JP2009299122A - Nitriding-quenching method, heater for nitriding-quenching and nitriding-quenching apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄または鉄合金にて構成されるワークをアンモニアが供給される炉内に設置し、金属部材にて構成され炉内雰囲気に接触するように配置されるヒーターにより前記炉内を加熱し、その後焼入れ処理を行うことで、前記ワークに窒素を浸透拡散させるとともに焼入れを行う浸窒焼入れ方法、浸窒焼入れ用ヒーター、および浸窒焼入れ装置に関する。 In the present invention, a workpiece made of iron or an iron alloy is installed in a furnace to which ammonia is supplied, and the inside of the furnace is heated by a heater that is made of a metal member and is arranged so as to be in contact with the atmosphere in the furnace. Then, the present invention relates to a nitrogen quenching method, a nitrogen quenching heater, and a nitrogen quenching apparatus in which nitrogen is permeated and diffused into the workpiece and quenching by performing quenching treatment.
従来から、鉄や鉄合金にて構成されるワークの表面に窒素を浸透拡散させるとともに焼入れ処理を施して、ワークの表面に硬化層を形成した浸窒焼入れ品を得ることが行われている。
このような浸窒焼入れ品としては、例えば特許文献１に記載されるようなものがある。
つまり、特許文献１には、浸窒焼入れが行われ、表層に窒素をより多く含有する層を設けたリング状の鋼材が記載されている。
Conventionally, a nitrogen-quenched product in which a hardened layer is formed on the surface of a work is obtained by infiltrating and diffusing nitrogen on the surface of a work made of iron or an iron alloy and quenching.
As such a nitrocarburized product, there is one described in Patent Document 1, for example.
That is, Patent Document 1 describes a ring-shaped steel material that has been subjected to nitriding and quenching and provided with a layer containing more nitrogen on the surface layer.
また、前記浸窒焼入れ品を得るための浸窒焼入れ処理は、例えば、鉄や鉄合金にて構成されたワークを密閉された炉内に設置し、炉内をヒーターにより加熱して浸窒温度に昇温させた後、この浸窒温度を維持しつつ前記炉内にアンモニアガスを導入して浸窒処理し、前記ワークに表面から窒素を浸透拡散させたうえで、前記ワークを炉内から取り出し、急冷して焼入れを行うことにより行われている。 Further, the nitriding and quenching treatment for obtaining the nitriding and quenching product is performed by, for example, installing a work made of iron or an iron alloy in a sealed furnace and heating the inside of the furnace with a heater to a nitriding temperature. After maintaining the nitriding temperature, ammonia gas is introduced into the furnace to perform nitriding treatment, and nitrogen is permeated and diffused from the surface to the workpiece, and then the workpiece is removed from the furnace. It is carried out by taking out, quenching and quenching.
この場合、浸窒焼入れ処理に用いられるヒーターは、炉内雰囲気に接触するように設けられている。
また、前記ヒーターとしては、その耐熱性や耐食性の観点から、インコネル（ＩＮＣＯＮＥＬ：登録商標）にて構成されるヒーターが用いられることが多いが、ヒーターを構成するインコネルは、ニッケルを母材とし、クロムや鉄等を含有する合金である。
In this case, the heater used for the nitriding quenching process is provided so as to be in contact with the furnace atmosphere.
Moreover, as the heater, a heater composed of Inconel (INCONEL: registered trademark) is often used from the viewpoint of heat resistance and corrosion resistance, but Inconel constituting the heater uses nickel as a base material, It is an alloy containing chromium or iron.
ここで、前記炉内においては、供給されたアンモニアガスは図６に示すように窒素と水素とに分解するが、そのほとんどはヒーター表面にて分解が進行する。
つまり、ヒーター表面は高温に加熱されており、ヒーターとして用いられるインコネルの主成分であるニッケル（Ｎｉ）がアンモニアの分解に対して触媒として作用してヒーター表面での分解が促進されるため、アンモニアガスの多くがヒーター表面で分解することとなる。
Here, in the furnace, the supplied ammonia gas is decomposed into nitrogen and hydrogen as shown in FIG. 6, but most of the decomposition proceeds on the heater surface.
