JPH0138870B2 - - Google Patents
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- JPH0138870B2 JPH0138870B2 JP28149984A JP28149984A JPH0138870B2 JP H0138870 B2 JPH0138870 B2 JP H0138870B2 JP 28149984 A JP28149984 A JP 28149984A JP 28149984 A JP28149984 A JP 28149984A JP H0138870 B2 JPH0138870 B2 JP H0138870B2
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- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 5
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/20—Carburising
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は鋼部品のガス浸炭方法に関するもの
で、特に粒界酸化及び被処理物の形状による浸炭
むらが少く、しかも変成炉が不要で極めて経済的
なガス浸炭方法に関する。
で、特に粒界酸化及び被処理物の形状による浸炭
むらが少く、しかも変成炉が不要で極めて経済的
なガス浸炭方法に関する。
従来、ガス浸炭方法として種々の方法が提供さ
れているが、そのほとんどが変成炉で変成された
浸炭性ガスを使用しており、いずれも成分中には
直接浸炭に関与しないN2(及びH2)が含まれて
いる。
れているが、そのほとんどが変成炉で変成された
浸炭性ガスを使用しており、いずれも成分中には
直接浸炭に関与しないN2(及びH2)が含まれて
いる。
浸炭の基本ガス反応は下記の通りである。
CO/CO2=KH2/H2O …(1)
2CO→〔C〕+CO2 …(2)
すなわち、浸炭に直接関与するガスはCOのみ
であり、COの分圧が大きいほど浸炭は活発に行
われ、ヘルツ応力の発生する深さに於ける硬さが
大きくなり、さらにピツチングに強い硬度を得る
ことができ、さらにまた、被処理品の形状による
浸炭むら(例えば、被処理品が歯車である場合、
歯面と歯元との浸炭度の相違)が少くすることが
できる。
であり、COの分圧が大きいほど浸炭は活発に行
われ、ヘルツ応力の発生する深さに於ける硬さが
大きくなり、さらにピツチングに強い硬度を得る
ことができ、さらにまた、被処理品の形状による
浸炭むら(例えば、被処理品が歯車である場合、
歯面と歯元との浸炭度の相違)が少くすることが
できる。
他方、粒界酸化は自由エネルギー変化の温度依
存性(△G)表によりCO/CO2,H2/H2Oの値
により決定される。
存性(△G)表によりCO/CO2,H2/H2Oの値
により決定される。
そこで、最適のガス組成はCOの分圧が大きく、
CO/CO2の値が大きいことと言える。
CO/CO2の値が大きいことと言える。
さらに、従来、変成炉を不要とした経済的な浸
炭方法も提供されている(例えば、特公昭58−
5259号公報)。
炭方法も提供されている(例えば、特公昭58−
5259号公報)。
それら、変成炉を不要とした浸炭方法において
も、その成分中には浸炭に直接関与しないN2(及
びH2)が含まれている。また、N2をキヤリアガ
スとして使用するのではなく、むしろベスチブル
パージガスとして用い、浸炭炉内には炭化水素ガ
スと酸化性ガスとしてのH2Oあるいは空気を送
入し、炉内でRX類似ガスを発生させる方法
(AIRCO法)も提供されている(雑誌、工業加熱
第20巻第5号、1983年9月、第10ページ)。
も、その成分中には浸炭に直接関与しないN2(及
びH2)が含まれている。また、N2をキヤリアガ
スとして使用するのではなく、むしろベスチブル
パージガスとして用い、浸炭炉内には炭化水素ガ
スと酸化性ガスとしてのH2Oあるいは空気を送
入し、炉内でRX類似ガスを発生させる方法
(AIRCO法)も提供されている(雑誌、工業加熱
第20巻第5号、1983年9月、第10ページ)。
上記のごときN2を含むガスを使用した浸炭方
法はN2によりCO,H2等がうすめられ、雰囲気中
におけるCOのみかけの分圧が下げられるため、
大量のガスが必要となり、さらにはエンリツチを
必要とし、炉内滞留時間の短縮等により反応時間
が不足し、炉内で平衡状態が得られず、浸炭むら
が生ずる場合があつた。
法はN2によりCO,H2等がうすめられ、雰囲気中
におけるCOのみかけの分圧が下げられるため、
大量のガスが必要となり、さらにはエンリツチを
必要とし、炉内滞留時間の短縮等により反応時間
が不足し、炉内で平衡状態が得られず、浸炭むら
が生ずる場合があつた。
それらはキヤリアーガスとしてN2ガスを使用
しない前記AIRCO法において空気を使用した場
合も、空気の主成分が窒素であるため同様であつ
た。
しない前記AIRCO法において空気を使用した場
