SE506530C3 - Saett vid nitrering av staal - Google Patents

Saett vid nitrering av staal

Info

Publication number
SE506530C3
SE506530C3 SE9002391A SE9002391A SE506530C3 SE 506530 C3 SE506530 C3 SE 506530C3 SE 9002391 A SE9002391 A SE 9002391A SE 9002391 A SE9002391 A SE 9002391A SE 506530 C3 SE506530 C3 SE 506530C3
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
layer
steel
nitriding
workpieces
gas
Prior art date
Application number
SE9002391A
Other languages
English (en)
Other versions
SE9002391L (sv
SE506530C2 (sv
SE9002391D0 (sv
Inventor
Masaaki Tahara
Takakazu Tomoda
Kenzo Kitano
Teruo Minato
Original Assignee
Daido Hoxan Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daido Hoxan Inc filed Critical Daido Hoxan Inc
Publication of SE9002391D0 publication Critical patent/SE9002391D0/sv
Publication of SE9002391L publication Critical patent/SE9002391L/sv
Publication of SE506530C3 publication Critical patent/SE506530C3/sv
Publication of SE506530C2 publication Critical patent/SE506530C2/sv

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C8/00Solid 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
    • C23C8/02Pretreatment of the material to be coated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C8/00Solid 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
    • C23C8/06Solid 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
    • C23C8/08Solid 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 only one element being applied
    • C23C8/24Nitriding
    • C23C8/26Nitriding of ferrous surfaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C8/00Solid 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
    • C23C8/06Solid 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
    • C23C8/34Solid 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 more than one element being applied in more than one step

