JP2019026875A - Production method of workpiece - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はワークの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a workpiece manufacturing method.
鉄鋼材料の表面を強化するための処理の一つとして、ワークの表面に浸炭処理および浸窒処理を施すことにより、ワークの表面に硬化層を形成する浸炭浸窒処理が従来から行われている。 As one of the treatments for strengthening the surface of steel materials, carburizing and nitriding treatment that forms a hardened layer on the surface of the workpiece by carburizing and nitriding the workpiece surface has been conventionally performed. .
特許文献１には、加熱炉に水素ガスと窒素ガスとを導入し、水蒸気分圧と水素分圧とを調整しつつワークの脱炭処理を行い、脱炭したワークに対して窒化処理を行うことによってワークを製造する、ワークの製造方法に関する技術が開示されている。
In
背景技術で説明したように、特許文献１に開示されている技術では、水蒸気分圧と水素分圧とを調整しつつワークの脱炭処理を行っている。しかしながら、脱炭処理に水蒸気（Ｈ２Ｏ）を用いた場合、水蒸気の影響によりワーク表面が酸化しやすくなるという問題がある。
As described in the background art, in the technique disclosed in
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、ワークに脱炭処理を施した際にワークの表面が酸化されることを抑制することが可能なワークの製造方法を提供するものである。 This invention is made in view of said problem, and provides the manufacturing method of the workpiece | work which can suppress that the surface of a workpiece | work is oxidized when performing a decarburization process to a workpiece | work. is there.
本発明にかかるワークの製造方法は、ワークに対して脱炭処理をする工程と、前記脱炭処理されたワークに対して浸窒処理をする工程と、を備え、前記脱炭処理は、真空引きされた加熱炉内に水素ガスを導入しながら実施される。 The workpiece manufacturing method according to the present invention includes a step of decarburizing the workpiece, and a step of performing a nitriding treatment on the decarburized workpiece. It is carried out while introducing hydrogen gas into the drawn heating furnace.
本発明にかかるワークの製造方法では、真空引きされた加熱炉内に水素ガスを導入しながら脱炭処理を行っている。よって、脱炭処理の際にワークの表面が酸化されることを抑制することができる。 In the method for manufacturing a workpiece according to the present invention, decarburization is performed while introducing hydrogen gas into a vacuumed heating furnace. Therefore, it can suppress that the surface of a workpiece | work is oxidized in the case of a decarburization process.
本発明により、ワークに脱炭処理を施した際にワークの表面が酸化されることを抑制することが可能なワークの製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION By this invention, the workpiece | work manufacturing method which can suppress that the surface of a workpiece | work is oxidized when performing a decarburization process to a workpiece | work can be provided.
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、図面は適宜、簡略化されている。
なお、当然のことながら、図１に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸プラス向きが鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面である。
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment. In addition, the drawings are appropriately simplified for the sake of clarity.
As a matter of course, the right-handed xyz coordinates shown in FIG. 1 are convenient for explaining the positional relationship of the components. Usually, the z-axis plus direction is vertically upward, and the xy plane is a horizontal plane.
