、さらには降温前、たとえ
ば、真空加熱室１６で拡散期の一部を兼用するよ
うにして拡散期から真空下としても光輝肌となる
ことが判明した。
すなわち、浸炭処理後、焼入温度まで降温させ
る場合は、処理量および処理材Ｗの積載状況など
により、真空加熱の開始時を決定するものであ
り、また、浸炭処理後、直ちに焼入処理する場合
は、拡散期の後半部において真空加熱を行なうも
のである。
る場合は、処理量および処理材Ｗの積載状況など
により、真空加熱の開始時を決定するものであ
り、また、浸炭処理後、直ちに焼入処理する場合
は、拡散期の後半部において真空加熱を行なうも
のである。
また、焼入装置１２も必ずしも油焼入装置に限
らず、ガス焼入装置であつてもよい。さらに、焼
入装置１２にも真空排気装置１４を設ける必要は
ないが、真空排気装置１４を設けて一旦焼入装置
１２内を真空とし雰囲気ガスを供給する方が、雰
囲気ガスで焼入装置１２内をガスパージするのに
比べて雰囲気ガス量が少なくて済み経済的であ
る。
らず、ガス焼入装置であつてもよい。さらに、焼
入装置１２にも真空排気装置１４を設ける必要は
ないが、真空排気装置１４を設けて一旦焼入装置
１２内を真空とし雰囲気ガスを供給する方が、雰
囲気ガスで焼入装置１２内をガスパージするのに
比べて雰囲気ガス量が少なくて済み経済的であ
る。
以上の説明で明らかなように、本発明の方法に
よれば、大気圧下の浸炭処理工程と焼入処理工程
との間に、真空加熱工程を介在させて、ガス浸炭
焼入処理の特徴である浸炭色の発生を防止したの
で、真空浸炭焼入処理を採用することなく、光輝
肌の浸炭処理材を得ることができ、しかも、連続
処理に際し、その設備の構成を簡単なものとする
ことができる。
よれば、大気圧下の浸炭処理工程と焼入処理工程
との間に、真空加熱工程を介在させて、ガス浸炭
焼入処理の特徴である浸炭色の発生を防止したの
で、真空浸炭焼入処理を採用することなく、光輝
肌の浸炭処理材を得ることができ、しかも、連続
処理に際し、その設備の構成を簡単なものとする
ことができる。
また本発明の設備によれば、浸炭処理室と焼入
装置とを真空加熱室を介して連設し、前記焼入装
置に真空排気装置を接続したので、各処理帯域毎
に真空仕切扉を設けた連続真空浸炭焼入設備に比
べて、構造が簡単となり、安価にして、処理材に
浸炭色の付着しない連続ガス浸炭焼入処理がで
き、油焼入れを行なう場合においても、処理材表
面には煤等が付着していないため焼入れ液の寿命
を長くすることができる。
装置とを真空加熱室を介して連設し、前記焼入装
置に真空排気装置を接続したので、各処理帯域毎
に真空仕切扉を設けた連続真空浸炭焼入設備に比
べて、構造が簡単となり、安価にして、処理材に
浸炭色の付着しない連続ガス浸炭焼入処理がで
き、油焼入れを行なう場合においても、処理材表
面には煤等が付着していないため焼入れ液の寿命
を長くすることができる。
さらに、装入ベスチブルを真空ベスチブルとす
ると、使用雰囲気ガスの使用量が少なく経済的で
あるばかりか、真空加熱室とで浸炭処理室内への
外気の浸入を防止し、シーズニングを早期に行な
うことができるという効果も奏する。
ると、使用雰囲気ガスの使用量が少なく経済的で
あるばかりか、真空加熱室とで浸炭処理室内への
外気の浸入を防止し、シーズニングを早期に行な
うことができるという効果も奏する。
なお、前記装入ベスチブルに真空排気装置と加
熱手段とを設けることにより前記効果の他に処理
材の前洗浄装置を不要とすることも可能である。
熱手段とを設けることにより前記効果の他に処理
材の前洗浄装置を不要とすることも可能である。
第１図は本発明にかかる連続式ガス浸炭焼入設
備の一側を示す説明用断面図、第２図は本発明の
各部における温度と圧力を示すグラフで、第３図
は真空加熱室での真空時期を示すグラフである。 １……浸炭処理室、２，３……炉内仕切扉、４
……昇温室、５……浸炭室、６……拡散室、９…
…装入ベスチブル、１１，１４，２１……真空排
気装置、１２……焼入装置、１５……パージ室、
１６……真空加熱室。
備の一側を示す説明用断面図、第２図は本発明の
各部における温度と圧力を示すグラフで、第３図
は真空加熱室での真空時期を示すグラフである。 １……浸炭処理室、２，３……炉内仕切扉、４
……昇温室、５……浸炭室、６……拡散室、９…
…装入ベスチブル、１１，１４，２１……真空排
気装置、１２……焼入装置、１５……パージ室、
１６……真空加熱室。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 鋼材部品のガス浸炭焼入方法において、浸炭
処理工程と焼入処理工程との間に真空加熱工程を
介在させ、大気圧下のCOを含む浸炭性雰囲気中
で、該雰囲気中の炭素ポテンシヤル値を管理しな
がら浸炭処理した鋼材部品を真空下で所定時間加
熱したのち焼入れを行なうことを特徴とするガス
浸炭焼入方法。 ２ 前記浸炭性雰囲気が炭化水素ガスの変成ガス
からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のガス浸炭焼入方法。 ３ 装入ベスチブルと浸炭処理室と焼入装置とか
らなる連続式ガス浸炭焼入設備において、前記焼
入装置に真空排気装置を接続するとともに、前記
焼入装置と浸炭処理室との間に真空加熱室を設け
たことを特徴とする連続式ガス浸炭焼入設備。 ４ 前記装入ベスチブルが、真空排気装置を具備
してなるものであることを特徴とする特許請求の
範囲第３項記載の連続式ガス浸炭焼入設備。 ５ 前記装入ベスチブルが、加熱手段を有するも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第３項
または第４項記載の連続式ガス浸炭焼入設備。 ６ 前記浸炭処理室が、炉内仕切扉により昇温
室、浸炭室および拡散室とに区画されていること
を特徴とする前記特許請求の範囲第３項から第５
項のいずれかに記載の連続式ガス浸炭焼入設備。 ７ 前記真空加熱室が、真空パージ室を有するも
のであることを特徴とする前記特許請求の範囲第
３項から第６項のいずれかに記載の連続式ガス浸
炭焼入設備。
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| JP58247174A JPS60138065A (ja) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | ガス浸炭焼入方法およびその連続式ガス浸炭焼入設備 |
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