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Description

20 25 30 506 530 2 särslcilt stabil utan tenderar att leda till ojämn nitrering. Ett armat problem ligger i att djup nitrering lcräver ganska lång tid.
Allmänt nitreras stål vid temperatur ej lägre än 500°C. För adsorptionen och diffu- sionen av kväve in i stålytskiktet är det önskvärt att ytan bör vara fri ej endast från organiska och oorganiska föroreningar men även fri från varje oxiderat slcikt eller adsorberat Oz-slcilct. Det är även nödvändigt att stâlytan själv bör vara höggradigt aktiv. Det ovan nämnda oxiderade skiktet, om närvarande, skulle ogynnsamt befordra dissociering av den nitrerande gasen ammoniak I praktiken är det emeller- tid omöjligt att förhindra oxidslciktbildníng vid gasnitrering. Även i fallet med sätt- härdade stål eller konstruktionsstål vars kromhalt ej är hög bildas t. ex. tunna oxide- rade sldkt även i en atmosfär med hög koncentration med väte eller NH3 eller NH3+RX atmosfär vid temperaturer ej högre än omkring 500°C. Derma tendens blir mer uttalad med stålföremål innehållande ett element eller fler element som har hög affinitet för syre, t.ex. krom i stora mängder. Arbetsstycken tillverkade av detta slag av stål måste befiias från oorganiska och organiska föroreningar före nitrering genom avfettning med alkalisk rengöringslösning eller tvättning med organiskt lös- ningsmedel såsom trikloretylen _ Med hänsyn till de nyligen införda reglerna mot miljöförorening (regler mot förstoring av ozonskiktet) bör emellertid användningen av organiska lösningsmedel med högsta rengöringsverkan undvikas och detta är ett ytterligare problem.
Oxidbildningen på stålytan, såsom omnämnts ovan varierar i utsträckning beroende på yttillståndet, arbetsförhållandena och andra faktorer även i ett och samma arbets- stycke, vilket resulterar i ojämn nitridskiktbildning Vid det representativa fallet av bearbetningshärdade austenitiska rostfria stålarbetsstycken är t. ex. tillfredsställande nitrerskiktbildning nästan omöjlig även om passiva ytbeläggriingssldkt helt avlägs- nas före chargering i en behandlingsugn genom att rengöra med fluorvätesyra- salpetersyrablandning Ojänm nitrering inträffar ej endast vid mjukgasnitrering men även vid nitrering av nitrerstål eller rostfria stål med enbart ammoniak (gasnitrering). Vidare, när det gäller arbetsstycken med invecklad form, t.ex. kugg- 10 15 20 25 506 530 3 hjul, även då de är tillverkade av vanligt konstruktionsstål, är det ett grundläggande problem att det föreligger en allmän tendens till ojämn nitrering.
Medlen eller sätten som hittills föreslagits för att lösa de ovan närrmda väsentliga problemen som påträffats vid gasnitrering och mjuk gasnitrering inbegriper bl a de som omfattar att chargera en vinylkloridharts i en ugn tillsarmnans med arbets- stycken, de som omfattar att man duschar arbetsstyckena med klor, CH3Cl eller lik- nande och uppvärmer till 200-300 °C för att dänned förorsaka utveckling av HCl och förhindra oxidbildning och avlägsna oxider därmed och det som omfattar plåte- ring av arbetsstycken i förväg för att därmed förhindra oxidbildriing. Praktiskt taget ingen av dem har emellertid kommit till praktisk användning. Då klor eller en klorid användes, bildas klorider såsom FeClz, FeClg och CrCl3 på stålytan. Dessa klorider är mycket spröda vid temperaturer under nitreringstemperaturen och kan lätt subli- mera eller förångas, och skada ugnsmaterialen svårt. Särskilt CrCl3 kan mycket lätt sublimera så att lcrombrist lätt kan uppstå förutom nackdelarna som omnärnnts ovan.
Vidare är hanteringen av de ovan nänmda kloridema och liknande problemfylld ehuru de är effektiva i viss utsträckning för att förhindra bildning av oxiderade skikt.
Sålunda kan icke någon av de sätt som omnärnnts ovan sägas vara praktiska Därmed är det föremål för uppfinningen att åstadkomma ett sätt att nitrera stål genom vilket ett enhetligt och järnnt nitrerat skikt kan bildas på stålytan utan ojänm- heter i nitreringen.
Sarmnarifattriing av uppfinningen I enlighet med uppfinníngen kan ovanstående ändamål åstadkommas genom ett sätt att nitrera stål genom att reagera stålytan på föremål eller arbetsstycken med kväve för bildningen av ett hårt nitiidslcikt därpå, vilket omfattar att preliminärt hålla ett stålarbetsstycke i en fluor- eller fluoridhaltrig gas atmosfär och efter bildning av ett fluonnerat skikt på arbetsstyckets yta uppvärma stålarbetsstycket i en nitrerande 10 15 20 25 506 530 4 atmosfär för bildning av ett nitrerat skikt på dess yta.
Kort beskrivning av ritninearna F ig. 1 visar schemafiskt i tvärsektion ett exempel på en behandlingsugn for att utföra sättet enligt uppfinningen; Fig. 2 schematiskt ett mikrofoto i tvärsektion (förstoring: 50) av en del av gängtop- pen på ett arbetsstycke behandlat i enlighet med uppfinningen såsom beskrivits i ex- empel 1; Fig 3 schematiskt mikrofoto i tvärsektion (förstoring: 500) av en del av gângtoppen på ett arbetsstycke behandlat i samma bearbetningsexempel; Fig. 4 schematiskt ett mikrofoto i tvärsektion (förstoring 50) av en del av gäng- toppen på ett arbetsstycke behandlat såsom beskrivits i jämförande exempel 1 och I fig. 2-4 betecknar A stålarbetsstyckets bas och B betecknar ett nitrerat skikt.
F ig. 5 visar slutligen hårdhetsfördelningen i sektion för ett arbetsstycke behandlat i enlighet med uppfinningen.