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１にかかるワークの製造方法に用いる熱処理装置の模式斜視図である。図１に示すように、熱処理装置１は加熱炉１０を備える。加熱炉１０の上部にはガスを供給する供給口２１が設けられている。また、加熱炉１０の下部にはガスを排気する排気口２２が設けられている。
<
FIG. 1 is a schematic perspective view of a heat treatment apparatus used in the workpiece manufacturing method according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the
加熱炉１０の供給口２１は、浸炭ガス、水素ガスまたは浸窒ガスの供給源（不図示）と接続されている。また、加熱炉１０の排気口２２は、真空ポンプ１１に接続されている。よって、真空ポンプ１１を作動させて加熱炉１０の内部を真空引きすることにより、浸炭ガス、水素ガスまたは浸窒ガスが供給口２１から供給されると共に、排気口２２から排出される。図１では、各ガスの流れの概略を黒矢印によって示す。また、加熱炉１０は、ヒーター（不図示）によって加熱される。
The
ワーク１２は、加熱炉１０の内部に設けられた載置台（不図示）に載置されている。ワーク１２は、例えば鉄や鉄合金等の鉄系の材料である。熱処理装置１は、加熱炉１０でワーク１２を加熱しながら、供給口２１から浸炭ガス、水素ガス、及び浸窒ガスをそれぞれ導入することで、ワーク１２の表面１３に対して浸炭処理、脱炭処理、及び浸窒処理をそれぞれ施す。
The
以下、熱処理装置１を用いてワークを処理する方法（ワークの製造方法）について説明する。なお、以下で説明するワークの製造方法では、浸炭処理が施されたワークに対して脱炭処理、及び浸窒処理を施す場合について説明するが、本実施の形態では、浸炭処理が施されていないワークに対して脱炭処理、及び浸窒処理を施してもよい。つまり、炭素を含む鋼材は、浸炭処理を施さなくてもワークの表面に炭素原子が存在するため、このような材料に対して脱炭処理、及び浸窒処理を施してもよい。 Hereinafter, a method of processing a workpiece using the heat treatment apparatus 1 (a method for manufacturing a workpiece) will be described. In the workpiece manufacturing method described below, a case where a decarburizing process and a nitrocarburizing process are performed on a workpiece that has been subjected to a carburizing process will be described. In the present embodiment, a carburizing process is performed. You may perform a decarburization process and a nitriding process with respect to the workpiece | work which is not. That is, since the steel material containing carbon has carbon atoms on the surface of the workpiece without performing the carburizing process, such a material may be subjected to a decarburizing process and a nitrocarburizing process.
図２は、実施の形態１にかかるワークの製造方法を示すフローチャートである。図１及び図２を参照し、ワークの製造方法の流れについて説明する。 FIG. 2 is a flowchart of the workpiece manufacturing method according to the first embodiment. With reference to FIG.1 and FIG.2, the flow of the manufacturing method of a workpiece | work is demonstrated.
＜ステップＳ１：真空引き＞
まず、図１に示すように、熱処理装置１の加熱炉１０内にワーク１２を設置し、真空ポンプ１１を作動させて加熱炉１０を真空引きする。加熱炉１０を真空引きした後、加熱炉１０内に不活性ガス（パージガス）を供給口２１から供給してパージする。加熱炉１０内に不活性ガスが供給された後、再度真空ポンプ１１を作動させ、さらに真空引きを行う。この真空引きにより、加熱炉１０内の圧力を約５０００Ｐａ以下まで減圧する。
<Step S1: evacuation>
First, as shown in FIG. 1, a
＜ステップＳ２：ワークを加熱＞
次に、ワーク１２を所定の温度まで加熱する。この加熱は、脱炭処理のための加熱である。加熱温度は４７０〜１１００℃、加熱時間は１０分〜１５分が好ましいが、ワークの材質や大きさ、求める強度により適宜変更可能である。
<Step S2: Heating the workpiece>
Next, the
＜ステップＳ３：脱炭処理＞
次に、脱炭処理を行う。脱炭処理には、水素ガスを用いる。図１に示すように、水素ガスは、供給口２１から供給されると共に、排気口２２から排出される。本実施の形態では、脱炭処理の際に加熱炉１０内を５０００Ｐａ以下まで減圧している。つまり、加熱炉１０内は水素の爆発限界を下回る圧力に調整されているため、加熱炉１０内の水素分圧が高くなったとしても、爆発のリスクを回避することができる。なお、脱炭量を定期的に管理するため、排気口２２にガス分析機（不図示）を設置してもよい。
<Step S3: Decarburization process>
Next, a decarburization process is performed. Hydrogen gas is used for the decarburization treatment. As shown in FIG. 1, hydrogen gas is supplied from the