In other words, the heater surface is heated to a high temperature, and nickel (Ni), which is the main component of Inconel used as a heater, acts as a catalyst for the decomposition of ammonia and promotes decomposition on the heater surface. Most of the gas will decompose on the heater surface.
一方、ヒーター表面においては、インコネルの構成成分であるクロム（Ｃｒ）や、不純物として含まれる微量のチタン（Ｔｉ）やアルミニウム（Ａｌ）が酸化膜を形成するが、酸化膜が形成された部分ではアンモニアガスのニッケルとの接触が阻止され、アンモニアの分解が抑制されることとなる。 On the other hand, on the heater surface, chromium (Cr), which is a component of Inconel, and trace amounts of titanium (Ti) and aluminum (Al) contained as impurities form an oxide film. Contact of ammonia gas with nickel is prevented, and decomposition of ammonia is suppressed.
また、浸窒焼入れ処理時には、炉内にはアンモニアガスや窒素ガスが供給されているが、炉内に微量に含まれている酸素によりヒーター表面への酸化膜の形成が進行したり、ワークを炉内へ設置するときや炉内から取り出すときの扉開閉時に炉内に侵入する酸素によりヒーター表面への酸化膜の形成が進行したりして、ヒーターの表面状態が変化する。
このようにヒーター表面の酸化が制御されることなく繰り返されることで、ヒーター表面に形成される酸化膜の面積が変化し、ヒーター表面における酸化膜形成範囲が不安定となる。
In addition, ammonia gas and nitrogen gas are supplied into the furnace during the nitriding and quenching process, but the formation of an oxide film on the heater surface is progressed by the oxygen contained in the furnace, and the work is The surface condition of the heater changes due to the progress of the formation of an oxide film on the heater surface due to oxygen entering the furnace when the door is opened or closed when being installed in the furnace or taken out from the furnace.
Thus, by repeating the oxidation of the heater surface without being controlled, the area of the oxide film formed on the heater surface changes, and the oxide film formation range on the heater surface becomes unstable.
このように、ヒーター表面の酸化状態が変化する、即ちヒーター表面に形成される酸化膜の面積が変化すると、アンモニアガスが接触できるヒーター表面の面積が変わるため、アンモニアガスの分解量が大きく変化することとなる。
この結果、炉内の残留アンモニア濃度が変化し、得られた浸窒焼入れ品における浸窒状態にばらつきが生じて、浸窒焼入れ品の品質が変化してしまうこととなる。
As a result, the residual ammonia concentration in the furnace changes, the nitriding state in the obtained nitrocarburized product varies, and the quality of the nitrocarburized product changes.
そこで、本発明では、ヒーター表面でのアンモニアガスの分解量を一定にして、炉内の残留アンモニア濃度を安定させ、浸窒焼入れ品の品質を向上することができる浸窒焼入れ方法、浸窒焼入れ用ヒーター、および浸窒焼入れ装置を提供するものである。 Therefore, in the present invention, the nitrogen gas quenching method, which can stabilize the residual ammonia concentration in the furnace and improve the quality of the nitrocarburized product, nitriding and quenching, by making the decomposition amount of ammonia gas on the heater surface constant. The present invention provides a heating heater and a nitriding and quenching apparatus.
上記課題を解決する浸窒焼入れ方法、浸窒焼入れ用ヒーター、および浸窒焼入れ装置は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、鉄または鉄合金にて構成されるワークをアンモニアが供給される炉内に設置し、金属部材にて構成され炉内雰囲気に接触するように配置されるヒーターにより前記炉内を加熱し、その後焼入れ処理を行うことで、前記ワークに窒素を浸透拡散させるとともに焼入れを行う浸窒焼入れ方法であって、前記ヒーターの表面における酸化膜の形成範囲を調整することにより、ヒーター表面でのアンモニアの分解度合いを制御する。
The nitriding and quenching method, the nitriding and quenching heater, and the nitriding and quenching apparatus that solve the above problems have the following characteristics.
That is, as described in claim 1, a work composed of iron or an iron alloy is installed in a furnace to which ammonia is supplied, and a heater composed of a metal member and arranged to come into contact with the atmosphere in the furnace. It is a nitriding quenching method in which the inside of the furnace is heated, and thereafter quenching is performed to diffuse and diffuse nitrogen into the workpiece, and quenching is performed, and by adjusting the formation range of the oxide film on the surface of the heater Control the degree of ammonia decomposition on the heater surface.