Detalierad beskrivning av uppfinningen Uttrycket ”fluor- eller fluoridhaltig gas” såsom användes här avser en utspädning av åtminstone en fluorkällakomponent vald från NE, BF3, CF4, HF, SFf, och F; i en inert gas såsom Nz. Bland dessa flurokällekomponenter är NF; mest lämpad för praktisk användning eftersom den är överlägsen i reaktivitet, lätthet i hantering och andra avseenden jämfört med de andra. Stålarbetsstycken eller liknande hålles i ovarmämnda fluor- eller fluoridhaltiga gasatmosfärer vid en temperatur av t.ex. 10 15 20 25 30 506 530 5 150-500 °C när det gäller NF3, för förbehandling av stålytan och utsättes därefter för nitrering( eller karbo-nitrering) med användning av en känd nitreringsgas såsom ammoniak Koncentrationen av fluorkällekomponenten, såsom NF3_i sådan fluor- eller fluoridhaltig gas bör uppgå till t. ex. 1 000 -100 000 ppm, företrädesvis 20 000 -70 000 ppm, ännu mer att föredraga 30 000-50 000 ppm. Hålltiden i sådan fluor- eller fluoridhaltig gasatmosfär kan lämpligen väljas beroende på stålstyckena, geometri och dimensioner på arbetsstyckenas uppvärmningstemperatiirer osv, all- mänt inom området 10 och ojämna minuter till tjogtals minuter.
För att vara mera konkret kan sättet enligt uppfinningen illustreras enligt följande.
Stålarbetsstycken rengöres för avfettning, t. ex. och chargeras sedan i en värmebe- handlingsugn 1 såsom visas i fig. 1. Denna ugn 1 är en gropugn omfattande ett inre kärl 4, omgiven av en uppvärmningsanordning 3 anordnad inom ett yttre hölje 2 med ett gasinloppsrör 5 och ett avgasrör 6 insatt däri. Gastillförsel göres från cylind- rar 15 och 16 via flödesmätare 17, ventil 18 osv och via gasinloppsröret 5. Irmer- atrnosfären omröres medelst en fläkt 8 driven av en motor 7. Arbetsstycken 10 placeradei en metallbehållare 11 chargeras i ugnen. Ifig. 1 antyder hänvisnings- beteckningen 13 en vakuumpump och 14 en eliminator för giftig substans. En fluor- eller fluoridhaltig reaktionsgas , t. ex. en blandad gas sammansatt av NF3 och N; in- föres i derma ugn och uppvärmes, tillsammans med arbetsstyckena vid en bestämd reaktionstemperatur. Vid denna temperatur på 250-400 °C, utvecklar NF; fluor i nascent tillstånd, varvid de organiska och oorganiska föroreningama på stålarbets- ytan elimineras därifrån och samtidigt reagerar denna fluor snabbt med grund- elementen Fe och lcrom på ytan och /eller med oxider förekommande på stålarbets- ytan, såsom F eO, F e3O2, och Cr2O3. Som resultat bildas ett mycket tunt fluorerat skikt innehållande sådana föreningar som F eFg, FeF3, CrFz och CrF4 i metall- strukturen på ytan, t.ex. enligt följande: F30 + _) FCFZ + 02; Cf2O3 + 41: -) ZCIF; + 3/2 02 10 l5 20 25 506 530 6 Dessa reaktioner omvandlar det oxiderade skiktet på arbetsytan till ett fluorerat skikt. Samtidigt avlägsnas 02, som adsorberas på ytan, Där 02; H2 och H20 är fiånvarande är sådant fluorerat skikt stabilt i temperaturer upp till 600 °C och kan troligen förhindra bildning av oxiderat sldkt på metallgrundmassan och adsorp- tion av 02 därpå fram till det efterföljande nitreringssteget. Ett fluorerat skikt, som är på liknande sätt stabilt bildas även på ugnsmaterialytan och minimerar skadan på ugnsmaterialytan.
Arbetsstyckena som sålunda behandlas med sådan fluor- eller fluoridhaltig reak- tionsgas uppvärmes sedan vid en nitreringstemperatur av 480-700 °C. Efter tillsats av NH; eller en blandad gas sammansatt av NH; och en gas som källa för kol (tex.
RX-gas) undergår förmodligen det fluorerade slciktet reduktion eller förstörelse me- delst H2 eller e-n spårmängd vatten för att ge en aktiv metallbas, såsom visas tex. av följande reaktionsformler: CYF4+ ZH; % CI' + 2FCF3 "i" 3H2 _) 2FC + Efter bildning av sådan aktiv metallbas adsorberas aktiva N-atomer därpå, inträder därefter i metallstrtilcturen och diffunderar och som resultat bildas ett skikt (nitrerat skikt) innehållande sådana nitrider som CrN, Fe2N, Fe3N och Fe4N på ytan.
Ett skikt innehållande sådana föreningar bildas även vid de tidigare kända sätten.
Vid de kända sätten minskas emellertid arbetsstyckenas ytaktivitet genom bildning av oxiderade skikt och 02-adsorption under tiden temperaturen ökar från vanlig temperatur till nitreringstemperatur. Därför är vid nitreringssteget adsorptionen av N-atomer på ytan låggradig och ojämn. Sådan ojämnhet i N-adsorption befordras av det faktum att det är praktiskt taget omöjligt att upprätthålla jänm utsträckning eller hastighet på sönderdelningen av NH; i ugnen. Vid sättet enligt uppfinningen adsor- 10 15 20 25 506 530 7 beras N-atomer på arbetsytan jämnt och snabbt, och därför uppträder det ovan nämnda problemet aldrig Vid användning av processen är ett framträdande särdrag hos uppfinningen att användningen av NF; som reaktantgas för bildning av fluorine- rat skikt som ej visar någon realctivitet vid vanlig temperatur och kan lätt hanteras, förenklar sättet, t. ex. blir kontinuerlig behandling möjlig, jämfört med sätten som innebär pläteringsbehandling eller användning av PVC, som är en fast eller en fly- tande klorkälla. Cyanbehandlingen kan knappast sägas ha en god framtid eftersom en stor kostnad erfordras för arbetsrniljöförbättring och förhindrande av miljöned- smutsning, tex., ehuru den är utmärkt för att befordra bildning av nitrerade skikt och öka utmattningshållfasthet, bl a Däremot behöver ovannämnda sätt enligt upp- finningen endast en enkel anordning för att eliminera farliga substanser från de ut- släppta spillgaserna som medger åtminstone bildning av nitrerade skikt i samma ut- sträckning sorri vid cyansättet och gör det därvid möjligt att undvika ojämn nitrering.