＜ステップＳ４：脱炭量の測定＞
次に、脱炭量を測定する。脱炭量は、ワークの表面炭素濃度を測定することで求めることができる。表面炭素濃度は、例えば電子線プローブマイクロアナライザー（Electron Probe Micro Analyzer,ＥＰＭＡ）を用いて測定する。所定の脱炭量を得られた場合は（ステップＳ４：ＹＥＳ）、浸窒処理（ステップＳ５）へ進む。一方、所定の脱炭量を得られなかった場合（ステップＳ４：ＮＯ）は、真空引き（ステップＳ１）の工程に戻り、ステップＳ１〜Ｓ４の工程を再度行う。ここで、所定の脱炭量とは、例えば、ワーク１２の表面１３から深さ０．０ｍｍ〜０．２ｍｍの位置において、炭素濃度が約０．７mass％以下となる場合をいう。
<Step S4: Measurement of decarburization amount>
Next, the amount of decarburization is measured. The amount of decarburization can be determined by measuring the surface carbon concentration of the workpiece. The surface carbon concentration is measured using, for example, an electron probe micro analyzer (EPMA). When the predetermined decarburization amount is obtained (step S4: YES), the process proceeds to the nitriding process (step S5). On the other hand, when the predetermined decarburization amount cannot be obtained (step S4: NO), the process returns to the vacuuming (step S1) process, and the processes of steps S1 to S4 are performed again. Here, the predetermined amount of decarburization refers to a case where the carbon concentration is about 0.7 mass% or less at a depth of 0.0 mm to 0.2 mm from the
＜ステップＳ５：浸窒処理＞
最後に、浸窒処理を行う。図１に示すように、加熱炉１０の供給口２１からワーク１２に対しアンモニアガスを含む浸窒ガスを供給し、ワーク１２をヒータ（不図示）を用いて加熱する。加熱により、加熱炉１０内に供給された浸窒ガスが熱分解されて、窒素原子がワーク１２の内部に取り込まれることで、ワーク１２に対して浸窒処理が施される。
以上が、実施の形態１にかかるワークの製造方法の一連の流れである。
<Step S5: Nitrogen treatment>
Finally, a nitriding process is performed. As shown in FIG. 1, a nitriding gas containing ammonia gas is supplied from a
The above is a series of flows of the workpiece manufacturing method according to the first embodiment.
次に、脱炭処理（ステップＳ３）について詳細に説明する。図３は、図１における領域Ａ１の拡大図であり、脱炭処理を示す模式図である。図３に示すように、脱炭処理においてワーク１２が加熱されると、ワーク１２の内部から外部へと炭素が拡散する（矢印参照）。脱炭処理では、ワーク１２の温度が高いほど炭素の拡散が促されるので、ワーク１２の温度を高くすることでワーク１２の表面１３から深い位置にある炭素を脱炭することが可能となる。
Next, the decarburization process (step S3) will be described in detail. FIG. 3 is an enlarged view of a region A1 in FIG. 1 and is a schematic diagram showing a decarburization process. As shown in FIG. 3, when the
ワーク１２を加熱することで拡散した炭素は、ワークの表面において脱炭ガスである水素ガスと反応する。このとき、炭素は水素ガスと反応してメタンガスを生成する。メタンガスは水素ガスよりも重いため、加熱炉１０の下部に設けられた排気口２２より速やかに排出することが可能である。このように、ワーク１２に脱炭処理を施してワーク１２の表面１３近傍における炭素濃度を下げることにより、その後の浸窒処理（ステップＳ５）において窒素がワーク１２の内部へ浸透しやすくなる。
The carbon diffused by heating the
従来のように、大気圧下における浸炭浸窒処理において、水蒸気を用いて脱炭処理をした場合は、水蒸気の強い酸化力によって鉄を含むワークの表面は容易に酸化されてしまい、その後の浸窒処理が阻害されるという問題があった。 In conventional carburizing and nitriding treatment under atmospheric pressure, when decarburization is performed using water vapor, the surface of the workpiece containing iron is easily oxidized by the strong oxidizing power of water vapor, and the subsequent immersion is performed. There was a problem that the nitrogen treatment was hindered.
