【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）用のスチールベルト等に用いられる薄肉マルエージング鋼を窒化処理する薄肉マルエージング鋼の窒化処理方法及び薄肉マルエージング鋼を連続して窒化処理するのに使用する薄肉マルエージング鋼の連続窒化処理装置に係り、特に、窒化処理によって薄肉マルエージング鋼の表面硬さを十分に向上させると共に、薄肉マルエージング鋼の表面にＦｅ２ Ｎ等の白層が発生するのを抑制して、耐摩耗性や曲げ疲労強度に優れた薄肉マルエージング鋼が短時間で効率よく得られるようにすることを課題とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、薄肉マルエージング鋼をＣＶＴ用のスチールベルト等に用いることが行われるようになった。
【０００３】
ここで、薄肉マルエージング鋼をＣＶＴ用のスチールベルト等に用いる場合、耐摩耗性や曲げ疲労強度が十分ではないため、従来においても、薄肉マルエージング鋼の表面を窒化させる窒化処理を行い、薄肉マルエージング鋼の表面硬さを向上させて、薄肉マルエージング鋼の耐摩耗性や曲げ疲労強度を高めるようにしている。
【０００４】
そして、薄肉マルエージング鋼を窒化処理するにあたり、従来においては、一般に薄肉マルエージング鋼をアンモニアガスの雰囲気中において加熱するガス窒化法が用いられている。
【０００５】
しかし、マルエージング鋼はニッケルの含有量が高いため、ガス窒化されにくく、上記のようなガス窒化方法で薄肉マルエージング鋼を十分に窒化させるためには、その処理時間が１０〜２０時間と非常に長くなるという問題があった。
【０００６】
また、タフトライド処理方法によって薄肉マルエージング鋼を窒化させることも検討されているが、この場合、処理温度を５５０℃以上の高温にするため、過時効や変形の問題が生じた。
【０００７】
このため、最近においては、窒素ガスをベースとした雰囲気中に微量の硫化水素ガスを添加して薄肉マルエージング鋼を窒化処理するようにしたもの（例えば、特許文献１参照。）や、薄肉マルエージング鋼を窒化処理する前に、Ｈ２ Ｓガスによって薄肉マルエージング鋼の表面活性化を行うようにしたもの（例えば、特許文献２参照。）や、窒化処理炉内に少なくとも一酸化炭素を含む窒素ガスを導入して薄肉マルエージング鋼を昇温させ、その後、窒化処理炉に硫化物ガスを含むアンモニアガスを導入して薄肉マルエージング鋼を窒化温度に保持し、さらに窒化処理炉にアンモニアガスを導入して薄肉マルエージング鋼を窒化温度に保持させるようにしたもの（例えば、特許文献３参照。）等が提案されている。
【０００８】
しかし、これらの方法においても、薄肉マルエージング鋼の表面に脆い白層が発生するのを抑制すると共に、薄肉マルエージング鋼を効率よく窒化処理して、その表面硬さを十分に向上させると共に、耐摩耗性や曲げ疲労強度に優れた薄肉マルエージング鋼を短時間で得られるようにすることは困難であった。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−３０６３６４号公報
【特許文献２】
特開２０００−２１９９５５号公報
【特許文献３】
特開２０００−２１９９５６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、薄肉マルエージング鋼を窒化処理する場合における上記のような問題を解決することを課題とするものであり、薄肉マルエージング鋼を効率よく窒化処理して、その表面硬さを十分に向上させると共に、薄肉マルエージング鋼の表面にＦｅ２ Ｎ等の白層が発生するのを抑制して、耐摩耗性や曲げ疲労強度に優れた薄肉マルエージング鋼が簡単に得られるようにすることを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明における薄肉マルエージング鋼の窒化処理方法においては、上記のような課題を解決するため、薄肉マルエージング鋼をアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中において加熱させる工程と、上記の薄肉マルエージング鋼を加熱させた状態で、酸素が１００〜１０００ｐｐｍの範囲で含有されたアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中に５〜１０分間の範囲で維持させる工程と、上記の薄肉マルエージング鋼を加熱させた状態でアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中において窒化させる工程とを行うようにしたのである。
【００１２】
そして、この発明における薄肉マルエージング鋼の窒化処理方法において、上記のように薄肉マルエージング鋼をアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中において加熱させた後、この薄肉マルエージング鋼を加熱させた状態で、酸素が１００〜１０００ｐｐｍの範囲で含有されたアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中に５〜１０分間の範囲で維持させると、上記の酸素によりアンモニアガスの分解が促進されて活性な窒素が増え、薄肉マルエージング鋼の窒化が促進されると考えられる。
【００１３】
