JPH04364A - ガス軟窒化方法 - Google Patents
ガス軟窒化方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
る。
目的に行われるもので、従来一般には塩浴中で処理して
いた。しかしながら、この塩浴は有害なシアンを含むた
めに公害問題を引き起こす危険があり、そこで、最近は
窒化ガス中で処理するガス軟窒化が多用されるようにな
ってきている。このガス軟窒化処理には、軟窒化温度(
550〜650℃)に保持した炉内にアンモニアガス(
NH3)と吸熱型変成ガスを導入して行う方法があるが
、最近では、吸熱型変成ガスを生産するためのわずられ
しさを避けかつ窒化時間を早めるため、窒化ガスとして
NH3ガス、C02ガスおよびN2ガスを直接炉内に導
入して行う方法が実用化されている(特開昭62−27
0761号、特開昭83−255355号公報等)。
化温度下の炉内で以下のように反応する。
)002 + H2: CO+ N2 0
・・・(2)2 CO:: (C)+ CO2・・・
(3)すなわち、NH3は(1)式により分解して発生
期の(N)を生成し、これがワークWの表面に侵入して
窒化反応が起こる。またC02は(1)式で生成したN
2と反応してCOとN20 (水蒸気)を生成し、この
COは、さらに(3)式によって発生期の(C)を生成
し、これがワーク表面に侵入していわゆる浸炭が起こる
。
ば、混合ガス中に含むC02ガスおよび上記反応で生じ
たN20がワーク表面において酸化反応を起こし、これ
に起因して窒化物層中にポーラス部が発生して、表面硬
さや耐摩耗性の低下、あるいは摺動特性や剛性の低下を
招き、窒化部品の性能が安定しないという問題があった
。
なされたもので、その目的とするところは、窒化物層の
ポーラス化現象を抑制し、もって性能的に安定した窒化
部品を得ることができるガス軟窒化方法を提供すること
にある。
部品を真空または窒素雰囲気中で昇温した後、NH3、
CO2およびN2の供給雰囲気中でかつ500〜800
Torrの減圧下で軟窒化温度に所定時間加熱し、引
続き冷却するようにしたことを特徴とする。
を接続して室内を任意に真空排気できるようにすると共
に、窒化処理室にNH3、CO2およびN2ガスの導入
口を設けて、これらガスを所定の配合で室内に導入でき
るようにする。この場合、N)13 、 CO2および
N2ガスの導入口は、ガス相互の反応に起因するガス導
入口の目詰まりを防止するため、それぞれ分離独立して
設けるのが望ましい。
油等の不純物を予め除去する必要があるが、本発明は、
この不純物の除去方法を限定するものでなく、有機溶剤
やアルカリ溶剤による洗浄、直火バーナの燃焼生成ガス
による加熱気化、あるいは間接加熱による加熱気化洗浄
を採用することができるが、ワーク表面に薄い酸化膜を
形成することが軟窒化処理の促進に有効なことから、間
接加熱による加熱気化洗浄を採用するのが望ましい、ま
た軟窒化処理に際しでは、安定な窒化物層÷1篩を得る
ため、窒化処理後にワークを冷却する必要があるが、本
発明は、この冷却の方法も限定するものでなく、ガス冷
却または液中冷却をすることができる。
00 Torrの減圧下で窒化することにより、 C0
2、N20等の酸化性ガスによる酸化反応が抑制され、
窒化物層のポーラス化現象が抑えられる。
。
するためのガス軟窒化処理装置を示したものである。こ
れらの図において、ガス軟窒化処理装置lは、断熱材を
内張すした窒化処理室2と水冷ジャケット構造の装入兼
冷却室3を備え、両室を直列に配置している。窒化処理
室2は、装入兼冷却室3に対面する側にワークが通過す
る開ロアを設けている。また装入兼冷却室3は、その前
、後にワークが通過する開口 9.10を設けている。
10には装入扉11.!2.13がそれぞれ付設されて
おり、各室2.3は密閉室として区画されている。
連結体14を介して一体化されて中間扉15を構成して
いる。また窒化処理室2と装入兼冷却室3との間には扉
フード16が配設され、両室2.3密閉状態で連接して