本実施の形態では、ワーク１２に浸窒処理を施す前に脱炭処理を施しているが、この脱炭処理の際に、真空引きされた加熱炉１０内に水素ガスを導入しながら脱炭処理を行っている。よって、脱炭処理の際にワーク１２の表面１３が酸化されることを抑制することができる。さらに、ワーク１２の表面１３の酸化が抑制されることにより、脱炭処理の後、ワーク１２に浸窒処理を施した際に浸窒の速度が低下してしまうことを抑制することができる。
In the present embodiment, decarburization treatment is performed before the
また、ワーク１２の脱炭処理の際に、真空条件下で水素ガスを用いて脱炭処理をすることで、ワーク１２の表面における脱炭処理を促進することができる。また、このような条件で脱炭処理をすることで、ワーク１２の表面１３から深い位置にある炭素を脱炭することができる。このように、本実施の形態では、ワーク１２の表面およびワーク１２の表面１３から深い位置における脱炭処理を促進することができるので、脱炭処理後の浸窒処理において、窒素原子をワーク１２内に効率的に取り込むことができる。よって、浸窒処理の時間を短縮することができる。
Moreover, the decarburization process in the surface of the workpiece | work 12 can be accelerated | stimulated by performing the decarburization process using hydrogen gas in vacuum conditions in the case of the decarburization process of the workpiece |
さらに、脱炭処理の際に水蒸気を用いていないので、加熱炉１０や治具などが水蒸気の水分を吸い込むことを抑制できる。よって、真空引きの性能が悪化してしまうことを抑制することができる。また、真空引きによって加熱炉１０内が減圧状態となっているので、水素ガスの圧力を爆発限界以下とすることができる。
Furthermore, since water vapor is not used in the decarburization process, the
次に、本発明の実施例について説明する。
以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
Next, examples of the present invention will be described.
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited only to these Examples.
＜実施例１＞
図４は、実施例１にかかる浸炭ガス、水素ガスおよび浸窒ガスの導入条件を示すグラフである。実施例１では、アセチレンガスを含む浸炭ガスによる浸炭処理、水素ガスによる脱炭処理、アンモニアガスを含む浸窒ガスによる浸窒処理を行った。
<Example 1>
FIG. 4 is a graph showing the introduction conditions of the carburizing gas, hydrogen gas, and nitriding gas according to the first example. In Example 1, carburizing treatment with a carburizing gas containing acetylene gas, decarburizing treatment with hydrogen gas, and nitriding treatment with a nitrogenizing gas containing ammonia gas were performed.
まず、浸炭処理の前に、ワークを９５０℃まで加熱した。次に、加熱炉にアセチレンガスを含む浸炭ガスを導入し、浸炭処理を行った。浸炭処理は、９５０℃において１０分間、加熱炉内の圧力を１０，０００Ｐａに調整して行った。
次に、水素ガスを用いて脱炭処理を行った。脱炭処理は、９５０℃において１０分間、加熱炉内の圧力を５，０００Ｐａに調整して行った。
最後に、アンモニアガスを用いて浸窒処理を行った。浸窒処理は、９５０℃において２０分間、加熱炉内の圧力を１０，０００Ｐａに調整して行った。
First, the workpiece was heated to 950 ° C. before carburizing treatment. Next, carburizing treatment was performed by introducing carburizing gas containing acetylene gas into the heating furnace. The carburizing process was performed at 950 ° C. for 10 minutes by adjusting the pressure in the heating furnace to 10,000 Pa.
Next, decarburization treatment was performed using hydrogen gas. The decarburization treatment was performed at 950 ° C. for 10 minutes by adjusting the pressure in the heating furnace to 5,000 Pa.
Finally, nitrogen treatment was performed using ammonia gas. The nitriding treatment was performed at 950 ° C. for 20 minutes by adjusting the pressure in the heating furnace to 10,000 Pa.
以上の処理によって得られたワークの表面における炭素濃度分布と窒素濃度分布を示すグラフを、次の図５及び図６に示す。 The graphs showing the carbon concentration distribution and the nitrogen concentration distribution on the surface of the workpiece obtained by the above treatment are shown in FIGS.
図５は、実施例１にかかるワークの深さ方向における炭素濃度分布を示すグラフである。また、図６は、実施例１にかかるワークの深さ方向における窒素濃度分布を示すグラフである。図５及び図６において、横軸はワーク表面からの深さを示す。縦軸は、図５では炭素濃度を示し、図６では窒素濃度を示す。 FIG. 5 is a graph showing the carbon concentration distribution in the depth direction of the workpiece according to the first example. FIG. 6 is a graph showing the nitrogen concentration distribution in the depth direction of the workpiece according to Example 1. 5 and 6, the horizontal axis represents the depth from the workpiece surface. The vertical axis shows the carbon concentration in FIG. 5 and the nitrogen concentration in FIG.
まず、図５を参照して炭素濃度について説明する。本実施例では、ワーク表面から０．２ｍｍ程度の深さにおける炭素濃度が最も高いピークを示している（約０．６mass％）。炭素濃度のピークより表層側および深層側にかけて、炭素濃度は緩やかに減少している。表層側における炭素濃度が低い理由は、水素ガスによる脱炭処理が行われたため、表層側の炭素濃度が低下したためと考えられる。
次に、図６を参照して窒素濃度について説明する。本実施の形態では、水素ガスによる脱炭処理後、浸窒処理が行われているため、最表層（深さ０．０ｍｍ）における窒素濃度が最も高くなっている（約０．２mass％）。つまり、脱炭された部分に窒素が入り込み、窒化されたものと考えられる。
First, the carbon concentration will be described with reference to FIG. In this example, the peak with the highest carbon concentration at a depth of about 0.2 mm from the workpiece surface is shown (about 0.6 mass%). From the peak of the carbon concentration to the surface layer side and the deep layer side, the carbon concentration gradually decreases. The reason why the carbon concentration on the surface layer side is low is considered to be because the carbon concentration on the surface layer side was lowered because decarburization treatment with hydrogen gas was performed.
Next, the nitrogen concentration will be described with reference to FIG. In the present embodiment, since the nitriding treatment is performed after the decarburization treatment with hydrogen gas, the nitrogen concentration in the outermost layer (depth 0.0 mm) is the highest (about 0.2 mass%). That is, it is considered that nitrogen entered the decarburized portion and was nitrided.
＜実施例２＞
図７は、実施例２にかかる浸炭ガス、水素ガスおよび浸窒ガスの導入条件を示すグラフである。実施例２では、アセチレンガスを含む浸炭ガスによる浸炭処理、水素ガスによる脱炭処理と併せて少量の浸窒ガスを導入することによる浸窒処理、アンモニアガスを含む浸窒ガスによる浸窒処理を行った。
<Example 2>
FIG. 7 is a graph showing the introduction conditions of carburizing gas, hydrogen gas, and nitrous gas according to Example 2. In Example 2, carburizing treatment with a carburizing gas containing acetylene gas, nitrogen removing treatment by introducing a small amount of a nitrogen removing gas in combination with decarburizing treatment with hydrogen gas, and nitrogen removing treatment with a nitrogen removing gas containing ammonia gas. went.
まず、浸炭処理の前に、ワークを９５０℃まで加熱した。次に、加熱炉にアセチレンガスを含む浸炭ガスを導入し、浸炭処理を行った。浸炭処理は、９５０℃において１０分間、加熱炉内の圧力を１０，０００Ｐａに調整して行った。 First, the workpiece was heated to 950 ° C. before carburizing treatment. Next, carburizing treatment was performed by introducing carburizing gas containing acetylene gas into the heating furnace. The carburizing process was performed at 950 ° C. for 10 minutes by adjusting the pressure in the heating furnace to 10,000 Pa.
次に、水素ガスによる脱炭処理と併せて、少量の浸窒ガスを導入することによって、浸窒処理を行った。浸窒ガスには、実施例１と同様アンモニアガスを用いた。本実施例において、水素ガスと浸窒ガスとのガス比率は９：１にて行った。脱炭処理および少量の浸窒ガスによる浸窒処理は、９５０℃において１０分間、加熱炉内の圧力を５，０００Ｐａに調整して行った。
最後に、アンモニアガスを含む浸窒ガスによる浸窒処理を行った。浸窒処理は、９５０℃において２０分間、加熱炉内の圧力を１０，０００Ｐａに調整して行った。
Next, nitrogen treatment was performed by introducing a small amount of nitrogen gas together with decarburization treatment with hydrogen gas. As the nitriding gas, ammonia gas was used as in Example 1. In this example, the gas ratio of hydrogen gas to nitrogen gas was 9: 1. The decarburization treatment and the nitriding treatment with a small amount of nitriding gas were performed at 950 ° C. for 10 minutes by adjusting the pressure in the heating furnace to 5,000 Pa.
Finally, a nitriding treatment with a nitriding gas containing ammonia gas was performed. The nitriding treatment was performed at 950 ° C. for 20 minutes by adjusting the pressure in the heating furnace to 10,000 Pa.
以上の処理によって得られたワークの表面における炭素濃度分布と窒素濃度分布を示すグラフを、次の図８及び図９に示す。 The graphs showing the carbon concentration distribution and the nitrogen concentration distribution on the surface of the workpiece obtained by the above treatment are shown in FIGS.
図８は、実施例２にかかるワークの深さ方向における炭素濃度分布を示すグラフである。また、図９は、実施例２にかかるワークの深さ方向における窒素濃度分布を示すグラフである。図８及び図９において、横軸はワーク表面からの深さを示す。縦軸は、図８では炭素濃度を示し、図９では窒素濃度を示す。 FIG. 8 is a graph showing the carbon concentration distribution in the depth direction of the workpiece according to the second example. FIG. 9 is a graph showing the nitrogen concentration distribution in the depth direction of the workpiece according to Example 2. 8 and 9, the horizontal axis indicates the depth from the workpiece surface. The vertical axis shows the carbon concentration in FIG. 8, and the nitrogen concentration in FIG.
まず、図８を参照して炭素濃度について説明する。本実施例では、ワーク表面から０．２ｍｍ程度の深さにおける炭素濃度が最も高いピークを示している（約０．７mass％）。炭素濃度のピークより表層側および深層側にかけて、炭素濃度は緩やかに減少している。表層側における炭素濃度が低い理由は、水素ガスによる脱炭処理が行われたため、表層側の炭素濃度が低下したためと考えられる。 First, the carbon concentration will be described with reference to FIG. In this example, the peak with the highest carbon concentration at a depth of about 0.2 mm from the workpiece surface is shown (about 0.7 mass%). From the peak of the carbon concentration to the surface layer side and the deep layer side, the carbon concentration gradually decreases. The reason why the carbon concentration on the surface layer side is low is considered to be because the carbon concentration on the surface layer side was lowered because decarburization treatment with hydrogen gas was performed.
次に、図９を参照して窒素濃度について説明する。本実施の形態では、水素ガスによる脱炭処理後、浸窒処理が行われているため、最表層（深さ０．０ｍｍ）における窒素濃度が最も高くなっている（約０．４mass％）。つまり、脱炭された部分に窒素が入り込み、窒化されたものと考えられる。 Next, the nitrogen concentration will be described with reference to FIG. In the present embodiment, since the nitriding treatment is performed after the decarburization treatment with hydrogen gas, the nitrogen concentration in the outermost layer (depth 0.0 mm) is the highest (about 0.4 mass%). That is, it is considered that nitrogen entered the decarburized portion and was nitrided.