合も、空気の主成分が窒素であるため同様であつ
た。
また、上記AIRCO法においてH2Oあるいは
CO2を使用した場合にはH2OあるいはCO2が分子
として安定しているため、反応系の分圧の中に完
全に組込まれることがなく、残り、遊離された状
態で出てきて粒界酸化の原因となるものであつ
た。
CO2を使用した場合にはH2OあるいはCO2が分子
として安定しているため、反応系の分圧の中に完
全に組込まれることがなく、残り、遊離された状
態で出てきて粒界酸化の原因となるものであつ
た。
本発明は特にN2を排除し、浸炭に直接関与す
るガスのみを炉内に導入して浸炭処理を行うもの
であり、したがつて、雰囲気中のCOが一定とな
るようにコントロールすることも容易であり、直
接浸炭に関与しないガスにより雰囲気中における
COのみかけの分圧が下げられることもなく浸炭
むらが防止され、しかも粒界酸化を防止すること
ができる。しかも導入ガス量を少くしないと平衡
しないため、導入ガス量を節約することができ、
変成炉が不要であるため、極めて経済的であるも
のである。
るガスのみを炉内に導入して浸炭処理を行うもの
であり、したがつて、雰囲気中のCOが一定とな
るようにコントロールすることも容易であり、直
接浸炭に関与しないガスにより雰囲気中における
COのみかけの分圧が下げられることもなく浸炭
むらが防止され、しかも粒界酸化を防止すること
ができる。しかも導入ガス量を少くしないと平衡
しないため、導入ガス量を節約することができ、
変成炉が不要であるため、極めて経済的であるも
のである。
本発明はN2を排除し、浸炭に必要なガスだけ
を所定温度以上に保つた炉内に供給して浸炭を行
うものであり、H2も減少させ、COの分圧を大と
するものであり、炉内には少量の炭化水素ガスと
少量の純酸素のみを導入するものである。
を所定温度以上に保つた炉内に供給して浸炭を行
うものであり、H2も減少させ、COの分圧を大と
するものであり、炉内には少量の炭化水素ガスと
少量の純酸素のみを導入するものである。
本発明では炭化水素ガスと純酸素を所定温度に
保つた炉内に導入することにより、浸炭に必要な
雰囲気を生成させて浸炭を行うものである。
保つた炉内に導入することにより、浸炭に必要な
雰囲気を生成させて浸炭を行うものである。
すなわち、炭化水素ガスと純酸素が下記のごと
く反応してCOが生じ、このCOと被処理品表面で
分解して生じた活性炭素〔C〕が被処理品の表面
に浸透拡散するものである。
く反応してCOが生じ、このCOと被処理品表面で
分解して生じた活性炭素〔C〕が被処理品の表面
に浸透拡散するものである。
(3)2CH4+O2→2CO+4H2
(4)2C3H8+3O2→6CO+8H2
(5)C4H10+2O2→4CO+5H2
2倍
2.8倍
3倍 CO%
33.3
42.2
44.3 実測値
29%
− 38%
(註.完全にCOとして反応するとする。)
したがつて、従来のごとく、直接浸炭に関与し
ないN2によりCO分圧が変動させられることもな
く、浸炭むらを少くすることができるものであ
る。
ないN2によりCO分圧が変動させられることもな
く、浸炭むらを少くすることができるものであ
る。
また、H2O,CO2等を使用せず、炉内を730℃
以上に保つて純酸素を導入するため、粒界酸化も
生ずることがないものである。
以上に保つて純酸素を導入するため、粒界酸化も
生ずることがないものである。
被処理品は歯車(モジユール2)で、
SCr420Hからなり、第1図示のごとく、必然
的に歯面1及び歯元2が構成されている。
的に歯面1及び歯元2が構成されている。
(A) 本発明実施例
処理温度 930℃
処理時間 2時間
導入ガス CH4+O2
(3/min)(0.5/min)
上記処理後、最適焼入れ温度850℃まで自然冷
却し、そして油冷(100℃)した(焼戻しせず)。
却し、そして油冷(100℃)した(焼戻しせず)。
上記処理後の歯車の歯面1及び歯元2の硬度及
び浸炭深さの測定結果は第2図示のごとくであ
る。
び浸炭深さの測定結果は第2図示のごとくであ
る。
すなわち、表面の硬さはHmV762、浸炭深さ
は歯面1で0.74mm、歯元2で0.66mmであつた。
は歯面1で0.74mm、歯元2で0.66mmであつた。
また、粒界酸化の状態を観察してみると、第3
図示のごとく、黒つぽい部分、線などの粒界酸化
はほとんどみられなかつた。
図示のごとく、黒つぽい部分、線などの粒界酸化
はほとんどみられなかつた。
なお、CO/CO2の値は29.0/0.07=414であつ
た。
た。
(B) 比較実施例(イ) AIRCO法。
被処理品の材質、処理温度、処理時間、処理後
の焼入条件を上記本発明実施例と同じくして、導
入ガスのみをCH4+Airに変更した。
の焼入条件を上記本発明実施例と同じくして、導
入ガスのみをCH4+Airに変更した。
(3/min)(3/min)
すなわち、純酸素にかえて、約80%の窒素を含
む空気を導入した。
む空気を導入した。
上記処理における歯車の歯面1及び歯元2の硬
度及び浸炭深さの測定結果は第4図示のごとくで
ある。
度及び浸炭深さの測定結果は第4図示のごとくで
ある。
すなわち、表面の硬さはHmmV762、浸炭深さ
は歯面1で0.72mm、歯元2で0.44であつた。
は歯面1で0.72mm、歯元2で0.44であつた。
また、粒界酸化の状態を観察してみると、第5
図示のごとく、部分的に黒つぽい部分、線などの
粒界酸化が見られた。
図示のごとく、部分的に黒つぽい部分、線などの
粒界酸化が見られた。
なお、CO/CO2の値は20.5/0.039=526であつ
た。
た。
(C) 比較実施例(ロ) 従来のRXガス使用法。
被処理品の材質、処理温度、処理時間、処理後
の焼入条件を上記本発明実施例と同じくして、導
入ガスをRXガス(CO 20% H2 40% N2 40
%)に変更した。
の焼入条件を上記本発明実施例と同じくして、導
入ガスをRXガス(CO 20% H2 40% N2 40
%)に変更した。
すなわち、約40%のN2が含まれている。
上記処理における歯車の歯面1及び歯元2の硬
度及び浸炭深さの測定結果は第6図示のごとくで
ある。
度及び浸炭深さの測定結果は第6図示のごとくで
ある。
すなわち、表面の硬さはHmV446、浸炭深さ
は歯面1で0.70mm、歯元2で0.36mmであつた。
は歯面1で0.70mm、歯元2で0.36mmであつた。
また、粒界酸化の状態を観察してみると、第7
図示のごとく、比較的均等化された粒界酸化が見
られた。
図示のごとく、比較的均等化された粒界酸化が見
られた。
なお、CO/CO2の値は24.2/0.18=134であつ
た。
た。
第8図には前記本発明実施例と前記比較実施例
(イ)AIRCO法による歯面1部における焼戻しした
場合の浸炭深さと硬さの比較線図が示され、第9
図には歯元2部における焼戻しした場合の浸炭深
さと硬さの比較線図が示されている。
(イ)AIRCO法による歯面1部における焼戻しした
場合の浸炭深さと硬さの比較線図が示され、第9
図には歯元2部における焼戻しした場合の浸炭深
さと硬さの比較線図が示されている。
なお、第8図、第9図における被処理品及び導
入ガス(量)は前記各実施例と同様であり、他の
処理条件は下記の通りである。
入ガス(量)は前記各実施例と同様であり、他の
処理条件は下記の通りである。
処理温度 930℃
処理時間 4時間
上記処理後、最適焼入れ温度850℃まで自然冷
却し、油冷(100℃)し、180℃×2時間で焼戻し
したものである。
却し、油冷(100℃)し、180℃×2時間で焼戻し
したものである。
第8図及び第9図を検討すると、比較実施例(イ)
に比べて本発明実施例では深く、硬い浸炭層を得
ることができ、また処理時間の短縮が可能である
ことが確認されたものである。
に比べて本発明実施例では深く、硬い浸炭層を得
ることができ、また処理時間の短縮が可能である
ことが確認されたものである。
すなわち、第8図及び第9図において、処理温
度と処理時間が同一であるため全浸炭深さは同じ
であるが、有効深さ(Hmv530)についてみる
と、第8図では本発明実施例が約1.0mmであるの
に対して比較実施例(イ)では約0.7mm程度であり、
同様に第9図では本発明実施例が約0.8mmである
のに対し、比較実施例(イ)では0.6mm程度にすぎな
いものである。
度と処理時間が同一であるため全浸炭深さは同じ
であるが、有効深さ(Hmv530)についてみる
と、第8図では本発明実施例が約1.0mmであるの
に対して比較実施例(イ)では約0.7mm程度であり、
同様に第9図では本発明実施例が約0.8mmである
のに対し、比較実施例(イ)では0.6mm程度にすぎな
いものである。
したがつて、処理温度と時間が同一の場合には
従来よりも浸炭による強度の向上を図ることがで
きるとともに、必要とする有効浸炭深さを得る場
合には処理時間の短縮を図ることができるもので
ある。
従来よりも浸炭による強度の向上を図ることがで
きるとともに、必要とする有効浸炭深さを得る場
合には処理時間の短縮を図ることができるもので
ある。
本発明によれば炉内には直接浸炭に必要なガス
だけが導入される。
だけが導入される。
したがつて、直接浸炭に関与しないガスが存在
しないため、雰囲気中のCOのコントロールも容
易であり、被処理物の形状による浸炭むらを少く
することができる。
しないため、雰囲気中のCOのコントロールも容
易であり、被処理物の形状による浸炭むらを少く
することができる。
さらに、導入されたガスは反応系の中に完全に
組込まれ、酸化を生じさせる余分な成分が存在し
ないため粒界酸化も少くすることができるもので
ある。
組込まれ、酸化を生じさせる余分な成分が存在し
ないため粒界酸化も少くすることができるもので
ある。
さらにまた、ガス使用量も少くてすみ変成炉を
必要としないため経済的である効果が得られるも
のである。
必要としないため経済的である効果が得られるも
のである。
図面は本発明の一実施例を示すもので、第1図
は被処理品の歯車の一部正面図、第2図は表面か
らの深さと硬さの関係を示す線図、第3図は粒界
酸化状態を示す金属組織の顕微鏡写真(倍率1000
倍)、第4図、第5図は比較実施例を示すもので、
第4図は表面からの深さと硬さの関係を示す線
図、第5図は粒界酸化状態を示す金属組織の顕微
鏡写真(倍率1000倍)、第6図、第7図はさらに
他の比較実施例を示し、第6図は表面からの深さ
と硬さの関係を示す線図、第7図は粒界酸化の状
態を示す金属組織の顕微鏡写真(倍率1000倍)、
第8図は本発明実施例と比較実施例(イ)における歯
車の歯面部における焼戻しした場合の浸炭深さと
硬さの比較線図、第9図は同じく歯元部における
浸炭深さと硬さの比較線図である。 1……(歯車の)歯面、2……(歯車の)歯
元。
は被処理品の歯車の一部正面図、第2図は表面か
らの深さと硬さの関係を示す線図、第3図は粒界
酸化状態を示す金属組織の顕微鏡写真(倍率1000
倍)、第4図、第5図は比較実施例を示すもので、
第4図は表面からの深さと硬さの関係を示す線
図、第5図は粒界酸化状態を示す金属組織の顕微
鏡写真(倍率1000倍)、第6図、第7図はさらに
他の比較実施例を示し、第6図は表面からの深さ
と硬さの関係を示す線図、第7図は粒界酸化の状
態を示す金属組織の顕微鏡写真(倍率1000倍)、
第8図は本発明実施例と比較実施例(イ)における歯
車の歯面部における焼戻しした場合の浸炭深さと
硬さの比較線図、第9図は同じく歯元部における
浸炭深さと硬さの比較線図である。 1……(歯車の)歯面、2……(歯車の)歯
元。
Claims (1)
- 1 730℃以上に保つた炉内に炭化水素ガスと少
量の純酸素を導入し、窒素ガスを排除して浸炭処
理することを特徴とするガス浸炭方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28149984A JPS61159567A (ja) | 1984-12-31 | 1984-12-31 | ガス浸炭方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28149984A JPS61159567A (ja) | 1984-12-31 | 1984-12-31 | ガス浸炭方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61159567A JPS61159567A (ja) | 1986-07-19 |
JPH0138870B2 true JPH0138870B2 (ja) | 1989-08-16 |
Family
ID=17640033
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28149984A Granted JPS61159567A (ja) | 1984-12-31 | 1984-12-31 | ガス浸炭方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61159567A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0781855A1 (en) | 1995-12-28 | 1997-07-02 | Dowa Mining Co., Ltd. | Heat treatment apparatus |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5133813A (en) * | 1990-07-03 | 1992-07-28 | Tokyo Heat Treating Company Ltd. | Gas-carburizing process and apparatus |
JP3301598B2 (ja) * | 1997-10-29 | 2002-07-15 | ダイハツ工業株式会社 | ガス浸炭方法 |
ITTO20110589A1 (it) * | 2011-07-04 | 2013-01-05 | Avio Spa | Apparecchio e metodo per la determinazione della profondita' efficace di cementazione o nitrurazione di componenti di acciaio, in particolare ingranaggi |
JP6282002B2 (ja) * | 2013-10-18 | 2018-02-21 | 康嗣 上島 | 鋼製品の熱処理方法 |
-
1984
- 1984-12-31 JP JP28149984A patent/JPS61159567A/ja active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0781855A1 (en) | 1995-12-28 | 1997-07-02 | Dowa Mining Co., Ltd. | Heat treatment apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS61159567A (ja) | 1986-07-19 |
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