Under det att nitrering åtföljes av uppkolning vid cyan-förfarandet är det möjligt att genomföra enbart nitrering vid sättet enligt uppfinningen.
Såsom omnämnts ovan omfattar sättet för nitrering av stål enligt uppfinningen att man håller stålarbetsstycken under uppvärrnning i en fluor- eller fluoridhaltig ga- satmosfar för att därvid eliminera organiska och oorganiska föroreningar och sam- tidigt förorsaka att det passiva beläggningssldlctet, såsom ett oxiderat skikt på stål- arbetsytan omvandlas till ett fluorerat skikt och därefter underkasta arbetsstyckena nitreringsbehandling. Eftersom det oxiderade skiktet eller liknande passivt belägg- ningsskikt på stålarbetsytan omvandlas till ett fluorerat skikt på det sättet, skyddas stålarbetsytan i ett gott tillstånd. Även efter det att en viss tidsperiod gått från det att det fluorinerade skiktet bildats till tiden för nitrering, förblir därför det fluorinerade skiktet som bildas på stålarbetsytan i gott tillstånd, och skyddar fortfarande kvar- varande stålarbersytai ett gott tillstånd och skyddar sålunda fortfarande stålarbets- ytan. Som resultat kan inget oxiderat skikt bildas återigen på stålarbetsytan. Vid den efterföljande behandlingen med H2, t. ex. sönderdelas sådant fluorinerat skikt och elimineras, varvid en ny stålarbetsyta framträder. Den just exponerade metallytan befinner sigi ett aktivt tillstånd, och tillåter N-atomer att intränga lätt in i stål- 10 15 20 25 30 506 530 8 arbetsstycket, som underkastas nitrerande behandling. Den resulterande enhetliga inträngningen av N-atomer från stålarbetsstyckets yta in i djupet leder till bildning av ett gynnsamt nitrerat skikt. Den fluor- eller fluoridhaltiga gasen, som skall an- vändas i enlighet med uppfinningen vid förbehandlingssteget före nitreringsbehand- lingen är en gas, som icke visar någon reaktivitet vid vanlig temperatur och kan hanteras med lätthet, t.ex. NE, och därför kan förbehandlingssteget förenklas genom att utföra steget på ett kontinuerligt sätt, t. ex.
De följande bästa sätten att utföra uppfinningen illustrerar uppfinningen i ytterligare detalj.
Exempel 1 och jämförande exempel 1 Bearbetningshärdade SUS 305 rostfria stålarbetsstycken (skruvar) rengjordes med trikloretylen, chargerades därefteri en sådan behandlingsugn 1 såsom visas fig. 1 och hölls vid 300 °C i en N; gas atmosfär innehållande 5.000 ppm NF; under 15 mi- nuter. Därefter uppvärmdes de till 530 °C och nitreringsbehandling utfördes vid den temperaturen under 3 timmar under det att en blandad gas sammansatt av 50% NH; plus 50% N; infördes i ugnen. Arbetsstyckena luftkyldes därefter och togs ut ur ugnen.
Det nitrerade slciktet på varje arbetsstycke som sålunda erhölls var jänmt i tjocklek.
Ythårdheten var 1100-1300 Hv, under det att grundmaterialdelen hade en hårdhet av 360-380 Hv. Vid jämförande exempel l rengjordes samma arbetsstycke som användes i exempel 1 med trikloretylen, behandlades med en blandning av fluor- vätesyra och salpetersyra, placerades i ugnen som omnämns ovan, och uppvärmdes i 75% NH; vid 530 °C eller 570 °C under 3 timmar. I båda fallen farm man stora variationer i det bildade nitrerskiktets tjocklek Andelen delar som ej hade något nitrerat skikt alls var hög. 10 15 20 25 506 530 9 Milcofoton av de erhållna arbetsstyckena i ovannämnda exempel och järnfcärande exempel resp. tagnai närheten av ytan, visas i fig 2 och 3 (vardera exemplet) och fig. 4 (iâmförande exempel), där A betecknar stålarbetsstyckets bas och B beteclmar ett nitrerat skikt.
Exempel 2 Gängskärande skruvar av SUS 305 rostfiitt stål rengjordes med aceton, placerades i ugnen visadi fig 1, hölls i en Nz-atxnosfär innehållande 5 000 ppm NF; vid 280 °C under 15 minuter, uppvärmdes därefter till 480 °C, hölls i N2+ 90% H2 vid denna temperatur under 30 minuter, nitrerades i 20% NH3+80% RX under 8 timmar och togs ut ur ugnen.
Ett 40-50 um tjockt nitrerat skikt bildades över hela skruvytan. Ythårdheten efter ytpolering var Hv= 950-1100. Det nitrerade skiktet visade ett korrosionsmotstånd mot 5% svavelsyra, vilket ej var så underlägset grundmaterialets.
Exempel 3 och iämförande exempel 2 Arbetsstyckena som användes i exempel 3 var varmbearbetade formdelar polerade med smärgelduk (SKD 61). De chargerades i ugnen visadi fig 1, uppvärmdes i en Nz-atrnosfär innehållande 3 000 ppm NF; vid 300 °C under 15-20 minuter, upp- vârmdes sedan till 570 °C och behandlades vid denna temperatur med en blandad gas sammansatt av 50% NH; och 50% N; under 3 timmar. Ett jämnt nitrerat skikt med en tjocklek av 120 pm erhölls med en ythårdhet av 1 000-1 100 Hv (grundmaterialhårdhet 450-550 Hv).
Vid jämförande exempel 2 rengjordes samma delar som användes i exempel 3 med fluorvätesyra-salpetersyra och underkastades sedan nitreringsbehandling vid 570 °C 10 15 20 25 506 530 10 under 3 timmar. Den nitrerade skikttjockleken var högst 90-100 um och stora varia- tioner fann man i tjockleken. Allvarlig ytråhet iakttogs även.