＜比較例１＞
図１０は、比較例１にかかる浸炭ガス、水素ガスおよび浸窒ガスの導入条件を示すグラフである。比較例１では、アセチレンガスを含む浸炭ガスによる浸炭処理と、アンモニアガスを含む浸窒ガスによる浸窒処理を行った。なお、比較例１においては、脱炭処理は行っていない。
<Comparative Example 1>
FIG. 10 is a graph showing the introduction conditions of carburizing gas, hydrogen gas, and nitrous gas according to Comparative Example 1. In the comparative example 1, the carburizing process by the carburizing gas containing acetylene gas and the nitriding process by the nitriding gas containing ammonia gas were performed. In Comparative Example 1, the decarburization process is not performed.
まず、浸炭処理の前に、ワークを９５０℃まで加熱した。次に、加熱炉にアセチレンガスを含む浸炭ガスを導入し、浸炭処理を行った。浸炭処理は、９５０℃において１０分間、加熱炉内の圧力を１０，０００Ｐａに調整して行った。
次に、アンモニアガスを用いて浸窒処理を行った。浸窒処理は、９５０℃において４０分間、加熱炉内の圧力を１０，０００Ｐａに調整して行った。
First, the workpiece was heated to 950 ° C. before carburizing treatment. Next, carburizing treatment was performed by introducing carburizing gas containing acetylene gas into the heating furnace. The carburizing process was performed at 950 ° C. for 10 minutes by adjusting the pressure in the heating furnace to 10,000 Pa.
Next, nitrogen treatment was performed using ammonia gas. The nitriding treatment was performed at 950 ° C. for 40 minutes by adjusting the pressure in the heating furnace to 10,000 Pa.
以上の処理によって得られたワークの表面における炭素濃度分布と窒素濃度分布を示すグラフを、次の図１１及び図１２に示す。 The following graphs showing the carbon concentration distribution and the nitrogen concentration distribution on the surface of the workpiece obtained by the above treatment are shown in FIGS.
図１１は、比較例１にかかるワークの深さ方向における炭素濃度分布を示すグラフである。また、図１２は、比較例１にかかるワークの深さ方向における窒素濃度分布を示すグラフである。図１１及び図１２において、横軸はワーク表面からの深さを示す。縦軸は、図１１では炭素濃度を示し、図１２では窒素濃度を示す。 FIG. 11 is a graph showing the carbon concentration distribution in the depth direction of the workpiece according to Comparative Example 1. FIG. 12 is a graph showing the nitrogen concentration distribution in the depth direction of the workpiece according to Comparative Example 1. 11 and 12, the horizontal axis indicates the depth from the workpiece surface. The vertical axis shows the carbon concentration in FIG. 11, and the nitrogen concentration in FIG.
まず、図１１を参照して炭素濃度について説明する。比較例１では、ワークの最表層（０．０ｍｍ）における炭素濃度が最も高くなっている（約０．８mass％）。これは、比較例１においては脱炭処理が行われていないため、ワークの最表層が最も高い炭素濃度を示したものと考えられる。 First, the carbon concentration will be described with reference to FIG. In Comparative Example 1, the carbon concentration in the outermost surface layer (0.0 mm) of the workpiece is the highest (about 0.8 mass%). This is presumably because the decarburization treatment was not performed in Comparative Example 1, and thus the outermost surface layer of the workpiece showed the highest carbon concentration.
次に、図１２を参照して窒素濃度について説明する。比較例１では、浸炭処理後の脱炭処理が行われていない。つまり、ワークの表層において炭素濃度が高く、窒素が入りにくい状態である。また、窒素濃度は、ワークの最表面が最も高い窒素濃度を示すが、０．１mass％程度である。 Next, the nitrogen concentration will be described with reference to FIG. In Comparative Example 1, the decarburization process after the carburization process is not performed. That is, it is in a state where the carbon concentration is high on the surface layer of the work and nitrogen is difficult to enter. Moreover, although nitrogen concentration shows the nitrogen concentration with the highest outermost surface of a workpiece | work, it is about 0.1 mass%.
