JPS58126977A - 耐腐食鋼部品とその製造方法 - Google Patents
耐腐食鋼部品とその製造方法Info
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- JPS58126977A JPS58126977A JP18006582A JP18006582A JPS58126977A JP S58126977 A JPS58126977 A JP S58126977A JP 18006582 A JP18006582 A JP 18006582A JP 18006582 A JP18006582 A JP 18006582A JP S58126977 A JPS58126977 A JP S58126977A
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- heat treatment
- component
- layer
- oxidation
- wax
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は耐腐食鋼部品及びその製造方法に関する。
2つの連続する溶融塩処理によマて熱処理することによ
って鋼成分の耐腐食性を改良することは周知である。第
1の溶融塩熱処理は胃酸カリ/シアン酸カリウム浴中で
580℃2時間行なわれる。
って鋼成分の耐腐食性を改良することは周知である。第
1の溶融塩熱処理は胃酸カリ/シアン酸カリウム浴中で
580℃2時間行なわれる。
第2の熱処理は水酸化カリウム、水酸化す) IJウム
、及び硝酸カリウムを含む第2の塩浴中で柳℃約10分
間焼入れが行なわれる。この後に核成分の水焼入れが行
なわれる。もし、製品の酸化表面を仕上面に戻すことが
重要であるならば水焼入れを次に行う、酸化浴中で20
分間約400℃での再処理をするこの段階でのう、ピン
グ仕上げを行なうことが必要であろう。
、及び硝酸カリウムを含む第2の塩浴中で柳℃約10分
間焼入れが行なわれる。この後に核成分の水焼入れが行
なわれる。もし、製品の酸化表面を仕上面に戻すことが
重要であるならば水焼入れを次に行う、酸化浴中で20
分間約400℃での再処理をするこの段階でのう、ピン
グ仕上げを行なうことが必要であろう。
上記工程は下記の如き多くの不具合を受ける。
1、有毒な化学薬品が用いられ環境汚染となる。
2、比較的無害の炭酸塩を製造するために初期硬化処理
からもたらされた有毒なシアン化物塩を酸化するために
2重の酸化が必要である。
からもたらされた有毒なシアン化物塩を酸化するために
2重の酸化が必要である。
3、酸化処理後の水焼入れは該処理によってもたらされ
た塩を除去するのに必須である。これは次に汚水処理問
題を発生させる。
た塩を除去するのに必須である。これは次に汚水処理問
題を発生させる。
少々くとも上記不具合のいくつかを解消するか又は緩和
することが本発明の目的である。
することが本発明の目的である。
本発明の1つの面によれば、耐腐食性非合金鋼部品を提
供するものであって、該成分はfス加熱処理によって該
部品の表面にε鉄窒化物層を形成し、続いて、ガス処理
によって該表面を酸化して酸化物富化表面層を設けるこ
とKよって製造されている。
供するものであって、該成分はfス加熱処理によって該
部品の表面にε鉄窒化物層を形成し、続いて、ガス処理
によって該表面を酸化して酸化物富化表面層を設けるこ
とKよって製造されている。
本発明によれば窒化ガス雰囲気中で非合金鋼部品を熱処
理しε鉄、窒化物表面層を作り、そして続いて酸化雰囲
気中で該成分を熱処理し酸化物富化層を設ける工程を含
む耐腐食性非合金鋼部品の製造方法が提供される。
理しε鉄、窒化物表面層を作り、そして続いて酸化雰囲
気中で該成分を熱処理し酸化物富化層を設ける工程を含
む耐腐食性非合金鋼部品の製造方法が提供される。
C鉄窒化物表面層を形成するために窒化ガス雰囲気中で
該部品を熱処理する工程に関して、該工程はアンモニア
、アンモニア及び吸熱ガス、アンモニア及び発熱ガス又
はアンモニア及び窒素であって二酸化炭素、−酸化炭素
、空気、水蒸気及びメタンのうちの少なくとも1つを随
意に含有する雰囲気中で550ないし720℃の範囲の
温度で4時間以内行なわれる。用語1吸熱ガス″及び1
発熱ガス”は当業界でよく理解されている。二酸化炭素
、−酸化酸素、空気、水蒸気及び発熱がスは酸化性ガス
である。二酸化炭素、メタン及び吸熱ガス社炭化性ガス
である。ε鉄窒化物表面層が約25マイクロメーターの
厚さを有するように熱処理操作を行なうことが好ましい
、約25マイクロメータよシ大きな厚さによって該表面
層の剥離又は割れが生ずる。約25マイクロメータの層
の厚みは660℃45分間の熱処理で典型的に得ること
が出来る。そのような層の厚さはまた570℃3時間又
は610℃90分間の熱処理でも得られる。しかしなが
ら、熱処理温度及び時間は25マイクロメ一タ未満、例
えば15マイクロメータの層厚さを作るように用いられ
る。例えば2時間。
該部品を熱処理する工程に関して、該工程はアンモニア
、アンモニア及び吸熱ガス、アンモニア及び発熱ガス又
はアンモニア及び窒素であって二酸化炭素、−酸化炭素
、空気、水蒸気及びメタンのうちの少なくとも1つを随
意に含有する雰囲気中で550ないし720℃の範囲の
温度で4時間以内行なわれる。用語1吸熱ガス″及び1
発熱ガス”は当業界でよく理解されている。二酸化炭素
、−酸化酸素、空気、水蒸気及び発熱がスは酸化性ガス
である。二酸化炭素、メタン及び吸熱ガス社炭化性ガス
である。ε鉄窒化物表面層が約25マイクロメーターの
厚さを有するように熱処理操作を行なうことが好ましい
、約25マイクロメータよシ大きな厚さによって該表面
層の剥離又は割れが生ずる。約25マイクロメータの層
の厚みは660℃45分間の熱処理で典型的に得ること
が出来る。そのような層の厚さはまた570℃3時間又
は610℃90分間の熱処理でも得られる。しかしなが
ら、熱処理温度及び時間は25マイクロメ一タ未満、例
えば15マイクロメータの層厚さを作るように用いられ
る。例えば2時間。
570℃の熱処理は16ないし20−vイクロメータの
層厚さを作るために用いることが出来る。
層厚さを作るために用いることが出来る。
良好な工業特性が要求される場合、例えばワイ/ぐ一リ
ンク、ホーン本体、ホースクリ、f、同期発電機冷却フ
ァン、自動車プロイラシャフト及び例えばタッピンねじ
のファスナーにおいては、温度が550℃以下になる前
に酸化工程を実施し、そして次に鋼のフェライト地の固
溶体中に窒Xを保持しそれによって疲れ及び降伏強度特
性を維持するように焼入れするのが好ましい。該酸化工
程は該部品を焼入れ前に空気又は他の酸化雰囲気に暴す
ことによって典型的に少なくとも2秒間行なわれる。成
分への酸化物浸透深さが1マイクロメータを超えないよ
うに酸化を制限するのが好ましい。より深く迄の酸化浸
透により酸化物剥離が生ずることになる。しかしながら
、紋部品内への酸素の浸透が少なくとも0.2マイクロ
メータの深さに、すなわち酸化物層の厚さが少なくとも
0.2マイクロメータであるようにするのが好ましい。
ンク、ホーン本体、ホースクリ、f、同期発電機冷却フ
ァン、自動車プロイラシャフト及び例えばタッピンねじ
のファスナーにおいては、温度が550℃以下になる前
に酸化工程を実施し、そして次に鋼のフェライト地の固
溶体中に窒Xを保持しそれによって疲れ及び降伏強度特
性を維持するように焼入れするのが好ましい。該酸化工
程は該部品を焼入れ前に空気又は他の酸化雰囲気に暴す
ことによって典型的に少なくとも2秒間行なわれる。成
分への酸化物浸透深さが1マイクロメータを超えないよ
うに酸化を制限するのが好ましい。より深く迄の酸化浸
透により酸化物剥離が生ずることになる。しかしながら
、紋部品内への酸素の浸透が少なくとも0.2マイクロ
メータの深さに、すなわち酸化物層の厚さが少なくとも
0.2マイクロメータであるようにするのが好ましい。
核酸化物層が0.2ないし0.7マイクロメータである
のがよル好ましく、O,Sマイクロメータであるのが最
も好ましい、酸累浸透深さの1つの制御方法は該部品を
酸化性雰囲気に暴す時間を制限することである。酸化が
空気中に暴すことによって行なわれる場合には暴露時間
は120秒を超えない。
のがよル好ましく、O,Sマイクロメータであるのが最
も好ましい、酸累浸透深さの1つの制御方法は該部品を
酸化性雰囲気に暴す時間を制限することである。酸化が
空気中に暴すことによって行なわれる場合には暴露時間
は120秒を超えない。
120秒以上の暴露時間は1マイクロメータを超える厚
みの酸化物層を作り、表面層の剥離の危険を増大させる
。#部品の空気への暴露時間は2ないし20秒であるの
が好ましい。もしも部品を暴露する酸化性雰囲気が熱処
理炉周囲の温度(すなわち約30℃)であるならば製品
は比較的短かい時間で550℃以下の温度に冷却する。
みの酸化物層を作り、表面層の剥離の危険を増大させる
。#部品の空気への暴露時間は2ないし20秒であるの
が好ましい。もしも部品を暴露する酸化性雰囲気が熱処
理炉周囲の温度(すなわち約30℃)であるならば製品
は比較的短かい時間で550℃以下の温度に冷却する。
これは良好な工業特性が部品に要求されることを考慮し
なければならない要素である。というのは温度が550
℃以下になる前に焼入れによって窒素が鋼のミクロ組織
のフェライト地に保持せしめることが重要だからである
。
なければならない要素である。というのは温度が550
℃以下になる前に焼入れによって窒素が鋼のミクロ組織
のフェライト地に保持せしめることが重要だからである
。
焼入れは油/水エマルジ嘗ン内で行なわれるのが好まし
い0M化され次に油/水エマルジ璽ン内に焼入れされた
部品の場合、美学的に好ましい黒色仕上げが得られる。
い0M化され次に油/水エマルジ璽ン内に焼入れされた
部品の場合、美学的に好ましい黒色仕上げが得られる。
中間酸化工程を入れずに、油/水エマルジ冒ン内へ直接
焼入れすることは黒色仕上げを与えず、酸化物層が0.