Exempel 4 och iämförande exempel 3 Delar av nitreringsstål (SACM 1) rengjordes, chargerades i ugnen visad i fig. 1, hölls i en Nz-gas atmosfär innehållande 5 000 ppm NF; vid 280 °C under 20 minuter och uppvärmdes sedan i 75% NH3 vid 550 °C under 12 timmar. Det erhållna nit- rerskiktet hade en tjocklek av 0,42 mm. För jämförelse (järníörande exempel 3) nitrerades samma delar som ovan på det vanliga sättet. Tjocldeken på det nitrerade skiktet var 0,28 mm.
Exempel 5 Formade delar av konstruktionskolstål (S45C) rengjordes, hölls i en atmosfär inne- hållande 5.000 ppm NF3 vid 300 °C under 20 minuter, behandlades sedan vid 530°C med 50%NH3+50% RX under 4 timmar, härdades i olja och togs ut. Det erhållna nitrerade sldktet hade en hårdhet av 450-480Hv. Dessa arbetsstycken underkastades ett roterande böjningsprov. Utmattningshållfastheten var 44 kg/mmz, vilket var jämför- bart eller överlägset motsvarande för produkterna som mjulcnitrerats i gas på det vanliga sättet.
Exempel 6 Arbetsstycken av rostfritt stål SUS 305 som bearbetningshärdats (skurvar) underkas- tades nitrerande behandling på samma sätt som i exempel 1 med undantag av att en blandad gas sammansatt av 10% NH3, 5% CO och 85% N; användes i stället för den blandade gasen sammansatt av 50% NH3+50%N2. 10 15 20 25 506 530 ll Det nitrerade skiktet på varje sålunda erhållet arbetsstycke hade en jämn tjocklek Det nitrerade skiktets djup var omlaing 70 um. Det nitrerade skiktet var mera kom- pakt än det som erhölls i exempel 1. Ytan på arbetsstyckenas nitrerade skikt, som sålunda erhölls var polerat och underkastades ett korrosionsprov under användning av natriurriklorid och svavelsyra. Ännu bättre resultat erhölls jämfört med exempel 1.
I detta exempel var NH3-koncentrationen i den blandade gasen som användes för nitrering under 25% och detta är förmodligen varför bättre nitrerslciktbildning resulterade jämfört med de fall då NI-Iykoncentrationen överskred 25%. Särskilt då en blandad gas medelst sådan sammansättning användes för bildning av nitrerat skikt, omfattar_det nitrerade skiktet ett kompoundskikt innehållande intermetalliska föreningar sammansatta av N och Cr, Fe etc, och ett diffusionsskilct innehållande kväve-atomer, som diffunderat visar ett mycket högre förhållande mellan diffusions- skikt/kompoundsldkt såsom visas av kurvan Ai fig 5 järnfört med motsvarande för- hållande som visas av kurvan B för de konventionella nitreringssâtten. Detta antyder att i enlighet med uppfinningen man erhåller nitrerade skikt med en mycket god hårdhetsgradient, som skiljer sig från den skarpa hårdhetsniinskriingsgradienten enligt den tidigare kända tekniken. Arbetsstyckena, som nitrerades i detta exempel visade praktiskt taget ingen skillnad i hårdhet mellan gängtoppen och botten.
Exempel 7 Rostfria stålarbetsstycken SUS 305 som bearbetningshärdas (gängskärande skurvar) rengiordes med trikloretylen placerades i en ugn annan än nitreringsugnen, värmdes till 330 °C och hölls i ugnen vid den temperaturen under 40 minuter under det att en blandad gas sammansatt av Ng-gas och 20.000 ppm NF; infördes i ugnen. Arbets- styckena kyldes sedan med gasformigt kväve och togs ut ur ugnen. 10 15 20 25 30 506 550 12 Efter det att 3 timmar gått chargerades arbetsstyckenai nitreringsugnen, uppvärmdes till 530 °C och nitrerades under 4 timmar under det att en blandad gas sammansatt av 20%NH3+10%CO2+70%N2 matades till ugnen.
De sålunda erhållna arbetsstyckena hade ett gott och jämnt nitrerat skikt, liksom produkterna erhållnai exemplena 1 och 2.
Exempel 8 och iärnförande exemnel 4 Bearbetningshârdade arbetsstycken av SCM 440 (axlar) förorenade med en skärolja avfettades med ett alkaliskt medel. Utan att rengöra med något organiskt lösnings- medel placerades dei behandlingsugnen 1, såsom visas i fig 1, uppvärmdes till 330°C och hölls vid den temperaturen i Ng-gas atmosfär innehållande 30.000 ppm NF; under 3 timmar. Därefter höjdes temperaturen till 570 °C under det att man matade in gasformig N; i stället för den blandade gasen som nämnts ovan .Vid den temperaturen matades en blandad gas sammansatt av 50% N2+50% H2 till ugnen under 40 minuter och därefter infördes en blandad gas sammansatt av 50%NH3+10%CO2+40%N2 in i ugnen för att åstadkomma nitrering under 3 timmar.
I jämförande exempel 4 underkastades samma med skärolja förorenade bearbet- ningshärdade arbetsstycken som användes i exempel 8 för alkalirengöring, charge- rades därefter direkt i ugnen visad i fig. l, uppvärmdes till 570 °C och nitrerades vid den temperaturen i 3 timmar under det att man inmatade en blandad gas sammansatt av 50%NH3+50% RX i ugnen.
De nitrerade slcikten i båda satserna arbetsstycken som sålunda erhålls jämfördes med varandra. I exempel 8 hade det nitrerade slciktet en mikro Vickers hårdhet (Hv) på 350 och ett nitrerat skiktdjup av 180 pm under det att i det jämförande exemplet 4 den nitrerade skikttjockleken var 40 um. Det är sålunda uppenbart att det nitrerade slciktet i de arbetsstycken som erhölls i exempel 8 hade ett större djup. 506 530 13 För ytterligare jämförelse underkastades de bearbetningshärdade provstyckena alkalirengöring och därefter ytterligare rengöring med trikloretylen. Därefter nit- rerades de på samma sätt som i järnförande exempel 4 under 3 timmar med använd- ning av en blandad gas sammansatt av 5O%NH3+5O%RX. Även i detta fall krmde den nitrerade skikttjockleken ej överskrida 95 pm.