以上の結果を用いて、実施例１及び実施例２と比較例１との対比を行う。
実施例１及び実施例２では、ワークの最表層の炭素濃度が脱炭により低い値を示し、それぞれ０．４％程度であった。これに対し、比較例１では、ワークの最表層の炭素濃度が比較的高く、約０．８％であった。
Comparison between Example 1 and Example 2 and Comparative Example 1 is performed using the above results.
In Example 1 and Example 2, the carbon concentration of the outermost layer of the workpiece showed a low value due to decarburization, and was about 0.4% respectively. On the other hand, in Comparative Example 1, the carbon concentration of the outermost layer of the workpiece was relatively high and was about 0.8%.
また、実施例１及び実施例２では、最も高い窒素濃度がそれぞれ約０．２mass％、約０．４mass％と高い数値を示した。これに対し、比較例１では、最も高い窒素濃度が約０．１mass％程度であった。 Moreover, in Example 1 and Example 2, the highest nitrogen concentration showed the high numerical value with about 0.2 mass% and about 0.4 mass%, respectively. On the other hand, in Comparative Example 1, the highest nitrogen concentration was about 0.1 mass%.
さらに、実施例１及び実施例２では、浸窒処理を２０分で行うことができたが、比較例１では４０分の時間を要した。 Furthermore, in Example 1 and Example 2, the nitriding treatment could be performed in 20 minutes, but in Comparative Example 1, it took 40 minutes.
以上の結果から、ワークの表層における炭素濃度が、浸窒処理の速度に大きく影響するものと考えられる。具体的には、ワークの表層における炭素濃度が低いほど、つまりよく脱炭されているほど、脱炭された部分に窒素が入り込むため、浸窒処理の速度が速くなる。実施例１及び実施例２では、ワークの内部まで十分に浸炭処理されているが、浸炭処理後、真空中においてワーク表面の酸化を抑制した上で脱炭処理することにより、浸窒処理時に浸窒速度の低下を抑制することができた。
さらに、実施例２においては、脱炭処理と浸窒処理とを同時に行うことにより、サイクルタイムを短縮することができた。
From the above results, it is considered that the carbon concentration in the surface layer of the work greatly affects the speed of the nitriding treatment. Specifically, the lower the carbon concentration in the surface layer of the workpiece, that is, the more decarburized, the more nitrogen enters the decarburized portion, and thus the speed of the nitriding treatment becomes faster. In Example 1 and Example 2, carburizing treatment is sufficiently performed up to the inside of the workpiece, but after carburizing treatment, decarburization treatment is performed in a vacuum after suppressing the oxidation of the workpiece surface in vacuum. It was possible to suppress a decrease in the nitrogen rate.
Furthermore, in Example 2, cycle time was able to be shortened by performing a decarburization process and a nitriding process simultaneously.
以上、本発明を上記実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。 Although the present invention has been described with reference to the above embodiment, the present invention is not limited only to the configuration of the above embodiment, and within the scope of the invention of the claims of the present application. It goes without saying that various modifications, corrections, and combinations that can be made by those skilled in the art are included.
１ 熱処理装置
１０ 加熱炉
１１ 真空ポンプ
１２ ワーク
１３ ワークの表面
２１ 供給口
２２ 排気口
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記脱炭処理されたワークに対して浸窒処理をする工程と、を備え、
前記脱炭処理は、真空引きされた加熱炉内に水素ガスを導入しながら実施される、
ワークの製造方法。 A process of decarburizing the workpiece;
And a step of nitriding the decarburized workpiece,
The decarburization process is performed while introducing hydrogen gas into a vacuum-heated heating furnace.
A method for manufacturing a workpiece.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2017144725A JP2019026875A (en) | 2017-07-26 | 2017-07-26 | Production method of workpiece |
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| JP2019026875A true JP2019026875A (en) | 2019-02-21 |
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| JP (1) | JP2019026875A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7360151B2 (en) | 2019-10-21 | 2023-10-12 | 株式会社日本テクノ | Stainless steel surface hardening treatment method and surface hardening treatment equipment |
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2017
- 2017-07-26 JP JP2017144725A patent/JP2019026875A/en active Pending
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