ここで、上記の雰囲気ガス中における酸素の濃度を１００〜１０００ｐｐｍの範囲にしたのは、１００ｐｐｍ未満では、アンモニアガスの分解が十分に行われなくて、薄肉マルエージング鋼の窒化を十分に促進させることができなくなる一方、１０００ｐｐｍを越えると、薄肉マルエージング鋼の窒化が促進されすぎて、薄肉マルエージング鋼の表面にＦｅ２ Ｎ等の脆い白層が形成されるようになるためであり、またこのように酸素を含む雰囲気ガス中に維持させる時間を５〜１０分間の範囲にしたのも、５分未満であると、薄肉マルエージング鋼の窒化を十分に促進させることができなくなる一方、１０分を越えると、薄肉マルエージング鋼の表面にＦｅ２ Ｎ等の脆い白層が形成されるようになるためである。
【００１４】
そして、上記のように薄肉マルエージング鋼を酸素が１００〜１０００ｐｐｍの範囲で含有されたアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中に５〜１０分間の範囲で維持させて、薄肉マルエージング鋼の窒化を促進させると、この薄肉マルエージング鋼を加熱させた状態で、アンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中において窒化させる時間を短縮させることができ、十分な表面硬さを有すると共に、Ｆｅ２ Ｎ等の脆い白層の発生がなく、耐摩耗性や曲げ疲労強度に優れた薄肉マルエージング鋼が短時間で得られるようになる。
【００１５】
また、この発明における薄肉マルエージング鋼の連続窒化処理装置においては、薄肉マルエージング鋼をアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中において加熱させる加熱室と、この加熱室から導かれた薄肉マルエージング鋼を加熱させた状態で、酸素が１００〜１０００ｐｐｍの範囲で含有されたアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中に５〜１０分間の範囲で維持させる窒化促進室と、この窒化促進室から導かれた薄肉マルエージング鋼を加熱させた状態でアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中において窒化させる窒化室とを設けるようにしたのである。
【００１６】
そして、この発明における薄肉マルエージング鋼の連続窒化処理装置を用いると、薄肉マルエージング鋼を上記のようにして連続して窒化処理させることができ、十分な表面硬さを有すると共に、Ｆｅ２ Ｎ等の脆い白層の発生がなく、耐摩耗性や曲げ疲労強度に優れた薄肉マルエージング鋼を連続して短時間で効率よく得ることができるようになる。
【００１７】
なお、この発明における薄肉マルエージング鋼の窒化処理方法及び連続窒化処理装置において、上記のアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中におけるアンモニアガスの割合が少なくなりすぎると、薄肉マルエージング鋼の窒化が抑制されて、薄肉マルエージング鋼を効率よく窒化させることができなくなる一方、アンモニアガスの割合が多くなりすぎると、薄肉マルエージング鋼の表面にＦｅ２ Ｎ等の脆い白層が形成されやすくなるため、上記の雰囲気ガス中におけるアンモニアガスの割合を５０〜８０ｖｏｌ％の範囲にすることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態に係る薄肉マルエージング鋼の窒化処理方法及び連続窒化処理装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、この発明に係る薄肉マルエージング鋼の窒化処理方法及び連続窒化処理装置は下記の実施形態に示すものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。
【００１９】
この実施形態においては、図１に示すように、窒化処理する薄肉マルエージング鋼１を窒素ガス雰囲気中において収容される装入室１１と、装入室１１から導かれた薄肉マルエージング鋼１をアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中において所定温度まで加熱する加熱室１２と、加熱室１２において加熱された薄肉マルエージング鋼１を加熱させた状態で、酸素が１００〜１０００ｐｐｍの範囲で含有されたアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中において５〜１０分間の範囲で維持させる窒化促進室１３と、窒化促進室１３から導かれた薄肉マルエージング鋼１を複数収容させ、各薄肉マルエージング鋼１を加熱させた状態でアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中において所定時間窒化させる窒化室１４と、窒化室１４から導かれた薄肉マルエージング鋼１を窒素ガス雰囲気中において降温させる降温室１５と、降温室１５から導かれた薄肉マルエージング鋼１を外部に取り出す抽出室１６とを連続して設けている。そして、上記の各室１１，１２，１３，１４，１５，１６の間にそれぞれ薄肉マルエージング鋼１を各室１１，１２，１３，１４，１５，１６間において移動させるための開閉部材１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅを設けている。
【００２０】
また、この実施形態においては、上記の窒化促進室１３に酸素を供給するための酸素供給装置１８を設け、この酸素供給装置１８から適当量の酸素を供給して、アンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中における酸素濃度が１００〜１０００ｐｐｍの範囲になるようにしている。
【００２１】