1マイクロメータのみの厚さの灰色仕上げを得る。しか
しながら、油/水エマルジ曹ン内にすでに酸化された部
品を焼入れすることはある程度酸化の度合を増加し、そ
れによって色を黒ずませる。
焼入れすることは黒色仕上げを与えず、酸化物層が0.
1マイクロメータのみの厚さの灰色仕上げを得る。しか
しながら、油/水エマルジ曹ン内にすでに酸化された部
品を焼入れすることはある程度酸化の度合を増加し、そ
れによって色を黒ずませる。
油/水エマルジ1ン内での焼入れの間蒸気がエマルジ曹
ン内で部品の周りで小さなIケ、トとして作られ冷却速
度を与える。これは歪みのない最大の特性(例えば1.
5ミリメートル未満の厚さの部品は800MpsL以下
の降伏強度を有することが出来る)を有する部品を与え
る。
ン内で部品の周りで小さなIケ、トとして作られ冷却速
度を与える。これは歪みのない最大の特性(例えば1.
5ミリメートル未満の厚さの部品は800MpsL以下
の降伏強度を有することが出来る)を有する部品を与え
る。
酸化後油/水エマルジ曹ン内への焼入れはかなシ良好な
耐腐食性のある黒色表面、そして必要ならば残留油膜に
よってベアリング特性を改良した黒色表面を作り出す。
耐腐食性のある黒色表面、そして必要ならば残留油膜に
よってベアリング特性を改良した黒色表面を作り出す。
240時間以上の塩噴霧耐腐食性を有する油のない又は
乾燥表面は、焼入れままの部品を蒸気脱脂し、次に硬膜
溶媒析出防食材料でそれを処理することによって得るこ
とが出来る。この浸漬又は噴霧による処理は室温で行な
われ、そして必要なら改良され九ベアリング特性を与え
ることも可能である。特定の実施態様では、50%アン
モニアと50%吸熱ガスの混合物雰囲気で570℃、約
2時間の熱処理によって形成されたe鉄窒化物表面層を
得た後、鋼部品は2秒間外気に暴され表面酸化を受け、
水中油工マルジ曹ン浴に浸漬される。この実施態様では
該エマルジ璽ンは商標EVCOQUieNCHGWで販
売される町溶油と水とを油:水の体積比を1=6に混合
して作られる。焼入れされている部品は550℃より高
い温度でされているので得られる部品は、腐食に対して
かなカ良好な抵抗、及びその表面内への油の吸収からみ
て良好なベアリング特性を有する美的に好ましい表面に
加えて、良好な疲労強度と降伏強度を有する。油のない
、乾燥表面仕上げは焼入れ部品を蒸気脱脂し、次にそれ
を硬い(すなわち無粘膜)溶媒析出防食ワックス(例え
ばCASTROLV425)で処理することによって得
ることが出来る。そのようなワックス成分は脂肪族又は
枝分れ鎖状炭化水素及び第21族金属石鹸、好ましくは
カルシウム及び/又はバリウム石鹸を含む、該部品に対
するワックス被覆量は製品表面1m’当たり7f以下が
好ましい。7 ?/n?より大きな被覆量では、粘り気
のない仕上げが、加工処理を容易にする上で有利である
が、粘く彦る傾向がある。良好な耐腐食性のためにワッ
クス被覆量は最少2 t/rr?であるのが好ましい。
乾燥表面は、焼入れままの部品を蒸気脱脂し、次に硬膜
溶媒析出防食材料でそれを処理することによって得るこ
とが出来る。この浸漬又は噴霧による処理は室温で行な
われ、そして必要なら改良され九ベアリング特性を与え
ることも可能である。特定の実施態様では、50%アン
モニアと50%吸熱ガスの混合物雰囲気で570℃、約
2時間の熱処理によって形成されたe鉄窒化物表面層を
得た後、鋼部品は2秒間外気に暴され表面酸化を受け、
水中油工マルジ曹ン浴に浸漬される。この実施態様では
該エマルジ璽ンは商標EVCOQUieNCHGWで販
売される町溶油と水とを油:水の体積比を1=6に混合
して作られる。焼入れされている部品は550℃より高
い温度でされているので得られる部品は、腐食に対して
かなカ良好な抵抗、及びその表面内への油の吸収からみ
て良好なベアリング特性を有する美的に好ましい表面に
加えて、良好な疲労強度と降伏強度を有する。油のない
、乾燥表面仕上げは焼入れ部品を蒸気脱脂し、次にそれ
を硬い(すなわち無粘膜)溶媒析出防食ワックス(例え
ばCASTROLV425)で処理することによって得
ることが出来る。そのようなワックス成分は脂肪族又は
枝分れ鎖状炭化水素及び第21族金属石鹸、好ましくは
カルシウム及び/又はバリウム石鹸を含む、該部品に対
するワックス被覆量は製品表面1m’当たり7f以下が
好ましい。7 ?/n?より大きな被覆量では、粘り気
のない仕上げが、加工処理を容易にする上で有利である
が、粘く彦る傾向がある。良好な耐腐食性のためにワッ
クス被覆量は最少2 t/rr?であるのが好ましい。
1良好な工業特性が第
1の要件でない部品でない場合、例えば小さなモーター
ヨークでは酸化工程を空気又は他の酸化性雰囲気で該部
品を急冷することによって行なうことが可能である。そ
のような場合、酸化物層厚さは1マイクロメータを超え
てもよい。しかしながら、酸化及び冷却工程は、良好な
工業特性が要求される部品に基づいて上記と酸化物層厚
さが同じになるようになされるのが好ましい、該部品を
空気又は他の酸化性雰囲気で急冷する結果として、固溶
体から窒素が出る傾向があシ、その結果疲労及び降伏強
度が不利に影響されよう。しかしながら、良好な工業特
性が要求されない部品の場合では通常問題とならないだ
ろう。一方、油/水エマルジ1ン中への焼入れを行なわ
なければ、製品を油と非共存塗料又はワックスで被覆す
る前に脱脂を要しない利点がある。ワックス被覆に関し
てみれば、良好な工業特性を有するように要求される部
品に基づいて上記の同じワックス成分タイプ及び被覆量
を使用するのが好ましい、しかしながら、冷却され、酸
化された部品を油中に浸漬させ、そして塩噴霧耐食性を
改良し、摩擦係数を低下し及び/又は該部品の美的外観
を改良するためにその表面的圧油を吸収させることは本
発明の範囲内である。本発明に係る上記2つの方法では
酸化工程は、窒化ガス雰囲気中で部品を熱処理した後す
なわち冷却する前すぐに行なわれる。しかしながら、酸
化工程を後の段階で行なうことは本発明の範囲内である
。従って該部品が窒化ガス雰囲気中で熱処理された後、
非酸化性雰囲気中で所望の方法で冷却され、続いて所望
の酸化物層を得るように適尚な時間350ないし550
℃に再加熱される。処理時間は温度に依存し、温度が低
ければ低い寝、処理時間は長くなる。
1の要件でない部品でない場合、例えば小さなモーター
ヨークでは酸化工程を空気又は他の酸化性雰囲気で該部
品を急冷することによって行なうことが可能である。そ
のような場合、酸化物層厚さは1マイクロメータを超え
てもよい。しかしながら、酸化及び冷却工程は、良好な
工業特性が要求される部品に基づいて上記と酸化物層厚
さが同じになるようになされるのが好ましい、該部品を
空気又は他の酸化性雰囲気で急冷する結果として、固溶
体から窒素が出る傾向があシ、その結果疲労及び降伏強
度が不利に影響されよう。しかしながら、良好な工業特
性が要求されない部品の場合では通常問題とならないだ
ろう。一方、油/水エマルジ1ン中への焼入れを行なわ
なければ、製品を油と非共存塗料又はワックスで被覆す
る前に脱脂を要しない利点がある。ワックス被覆に関し
てみれば、良好な工業特性を有するように要求される部
品に基づいて上記の同じワックス成分タイプ及び被覆量
を使用するのが好ましい、しかしながら、冷却され、酸
化された部品を油中に浸漬させ、そして塩噴霧耐食性を
改良し、摩擦係数を低下し及び/又は該部品の美的外観
を改良するためにその表面的圧油を吸収させることは本
発明の範囲内である。本発明に係る上記2つの方法では
酸化工程は、窒化ガス雰囲気中で部品を熱処理した後す
なわち冷却する前すぐに行なわれる。しかしながら、酸
化工程を後の段階で行なうことは本発明の範囲内である
。従って該部品が窒化ガス雰囲気中で熱処理された後、
非酸化性雰囲気中で所望の方法で冷却され、続いて所望
の酸化物層を得るように適尚な時間350ないし550
℃に再加熱される。処理時間は温度に依存し、温度が低
ければ低い寝、処理時間は長くなる。
350ないし550℃の範囲の処理温度では典型的な時
間範囲は2ないし30分であろう。空気又は他の酸化性