いる。扉フード1Bの上端にはシリンダ17が固定され
ており、シリンダ17の出力軸1?aには前記連結体1
4が連結されている。すなわち、中間扉15はシリンダ
17の作動により上下動するようになっている。一方、
装入兼冷却室3の扉12は支持フレーム18に固定した
シリンダ19の出力軸19aに連結されており、該扉1
2はシリンダ18の作動により上下動し、開口12を開
閉する。
ァン21とが配設されている。また窒化処理室2内およ
び装入兼冷却室3内にはワーク−を搬送するローラコン
ベア25が配設されている。ローラコンベア25を構成
する各ローラ26は、第2図に示すように、その両端部
が窒化処理室2(装入兼冷却室3についても同じ)の側
壁を貫通して水平方向へ引き出されている。各ローラ2
6が引き出された窒化処理室2の外壁部分には、該ロー
ラ26を気密下に挿通させて内部へのエアの流入を規制
するシール箱27が固設されている。なお、ローラコン
ベア25は、各ローラ26の一端部に固定したスプロケ
ット28に掛けたチェーン(図示時)によって回転駆動
されるようになっている。
0およびC02ガス導入口31が設けられ、NH3ガス
導入口30にはNH3ガスの発生源(図示時)に通じる
配管32の一端が、CO2ガス導入口31にはC02ガ
スの発生源(図示時)に通じる配管33の一端がそれぞ
れ接続されている(第2図)、また上記シール箱27に
は、N2ガスの発生源(図示時)に通じる配管34の一
端が接続されており、該配管34を給送されたN2ガス
がローラ28の挿通隙間から窒化処理室2内に導入され
るようになっている。さらに、窒化処理室2の側壁には
排気口35が設けられ、この排気口35には真空ポンプ
36に通じる配管37の一端が接続されている。
・・・が介装されており、これらバルブの操作により窒
化処理室2に対するガスの流出入が制御されるようにな
っている。また装入兼冷却室3にはN2ガス導入口39
と排気口(図示時)とが設けられ、N2ガス導入口39
にはN2ガス発生源に通じる配管(図示時)の一端が接
続されると共に、前記排気口には真空ポンプに通じる配
管(図示時)の一端が接続されている。さらに装入兼冷
却室3の前方には、その開口 9に臨んでローラ41を
有する装入テーブル40が配置されている。
て行うガス軟窒化方法について、第3.4図も参照して
説明する。なお、第3.4図は処理中におけるワークの
熱サイクルとガス軟窒化処理装置の圧力サイクルとを示
したものである。
3との間の中間扉15.を閉め、ヒータ20に通電して
窒化処理室2を軟窒化温度(550〜650℃)に保持
しておくと共に、真空ポンプ36を運転して窒化処理室
2内を0.5 Torr以下に排気しておく、そして先
ず、シリンダ19の作動により装入兼冷却室3の扉12
を開け、装入テーブル40上の、洗浄を終えたワークW
を開口 9から装入兼予熱室3内に装入し、続いてシリ
ンダ18の再作動により扉12を閉じる0次に、真空ポ
ンプ(図示時)を運転して装入兼予熱室3内を0.5T
orr以下まで排気し、装入兼予熱室3内が前記窒化処
理室2と同圧になった時点で、シリンダ17の作動によ
り中間扉15を開け、ローラコンベア25によってワー
ク−を窒化処理室2へ搬入する。
扉15を閉じると共にN2ガス発生源に通じる配管34
のバルブ38(第2図)を開いてN2ガスを650〜7
00 Tarrになるまで導入しファン23を回転する
。ワーク讐はファン23の回転により N2雰囲気中で
対流加熱され、速やかに窒化温度(550〜650℃)
まで加熱される。
空ポンプ36を運転して窒化処理室2内を高真空になる
まで排気し、今度は、前記N2ガス発生源に通じる配管
34に加え、NH3ガス発生源に通じる配管32および
C02ガス発生源に通じる配管33のバルブ38(第2
図)も開き、窒化処理室2内にNH3ガス、C02ガス
、N2ガスを所定の比率で連続的に導入する。この時、
真空ポンプ36に通じるバルブ38を開閉して窒化処理
室2内の圧力を500〜600↑orrに調整する。
式のように反応し、これによってワークWの表面には窒
化と浸炭とが同時に起こる。これと同時に、窒化室2内
に導入したco2ガス、前記反応で生じたN20および
残留o2は、ワーク表面において酸化反応を起こして窒
化物層にポーラス部を生じさせようとする。しかしなが
ら本発明においては500〜600 Torrという減
圧下で軟窒化を行っているので、室2内の酸素分圧が低
くなり、前記酸化反応が抑制されてポーラス部の生成が
抑制される。
導入経路を閉じ、真空ポンプ36の運転により窒化処理
室2内を0.5Torr以下まで排気し、その後、直ち
にシリンダ17の作動により中間扉15を開け、ローラ
コンベア25によりワークWを装入兼冷却室3内へ搬入
する。この時、装入兼冷却室3は窒化処理室2と同圧状
態となっている。そして、中間扉15を閉じると同時に
N2ガス発生源に通じる配管のバルブを開け、 N2ガ
ス流入口38を通じて装入兼冷却室3内に N2ガスを
導入し、真空ポンプに通じるバルブを開閉して装入兼冷
却室3内の圧力を650〜700Torrに調整すると
共に、ファン23を回転する。
物層は安定となる。冷却終了後は、装入兼冷却室3を大
気に戻し、その装入扉12を開けてワークWを装入テー
ブル40上に搬出し、これにて一連の表面処理は完了す
る。
理品)Wの表層部には、第4図に示すように1表面B下
に緻密な窒化物層Aが形成される。これに対して、従来
のように、減圧することなく、単にガス軟窒化を施した
ものでは、第5図に示すように、窒化物層A内にポーラ
ス部Cが形成される。
CO2およびN2の混合ガスを連続的に導入して窒化を
行うようにしたが、本発明は、この窒化中、第6図に示
すように、窒化処理室2内を繰返し排気して断続的に混
合ガスを供給するようにしても良い、この場合は、酸化
性ガスによる酸化反応をより確実に抑えることができ、
窒化物層のポーラス化現象をより確実に防止することが
できる。
化方法によれば、酸化反応に起因する窒化物層のポーラ
ス化現象を抑えて、表面硬さや耐摩耗性の低下、あるい
は摺動特性や剛性の低下を未然に防止することができ、
軟窒化処理品の性能向上に大きく寄与する効果を奏する
。
軟窒化処理装置の構造を示す断面図、第2図は、第1図
の■−■矢視線に沿う断面図、第3図と第6図は、本方
法における熱サイクルおよび圧力サイクルを示す線図、
第4図は、本方法によって得た処理品の表層部の金属組
織を示す顕微鏡写真、第5図は、従来のガス軟窒化処理
品の表層部の金属組織を示す顕微鏡写真である。 2・・・窒化処理室、 3・・・装入兼冷却室11
.12.13・・・扉、 15・・・中間扉20
・・・ヒータ、 21・・・ファン25・・・
ローラコンベア、3o・・・N2ガス導入口31・・・
C02ガス導入口、36・・・真空ポンプW・・・ワー
ク 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 (ほか2名) 第1 図 中間扉 第 図 第2 図 第4:::4 ζ)I 5 ゛
Claims (1)
- (1)洗浄処理した鉄鋼部品を真空または窒素雰囲気中
で昇温した後、NH_3、CO_2およびN_2の供給
雰囲気中でかつ500〜800Torrの減圧下で軟窒
化温度に所定時間加熱し、引続き冷却することを特徴と
するガス軟窒化方法。
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CN108677133A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-10-19 | 盐城丰东特种炉业有限公司 | 一种可抽真空的氮化炉后室及其密封冷却方法 |
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-
1990
- 1990-04-17 JP JP2100664A patent/JP2753647B2/ja not_active Expired - Lifetime
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