そして、この実施形態において、薄肉マルエージング鋼１を窒化処理するにあたっては、窒素ガス雰囲気になった装入室１１からバスケット等に収容された薄肉マルエージング鋼１を上記の開閉部材１７ａを通して加熱室１２に導き、この加熱室１２内において、薄肉マルエージング鋼１をアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中で所定温度、例えば４６０℃程度まで加熱させる。
【００２２】
そして、この加熱室１２と上記の窒化促進室１３との間に設けた開閉部材１７ｂを開閉させ、加熱室１１内において加熱された薄肉マルエージング鋼１を、上記のように酸素供給装置１８から適当量の酸素が供給されてアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中における酸素濃度が１００〜１０００ｐｐｍの範囲になった窒化促進室１２内に導き、この窒化促進室１２内において、上記の薄肉マルエージング鋼１を４６０℃程度に加熱させた状態で５〜１０分間の範囲で維持させるようにする。
【００２３】
その後、この窒化促進室１３内における上記の酸素を含む雰囲気ガスを、ガス排出口２０を通して排出させると共に、この窒化促進室１３内をアンモニアガスと窒素ガスとを供給して、窒化促進室１３内をアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガスの状態にする。
【００２４】
そして、このように窒化促進室１３内をアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガスにした状態で、この窒化促進室１３と窒化室１４との間に設けた開閉部材１７ｃを開閉させ、窒化促進室１３内において所定時間維持された薄肉マルエージング鋼１を窒化室１４内に導くようにする。
【００２５】
その後、この窒化室１４内において、薄肉マルエージング鋼１をアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中において４６０℃程度に加熱させながら順次移動させ、上記の窒化促進室１３から順次この窒化室１４内に薄肉マルエージング鋼１を導入させて、複数の薄肉マルエージング鋼１（図に示す例では３つの薄肉マルエージング鋼１）をそれぞれ所定時間加熱させて窒化させるようにする。
【００２６】
そして、この窒化室１４と降温室１５との間に設けた開閉部材１７ｄを開閉させて、上記のように窒化室１４において所定時間窒化された薄肉マルエージング鋼１を窒素ガス雰囲気になった降温室１５に導き、この降温室１５内において、上記のように４６０℃程度に加熱された薄肉マルエージング鋼１を所定温度、例えば１００℃以下まで降温させる。
【００２７】
その後、この降温室１５と抽出室１６との間に設けた開閉部材１７ｅを開閉させて、上記のように降温された薄肉マルエージング鋼１を抽出室１６に導き、この抽出室１６から出口扉１９を通して外部に取り出すようにしている。
【００２８】
ここで、この実施形態においては、上記のように窒化促進室１３内において、加熱された状態にある薄肉マルエージング鋼１を酸素が１００〜１０００ｐｐｍの範囲で含有されたアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中に５〜１０分間の範囲で維持させるようにしたため、薄肉マルエージング鋼１の窒化が促進されて、窒化室１４内において薄肉マルエージング鋼１を窒化させるのに要する時間が短縮されるようになり、十分な表面硬さを有すると共に、Ｆｅ２ Ｎ等の脆い白層の発生がなく、耐摩耗性や曲げ疲労強度に優れた薄肉マルエージング鋼が連続して短時間で得られるようになる。
【００２９】
次に、Ｎｉが１８ｗｔ％，Ｃｏが８ｗｔ％，Ｍｏが５．５ｗｔ％，Ｔｉが０．５ｗｔ％，Ｃ及びＡｌを微量含み残部がＦｅからなり、厚みが０．２ｍｍのベルト状になった薄肉マルエージング鋼を用い、この薄肉マルエージング鋼を４６０℃程度に加熱させて上記の窒化促進及び窒化を行って、薄肉マルエージング鋼を窒化させる実験を行った。
【００３０】
ここで、この実験においては、窒化促進及び窒化を行う場合における上記のアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中におけるアンモニアガスＮＨ３の割合（ｖｏｌ％）、窒化促進を行う場合における上記の雰囲気ガス中における酸素Ｏ２ の濃度（ｐｐｍ）、上記の窒化促進時間（分）及び窒化時間（分）を下記の表１に示すように変更させて、それぞれ上記の薄肉マルエージング鋼を窒化させ、このように窒化された各薄肉マルエージング鋼における表面硬さ（Ｈｖ）、窒化層深さ（μｍ）及び白層深さ（μｍ）を求め、その結果を下記の表１に示した。
【００３１】
【表１】
【００３２】
この結果から明らかなように、薄肉マルエージング鋼を加熱させた状態で、酸素が１００〜１０００ｐｐｍの範囲で含有されたアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中に５〜１０分間の範囲で維持させた後、この薄肉マルエージング鋼を加熱させた状態でアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中において窒化させるようにした実験８，９のものにおいては、窒化促進時間と窒化時間との合計が６０分の処理により、高い表面硬さを有すると共に、窒化層の深さも十分であり、表面にＦｅ２ Ｎ等の脆い白層が発生するということもなく、耐摩耗性や曲げ疲労強度に優れた薄肉マルエージング鋼が得られた。
【００３３】