雰囲気での再加熱に続いて、部品は2つの前記方法に基
づいて上記のように焼入れ又は急冷される。これに続い
て、必要ならば脱脂後、部品は上記の方法でワックス被
覆がなされる。
間範囲は2ないし30分であろう。空気又は他の酸化性
雰囲気での再加熱に続いて、部品は2つの前記方法に基
づいて上記のように焼入れ又は急冷される。これに続い
て、必要ならば脱脂後、部品は上記の方法でワックス被
覆がなされる。
良好な耐縞食性を与えるためにワックス保護を必要とせ
ずに部品が上質の表面仕上げを要する場合、しばしば硬
質クロムメッキされる例えばダン・I−口、ド又はピス
トンロッドの場合、窒化ガス雰囲気中で処理された後、
部品は所望の溶媒中で冷却され、次に例えば0.2マイ
クロメ一タRa未滴の表面粗さにう、ピング又は他の機
械的表面仕上法が行なわれる。このう、ピング又は研摩
法は冷却に使用される溶媒に依存して製品表面に形成さ
れる酸化膜を取シ除く。ラッピング又は研摩工程の後に
部品は300ないし600℃の温度で酸化せしめられる
。実際の温度は鋼部品に要求される外観に、特にその特
性に依存する。もしも該部品がダン/l−口、ドのよう
に非常に高度の疲労強度を要しない部品ならば、スリ、
ピングされなかった発熱ガスの温度に依存して酸化熱処
理は350ないし450℃約5表いし15分間行なわれ
るのが好ましい。しかしながら、良好な疲労強のために
、部品は500ないし600℃、より好ましくは550
ないし600℃で熱処理されるのが好ましく、続いて該
鋼の建クロ組織のフェライト地の固溶体中に窒素を保持
するために焼入れを行なう。
ずに部品が上質の表面仕上げを要する場合、しばしば硬
質クロムメッキされる例えばダン・I−口、ド又はピス
トンロッドの場合、窒化ガス雰囲気中で処理された後、
部品は所望の溶媒中で冷却され、次に例えば0.2マイ
クロメ一タRa未滴の表面粗さにう、ピング又は他の機
械的表面仕上法が行なわれる。このう、ピング又は研摩
法は冷却に使用される溶媒に依存して製品表面に形成さ
れる酸化膜を取シ除く。ラッピング又は研摩工程の後に
部品は300ないし600℃の温度で酸化せしめられる
。実際の温度は鋼部品に要求される外観に、特にその特
性に依存する。もしも該部品がダン/l−口、ドのよう
に非常に高度の疲労強度を要しない部品ならば、スリ、
ピングされなかった発熱ガスの温度に依存して酸化熱処
理は350ないし450℃約5表いし15分間行なわれ
るのが好ましい。しかしながら、良好な疲労強のために
、部品は500ないし600℃、より好ましくは550
ないし600℃で熱処理されるのが好ましく、続いて該
鋼の建クロ組織のフェライト地の固溶体中に窒素を保持
するために焼入れを行なう。
ストリッピングされなかった発熱ガスの代わりに、蒸気
、空気又は酸素と窒素の他の混合物、二酸化炭素及び窒
素の混合物又は二酸化炭素のみ又はこれらの混合物のよ
うな酸化性がスを用いてもよい。
、空気又は酸素と窒素の他の混合物、二酸化炭素及び窒
素の混合物又は二酸化炭素のみ又はこれらの混合物のよ
うな酸化性がスを用いてもよい。
う、−ング又は研摩を含まない方法で空気に代わるもの
としてこれらの酸化性がスを用いることが可能である。
としてこれらの酸化性がスを用いることが可能である。
更に、窒化雰囲気に暴した後に冷却され、研摩された本
発明によって製造される部品は、汚水処理問題を越す不
具合を生ずる硬質クロムメッキよシ屯製造上経済的であ
る。更に、そのガス処理は上記塩浴処理より安い。とい
うのは特に後者は二重の酸化工程を要するからである。
発明によって製造される部品は、汚水処理問題を越す不
具合を生ずる硬質クロムメッキよシ屯製造上経済的であ
る。更に、そのガス処理は上記塩浴処理より安い。とい
うのは特に後者は二重の酸化工程を要するからである。
本発明に従って製造された非合金鋼部品は硬質の耐摩耗
層と、かなり良好な耐湿及び耐塩噴霧腐食性を有する表
面を有する。そのような部品はまた研摩硬質クロムメツ
中と同じ低い摩擦係数を有し、それによって該製品は摺
動用材に用いることが可能である。更に、そのような部
品は耐湿性及び耐塩噴霧に大きなプラスになるかなり低
いねれ性を与える高表面張力を有し、また好ましい美的
外II(酸化処理で用いられる温度による光沢のあるf
/黒)を有する。更に固溶体中に窒素を維持する550
℃からの焼入れが行表われた鋼部品は良好な疲労強度、
降伏強度をも有する。
層と、かなり良好な耐湿及び耐塩噴霧腐食性を有する表
面を有する。そのような部品はまた研摩硬質クロムメツ
中と同じ低い摩擦係数を有し、それによって該製品は摺
動用材に用いることが可能である。更に、そのような部
品は耐湿性及び耐塩噴霧に大きなプラスになるかなり低
いねれ性を与える高表面張力を有し、また好ましい美的
外II(酸化処理で用いられる温度による光沢のあるf
/黒)を有する。更に固溶体中に窒素を維持する550
℃からの焼入れが行表われた鋼部品は良好な疲労強度、
降伏強度をも有する。
以下余白
本発明の方法は、全てガス特性により塩浴熱処理工程に
関連する汚水問題が回避される利点を有する。
関連する汚水問題が回避される利点を有する。
本発明の方法はメッキ又は塩浴装置の他の資本投資を要
さずに現状のガス雰囲気熱処理プラントを用いて加工業
者によって実施される・本発明による、fス状態での酸
化への酸素誘導機構は酸素吸収によってのみでなく窒素
の置換によるものであることがわかっ九。
さずに現状のガス雰囲気熱処理プラントを用いて加工業
者によって実施される・本発明による、fス状態での酸
化への酸素誘導機構は酸素吸収によってのみでなく窒素
の置換によるものであることがわかっ九。
従って、本発明によれば、C鉄窒化物層を有する耐腐食
鋼部品を提供するものであシ、C鉄窒化物層の表面層部
に少なくとも窒素原子のいくつかは酸素原子によって置
換される。
鋼部品を提供するものであシ、C鉄窒化物層の表面層部
に少なくとも窒素原子のいくつかは酸素原子によって置
換される。
窒化ガス雰囲気中での該部品の熱処理中に用いられ得る
雰囲気に関する前の議論から、いくつかの実施態様にお
いて、鋼部品に形成される層はC鉄窒化物層よルむしろ
1鉄炭化窒素であろうと理解されよう。従って用語′″
ε鉄窒化物層″はこの記載及び添付請求内で解釈される
必要がある。
雰囲気に関する前の議論から、いくつかの実施態様にお
いて、鋼部品に形成される層はC鉄窒化物層よルむしろ
1鉄炭化窒素であろうと理解されよう。従って用語′″
ε鉄窒化物層″はこの記載及び添付請求内で解釈される
必要がある。
酸化に対して酸素誘導機構が酸素の吸収によってのみよ
シ窒素の置換によることは周知の塩浴熱処理されそして
酸化された製品面と外観上同じである表面仕上けを製品
が有しているので驚くべきことである。そのような塩浴
熱処理されそして酸化された製品は1.V、 gteh
@l1mによる1塩浴炭化窒素化への新しい手引き”(
金属の熱処理1981年4月85−88−4’−ジ)内
に製品の表面から2.5マイクロメータの深さに酸素と
窒素を共に高含有させるものとして開示される。これ以
下酸素含有量は急速に低下し、一方窒素含有量は比較的
ゆっく夛低下する。従って、本発明の方法によって同じ
組織が得られることを結論づけることは正しい。しかし
ながらこれは上で注目されるような場合でない。
シ窒素の置換によることは周知の塩浴熱処理されそして
酸化された製品面と外観上同じである表面仕上けを製品
が有しているので驚くべきことである。そのような塩浴
熱処理されそして酸化された製品は1.V、 gteh
@l1mによる1塩浴炭化窒素化への新しい手引き”(
金属の熱処理1981年4月85−88−4’−ジ)内
に製品の表面から2.5マイクロメータの深さに酸素と
窒素を共に高含有させるものとして開示される。これ以
下酸素含有量は急速に低下し、一方窒素含有量は比較的
ゆっく夛低下する。従って、本発明の方法によって同じ
組織が得られることを結論づけることは正しい。しかし
ながらこれは上で注目されるような場合でない。
本発明の好ましい実施例では表面層部は実質的に窒素原
子がない。
子がない。
酸素原子によって実質的にすべての窒素原子が置換され
る表面層部分は少なくとも0.2より好ましくは少なく
とも0.3マイクロメータの深さになるのが好ましい。
る表面層部分は少なくとも0.2より好ましくは少なく
とも0.3マイクロメータの深さになるのが好ましい。
腐食に対する酸化表面の抵抗は主にFe3O4の形態で
少なくとも0.1マイクロメータの深さにそして時に1
マイクロメータよシ深く迄の鉄酸化物の支配、によって
説明される。しかしながら、酸化物剥離を避けるために
鉄酸化物が1マイクロメータを越えない深さにあること
が好ましい。
少なくとも0.1マイクロメータの深さにそして時に1
マイクロメータよシ深く迄の鉄酸化物の支配、によって
説明される。しかしながら、酸化物剥離を避けるために
鉄酸化物が1マイクロメータを越えない深さにあること
が好ましい。
1つの実施態様において、表面層部はその表面すぐ下の
表面部ではFe3O4の成分に近い成分を有し、一方深
さを増すと該成分はFeO含有量を増加する。そのよう
な表面層は水/油エマルノ、ン中に焼入れする前に、C
鉄窒化物を有する製品を空気に暴することによって製造
される。
表面部ではFe3O4の成分に近い成分を有し、一方深
さを増すと該成分はFeO含有量を増加する。そのよう
な表面層は水/油エマルノ、ン中に焼入れする前に、C
鉄窒化物を有する製品を空気に暴することによって製造
される。
他の実施態様では、表面直下の表面層部はF・205の
成分に近い成分を有し、深さを増すと、その成分はFe
3O4の成分に徐々に近くなる。そのような成分はC層
:窒化物層を有する部品を完全に空気中で冷却せしめる
ことによって得られる。C3Dates + DI−F
、 Tranter #及びC−G−Sm1thによ吟 る“非合金鋼自動車部品の設計及び製造へ応用された場
合の炭化窒素化及び窒化の再評価1と題した論文中での
開示に注意が払われている。該論文はバーミンガムで1
979年5月22日から24日迄に金属学会及びアメリ
カの金属学会で組織された1熱処理’79”と題された
シンポジウム中で公開されたものである。この論文で8
表面層を作るためにがス相工穆で処理される非合金鋼の
開示がある。がス熱処理に続く材料の“空冷″はその論
文で言及されている。しかしながら、これは空気中すな
わち酸化性雰囲気中の冷却を意味するものでない。用語
“空冷″は徐冷を意味し、急冷工程である油焼入れと冷
却方法を区別する技術用語として用いられた。実際“空
冷”はよシ正確には“ガス冷却″と記載されている。と
いうのはC層を作るために熱処理工程中に用いられる同
じガス状の窒化雰囲気で冷却が行なわれた。全ての実験
が小さな密閉焼入れ炉で行なわれたと本論文が述べてい
込ことか注目される。密閉焼入れ炉では、炉画室と接続
し、且つ該炉画室として同じ包囲壁内に含まれそれで2
つの画室内への空気の流入を防ぐようになっている一つ
の画室で焼入れが行なわれる。論文中で“空冷”と称さ
れている冷却の場合、試験片は焼入れ油中に焼入れせず
に自然に冷却するように炉内に止められた。空気中での
冷却が生じなからたことは窒素含有量が8鉄窒化物と一
致するレベルにあるという論文中の第2図から推定もさ
れる。更に前記論文中で用いられている“空冷″の正し
い意味は、用語“空冷″が冷却を行なう空気の利用より
はむしろ油なしの保護を意味することが明確にされる見
出し1耐腐食性″で示される@ 本発明によって得られた効果を説明するために、4つの
軟鋼試験パネル(低炭素(0,101)鋼−英国規格B
5970045 MIO)約25■2及び0.55■厚
は570℃で2時間、5(lアンモニアと50チ吸熱ガ
ス混合物(−酸化炭素、二酸炭素、窒素及び水素)の雰
囲気中で熱処理された。
成分に近い成分を有し、深さを増すと、その成分はFe
3O4の成分に徐々に近くなる。そのような成分はC層
:窒化物層を有する部品を完全に空気中で冷却せしめる
ことによって得られる。C3Dates + DI−F
、 Tranter #及びC−G−Sm1thによ吟 る“非合金鋼自動車部品の設計及び製造へ応用された場
合の炭化窒素化及び窒化の再評価1と題した論文中での
開示に注意が払われている。該論文はバーミンガムで1
979年5月22日から24日迄に金属学会及びアメリ
カの金属学会で組織された1熱処理’79”と題された
シンポジウム中で公開されたものである。この論文で8
表面層を作るためにがス相工穆で処理される非合金鋼の
開示がある。がス熱処理に続く材料の“空冷″はその論
文で言及されている。しかしながら、これは空気中すな
わち酸化性雰囲気中の冷却を意味するものでない。用語
“空冷″は徐冷を意味し、急冷工程である油焼入れと冷
却方法を区別する技術用語として用いられた。実際“空
冷”はよシ正確には“ガス冷却″と記載されている。と
いうのはC層を作るために熱処理工程中に用いられる同
じガス状の窒化雰囲気で冷却が行なわれた。全ての実験
が小さな密閉焼入れ炉で行なわれたと本論文が述べてい
込ことか注目される。密閉焼入れ炉では、炉画室と接続
し、且つ該炉画室として同じ包囲壁内に含まれそれで2
つの画室内への空気の流入を防ぐようになっている一つ
の画室で焼入れが行なわれる。論文中で“空冷”と称さ
れている冷却の場合、試験片は焼入れ油中に焼入れせず
に自然に冷却するように炉内に止められた。空気中での
冷却が生じなからたことは窒素含有量が8鉄窒化物と一
致するレベルにあるという論文中の第2図から推定もさ
れる。更に前記論文中で用いられている“空冷″の正し
い意味は、用語“空冷″が冷却を行なう空気の利用より
はむしろ油なしの保護を意味することが明確にされる見
出し1耐腐食性″で示される@ 本発明によって得られた効果を説明するために、4つの
軟鋼試験パネル(低炭素(0,101)鋼−英国規格B
5970045 MIO)約25■2及び0.55■厚
は570℃で2時間、5(lアンモニアと50チ吸熱ガ
ス混合物(−酸化炭素、二酸炭素、窒素及び水素)の雰
囲気中で熱処理された。
熱処理後、4つの試験ノ9ネルを種々の方法で冷却した
。
。
試験片1を熱処理域から直接取り出して、同じ熱処理雰
囲気中で水のない焼入れ油中ですぐに燐入れした。該油
はQINDILLA WA22の名で英国石油によって
販売されている。この操作を密閉焼入れ炉中で行なった
。
囲気中で水のない焼入れ油中ですぐに燐入れした。該油
はQINDILLA WA22の名で英国石油によって
販売されている。この操作を密閉焼入れ炉中で行なった
。
試験片2を炉から取シ除き、20℃5秒間空気中に暴し
、次に商標EVOCQUgNCHGWで売られている可
溶油と水を油:水の体積比を1:5.5に混することに
よって作られた水−油エマルジヨン内に焼入れした。
、次に商標EVOCQUgNCHGWで売られている可
溶油と水を油:水の体積比を1:5.5に混することに
よって作られた水−油エマルジヨン内に焼入れした。
試験片3を熱処理炉から取シ出すことによって冷却し、
20℃、1秒間空気中に暴し、商標ILOTEMP 4
で売られている可溶性油を油:水体積比をl:10に混
合することによって作られた水−油エマルジヨン内に焼
入れた・ 試験片4を炉から取シ除き単に完全に空気中で20℃で
冷却させた・ 冷却後、種々の試験片を下記の如く分析し、得た結果を
第1表ないし第6表に示す。
20℃、1秒間空気中に暴し、商標ILOTEMP 4
で売られている可溶性油を油:水体積比をl:10に混
合することによって作られた水−油エマルジヨン内に焼
入れた・ 試験片4を炉から取シ除き単に完全に空気中で20℃で
冷却させた・ 冷却後、種々の試験片を下記の如く分析し、得た結果を
第1表ないし第6表に示す。
油焼入された試験片をまず脱脂し、次に1刈θ″トール
の圧力以下に排気され’7jAug・r電子分光計内に
導入し、試験片中の表面に吸収されたガスを取9除くた
めに1晩中この減圧下に置く。
の圧力以下に排気され’7jAug・r電子分光計内に
導入し、試験片中の表面に吸収されたガスを取9除くた
めに1晩中この減圧下に置く。
4つの全ての試験片を、水素及びヘリウムを除く全ての
元素で分析し第1層のほぼ0.1原子脣迄測定した。A