Claims (1)

1. 0 506 530 13 på 350 och ett nitrerat skiktdjup av 180 pm under det att i det jämförande exemplet 4 den nitrerade skikttjockleken var 40 um. Det är sålunda uppenbart att det nitrerade skiktet i de arbetsstycken som erhölls i exempel 8 hade ett större djup. För ytterligare järnförelse underkastades de bearbetningshärdade provstyckena alkalirengöring och därefter ytterligare rengöring med trikloretylen. Därefter nit- rerades de på samma sätt som i jäniförande exempel 4 under 3 timmar med använd- ning av en blandad gas sammansatt av 50%NH3+50%RX. Även i detta fall klmde den nitrerade skikttjockleken ej överskrida 95 um.
SE9002391A 1989-07-10 1990-07-09 Sätt vid nitrering av stål SE506530C2 (sv)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1177660A JPH089766B2 (ja) 1989-07-10 1989-07-10 鋼の窒化方法

Publications (4)

Publication Number Publication Date
SE9002391D0 SE9002391D0 (sv) 1990-07-09
SE9002391L SE9002391L (sv) 1991-01-11
SE506530C3 true SE506530C3 (sv) 1998-08-10
SE506530C2 SE506530C2 (sv) 1999-07-26

Family

ID=16034877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9002391A SE506530C2 (sv) 1989-07-10 1990-07-09 Sätt vid nitrering av stål

Country Status (6)

Country Link
US (2) US5013371A (sv)
JP (1) JPH089766B2 (sv)
KR (1) KR930003031B1 (sv)
CN (1) CN1023238C (sv)
CH (1) CH683270A5 (sv)
SE (1) SE506530C2 (sv)