これに対して、酸素が１００〜１０００ｐｐｍの範囲で含有されたアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中において窒化促進することなく、窒化だけを行うようにした実験１〜４の場合、上記の実験８，９のものに比べて、一般に表面硬さが低くなると共に窒化層の深さも浅くなっていた。そして、十分に窒化させるためには、実験３に示すように、窒化時間を１００分と長くしなければならず、また実験４に示すように、雰囲気ガスにアンモニアガスだけを用いた場合には、表面にＦｅ２Ｎ等の脆い白層が発生した。
【００３４】
また、薄肉マルエージング鋼を加熱させた状態で、酸素が１００〜１０００ｐｐｍの範囲で含有されたアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中に１０分を超えて維持させた実験５〜６のものにおいては、高い表面硬さを有すると共に、窒化層の深さも十分であったが、表面にＦｅ２Ｎ等の脆い白層が発生した。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明における薄肉マルエージング鋼の窒化処理方法においては、薄肉マルエージング鋼をアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中において加熱させた後、この薄肉マルエージング鋼を加熱させた状態で、酸素が１００〜１０００ｐｐｍの範囲で含有されたアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中に５〜１０分間の範囲で維持させようにしたため、上記の酸素によりアンモニアガスの分解が促進されて活性な窒素が増え、薄肉マルエージング鋼の窒化が促進されるようになった。
【００３６】
この結果、この発明における薄肉マルエージング鋼の窒化処理方法においては、薄肉マルエージング鋼を加熱させた状態でアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中において窒化させる時間を短縮させることができ、十分な表面硬さを有すると共に、Ｆｅ２ Ｎ等の脆い白層の発生がなく、耐摩耗性や曲げ疲労強度に優れた薄肉マルエージング鋼が短時間で得られるようになった。
【００３７】
また、この発明における薄肉マルエージング鋼の連続窒化処理装置においては、薄肉マルエージング鋼をアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中において加熱させる加熱室と、この加熱室から導かれた薄肉マルエージング鋼を加熱させた状態で、酸素が１００〜１０００ｐｐｍの範囲で含有されたアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中に５〜１０分間の範囲で維持させる窒化促進室と、この窒化促進室から導かれた薄肉マルエージング鋼を加熱させた状態でアンモニアガスと窒素ガスとの雰囲気ガス中において窒化させる窒化室とを設けるようにしたため、薄肉マルエージング鋼を上記のようにして連続して窒化処理させることができ、十分な表面硬さを有すると共に、Ｆｅ２ Ｎ等の脆い白層の発生がなく、耐摩耗性や曲げ疲労強度に優れた薄肉マルエージング鋼を短時間で連続して効率よく得ることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る薄肉マルエージング鋼の連続窒化処理装置を用いて薄肉マルエージング鋼を窒化処理する状態を示した概略説明図である。
【符号の説明】
１ 薄肉マルエージング鋼
１１ 装入室
１２ 加熱室
１３ 窒化促進室
１４ 窒化室
１５ 降温室
１６ 抽出室
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ 開閉部材
１８ 酸素供給装置
２０ ガス排出口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is used for nitriding a thin-walled maraging steel for nitriding thin-walled maraging steel used for a steel belt for CVT (Continuously Variable Transmission) and the like, and for continuously nitriding thin-walled maraging steel. The present invention relates to a continuous nitriding apparatus for thin-walled maraging steel, and in particular, the surface hardness of thin-walled maraging steel is sufficiently improved by nitriding, and a white layer such as Fe 2 N is generated on the surface of thin-walled maraging steel. It is an object of the present invention to make it possible to efficiently obtain a thin-walled maraging steel excellent in wear resistance and bending fatigue strength in a short time.
[0002]
[Prior art]
In recent years, thin maraging steel has been used for CVT steel belts and the like.
[0003]
Here, when using thin-walled maraging steel for steel belts for CVT, etc., since wear resistance and bending fatigue strength are not sufficient, nitriding treatment for nitriding the surface of thin-walled maraging steel has been performed in the past. The surface hardness of maraging steel is improved to increase the wear resistance and bending fatigue strength of thin-walled maraging steel.
[0004]
In nitriding the thin-walled maraging steel, conventionally, a gas nitriding method for heating the thin-walled maraging steel in an ammonia gas atmosphere is generally used.
[0005]
However, since the maraging steel has a high nickel content, it is difficult to gas nitride, and in order to sufficiently nitride the thin-walled maraging steel by the gas nitriding method as described above, the treatment time is extremely 10 to 20 hours. There was a problem of becoming longer.
[0006]
In addition, nitriding thin-walled maraging steel by a tuftride treatment method has also been studied, but in this case, since the treatment temperature is set to a high temperature of 550 ° C. or higher, problems of overaging and deformation occurred.
[0007]
Therefore, recently, a thin maraging steel is nitrided by adding a small amount of hydrogen sulfide gas to an atmosphere based on nitrogen gas (see, for example, Patent Document 1), or thin-walled maraging steel. Prior to nitriding the aging steel, the surface activation of the thin-walled maraging steel is performed with H 2 S gas (see, for example, Patent Document 2), or at least carbon monoxide is included in the nitriding furnace. Nitrogen gas is introduced to raise the temperature of the thin-walled maraging steel, and then ammonia gas containing sulfide gas is introduced into the nitriding furnace to maintain the thin-walled maraging steel at the nitriding temperature. Has been proposed in which thin-walled maraging steel is kept at the nitriding temperature (see, for example, Patent Document 3).
[0008]
However, even in these methods, while suppressing the occurrence of a brittle white layer on the surface of the thin-walled maraging steel, the thin-walled maraging steel is efficiently nitrided, and the surface hardness is sufficiently improved, It has been difficult to obtain a thin-walled maraging steel excellent in wear resistance and bending fatigue strength in a short time.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-10-306364 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-219955 [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-219956
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to solve the above-described problems in nitriding thin-walled maraging steel, and nitriding thin-walled maraging steel efficiently to sufficiently ensure its surface hardness. In addition to improving and suppressing the occurrence of white layers such as Fe 2 N on the surface of thin-walled maraging steel, it is easy to obtain thin-walled maraging steel with excellent wear resistance and bending fatigue strength Is an issue.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In the nitriding treatment method for thin-walled maraging steel in the present invention, in order to solve the above-described problems, a step of heating the thin-walled maraging steel in an atmosphere gas of ammonia gas and nitrogen gas, and the above-mentioned thin-walled maraging steel Maintaining the steel in a range of 5 to 10 minutes in an atmosphere of ammonia gas and nitrogen gas containing oxygen in the range of 100 to 1000 ppm while heating the steel, and heating the thin maraging steel In this state, a nitriding step is performed in an atmosphere gas of ammonia gas and nitrogen gas.
[0012]
And in the nitriding treatment method of the thin-walled maraging steel in this invention, after the thin-walled maraging steel is heated in the atmosphere gas of ammonia gas and nitrogen gas as described above, the thin-walled maraging steel is heated. When oxygen is contained in the range of 100 to 1000 ppm in an atmosphere of ammonia gas and nitrogen gas for 5 to 10 minutes, decomposition of the ammonia gas is promoted by the oxygen and active nitrogen It is considered that nitriding of thin-walled maraging steel is promoted.
[0013]
Here, the oxygen concentration in the above atmospheric gas is in the range of 100 to 1000 ppm. If the concentration is less than 100 ppm, the ammonia gas is not sufficiently decomposed and the nitriding of the thin-walled maraging steel is sufficiently promoted. On the other hand, if it exceeds 1000 ppm, nitriding of the thin-walled maraging steel is promoted too much, and a brittle white layer such as Fe 2 N is formed on the surface of the thin-walled maraging steel. Even when the time for maintaining the atmosphere gas containing oxygen in the range of 5 to 10 minutes is less than 5 minutes, nitriding of the thin-walled maraging steel cannot be sufficiently promoted. This is because if it exceeds the minute, a brittle white layer such as Fe 2 N is formed on the surface of the thin-walled maraging steel.
[0014]
Then, as described above, the thin-walled maraging steel is maintained in the atmosphere gas of ammonia gas and nitrogen gas containing oxygen in the range of 100 to 1000 ppm for 5 to 10 minutes, thereby nitriding the thin-walled maraging steel. When this thin-walled maraging steel is heated, the time for nitriding in the atmosphere gas of ammonia gas and nitrogen gas can be shortened, the surface hardness is sufficient, and Fe 2 N Thus, a thin-walled maraging steel excellent in wear resistance and bending fatigue strength can be obtained in a short time.
[0015]
Further, in the continuous nitriding apparatus for thin-walled maraging steel in the present invention, a heating chamber for heating the thin-walled maraging steel in an atmosphere gas of ammonia gas and nitrogen gas, and the thin-walled maraging steel led from this heating chamber The nitriding promotion chamber is maintained in the atmosphere gas of ammonia gas and nitrogen gas containing oxygen in the range of 100 to 1000 ppm in a heated state for 5 to 10 minutes, and is led from this nitriding promotion chamber. In addition, a nitriding chamber for nitriding in an atmosphere gas of ammonia gas and nitrogen gas in a state where the thin maraging steel is heated is provided.
[0016]
And if the continuous nitriding apparatus of the thin-walled maraging steel in this invention is used, the thin-walled maraging steel can be continuously nitrided as described above, and it has sufficient surface hardness, and Fe 2 N Thus, a thin maraging steel excellent in wear resistance and bending fatigue strength can be obtained continuously and efficiently in a short time.
[0017]
In the nitriding method and continuous nitriding apparatus for thin-walled maraging steel according to the present invention, if the ratio of ammonia gas in the atmosphere gas of ammonia gas and nitrogen gas is too small, nitriding of the thin-walled maraging steel will occur. It is suppressed, and the thin-walled maraging steel cannot be efficiently nitrided. On the other hand, if the proportion of ammonia gas is excessive, a brittle white layer such as Fe 2 N tends to be formed on the surface of the thin-walled maraging steel. The ratio of ammonia gas in the above atmospheric gas is preferably in the range of 50 to 80 vol%.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a nitriding treatment method and continuous nitriding treatment apparatus for thin-walled maraging steel according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. The nitriding method and continuous nitriding apparatus for thin-walled maraging steel according to the present invention are not limited to those shown in the following embodiments, and can be implemented with appropriate modifications within the scope not changing the gist of the invention. .
[0019]
In this embodiment, as shown in FIG. 1, a charging chamber 11 in which a thin maraging steel 1 to be nitrided is accommodated in a nitrogen gas atmosphere, and a thin maraging steel 1 guided from the charging chamber 11 is provided. In the atmosphere gas of ammonia gas and nitrogen gas, oxygen is contained in the range of 100-1000 ppm in the state which heated the heating chamber 12 heated to predetermined temperature, and the thin-walled maraging steel 1 heated in the heating chamber 12. Nitriding promotion chamber 13 maintained in an atmosphere gas of ammonia gas and nitrogen gas for 5 to 10 minutes, and a plurality of thin maraging steels 1 led from nitriding promotion chamber 13 are accommodated, and each thin maraging steel is stored. A nitriding chamber 14 for nitriding for a predetermined time in an atmosphere gas of ammonia gas and nitrogen gas while heating 1; A cooling chamber 15 to the thin maraging steel 1 which he is cooled in a nitrogen gas atmosphere is provided by the extraction chamber 16 for taking out the thin maraging steel 1 derived from descending greenhouse 15 to the outside continuously. Opening / closing members 17a for moving the thin-walled maraging steel 1 between the chambers 11, 12, 13, 14, 15, 16 between the chambers 11, 12, 13, 14, 15, 16 respectively. 17b, 17c, 17d, and 17e are provided.
[0020]
In this embodiment, an oxygen supply device 18 for supplying oxygen to the nitriding promotion chamber 13 is provided, and an appropriate amount of oxygen is supplied from the oxygen supply device 18 so that ammonia gas and nitrogen gas are mixed. The oxygen concentration in the atmospheric gas is in the range of 100 to 1000 ppm.
[0021]
In this embodiment, when nitriding the thin-walled maraging steel 1, the thin-walled maraging steel 1 accommodated in a basket or the like from the charging chamber 11 in a nitrogen gas atmosphere is passed through the opening / closing member 17 a to the heating chamber. In this heating chamber 12, the thin-walled maraging steel 1 is heated to a predetermined temperature, for example, about 460 ° C. in an atmosphere gas of ammonia gas and nitrogen gas.
[0022]
Then, the open / close member 17b provided between the heating chamber 12 and the nitriding promotion chamber 13 is opened and closed, and the thin maraging steel 1 heated in the heating chamber 11 is supplied from the oxygen supply device 18 as described above. An appropriate amount of oxygen is supplied to lead the nitriding promotion chamber 12 in which the oxygen concentration in the atmosphere gas of ammonia gas and nitrogen gas is in the range of 100 to 1000 ppm. The aging steel 1 is maintained in a range of 5 to 10 minutes while being heated to about 460 ° C.
[0023]
Thereafter, the atmosphere gas containing the oxygen in the nitriding promotion chamber 13 is discharged through the gas discharge port 20, and ammonia gas and nitrogen gas are supplied into the nitriding promoting chamber 13. Is put into an atmospheric gas state of ammonia gas and nitrogen gas.
[0024]
Then, in the state where the inside of the nitriding promotion chamber 13 is made the atmosphere gas of ammonia gas and nitrogen gas, the open / close member 17c provided between the nitriding promoting chamber 13 and the nitriding chamber 14 is opened and closed, thereby nitriding promoting chamber. The thin maraging steel 1 maintained for a predetermined time in 13 is introduced into the nitriding chamber 14.
[0025]
Thereafter, in this nitriding chamber 14, the thin-walled maraging steel 1 is sequentially moved while being heated to about 460 ° C. in an atmosphere gas of ammonia gas and nitrogen gas, and the nitriding promoting chamber 13 is sequentially moved into the nitriding chamber 14. The thin-walled maraging steel 1 is introduced into the plurality of thin-walled maraging steels 1 (three thin-walled maraging steels 1 in the example shown in the figure), and each is heated for a predetermined time for nitriding.
[0026]
The open / close member 17d provided between the nitriding chamber 14 and the descending chamber 15 is opened and closed, and the temperature of the thin maraging steel 1 nitrided in the nitriding chamber 14 for a predetermined time as described above is changed to a nitrogen gas atmosphere. The thin maraging steel 1 heated to about 460 ° C. as described above is lowered to a predetermined temperature, for example, 100 ° C. or less.
[0027]
Thereafter, the open / close member 17e provided between the temperature-lowering greenhouse 15 and the extraction chamber 16 is opened and closed, and the thin-walled maraging steel 1 lowered in temperature as described above is guided to the extraction chamber 16, from which the exit door is opened. 19 is taken out to the outside.
[0028]
Here, in this embodiment, in the nitriding promotion chamber 13, as described above, the thin maraging steel 1 in a heated state is composed of ammonia gas and nitrogen gas containing oxygen in the range of 100 to 1000 ppm. Since the atmospheric gas is maintained in the range of 5 to 10 minutes, the nitriding of the thin-walled maraging steel 1 is promoted, and the time required for nitriding the thin-walled maraging steel 1 in the nitriding chamber 14 is shortened. Thus, a thin-walled maraging steel having sufficient surface hardness, no brittle white layer such as Fe 2 N, and excellent wear resistance and bending fatigue strength can be obtained continuously in a short time. become.
[0029]
Next, Ni was 18 wt%, Co was 8 wt%, Mo was 5.5 wt%, Ti was 0.5 wt%, a trace amount of C and Al was included, and the balance was Fe, and the thickness was 0.2 mm. Using thin-walled maraging steel, this thin-walled maraging steel was heated to about 460 ° C. to perform nitriding promotion and nitriding as described above, and an experiment was conducted to nitride the thin-walled maraging steel.