uger電子分光計で真空圧はlX10−8トール、電
子ビームエネルギは1−3 ksV、ビーム電気は1マ
イクロアン(ア及びエネルギ範囲は20−1700・V
であった。層間分析は、次に行なわれる層を除くための
イオンビームス・母ツタリングと接続するAuger電
子分光針を用いて行なりた。イオンビームスパッタリン
グ技術ではアルジンイオンを3 k@Vのエネルギで且
つ、5×lθ″トールのガス圧下で75と150マイク
ロアンペア・iの電流密度で行なった。この分析の結果
は以下第1ないし第4表で与えられる。更に、イオンス
パッター損傷から離れた面積の試験片1と3を次に30
mの鋼球と1マイクロメータのダイヤモンドペーストを
研摩剤として用いてメールクレータを施した。該Aug
@r電子分光計を用いてクレータ !直径
にわたる走査線を作シ、そしてこれらの線の元素成分を
2×10 メートルと22X10メートル間の多くの深
さで測定した。
元素で分析し第1層のほぼ0.1原子脣迄測定した。A
uger電子分光計で真空圧はlX10−8トール、電
子ビームエネルギは1−3 ksV、ビーム電気は1マ
イクロアン(ア及びエネルギ範囲は20−1700・V
であった。層間分析は、次に行なわれる層を除くための
イオンビームス・母ツタリングと接続するAuger電
子分光針を用いて行なりた。イオンビームスパッタリン
グ技術ではアルジンイオンを3 k@Vのエネルギで且
つ、5×lθ″トールのガス圧下で75と150マイク
ロアンペア・iの電流密度で行なった。この分析の結果
は以下第1ないし第4表で与えられる。更に、イオンス
パッター損傷から離れた面積の試験片1と3を次に30
mの鋼球と1マイクロメータのダイヤモンドペーストを
研摩剤として用いてメールクレータを施した。該Aug
@r電子分光計を用いてクレータ !直径
にわたる走査線を作シ、そしてこれらの線の元素成分を
2×10 メートルと22X10メートル間の多くの深
さで測定した。
元素成分は初め原子ツヤ−セントで読まれ次に重量%で
計算され下記表に示された。
計算され下記表に示された。
0.11よシ多量の検出し得る全ての元素の重量修を記
鎌した 第1表 試験片1 成 分 (重量%) 元素 F@ CN O8CICa 0 42.3 29.3 5.2 13.9 3.6
4.7 1.116 85.7 1.5 10.1
1.0 1.0 0.2 0.5140 89.4
0.8 9.1 0.4 0.2 0 0300
90.0 0.9 8.4 0.5 0.2 0 03
50 91.0 0.8 7.6 0.4 0.2
0 0第2表 試験片2 成 分 (重量%) 元素F@CN OSCIKNm o 38.6 23.9 1.0 21.1 5.4
0.9 2.0 7.016 72.6 1.0 0
25.3 0.5 0 0.6 0140 75.0
0.5 0 24.5 0 0 0 0300 76
.2 0.3 0 23.4 0 0 0 0第3表 試験片3 成 分 (重量S) 元素 F@ CN O8C1 057,08,9031,60,71,81672,7
0,3027,000 14074,80,20,724,30030082,
70,35,112,00043083,80,36,
29,80062085,60,37,46,600第
4表 試験片4 成 分 (重量%) 0 46.7 5.0 1.1 32.9 0.8
8.7 3.6 1.116 70.5 0.3 0
28.8 0 0 0.4 0140 73.0
0.1 0 26.8 0 0 0 0300 73
.1 0 0 26.9 0 0 0 0第5表 試験片1(ゴールクレータ) 成 分 (重量%)
元素 Fe CN 0 3.9 90.2 0.6 8.9
0.37.4 91.2 0.5
8.1 0.1910.7 9
1.4 0.3 8.1 0.315.0
91.9 0.4 7.6 0
.1621.7 92.0 0.5
7.4 0.16第6表 試験片3(ゴールクレータ) 成 分 (重量
%)元素 Fe CN 0 2.3 86.8 0.4 7.4
5.54.2 91.0 0.3
8.4 0.46.2 91.1
0.4 8.2 0.39.5
91.6 0.4 7.9 0.211.
2 91.5 0.5 7.9
0.2更に各層の種々の元素成分のよシ詳細な測定を試
験片3の新しい面積の最初の2.3ミクロンのところで
行なう九、得られた結果を以下第7表に示す・ 以下余白 吟 第7表 試験3 成 分 (重量係) 0.3 83.0 0.4 5.0 11.
4 0.20.4 84.1 0.5 5.
2 10.3 00.6 85.0 0.3
5.7 9.0 00.9 86.4
0.3 6.3 7.0 01.3
85.9 0.3 6.9 6.9
01.6 86.3 0.14 6.6 6
.9 02.3 87.3 0.2 5.
8 6.6 02.9 88.9 0.2
6.0 4.9 03.9 90.6
0.4 6.1 2.9 04.9
92.1 0 6.6 1.3 0
上の各層を考慮すれば、各試験片に行なった熱処理工程
はg鉄窒化物層を20マイクロメータを十分に超える深
さに迄作る工程であることが理解される。C鉄炭化窒素
層は、多孔質及び非多孔質域からなシ、該多孔質域は試
験片の表面から約10マイクロメータの深さ下方に伸び
、そして非多孔質はこれを下にする。20マイクロメー
タの深さでC鉄炭化窒素層は典型的に92重量%の鉄、
7.4重量%の窒素、0.4重量%の炭素及び0.2重
量%の酸素の成分を有する。
鎌した 第1表 試験片1 成 分 (重量%) 元素 F@ CN O8CICa 0 42.3 29.3 5.2 13.9 3.6
4.7 1.116 85.7 1.5 10.1
1.0 1.0 0.2 0.5140 89.4
0.8 9.1 0.4 0.2 0 0300
90.0 0.9 8.4 0.5 0.2 0 03
50 91.0 0.8 7.6 0.4 0.2
0 0第2表 試験片2 成 分 (重量%) 元素F@CN OSCIKNm o 38.6 23.9 1.0 21.1 5.4
0.9 2.0 7.016 72.6 1.0 0
25.3 0.5 0 0.6 0140 75.0
0.5 0 24.5 0 0 0 0300 76
.2 0.3 0 23.4 0 0 0 0第3表 試験片3 成 分 (重量S) 元素 F@ CN O8C1 057,08,9031,60,71,81672,7
0,3027,000 14074,80,20,724,30030082,
70,35,112,00043083,80,36,
29,80062085,60,37,46,600第
4表 試験片4 成 分 (重量%) 0 46.7 5.0 1.1 32.9 0.8
8.7 3.6 1.116 70.5 0.3 0
28.8 0 0 0.4 0140 73.0
0.1 0 26.8 0 0 0 0300 73
.1 0 0 26.9 0 0 0 0第5表 試験片1(ゴールクレータ) 成 分 (重量%)
元素 Fe CN 0 3.9 90.2 0.6 8.9
0.37.4 91.2 0.5
8.1 0.1910.7 9
1.4 0.3 8.1 0.315.0
91.9 0.4 7.6 0
.1621.7 92.0 0.5
7.4 0.16第6表 試験片3(ゴールクレータ) 成 分 (重量
%)元素 Fe CN 0 2.3 86.8 0.4 7.4
5.54.2 91.0 0.3
8.4 0.46.2 91.1
0.4 8.2 0.39.5
91.6 0.4 7.9 0.211.
2 91.5 0.5 7.9
0.2更に各層の種々の元素成分のよシ詳細な測定を試
験片3の新しい面積の最初の2.3ミクロンのところで
行なう九、得られた結果を以下第7表に示す・ 以下余白 吟 第7表 試験3 成 分 (重量係) 0.3 83.0 0.4 5.0 11.
4 0.20.4 84.1 0.5 5.
2 10.3 00.6 85.0 0.3
5.7 9.0 00.9 86.4
0.3 6.3 7.0 01.3
85.9 0.3 6.9 6.9
01.6 86.3 0.14 6.6 6
.9 02.3 87.3 0.2 5.
8 6.6 02.9 88.9 0.2
6.0 4.9 03.9 90.6
0.4 6.1 2.9 04.9
92.1 0 6.6 1.3 0
上の各層を考慮すれば、各試験片に行なった熱処理工程
はg鉄窒化物層を20マイクロメータを十分に超える深
さに迄作る工程であることが理解される。C鉄炭化窒素
層は、多孔質及び非多孔質域からなシ、該多孔質域は試
験片の表面から約10マイクロメータの深さ下方に伸び
、そして非多孔質はこれを下にする。20マイクロメー
タの深さでC鉄炭化窒素層は典型的に92重量%の鉄、
7.4重量%の窒素、0.4重量%の炭素及び0.2重
量%の酸素の成分を有する。
試験片1の場合、全ての層の元素成分はNaumann
及びLang@1hsld (Eiaen h@tt@
r−ves@r 1965年第36677号)で定義さ
れる鉄−炭素−窒素の3元の6鉄炭化窒素域と一致する
。
及びLang@1hsld (Eiaen h@tt@
r−ves@r 1965年第36677号)で定義さ
れる鉄−炭素−窒素の3元の6鉄炭化窒素域と一致する
。
試験片1の層もLight foot及びJaekによ
って1自層形成有無による窒化の運動#(鉄と鋼協会の
熱処理と合同委員会によって組織された1973年熱処
理会議の会報)で報告されたC相に対して、XがOない
し1である理想的な鉄窒化物層F*2N1−1とも一致
する。窒素含有量は7.5と1.1重量%の間にある。
って1自層形成有無による窒化の運動#(鉄と鋼協会の
熱処理と合同委員会によって組織された1973年熱処
理会議の会報)で報告されたC相に対して、XがOない
し1である理想的な鉄窒化物層F*2N1−1とも一致
する。窒素含有量は7.5と1.1重量%の間にある。
情報をより明確に示すために試験片工ないし4それぞれ
の層中の鉄と窒素鉄と酸素、又は鉄、酸素と窒素含有量
をグロットしたグラフである添付第1ないし第4図で説
明する。選択された層成は表面から16 X 10−9
メートルないし約400X10″メートルに伸びる層で
ある。グラフにグロットした最初の測定値Fi、16X
10−9メートルの場合であシ、試験片は外面から他の
汚物を除去すべく初めのイオンス・母ツタリングを受け
た。
の層中の鉄と窒素鉄と酸素、又は鉄、酸素と窒素含有量
をグロットしたグラフである添付第1ないし第4図で説
明する。選択された層成は表面から16 X 10−9
メートルないし約400X10″メートルに伸びる層で
ある。グラフにグロットした最初の測定値Fi、16X
10−9メートルの場合であシ、試験片は外面から他の
汚物を除去すべく初めのイオンス・母ツタリングを受け
た。
上記の表及び図面から理解されるように、空気中での単
独又は初め空気中でそして油/水工iルノヨンでの焼入
れが続く熱処理後試験片の酸化は酸素で窒素を置換する
ことになる。窒素の置換は最も外側の表面層部分(すな
わち0.1マイクロメータと1マイクロメ一タ間で変化
する深さ)ではすべてであシ、焼入れ前に試験片が暖い
間空気中に暴露される時間と、焼入れでの冷却速度にも
依存する。部分的な窒素の置換はある場合は1マイクロ
メータを越える深さに続く。
独又は初め空気中でそして油/水工iルノヨンでの焼入
れが続く熱処理後試験片の酸化は酸素で窒素を置換する
ことになる。窒素の置換は最も外側の表面層部分(すな
わち0.1マイクロメータと1マイクロメ一タ間で変化
する深さ)ではすべてであシ、焼入れ前に試験片が暖い
間空気中に暴露される時間と、焼入れでの冷却速度にも
依存する。部分的な窒素の置換はある場合は1マイクロ
メータを越える深さに続く。
試験片2と3は主にF@504の形で、少なくとも0.
1マイクロメータの深さにそして時には1マイクロメ一
タ以上の深さに鉄酸化物の丸めに耐腐食性があった。
1マイクロメータの深さにそして時には1マイクロメ一
タ以上の深さに鉄酸化物の丸めに耐腐食性があった。
試験片4では極端な表面の鉄と酸素の比はF’s 20
5の成分に近い成分を示し、深さが層内で増すにつれて
成分はFe3O4の成分に徐々に近くなる。
5の成分に近い成分を示し、深さが層内で増すにつれて
成分はFe3O4の成分に徐々に近くなる。
試験片2と3では、鉄と酸素の比は外側表層部でFe3
O4に近い組織を示し内側になるにつれてFeOが増加
する。
O4に近い組織を示し内側になるにつれてFeOが増加
する。
第2及び第3表、そして第2及び第3図から焼入前温度
での空気中の時間制御と焼入溶媒での冷却速度制御は外
側表面層部からの窒素の置換についてかなシ限界である
ことが理解されよう。
での空気中の時間制御と焼入溶媒での冷却速度制御は外
側表面層部からの窒素の置換についてかなシ限界である
ことが理解されよう。
最後に、6表と図の調査から酸素は格子からある場合は
全体的に他の場合は約0.15マイクロメータの深さに
約90%残存する少ない範囲で嗜素を置換するのが明ら
かであろう。これは酸素が窒化物格子内に容易に吸収さ
れると報告されている、塩浴窒化に続けて行なう塩浴酸
化によって得られる報告された効果とは全く対照的であ
る。
全体的に他の場合は約0.15マイクロメータの深さに
約90%残存する少ない範囲で嗜素を置換するのが明ら
かであろう。これは酸素が窒化物格子内に容易に吸収さ
れると報告されている、塩浴窒化に続けて行なう塩浴酸
化によって得られる報告された効果とは全く対照的であ
る。
以下余白
第5図によれば図中に示されたグC1yりは以下に示す
通りである。
通りである。
ブロック1m1lb+ 特定のワックス被覆量1・
、及び1d を得る九めにワックス成分中に未処理軟鋼
部品を 浸漬することによって得 られた結果。
、及び1d を得る九めにワックス成分中に未処理軟鋼
部品を 浸漬することによって得 られた結果。
ブロック2 軟鋼部品を炭化窒素化し、空
気中に暴露する酸 化をせずに焼入れし、脱 脂(灰色仕上げ)するこ とによって得られた結果。
気中に暴露する酸 化をせずに焼入れし、脱 脂(灰色仕上げ)するこ とによって得られた結果。
プロ、り3 軟鋼部品を炭化窒素化し、空
気中で酸化し、次 に油/水エマルジ、ン中 で焼入れし次に脱脂(iI& 色仕上げ)することによ って得られた結果。
気中で酸化し、次 に油/水エマルジ、ン中 で焼入れし次に脱脂(iI& 色仕上げ)することによ って得られた結果。
ブロック4ae4b 上記ブロック3の黒色4e
e及び4d 部品を脱脂し、次に特定のワックス被覆量
を得る ために浸漬することによ って得られた結果。
e及び4d 部品を脱脂し、次に特定のワックス被覆量
を得る ために浸漬することによ って得られた結果。
上記空気中での酸化は10秒間行なった。
使用されたワックス被覆成分はろうのような脂肪族及び
枝分れ炭化水素、酸化ワセリンのカルシウム石鹸及び室
温で必要な硬さのワックスを得るためのカルシウムレジ
ネートとの混合物からなる。
枝分れ炭化水素、酸化ワセリンのカルシウム石鹸及び室
温で必要な硬さのワックスを得るためのカルシウムレジ
ネートとの混合物からなる。
該ワックスは、白色スピリット及びc91 CIOの芳
香族脂肪酸からなる液体石油炭化水素の混合物中に含め
た。
香族脂肪酸からなる液体石油炭化水素の混合物中に含め
た。
以下特定のワックス成分を用いた。
プロ、り1&と41に対して−
7,5重量−ワックス含有Cm5troA V409ブ
ロック1bと4bに対して− 10重量−ワックス含有Camtro1. V407ブ
ロツク1cと4cに対して 15重it%ワックス含有CmatrotV425ブロ
ック1dと4dに対して 30J![1%ワックス含有CastrotV428第
6図に関してみれば、初めの4つのブロックは炭化水素
化せしめた部品を特定の時間550”以上で空気中に暴
露し、次に水/油エマルジ百ン中で焼入れし九ものに関
する。最後のブロックは空気中に暴露しないで直接油中
に、炭化水素化した部品の焼入れに関する。
ロック1bと4bに対して− 10重量−ワックス含有Camtro1. V407ブ
ロツク1cと4cに対して 15重it%ワックス含有CmatrotV425ブロ
ック1dと4dに対して 30J![1%ワックス含有CastrotV428第
6図に関してみれば、初めの4つのブロックは炭化水素
化せしめた部品を特定の時間550”以上で空気中に暴
露し、次に水/油エマルジ百ン中で焼入れし九ものに関
する。最後のブロックは空気中に暴露しないで直接油中
に、炭化水素化した部品の焼入れに関する。
第5図では4b+4co4dの耐塩−噴霧時間が不定期
に示されているのが注目されよう。これらのブロックに
対する試験は塩噴霧抵抗が劣化しないとわかった時25
0時間後に止めた。
に示されているのが注目されよう。これらのブロックに
対する試験は塩噴霧抵抗が劣化しないとわかった時25
0時間後に止めた。
本発明に係る鋼部品は、C鉄窒化物表面層を作るために
処理され、油焼入され、脱脂され(又は保護雰囲気下で
徐冷され)次に脱水油中に浸漬されそれによって脱水波
がI鉄窒化物表面層の吸収外部内に吸収される部品表面
よシも秀れた耐腐食性を有する。
処理され、油焼入され、脱脂され(又は保護雰囲気下で
徐冷され)次に脱水油中に浸漬されそれによって脱水波
がI鉄窒化物表面層の吸収外部内に吸収される部品表面
よシも秀れた耐腐食性を有する。
下の第8表は種々のタイプの鋼部品の耐腐食性を比較し
たものである。
たものである。
以下余白
第 8 表
試験片ム 塩sm抵抗(時間)0
2 17
3 96
4 150+
5 250+
塩噴霧抵抗はASTM規格B117−64、すなわち部
品t95+2−37に維持された塩噴霧室で塩噴霧に暴
され、該塩噴霧は蒸留水95に対して塩の重量5+1−
1だけ溶解しセして95?で霧状にされその集合溶液が
6.5ないし7.2の範囲の−を有するように調節され
ることによって調整される。
品t95+2−37に維持された塩噴霧室で塩噴霧に暴
され、該塩噴霧は蒸留水95に対して塩の重量5+1−
1だけ溶解しセして95?で霧状にされその集合溶液が
6.5ないし7.2の範囲の−を有するように調節され
ることによって調整される。
塩噴試験か・ら除去した後、部品を流水中で洗浄し、乾
燥し、そして赤錆の発生′jkiIll査する。どんな
赤錆を示す部品も不具合があったように思われる。
燥し、そして赤錆の発生′jkiIll査する。どんな
赤錆を示す部品も不具合があったように思われる。
上記第8表で、各試験片は以下の通シである。
試験片1=そのままの、すなわち未処理鋼部品。
試験片2=本発明の方法で最初のガス熱処理、続いて油
焼入れ、そして脱脂(又は保S雰囲気下での徐冷)によ
って作られた8鉄窒化物を有する鋼部品 試験片3=次に脱水油中に浸漬させた試験片2の鋼部品
。
焼入れ、そして脱脂(又は保S雰囲気下での徐冷)によ
って作られた8鉄窒化物を有する鋼部品 試験片3=次に脱水油中に浸漬させた試験片2の鋼部品
。
試験片4−表面を0.2マイクロメータのラッピング仕
上の後、製造した本発明に係る8鉄窒化物と酸化物富化
表面を有する鋼部品 試験片5=本発明に係るg鉄窒化物と酸素富化層を有し
、次に15%ワックスを含むワックスv425に浸漬し
たもの。
上の後、製造した本発明に係る8鉄窒化物と酸化物富化
表面を有する鋼部品 試験片5=本発明に係るg鉄窒化物と酸素富化層を有し
、次に15%ワックスを含むワックスv425に浸漬し
たもの。
試験片4の場合、実際の塩噴霧抵抗は表面仕上に依存す
る争特定の実施例では、処理された鋼部品は最終弐面仕
上げが0.15−fイクロメータR,を有するシ1.ク
アブソーパである。そのような部品は250時間の塩噴
霧抵抗を有するのがわかったO 疲労特性における改善が第9表の試験から明らか((な
る。
る争特定の実施例では、処理された鋼部品は最終弐面仕
上げが0.15−fイクロメータR,を有するシ1.ク
アブソーパである。そのような部品は250時間の塩噴
霧抵抗を有するのがわかったO 疲労特性における改善が第9表の試験から明らか((な
る。
以下余白
WJ 9 弐
疲労特性t−標準0.30″(7,6m )径のNPL
試験片でNFLタイグの2点負荷回転ビーム機械を用い
て評価した。
試験片でNFLタイグの2点負荷回転ビーム機械を用い
て評価した。
上記第9表において、
試験片6は処理していない鋼部品でおり、試験片7は、
50%アンモニアおよび50%吸熱性ガス混合物の′1
1.囲気中で570℃にて約2時間熱処理し、続いて油
焼入れした6鉄窒化物fi!面層が形成ちれている鋼部
品でおり、 試験8は、上記試験片7のように作った一鉄輩化物層の
める鋼部品をその後に塩混合物の供給看によって推奨さ
れされるようなナトリウム/水酸化カリウム/硝酸ナト
リウム塩浴混合物(rDegusaaABI 5alt
jとして市販されている)甲で400℃の温度にて酸
化した鋼部品でめり、 試験片9は、試験片7でのように熱処理によって形成し
たe鉄車化表面層のある鋼部品を蒸気中にて540℃に
て30分間酸化し、続いて油焼入れし友剣部品である。
50%アンモニアおよび50%吸熱性ガス混合物の′1
1.囲気中で570℃にて約2時間熱処理し、続いて油
焼入れした6鉄窒化物fi!面層が形成ちれている鋼部
品でおり、 試験8は、上記試験片7のように作った一鉄輩化物層の
める鋼部品をその後に塩混合物の供給看によって推奨さ
れされるようなナトリウム/水酸化カリウム/硝酸ナト
リウム塩浴混合物(rDegusaaABI 5alt
jとして市販されている)甲で400℃の温度にて酸
化した鋼部品でめり、 試験片9は、試験片7でのように熱処理によって形成し
たe鉄車化表面層のある鋼部品を蒸気中にて540℃に
て30分間酸化し、続いて油焼入れし友剣部品である。
上述の試験片8による塩浴処理を用いる酸化は疲労特性
を試験片6のレベルにほぼ戻るまで低下させるらしい。
を試験片6のレベルにほぼ戻るまで低下させるらしい。
このことは固溶体から析出してくる窒素によって引き起
こされる。試験片9による気相酸化技術は非常に広い温
度範囲にわたって適用できる。したがって、油焼入れが
後続する550℃での制御された酸化グロセスを用いる
ことによって試験片7による熱処理で得た改善された疲
労特性が維持される。
こされる。試験片9による気相酸化技術は非常に広い温
度範囲にわたって適用できる。したがって、油焼入れが
後続する550℃での制御された酸化グロセスを用いる
ことによって試験片7による熱処理で得た改善された疲
労特性が維持される。
このことは高温において窒素の多くが固溶体中に残りか
つその後の油焼入れによっても固溶体中に維持されるの
で起きる。
つその後の油焼入れによっても固溶体中に維持されるの
で起きる。
本発明の特定実施例を記述する。
長さ230m、直径12.5mおよび初期餞面粗さくR
,)0.13ないし0.15μmの緩 器ピスト7棹を
、低炭素鋼(B5970−045M10 )棒材を機械
加工することによって作p、sosアンモニアおよび5
0チ吸熱性ガス混合物(−酸化炭素、二酸化炭素、窒素
および水素)の雰囲気中で570℃にて2時間熱処理し
た。次に、この棒を上記熱処理にて便用したのと同じ雰
囲気の保護下においてゆっくりと冷却した。得ら棒はそ
の表面に厚さ20μmの6鉄窒化物層を有しており、か
つ表面粗さくRa)は0.64μmであった。
,)0.13ないし0.15μmの緩 器ピスト7棹を
、低炭素鋼(B5970−045M10 )棒材を機械
加工することによって作p、sosアンモニアおよび5
0チ吸熱性ガス混合物(−酸化炭素、二酸化炭素、窒素
および水素)の雰囲気中で570℃にて2時間熱処理し
た。次に、この棒を上記熱処理にて便用したのと同じ雰
囲気の保護下においてゆっくりと冷却した。得ら棒はそ
の表面に厚さ20μmの6鉄窒化物層を有しており、か
つ表面粗さくRa)は0.64μmであった。
ピストン棒は高表面仕上げを必要とするので、この段階
で棒を表面粗さくRa)0.13μmまでラッグした。
で棒を表面粗さくRa)0.13μmまでラッグした。
これに続いて棒を燃焼の水分を含有する発熱性ガス混合
物中で400℃にて10分間酸化して厚さ0.5μmの
酸化物富化表面層を形成した。そして、ピストン棒を水
焼入れによって冷却した。
物中で400℃にて10分間酸化して厚さ0.5μmの
酸化物富化表面層を形成した。そして、ピストン棒を水
焼入れによって冷却した。
ピストン棒は上述し九塩水噴霧試験によると250時間
の塩浴噴霧抵抗を有することがわかった。
の塩浴噴霧抵抗を有することがわかった。
上述の特定実施例の変更態様として、棒を発熱性ガス混
合物中で400℃にて15分間酸化したが、この15分
間サイクルの少なくとも5分間は亜硫酸ガスを炉雰囲気
中0.25体積−の濃度となるような量で炉内へ導入し
た。この技術が棒表面上の酸化鉄(F・20s)の約I
Lsを硫化鉄に変換し、このことが棒に審美的に好まし
い光沢のある黒色表Imを与えた。
合物中で400℃にて15分間酸化したが、この15分
間サイクルの少なくとも5分間は亜硫酸ガスを炉雰囲気
中0.25体積−の濃度となるような量で炉内へ導入し
た。この技術が棒表面上の酸化鉄(F・20s)の約I
Lsを硫化鉄に変換し、このことが棒に審美的に好まし
い光沢のある黒色表Imを与えた。
硫化の技術は緩衝棒の形の部品に限定されずに黒色の耐
摩耗性表面含有することが望ましいめらゆる部分につい
て使用される。表面粗さくRa)が0.25μmよシ大
きな表面仕上げでは、所望の耐腐食性を与えるためにワ
ックス植種が必要でるる。
摩耗性表面含有することが望ましいめらゆる部分につい
て使用される。表面粗さくRa)が0.25μmよシ大
きな表面仕上げでは、所望の耐腐食性を与えるためにワ
ックス植種が必要でるる。
硫化を行なうためには酸化炉内のso2含有量は1体積
−以下でかつ温度は300℃ないし600℃の範囲内で
あろう。すでに形成場れた酸化鉄の一部を硫化鉄に転換
するためには酸化熱処理がスタートした後の段階で80
2を炉内へ通常は加えるろろう。
−以下でかつ温度は300℃ないし600℃の範囲内で
あろう。すでに形成場れた酸化鉄の一部を硫化鉄に転換
するためには酸化熱処理がスタートした後の段階で80
2を炉内へ通常は加えるろろう。
本発明は、低炭素含有量、例えば、0.5−炭素以下の
非合金鋼に特に適用できる。
非合金鋼に特に適用できる。
第1図ないし第4図は鋼部品の表面からの深さ又は距離
に対する該部品の試験片の層領域の鉄と窒素、鉄と酸素
又は鉄、酸素と窒素含有量をグロットするグラフでめシ
、第5図は塩浴噴霧抵抗、及び未処理及び処理軟鋼の塩
噴霧抵抗に対するワックス被覆量の影響を示す図であり
、第6図は酸化物被覆の深さに対する空気中での酸化時
間の影響を示す。 以下金白 FIG ! FIo 2゜FlG、3.
FIC,=iFIG、5゜ vLKレベキζ(片) 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 昭和57年 特許願 第180065号2、発明の名
称 耐腐食鋼部品とその製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 4、代理人 6、補正の対象 明細書 7、補正の内容 明細書の浄書(内容に変更なし) 8、添附書類の目録 浄書明細書 】通
に対する該部品の試験片の層領域の鉄と窒素、鉄と酸素
又は鉄、酸素と窒素含有量をグロットするグラフでめシ
、第5図は塩浴噴霧抵抗、及び未処理及び処理軟鋼の塩
噴霧抵抗に対するワックス被覆量の影響を示す図であり
、第6図は酸化物被覆の深さに対する空気中での酸化時
間の影響を示す。 以下金白 FIG ! FIo 2゜FlG、3.
FIC,=iFIG、5゜ vLKレベキζ(片) 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 昭和57年 特許願 第180065号2、発明の名
称 耐腐食鋼部品とその製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 4、代理人 6、補正の対象 明細書 7、補正の内容 明細書の浄書(内容に変更なし) 8、添附書類の目録 浄書明細書 】通
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、非合金鋼部品を窒化fス雰囲気中で熱処理して該部
品に6鉄窒化物表層を作り、そして続いて酸化物富化表
層を設けるべく酸化性雰囲気内に皺部品を熱処理工程を
含むことを特徴とする耐腐食性非合金鋼部品の製造方法
。 2 前記酸化熱処理を少なくとも2秒間暴すことによっ
て行なうことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
方法。 3、前記暴露が2ないし120秒間であることを特徴と
する特許請求の範囲第2項記載の方法。 4、剪配暴露が2ないし20秒であることを特徴とする
特許請求の範囲第2項記載の方法。 5、前記酸化熱処理を厚味がlマイクロメータを越さな
い酸化物層を形成するように行なうことを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の方法。 6、前記酸化熱処理を厚みが少なくとも0.2マイクロ
メータである酸化物層を形成するように行なうことを特
徴とする特許請求の範囲第5項記載の方法。 7、前記酸化熱処理を厚みが0.2ないし0.7マイク
ロメータである酸化物層を形成するように行なうことを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方法。 8、前記部品を酸化後に焼入れることを特徴とする特許
請求の範囲第1項から第7項までのいずれかに記載の方
法。 9、前記部品を油/水エマルジ菅ン内に焼入れることを
特徴とする特許請求の範囲第8項記載の方法。 10、前記部品に対して前記鋼のミクロ組織のフェライ
ト地中に窒素が保持されるような温度で焼入れを行なう
ことを特徴とする特許請求の範囲第8項又は第9項に記
載の方法。 11、前記部品を焼入れ後に脱脂することを特徴とする
特許請求の範囲第8項から第10項までのいずれかに記
載の方法。 12、前記酸化熱処理を、窒化雰囲気中で熱処理後、空
気中又は他の酸化雰囲気中で冷却することKよって行な
うことを特徴とする特許請求の範囲第1項、第5項、第
6項又は第7項のいづれかに記載の方法。 13、ワックス被覆を酸化された部品に適用することを
特徴とする特許請求の範囲第11項又は第12項のいづ
れかに記載の方法。 14、前記ワックス被覆が無粘ワ、クス成分であること
を特徴とする特許請求の範囲第13項記載の方法。 15、前記ワックス被覆を、該部品の表面1平方メート
ル当たシワックス成分が7?以下の被覆量で適用するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第14項記載の方法。 16、前記ワックス被覆を該部品の表面1平方メートル
当九シワックス成分が2ないし7iPの被覆量で適用す
ることを特徴とする特許請求の範囲第15項記載の方法
。 17、前記部品を、前記窒化雰囲気中で熱処理した後、
非酸化性雰囲気で冷却し、次に前記酸化熱処理を空気中
又は他の酸化性雰囲気中で350℃ないし550′cK
再加熱することを特徴とする特許請求の範囲第1項、第
5項又は第6項のいづれかに記載の方法。 18、前記部品を再加熱後冷却し次にワックス被覆をす
ることを特徴とする特許請求の範囲@17項記載の方法
。 19、前記部品を、窒化雰囲気中で熱処理後、冷却し、
そして次に前記酸化熱処理前に機械的に表面仕上げする
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のの方法。 20、硫黄含有部品を前記酸化雰囲気中に導入し鉄の硫
化物を作シ、それによりて前記部品の表面が鉄酸化物と
鉄硫化物を含有することを特徴とする特許請求の範囲第
19項記載の方法。 21、ガス熱処理によって表面にε鉄窒化物を形成し、
続いて酸化物富化表面層を設けるべくガスネ 処理によって該表面を酸化することによって製造される
ことを特徴とする耐腐食性、非合金鋼部品。 22、前記e鉄窒化物層の表層において少なくともいく
つかの窒素原子が酸素によって置換されることを特徴と
する特許請求の範囲第21項記載の部品。 23、前記表層部に実質的に窒嵩厚子が無いことを特徴
とする特許請求の範囲第21項記載の部品。 24、前記表層部が少なくとも0.3マイクロメータの
深さに伸びることを特徴とする特許請求の範囲第23項
記載の部品。 25、前記表層部が1¥イクロメータを越えない深さに
伸びることを特徴とする特許請求の範囲第24項記載の
部品。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB8131133 | 1981-10-15 | ||
GB8131133 | 1981-10-15 | ||
GB8138318 | 1981-12-18 | ||
GB8205999 | 1982-02-26 | ||
GB8220495 | 1982-07-15 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58126977A true JPS58126977A (ja) | 1983-07-28 |
JPH0146586B2 JPH0146586B2 (ja) | 1989-10-09 |
Family
ID=10525179
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18006582A Granted JPS58126977A (ja) | 1981-10-15 | 1982-10-15 | 耐腐食鋼部品とその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58126977A (ja) |
ZA (1) | ZA827448B (ja) |
Cited By (6)
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WO2007029772A1 (ja) * | 2005-09-08 | 2007-03-15 | Nissan Motor Co., Ltd. | 遷移金属窒化物、燃料電池用セパレータ、燃料電池スタック、燃料電池車両、遷移金属窒化物の製造方法及び燃料電池用セパレータの製造方法 |
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WO2012035900A1 (ja) * | 2010-09-14 | 2012-03-22 | 日本パーカライジング株式会社 | 窒素化合物層を有する鉄鋼部材、及びその製造方法 |
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-
1982
- 1982-10-12 ZA ZA827448A patent/ZA827448B/xx unknown
- 1982-10-15 JP JP18006582A patent/JPS58126977A/ja active Granted
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JP4562094B2 (ja) * | 2006-12-21 | 2010-10-13 | 株式会社和泉利器製作所 | 鍋 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
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JPH0146586B2 (ja) | 1989-10-09 |
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