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH089766B2 (ja) * 1989-07-10 1996-01-31 大同ほくさん株式会社 鋼の窒化方法
US5254181A (en) * 1989-06-10 1993-10-19 Daidousanso Co., Ltd. Method of nitriding steel utilizing fluoriding
US5382318A (en) * 1989-06-10 1995-01-17 Daidousanso Co., Ltd. Hard austenitic stainless steel screw and a method for manufacturing the same
US5252145A (en) * 1989-07-10 1993-10-12 Daidousanso Co., Ltd. Method of nitriding nickel alloy
JPH0791628B2 (ja) * 1989-12-22 1995-10-04 大同ほくさん株式会社 窒化炉装置
US5194097A (en) * 1990-10-01 1993-03-16 Daidousanso Co., Ltd. Method of nitriding steel and heat treat furnaces used therein
US5460875A (en) * 1990-10-04 1995-10-24 Daidousanso Co., Ltd. Hard austenitic stainless steel screw and a method for manufacturing the same
JP3023222B2 (ja) * 1991-08-31 2000-03-21 大同ほくさん株式会社 硬質オーステナイト系ステンレスねじおよびその製法
JP3026595B2 (ja) * 1990-11-20 2000-03-27 大同ほくさん株式会社 モータ回転軸およびその製法
US5426998A (en) * 1990-11-20 1995-06-27 Daidousanso Co., Ltd. Crank shaft and method of manufacturing the same
US6020025A (en) * 1990-11-20 2000-02-01 Daidousanso Co., Ltd. Method of manufacturing a crank shaft
DE4139975C2 (de) * 1991-12-04 2001-02-22 Ald Vacuum Techn Ag Verfahren zur Behandlung von legierten Stählen und Refraktärmetallen und Anwendung des Verfahrens
JP3174422B2 (ja) * 1993-03-01 2001-06-11 エア・ウォーター株式会社 ステンレス窒化品
TW237484B (sv) * 1992-09-16 1995-01-01 Daido Oxygen
US5403409A (en) * 1993-03-01 1995-04-04 Daidousanso Co., Ltd. Nitrided stainless steel products
US5447181A (en) * 1993-12-07 1995-09-05 Daido Hoxan Inc. Loom guide bar blade with its surface nitrided for hardening
US5556483A (en) * 1994-04-18 1996-09-17 Daido Hoxan, Inc. Method of carburizing austenitic metal
JP2881111B2 (ja) * 1994-06-17 1999-04-12 大同ほくさん株式会社 鋼の窒化方法
US5650022A (en) * 1995-05-25 1997-07-22 Daido Hoxan Inc. Method of nitriding steel
US6090223A (en) * 1997-06-25 2000-07-18 Showa Denko K.K. Chromium nitride film and method for forming the same
US6165597A (en) * 1998-08-12 2000-12-26 Swagelok Company Selective case hardening processes at low temperature
US6093303A (en) * 1998-08-12 2000-07-25 Swagelok Company Low temperature case hardening processes
US6547888B1 (en) 2000-01-28 2003-04-15 Swagelok Company Modified low temperature case hardening processes
JP2003129213A (ja) * 2001-10-16 2003-05-08 Honda Motor Co Ltd 窒化処理鋼の製造方法
US20030155045A1 (en) * 2002-02-05 2003-08-21 Williams Peter C. Lubricated low temperature carburized stainless steel parts
TWI258547B (en) * 2002-08-27 2006-07-21 Riken Co Ltd Side rails for combined oil control ring and their nitriding method
US7247403B2 (en) * 2004-04-21 2007-07-24 Ut-Battelle, Llc Surface modified stainless steels for PEM fuel cell bipolar plates
FR2942241B1 (fr) * 2009-02-18 2011-10-21 Hydromecanique & Frottement Procede de traitement de pieces pour ustensiles de cuisine
CN101613853B (zh) * 2009-07-27 2010-11-03 西南交通大学 铁氮粉末冶金材料制备装置
JP6125143B2 (ja) 2011-06-03 2017-05-10 日清紡ブレーキ株式会社 ディスクブレーキパッド用バックプレート及び、そのバックプレートを用いたディスクブレーキパッド
US9265542B2 (en) * 2012-06-27 2016-02-23 DePuy Synthes Products, Inc. Variable angle bone fixation device
CN104894507B (zh) * 2015-04-28 2018-01-23 山东科技大学 不锈钢筛板的高温渗溶氮处理方法
WO2017040623A1 (en) 2015-09-01 2017-03-09 Silcotek Corp. Thermal chemical vapor deposition coating
KR101600576B1 (ko) * 2015-12-11 2016-03-08 서상원 폐가스 연소 및 재활용기능을 갖는 금형 열처리장치
US20170283943A1 (en) 2016-03-29 2017-10-05 Silcotek Corp. Treated article, system having treated article, and process incorporating treated article
CN105803466B (zh) * 2016-04-11 2018-06-22 陆川县铁人厨具有限责任公司 铸铁内胆表面防锈处理工艺
WO2019078808A1 (en) 2017-10-16 2019-04-25 Cress Pamala Ranee HIGH PRESSURE FLOAT VALVE
WO2020252306A1 (en) 2019-06-14 2020-12-17 Silcotek Corp. Nano-wire growth
CN110423977B (zh) * 2019-09-05 2021-06-18 合肥工业大学 一种以化学浸镀铁为预处理的铝材料气体渗氮方法
TWI798885B (zh) * 2020-11-18 2023-04-11 日商帕卡熱處理工業股份有限公司 金屬構件之處理方法及處理裝置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1529471A (en) * 1924-09-23 1925-03-10 James F Edwards Stock restrainer
US1958575A (en) * 1930-06-02 1934-05-15 Nitralloy Corp Process for hardening iron, steel, and cast iron alloys by nitriding
US2851387A (en) * 1957-05-08 1958-09-09 Chapman Valve Mfg Co Method of depassifying high chromium steels prior to nitriding
US3140205A (en) * 1962-07-26 1964-07-07 Chapman Division Crane Co Process for nitriding steels of the low, medium and high alloy types by first removing the passive oxide surface film
JPS5114837A (en) * 1974-07-27 1976-02-05 Tokyo Heat Treating Sutenresukono shintanaruiha nanchitsukashorihoho
SU638635A1 (ru) * 1977-05-24 1978-12-28 Московский Автомобильно-Дорожный Институт Способ азотировани стальных деталей
JPS60215756A (ja) * 1984-01-27 1985-10-29 プロセダイン コ−ポレイシヨン ステンレス鋼の硬化方法
JPH089766B2 (ja) * 1989-07-10 1996-01-31 大同ほくさん株式会社 鋼の窒化方法