また、請求項２記載の如く、前記ヒーターの表面における酸化膜の形成範囲の調整は、ヒーター表面に形成されている酸化膜を所定期間毎に除去することにより行う。 According to a second aspect of the present invention, the oxide film formation range on the heater surface is adjusted by removing the oxide film formed on the heater surface at predetermined intervals.
また、請求項３記載の如く、前記ヒーターの表面における酸化膜の形成範囲の調整は、所定期間毎にヒーター表面に酸化膜を形成することにより行う。 According to a third aspect of the present invention, the formation range of the oxide film on the surface of the heater is adjusted by forming an oxide film on the heater surface every predetermined period.
また、請求項４記載の如く、アンモニアが供給される炉内に設置され鉄または鉄合金にて構成されたワークを加熱して、前記ワークに窒素を浸透拡散させるとともに焼入れを行うための浸窒焼入れ用ヒーターであって、炉内雰囲気に接触するように配置され、ヒーター表面でのアンモニアの分解度合いを制御するために、ヒーターの表面における酸化膜の形成範囲の調整がなされる。 Further, as described in claim 4, nitriding for heating a work installed in a furnace supplied with ammonia and made of iron or an iron alloy so as to permeate and diffuse nitrogen into the work and to quench the work. A quenching heater is disposed so as to be in contact with the atmosphere in the furnace, and an oxide film formation range on the heater surface is adjusted in order to control the degree of decomposition of ammonia on the heater surface.
また、請求項５記載の如く、前記ヒーターの表面における酸化膜の形成範囲の調整が、ヒーター表面に形成されている酸化膜を所定期間毎に除去することにより行われる。 According to a fifth aspect of the present invention, the formation range of the oxide film on the surface of the heater is adjusted by removing the oxide film formed on the heater surface every predetermined period.
また、請求項６記載の如く、前記ヒーターの表面における酸化膜の形成範囲の調整が、所定期間毎にヒーター表面に酸化膜を形成することにより行われる。 According to a sixth aspect of the present invention, the formation range of the oxide film on the surface of the heater is adjusted by forming an oxide film on the heater surface every predetermined period.
また、請求項７記載の如く、浸窒焼入れ装置は、請求項４〜６の何れか一項に記載の前記ヒーターを備える。 Further, as described in claim 7, a nitriding and quenching apparatus includes the heater according to any one of claims 4 to 6.
本発明によれば、熱処理炉内におけるヒーター表面でのアンモニアガスの分解量を一定にして、熱処理炉内の残留アンモニア濃度を安定させ、浸窒焼入れ品の品質を向上することができる。 According to the present invention, the amount of ammonia gas decomposed on the surface of the heater in the heat treatment furnace can be made constant, the residual ammonia concentration in the heat treatment furnace can be stabilized, and the quality of the nitrocarburized product can be improved.
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。 Next, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図１に示す熱処理炉１は、鉄または鉄合金にて構成されるワーク１１の表面に窒素を浸透拡散させるとともに焼入れを施す浸窒焼入処理を行うための浸窒焼入れ装置を構成するものである。
前記熱処理炉１は、前室１ａと、前記前室１ａに連続して配置される加熱室１ｂと、前記前室１ａの下方に配置される焼入れ油槽１ｃとを備えている。
A heat treatment furnace 1 shown in FIG. 1 constitutes a nitrogen-quenching apparatus for performing a nitrogen-quenching and quenching process in which nitrogen is permeated and diffused on the surface of a
The heat treatment furnace 1 includes a front chamber 1a, a
前室１ａと外部との間には第一開閉扉１５ａが設けられ、前室１ａと加熱室１ｂとの間には第二開閉扉１５ｂが設けられている。
また、加熱室１ｂ内には加熱室１ｂ内を加熱するためのヒーター１３と、加熱室１ｂ内の雰囲気を攪拌するためのファン１４と、加熱室１ｂ内にアンモニアガスおよび窒素ガスをそれぞれ供給するためのガス供給管３ａ・３ｂとが設けられている。
さらに前記焼入れ油槽１ｃ内には、焼入れ時にワーク１１を急冷するための油が貯溜されている。
A first opening /
Further, in the
Furthermore, oil for rapidly cooling the
このように構成される熱処理炉１によりワーク１１の浸窒焼入れ処理が行われるが、浸窒焼入れ処理を行う際には、まずトレイなどに載置されたワークを前室１ａ内に搬送する。
前室１ａにワーク１１を搬送した後、前記第一開閉扉１５ａおよび第二開閉扉１５ｂを閉じて前室１ａ内を真空引きし、その後前室１ａ内に窒素ガスを充填する。
Nitrogen quenching of the
After the
次に、前記第二開閉扉１５ｂを開いてワーク１１を前室１ａから加熱室１ｂ内に搬送する。
加熱室１ｂ内にワーク１１が搬送された後、前記ヒーター１３により加熱室１ｂ内の雰囲気を加熱することによりワーク１１の加熱を行う。この場合、前記ファン１４により加熱室１ｂ内の雰囲気を攪拌することで、加熱室１ｂ内における各箇所の温度、雰囲気を一定にしている。
ヒーター１３によりワーク１１を加熱した後、加熱状態を維持しながら、前記ガス供給管３ａ・３ｂから加熱室１ｂ内に所定流量のアンモニアガスおよび窒素ガスを供給する。
Next, the second opening /
After the
After the
つまり、加熱室１ｂでのワーク１１への浸窒処理は、アンモニアガスおよび窒素ガスの雰囲気下で行われる。
また、加熱室１ｂにてワーク１１へ浸窒処理を行うときには加熱室１ｂ内の雰囲気をヒーター１３により所定の温度に加熱するが、前記ヒーター１３による加熱は、加熱室１ｂ内の温度が所定の時間だけ所定の温度に維持されるように、熱処理炉１に接続される制御装置２により制御される。
That is, the nitriding treatment to the
Further, when the nitriding process is performed on the
なお、ワーク１１に対する浸窒処理を行うときには、加熱室１ｂのヒーター１３による加熱は、例えばワーク１１の温度が６００〜８００℃程度となるように行われる。
また、前記制御装置２は、前記ファン１４の運転や熱処理炉１内におけるワーク１１の搬送や、第一開閉扉１５ａおよび第二開閉扉１５ｂの開閉や、加熱室１ｂ内へのアンモニアガスや窒素ガスの供給などの制御も行う。
In addition, when performing the nitriding process with respect to the workpiece |
The
加熱室１ｂでのワーク１１の加熱が完了すると、前記第二開閉扉１５ｂを開いてワーク１１を前記焼入れ油槽１ｃへ搬送し、該焼入れ油槽１ｃ内の油にワーク１１を浸漬して急冷する。
これにより、ワーク１１の焼入れが行われ、浸窒焼入れ品が得られる。
When the heating of the
Thereby, the workpiece |
前記加熱室１ｂ内に設けられるヒーター１３は、その表面が熱処理炉１内の雰囲気に接触するように設けられている。
前記ヒーター１３は、例えば加熱室１ｂ内における側面の一箇所または複数箇所に配置されている。
The
The
また前記ヒーター１３としては、その耐熱性や耐食性の観点から、インコネル（ＩＮＣＯＮＥＬ：登録商標）にて構成されるヒーターが用いられている。
なお、ヒーター１３を構成するインコネルは、ニッケルを母材とし、クロムや鉄等を含有する合金であり、不純物としてチタンやアルミニウム等が混入している場合がある。
In addition, as the
Inconel that constitutes the
浸窒処理時においては、加熱される前記熱処理炉１内に供給されたアンモニアガスは図６に示すように窒素と水素とに分解するが、そのほとんどは前記ヒーター１３の表面にて分解が進行する。
During the nitriding treatment, the ammonia gas supplied into the heated heat treatment furnace 1 is decomposed into nitrogen and hydrogen as shown in FIG. 6, most of which proceeds on the surface of the
この場合、ヒーター１３として用いられるインコネルの主成分であるニッケル（Ｎｉ）は、アンモニアの分解に対して触媒として作用するため、前記熱処理炉１内に供給されたアンモニアガスの分解がヒーター１３表面で促進されることとなる。
In this case, nickel (Ni), which is the main component of Inconel used as the
一方、ヒーター１３表面においては、インコネルの構成成分であるクロム（Ｃｒ）や、不純物として含まれる微量のチタン（Ｔｉ）やアルミニウム（Ａｌ）が酸化膜を形成するが、酸化膜が形成された部分ではアンモニアガスのニッケルとの接触が阻止され、アンモニアの分解が抑制されることとなる。
On the other hand, on the surface of the
従って、図２に示すように、ヒーター１３表面に酸化膜が形成されていない状態では、熱処理炉１内のアンモニアガスがヒーター１３表面の広範囲にわたって接触することができ、図４の上側の式に示すように、ニッケル（Ｎｉ）との接触によりアンモニアの分解が促進される。
アンモニアの分解が促進されることにより、熱処理炉１内の残留アンモニア濃度が低下することとなる。
Therefore, as shown in FIG. 2, in the state where the oxide film is not formed on the surface of the
By accelerating the decomposition of ammonia, the residual ammonia concentration in the heat treatment furnace 1 decreases.
なお、アンモニアの分解を促進する触媒としての作用はニッケル（Ｎｉ）において顕著であるが、他の金属においてもアンモニアの分解を促進する触媒としての作用を有している。
また、本例ではヒーター１３としてインコネルにて構成されるヒーターを用いたが、そのほかにもＳＵＳなどの他の金属部材にて構成されるヒーターを用いることが可能である。
The action as a catalyst for promoting the decomposition of ammonia is remarkable in nickel (Ni), but other metals also have the action as a catalyst for promoting the decomposition of ammonia.
In this example, a heater composed of Inconel is used as the
また、図３に示すように、ヒーター１３表面の広範囲に酸化膜が形成されている状態では、熱処理炉１内のアンモニアガスのヒーター１３表面への接触（ニッケルとの接触）が阻害されて、図４の下側の式に示すように、アンモニアの分解が抑制される。
アンモニアの分解が抑制されることにより、熱処理炉１内の残留アンモニア濃度が上昇することとなる。
Further, as shown in FIG. 3, in the state where an oxide film is formed over a wide range of the surface of the
By suppressing the decomposition of ammonia, the concentration of residual ammonia in the heat treatment furnace 1 increases.
このように、ヒーター１３表面の酸化膜形成範囲（酸化膜が形成される面積）によりアンモニア分解の進行度合いが変化するため、ヒーター１３表面の酸化膜形成範囲を調整することにより、ヒーター１３表面でのアンモニアの分解度合いを制御し、熱処理炉１内の残留アンモニア濃度を所望の値に調節することが可能である。
As described above, the progress of ammonia decomposition changes depending on the oxide film formation range (the area where the oxide film is formed) on the surface of the
そこで、本例の浸窒焼入れ方法においては、前記ヒーター１３の表面における酸化膜の形成範囲の大きさを調整して、ヒーター１３表面に形成される酸化膜の面積を一定にすることにより、ヒーター１３表面でのアンモニアの分解度合いを制御して、熱処理炉１内の残留アンモニア濃度を一定に保持し、浸窒焼入れにより得られる浸窒焼入れ品の、表面の硬度や硬化深さなどといった浸窒状態のばらつきを抑えて、浸窒焼入れ品の品質の向上を図るようにしている。
Therefore, in the nitriding quenching method of this example, the size of the oxide film formation range on the surface of the
ヒーター１３の表面における酸化膜の形成範囲の調整は、例えばヒーター１３表面に既に形成されている酸化膜を所定期間毎に除去して、所定の形成範囲に揃えることにより行うことができる。
The adjustment of the formation range of the oxide film on the surface of the
この場合、酸化膜を除去するタイミングとしては、例えば浸窒焼入れ処理を行う毎に、つまり各回の浸窒焼入れ処理を行う前のタイミングで、または各回の浸窒焼入れ処理が終了したタイミングで酸化膜を除去することができる。 In this case, as the timing of removing the oxide film, for example, every time the nitriding quenching process is performed, that is, at the timing before performing each nitriding quenching process, or at the timing when each nitriding quenching process is completed. Can be removed.
また、酸化膜の除去は、熱処理炉１内の雰囲気を還元雰囲気にしたり真空にしたりすることで行うことができる。
さらに、酸化膜の除去は、ヒーター１３の表面に形成されている酸化膜の一部を除去するように行ったり、形成されている酸化膜の全部を除去するように行ったりすることができる。
The oxide film can be removed by making the atmosphere in the heat treatment furnace 1 a reducing atmosphere or a vacuum.
Further, the oxide film can be removed so as to remove a part of the oxide film formed on the surface of the
このように、ヒーター１３の表面に形成される酸化膜を除去して、酸化膜がヒーター１３表面における所定の大きさの面積に形成されている状態に調整することで、熱処理炉１内の残留アンモニア濃度を安定させて、浸窒焼入れ処理により得られた浸窒焼入れ品の品質を向上することができる。
In this way, the oxide film formed on the surface of the
また、ヒーター１３の表面における酸化膜の形成範囲の調整は、例えば所定期間毎にヒーター１３表面に酸化膜を形成して、ヒーター１３表面における酸化膜の形成範囲を所定の範囲に揃えることにより行うことができる。
The oxide film formation range on the surface of the
この場合、酸化膜を形成するタイミングとしては、例えば浸窒焼入れ処理を行う毎に、つまり各回の浸窒焼入れ処理を行う前のタイミングで、または各回の浸窒焼入れ処理が終了したタイミングで酸化膜を形成することができる。 In this case, as the timing of forming the oxide film, for example, every time the nitriding and quenching process is performed, that is, at the timing before performing each nitriding and quenching process, or at the timing when each nitriding and quenching process is completed. Can be formed.
また、酸化膜の形成は、熱処理炉１内に大気または酸素を含むガスを導入して、導入した大気またはガスの酸素によりヒーター１３表面を酸化させることで行うことができる。
The oxide film can be formed by introducing the atmosphere or a gas containing oxygen into the heat treatment furnace 1 and oxidizing the surface of the
このように、ヒーター１３の表面に形成されている酸化膜を除去したり、ヒーター１３の表面に酸化膜を形成したりして、ヒーター１３の表面に形成される酸化膜の範囲の調整を行うことで、ヒーター１３表面でのアンモニアガスの分解量を一定にして、熱処理炉１内の残留アンモニア濃度を安定させ、浸窒焼入れ品の品質を向上することが可能となっている。
As described above, the oxide film formed on the surface of the
つまり、浸窒焼入れ装置を構成する熱処理炉１においては、ヒーター１３表面でのアンモニアの分解度合いを制御して熱処理炉１内の残留アンモニア濃度を安定させ、浸窒焼入れ品の品質を向上するために、ヒーター１３の表面における酸化膜の形成範囲の調整がなされている。
That is, in the heat treatment furnace 1 constituting the nitriding and quenching apparatus, the degree of ammonia decomposition on the surface of the
次に、本浸窒焼入れ方法によりヒーター１３の表面における酸化膜の形成範囲の調整を行う場合の例として、例えば実際にヒーター１３の表面を酸化させて、該表面に酸化膜を形成した後に浸窒焼入れ処理を行った場合の残留アンモニア濃度、および実際にヒーター１３の表面を還元して、該表面に形成されていた酸化膜を除去した後に浸窒焼入れ処理を行った場合の残留アンモニア濃度について説明する。
Next, as an example of adjusting the formation range of the oxide film on the surface of the
まず、第一実施例では、浸窒焼入れ処理を行う前に、熱処理炉１内の雰囲気を８００℃に加熱するとともに、１ｍ３／ｈｒの窒素および０．１ｍ３／ｈｒの空気を導入ガスとして熱処理炉１内に導入してヒーター１３の表面を酸化させて、該表面に酸化膜を形成した後に浸窒焼入れ処理を行い、そのときの残留アンモニア濃度を測定した。
この場合の、浸窒焼入れ処理は、熱処理炉１内雰囲気の加熱温度を８００℃とし、熱処理炉１内への導入ガスを１ｍ３／ｈｒの窒素および１．７ｍ３／ｈｒのアンモニアとして行った。
First, in the first embodiment, the atmosphere in the heat treatment furnace 1 is heated to 800 ° C. before performing the nitriding quenching process, and 1 m 3 / hr of nitrogen and 0.1 m 3 / hr of air are used as introduction gases. It was introduced into the heat treatment furnace 1 to oxidize the surface of the
In this case, the nitriding quenching treatment was performed with the heating temperature of the atmosphere in the heat treatment furnace 1 being 800 ° C., and the gas introduced into the heat treatment furnace 1 being 1 m 3 / hr nitrogen and 1.7 m 3 / hr ammonia. .
また、第二実施例では、浸窒焼入れ処理を行う前に、熱処理炉１内の雰囲気を９３０℃に加熱するとともに、１ｍ３／ｈｒの窒素および１．７ｍ３／ｈｒのアンモニアを導入ガスとして熱処理炉１内に導入してヒーター１３の表面を還元して、該表面に形成されていた酸化膜を除去した後に浸窒焼入れ処理を行い、そのときの残留アンモニア濃度を測定した。
この場合の、浸窒焼入れ処理は、熱処理炉１内雰囲気の加熱温度を８００℃とし、熱処理炉１内への導入ガスを１ｍ３／ｈｒの窒素および１．７ｍ３／ｈｒのアンモニアとして行った。
In the second embodiment, before performing the nitriding and quenching treatment, the atmosphere in the heat treatment furnace 1 is heated to 930 ° C., and 1 m 3 / hr of nitrogen and 1.7 m 3 / hr of ammonia are used as introduction gases. After introducing into the heat treatment furnace 1 to reduce the surface of the
In this case, the nitriding quenching treatment was performed with the heating temperature of the atmosphere in the heat treatment furnace 1 being 800 ° C., and the gas introduced into the heat treatment furnace 1 being 1 m 3 / hr nitrogen and 1.7 m 3 / hr ammonia. .
さらに、比較例として、ヒーター１３表面の酸化・還元を特に行わず、ヒーター１３の表面における酸化膜の形成範囲を調整せずに浸窒焼入れ処理を行い、そのときの残留アンモニア濃度を測定した。
Furthermore, as a comparative example, the surface of the
このようにして測定した第一実施例、第二実施例、および比較例についての残留アンモニア濃度を図５に示す。
図５によれば、測定を複数回の浸窒焼入れ処理について行った場合の残留アンモニア濃度のばらつきは、比較例の残留アンモニア濃度のばらつきＲｃが最も大きく第一実施例および第二実施例の残留アンモニア濃度のばらつきＲ１・Ｒ２は、それぞれ比較例のばらつきＲｃよりも大幅に小さくなっている。
また、第二実施例の残留アンモニア濃度のばらつきＲ２は、第一実施例の残留アンモニア濃度のばらつきＲ１よりも小さくなっている。
FIG. 5 shows the residual ammonia concentrations for the first example, the second example, and the comparative example measured in this way.
According to FIG. 5, the variation in the residual ammonia concentration when the measurement was performed for a plurality of nitriding quenching processes was the largest in the variation Rc of the residual ammonia concentration in the comparative example, and the residual in the first and second examples. The variations R1 and R2 in the ammonia concentration are significantly smaller than the variation Rc in the comparative example.
Further, the residual ammonia concentration variation R2 of the second embodiment is smaller than the residual ammonia concentration variation R1 of the first embodiment.
例えば、第一実施例のばらつきＲ１は比較例のばらつきＲｃの１／３程度以下となっており、第二実施例のばらつきＲ２は比較例のばらつきＲｃの１／７程度以下となっており、第二実施例のばらつきＲ２は第一実施例のばらつきＲ１の半分程度以下となっている。 For example, the variation R1 of the first example is about 1/3 or less of the variation Rc of the comparative example, the variation R2 of the second example is about 1/7 or less of the variation Rc of the comparative example, The variation R2 of the second embodiment is about half or less of the variation R1 of the first embodiment.
このように、浸窒焼入れ処理を行う前にヒーター１３表面を酸化させることによりヒーター１３の表面における酸化膜の形成範囲を調整した第一実施例、および浸窒焼入れ処理を行う前にヒーター１３表面を還元することによりヒーター１３の表面における酸化膜の形成範囲を調整した第二実施例の残留アンモニア濃度のばらつきＲ１・Ｒ２は、酸化膜の形成範囲の調整を行わなかった比較例の残留アンモニア濃度のばらつきＲｃに比べて大幅に小さくなっており、安定していることがわかる。
As described above, the first embodiment in which the formation range of the oxide film on the surface of the
特に、酸化膜形成範囲の調整を行った場合でも、ヒーター１３の表面を酸化する実施例１の条件で酸化膜形成範囲の調整を行った場合のばらつきＲ１に比べて、ヒーター１３の表面を還元する実施例２の条件で酸化膜形成範囲の調整を行った場合のばらつきＲ２の方が小さく、安定している。
但し、実施例１の場合は、浸窒焼入れ処理時における熱処理炉１内の残留アンモニア濃度が実施例２の場合に比べて高くなるため、同一品質の浸窒焼入れ品を得るために浸窒焼入れ処理時に必要となる導入ガス量が、実施例２の場合よりも少なくて済む。
In particular, even when the oxide film formation range is adjusted, the surface of the
However, in the case of Example 1, since the residual ammonia concentration in the heat treatment furnace 1 at the time of the nitriding and quenching process is higher than that in the case of Example 2, the nitriding and quenching is performed in order to obtain a nitrogen-quenched product of the same quality. The amount of introduced gas required at the time of processing is smaller than in the case of the second embodiment.
１ 熱処理炉
２ 制御装置
３ ガス供給管
１１ ワーク
１２ 治具
１３ ヒーター
1
Claims (7)
前記ヒーターの表面における酸化膜の形成範囲を調整することにより、ヒーター表面でのアンモニアの分解度合いを制御する、
ことを特徴とする浸窒焼入れ方法。 A workpiece composed of iron or an iron alloy is installed in a furnace to which ammonia is supplied, the interior of the furnace is heated by a heater configured to be in contact with the furnace atmosphere, which is composed of a metal member, and then quenched. By performing the treatment, it is a nitriding quenching method in which nitrogen is permeated and diffused into the workpiece and quenching,
By adjusting the formation range of the oxide film on the surface of the heater, the degree of ammonia decomposition on the heater surface is controlled,
Nitrogen quenching method characterized by that.
ヒーター表面に形成されている酸化膜を所定期間毎に除去することにより行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の浸窒焼入れ方法。 Adjustment of the formation range of the oxide film on the surface of the heater is
It is performed by removing the oxide film formed on the heater surface every predetermined period.
The nitriding and quenching method according to claim 1.
所定期間毎にヒーター表面に酸化膜を形成することにより行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の浸窒焼入れ方法。 Adjustment of the formation range of the oxide film on the surface of the heater is
This is done by forming an oxide film on the heater surface every predetermined period.
The nitriding and quenching method according to claim 1.
炉内雰囲気に接触するように配置され、
ヒーター表面でのアンモニアの分解度合いを制御するために、ヒーターの表面における酸化膜の形成範囲の調整がなされる、
ことを特徴とする浸窒焼入れ用ヒーター。 A nitrogen-quenching heater for heating a workpiece that is installed in a furnace supplied with ammonia and made of iron or an iron alloy, to diffuse and diffuse nitrogen into the workpiece, and for quenching,
Placed in contact with the furnace atmosphere,
In order to control the decomposition degree of ammonia on the heater surface, the formation range of the oxide film on the heater surface is adjusted.
Nitrogen hardening heater characterized by that.
ヒーター表面に形成されている酸化膜を所定期間毎に除去することにより行われる、
ことを特徴とする請求項４に記載の浸窒焼入れ用ヒーター。 Adjustment of the formation range of the oxide film on the surface of the heater,
It is performed by removing the oxide film formed on the heater surface every predetermined period.
The nitriding and quenching heater according to claim 4.
所定期間毎にヒーター表面に酸化膜を形成することにより行われる、
ことを特徴とする請求項５に記載の浸窒焼入れ用ヒーター。 Adjustment of the formation range of the oxide film on the surface of the heater,
It is performed by forming an oxide film on the heater surface every predetermined period,
The nitriding and quenching heater according to claim 5.
ことを特徴とする浸窒焼入れ装置。
The heater according to any one of claims 4 to 6, comprising:
Nitrogen hardening equipment characterized by that.
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- 2008-06-12 JP JP2008154204A patent/JP2009299122A/en active Pending
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