[0030]
Here, in this experiment, the ratio (vol%) of the ammonia gas NH 3 in the atmosphere gas of the ammonia gas and the nitrogen gas when nitriding promotion and nitriding are performed, and the atmosphere gas when nitriding promotion is performed. The oxygen O 2 concentration (ppm), the nitriding promotion time (min) and the nitriding time (min) were changed as shown in Table 1 below, and the thin maraging steel was nitrided. The surface hardness (Hv), nitrided layer depth (μm), and white layer depth (μm) of each thin-walled maraging steel thus nitrided were determined, and the results are shown in Table 1 below.
[0031]
[Table 1]
[0032]
As is apparent from the results, the thin maraging steel is heated and maintained in an atmosphere gas of ammonia gas and nitrogen gas containing oxygen in the range of 100 to 1000 ppm for 5 to 10 minutes. Then, in the experiments 8 and 9 in which the thin maraging steel is heated and nitrided in an atmosphere gas of ammonia gas and nitrogen gas, the sum of the nitriding promotion time and the nitriding time is 60. The surface treatment has a high surface hardness and a sufficient depth of the nitrided layer, so that a brittle white layer such as Fe 2 N is not generated on the surface, and has excellent wear resistance and bending fatigue strength. Thin wall maraging steel was obtained.
[0033]
On the other hand, in the case of Experiments 1 to 4 where only nitriding was performed without promoting nitridation in an atmosphere gas of ammonia gas and nitrogen gas containing oxygen in the range of 100 to 1000 ppm, the above experiment was performed. In general, the surface hardness was lower and the nitrided layer was shallower than those of 8,9. In order to sufficiently nitride, the nitriding time must be increased to 100 minutes as shown in Experiment 3, and when only ammonia gas is used as the atmospheric gas as shown in Experiment 4 A brittle white layer such as Fe 2 N was generated on the surface.
[0034]
Moreover, in the state of experiment 5-6 which maintained over 10 minutes in the atmosphere gas of ammonia gas and nitrogen gas which oxygen contained in the range of 100-1000 ppm in the state which heated thin-walled maraging steel Has a high surface hardness and a sufficient depth of the nitrided layer, but a brittle white layer such as Fe 2 N was generated on the surface.
[0035]
【The invention's effect】
As described above in detail, in the nitriding treatment method for thin-walled maraging steel in the present invention, the thin-walled maraging steel is heated in an atmosphere gas of ammonia gas and nitrogen gas, and then the thin-walled maraging steel is heated. In this state, since the oxygen gas contained in the range of 100 to 1000 ppm is maintained in the atmosphere gas of nitrogen gas and nitrogen gas in the range of 5 to 10 minutes, decomposition of the ammonia gas is promoted by the above oxygen. As a result, active nitrogen is increased and nitriding of thin-walled maraging steel is promoted.
[0036]
As a result, in the method for nitriding thin-walled maraging steel according to the present invention, the time for nitriding in the atmosphere gas of ammonia gas and nitrogen gas in a state where the thin-walled maraging steel is heated can be shortened. A thin-walled maraging steel having surface hardness, no brittle white layer such as Fe 2 N, and excellent wear resistance and bending fatigue strength can be obtained in a short time.
[0037]
Further, in the continuous nitriding apparatus for thin-walled maraging steel in the present invention, a heating chamber for heating the thin-walled maraging steel in an atmosphere gas of ammonia gas and nitrogen gas, and the thin-walled maraging steel led from this heating chamber The nitriding promotion chamber is maintained in the atmosphere gas of ammonia gas and nitrogen gas containing oxygen in the range of 100 to 1000 ppm in a heated state for 5 to 10 minutes, and is led from this nitriding promotion chamber. Since the thin maraging steel is provided with a nitriding chamber for nitriding in the atmosphere gas of ammonia gas and nitrogen gas while being heated, the thin maraging steel is continuously nitrided as described above. It can be, and has a sufficient surface hardness, without the occurrence of brittle white layer of such Fe 2 N, abrasion resistance and bending fatigue It has become possible to efficiently obtain in succession in a short time whenever the excellent thin maraging steel.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a state in which thin-walled maraging steel is nitrided using a thin-walled maraging steel continuous nitriding apparatus according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thin maraging steel 11 Charging chamber 12 Heating chamber 13 Nitriding promotion chamber 14 Nitriding chamber 15 Greenhouse 16 Extraction chamber 17a, 17b, 17c, 17d, 17e Opening and closing member 18 Oxygen supply device 20 Gas discharge port