Also Published As

Publication number Publication date
CH683270A5 (fr) 1994-02-15
US5141567A (en) 1992-08-25
CN1048731A (zh) 1991-01-23
US5013371A (en) 1991-05-07
JPH089766B2 (ja) 1996-01-31
SE9002391L (sv) 1991-01-11
JPH0344457A (ja) 1991-02-26
SE506530C2 (sv) 1999-07-26
KR930003031B1 (ko) 1993-04-16
KR910003138A (ko) 1991-02-27
CN1023238C (zh) 1993-12-22
SE9002391D0 (sv) 1990-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE506530C3 (sv) Saett vid nitrering av staal
EP0408168B1 (en) Method of pretreating metallic works and method of nitriding steel
KR100274299B1 (ko) 오스테나이트계 스테인레스제품의 질화방법
US11193197B2 (en) Chemical activation of self-passivating metals
KR102466065B1 (ko) 자가 부동태화 금속의 향상된 활성화
SE506508C2 (sv) Sätt att förbehandla metalliska arbetsstycken före diffusions/penetreringsbehandling eller beläggning
WO2005068679A1 (ja) 金属部材表面の活性化方法
EP1712658B1 (en) Method for surface treatment of metal material
CN100494498C (zh) 金属材料的表面处理方法
JP4771718B2 (ja) 金属の窒化方法
EP0744471B1 (en) Method of nitriding steel
US4268323A (en) Process for case hardening steel
US9738962B2 (en) Method for the carburization of a deep-drawn part or a stamped-bent part made of austenitic rustproof stainless steel
Michalski et al. Controlled gas nitriding of 40HM and 38HMJ steel grades with the formation of nitrided cases with and without the surface compound layer, composed of iron nitrides
JPH09249959A (ja) オーステナイト系金属に対する浸炭処理方法およびそれによって得られたオーステナイト系金属製品
JP2686001B2 (ja) オーステナイト系ステンレス製硬質ねじ
EP0059803B1 (en) A process for case hardening steel
JPH0754123A (ja) 鋼の窒化方法
JP4494996B2 (ja) 不動態膜除去方法
JPH10219418A (ja) 高クロム合金鋼のアンモニアガス窒化方法
JP2000104159A (ja) 鋼材の表面硬化処理方法
Burakowski et al. Comparison of Wear Resistance of Carburized and Nitrided Surface Layers
Chaturvedi et al. Surface Hardening of Various Steels
BR0304011B1 (pt) Processo de tramento de superfícies metálicas por plasma de nitrogênio e deutério

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed