JPS5983760A - Method for carburization of steel - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To increase economics and carburizing effect, by a method wherein the carburization and flow of atmospheric gas are controlled within a specified range thereof, oxide components such as O2, H2O, CO2, etc. in furnace being reduced, and the effects of CH4 having carburizing reducing action and H2 having reducing action are utilized. CONSTITUTION:A piece of steel is put in a furnace where the dew point D in furnace is provided at under 32 degree and the oxygen concentration V0 in furnace at max. 1,100ppm, carburizing atmospheric gas of N2, H2 and CH4 gas being continuously flowed through the furnace and the steel is carburized by heat-treating it at 850-1,050 deg.C. The flows of respective gas of N2, H2 and CH4 are regulated so that the total volume V of H2 gas and CH4 gas in that carburizing atmospheric gas becomes 2-40vol% and at the same time the volumetric ratio K of CH4 gas to H2 gas becomes 0.5-5.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炉内に浸炭雰囲気ガスを連続的に流通しながら
炉内の鋼を熱処理する鋼の浸１炭処理法に関するもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for carburizing steel in which steel in a furnace is heat treated while a carburizing atmosphere gas is continuously passed through the furnace.

従来、鋼の浸炭処理法に使われる雰囲気ガスとしては、
高温に保持したガス発生炉にＣ，Ｈ，、Ｃ，Ｈ，、など
の燃料ガスと、この燃料ガスが不完全燃焼となる程度の
空気とを導入することによりガス発生炉から反応生成し
てくる、いわゆる一般に吸：ＩＡ型雰旺気ガスと称され
ているガスが多用されている。Conventionally, the atmospheric gases used in steel carburizing treatment methods are:
By introducing fuel gas such as C, H, C, H, etc. into a gas generating furnace maintained at a high temperature and air to the extent that this fuel gas is incompletely combusted, the gas is reacted and generated from the gas generating furnace. Gases commonly referred to as type IA atmospheric gases are often used.

上記雰囲気ガスの代表的組成は、ガス発生炉内でＮ２：
４３容和％、Ｈ２：３２容景％、ＣＯ：２５容引％％　
ＣＯ，：　ｏ、　１容量％、炉内露点りｍ＝−５℃であ
り、この雰囲気ガス中には浸炭を妨げるＣＯ２、Ｈ，Ｏ
などの酸化性成分が多く含まれてしまっている。このた
めその使用に際してガス中のＨ２、Ｃｏの爪を同ガス中
のＣＯ，、Ｈ２０の酸化、脱炭作用を押えるに足る程度
に増量し、ガスが列Ｃ３対して浸炭の役目を果せるよう
にしている。又一方、■■２０．００４扉が多いと謂に
含まれる合金元素の中でもＣｒ％Ｍ　ｎなどの特に０２
と親和力の強い金属に対して酸化作用が及ぶいわゆる粒
界酸化が生じてしまい、そのために粒界近傍での焼入性
が低下してしまう。これを防ぐにはＮ２０、Ｃ０２ｍを
別途に減少させるか真空浸炭などの複雑かつ高価な設備
を必要とする他の方法を用いなければならない。その上
更に上記雰囲気ガスによる方法では、Ｃｓ　ｌ−Ｔａ　
、　Ｃ４ＴＬｏなどの燃料ガスと空気とを接触反応せし
めるガス発生炉を必要とし、この炉による雰囲気ガスの
発生が安定化するまでの時ＩＶ１１、すなわち立ち上が
り時間がかかるという欠点がある。さらにまた、使用す
るガスを発生炉で発生するがため必要とする雰囲気ガス
の組成およびその流量の変更などが賛しいという欠点が
ある。そこで一般にはガス発生炉のｊ（■仮条件は一定
とし、組成制御を別系統により直接Ｃ３ｒ−ｉｓ　　、
Ｃ４Ｈ＋　ｏ　　などの炭化水素を浸炭炉に添加するこ
とによって行なったり、必要流量の変更については流量
を予め必要最大量にしており、流量？少なくする場合、
過剰分を大気放出するというガスを無駄に浪費する方法
により行なっている。The typical composition of the above atmospheric gas is N2:
43 volume%, H2: 32 volume%, CO: 25 volume%%
CO,: o, 1% by volume, dew point in the furnace m = -5°C, and this atmospheric gas contains CO2, H, O, which hinders carburization.
Contains many oxidizing components such as For this reason, when using it, the amount of H2 and Co in the gas is increased to an extent sufficient to suppress the oxidation and decarburization effects of CO, H20 in the gas, so that the gas can fulfill the role of carburizing the column C3. ing. On the other hand, among the alloying elements contained in so-called 20.004 doors, especially 02 such as Cr%Mn
So-called grain boundary oxidation, in which the oxidizing effect is exerted on metals that have a strong affinity with the metal, occurs, resulting in a decrease in hardenability near the grain boundaries. To prevent this, it is necessary to separately reduce N20 and C02m, or use other methods such as vacuum carburization that require complicated and expensive equipment. Furthermore, in the above method using atmospheric gas, Cs l-Ta
, C4TLo or the like is required, and there is a drawback that it takes IV11, that is, a start-up time, until the generation of atmospheric gas by this furnace is stabilized. Furthermore, since the gas used is generated in a generating furnace, there is a drawback that it is necessary to change the composition of the atmospheric gas and its flow rate. Therefore, in general, the gas generating furnace is
This can be done by adding hydrocarbons such as C4H+ o to the carburizing furnace, or changing the required flow rate by setting the flow rate to the maximum required amount in advance. If you want to reduce
This is done by releasing excess gas into the atmosphere, which wastes gas.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
経済的で、浸炭効果が高く、浸炭処理中に鋼中のＣｒ、
Ｍｎなどの０２と親和力の強い金属が酸化するのを・防
ぐことのできる徊の浸炭処理方法を提供することにあり
、雰囲気ガスの組成および流量を所定範囲内にコントロ
ールすることによって、炉内のＯｔ　、Ｎ２０　、ＣＯ
２などの酸化性成分を効果的に減らし、浸炭、）ψ元作
用を有する９Ｃ１（、と、還元作用を有するＴ−Ｉ　、
との効果を最大限に活用できるようにしたものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to achieve economical and high carburizing effects, and to reduce Cr in steel during carburizing treatment.
The purpose is to provide a carburizing method that can prevent metals such as Mn that have a strong affinity for 02 from oxidizing, and by controlling the composition and flow rate of atmospheric gas within a predetermined range. Ot, N20, CO
It effectively reduces oxidizing components such as 2, carburizing,
It is designed to make maximum use of the effects of

以下、この発明の詳細な説明する。本発明の浸嗟雰囲気
ガスは、窒素ガス（Ｎ２　）および水素ガス（Ｈｚ）と
からなる担体ガスとメタンガス（ＧＴ、）とを混合ｔ７
て調製するもので、炉内の各構成ガスは容気％で示す）
Ｔ２の濃度Ｖ　ＨとＣＩ−Ｌの濃度Ｖ。The present invention will be explained in detail below. The immersion atmosphere gas of the present invention is a mixture of a carrier gas consisting of nitrogen gas (N2) and hydrogen gas (Hz) and methane gas (GT).
(The constituent gases in the furnace are expressed in volume %)
Concentration VH of T2 and concentration V of CI-L.

との和Ｖ（＝ＶＨ−トＶａ）が２容品％＜Ｖ＜４０容呈
％となるとともにＶ　Ｈに対するＶｏの比Ｋ（＝ＶＯ／
Ｖ、）がｏ、ｓ、６に、６ｓとなるような割合”ｒ混合
されるものである。The sum V(=VH-Va) becomes 2 volume%<V<40 volume%, and the ratio of Vo to VH (=VO/
V, ) is mixed with o, s, 6 at a ratio of 6s.

上記０５くに≦５および２容廻％＜Ｖ＜４０容景％とい
う数値範囲は、次に説明するような理由および方法によ
り定めたものである。The above-mentioned numerical ranges of 05kuni≦5 and 2vol.%<V<40 vol.% were determined based on the reasons and methods described below.

士ず、泄の表面１ｔ；Ｊ木製１σ増力１時（母０とＫと
の関係をｉＭべてみた。この時、処理温度’ｌ’　＝９
２５°Ｃ１水Ｊトとメタンとの合計含有Ｆ？ｔ　Ｖ　＝
　８各１イ（％、炉内にπ点１）　＝＝−７０℃、炉内
ｍ″スρｌ！；　１９’　Ｖ　ｎ　πＯ（＋）囲）であ
り、ぞの結Ｉ粘（，１第、１１ツ］に示すようになった
。The surface of the excrement is 1t; J wooden 1σ intensification 1 o'clock (I looked at the relationship between mother 0 and K. At this time, the processing temperature 'l' = 9
25°C1 Total content of water and methane F? t V =
8 each 1 (%, 1 π point in the furnace) ==-70℃, m'' space in the furnace ρl!; 19' V n , 11].

図から明らかろ゛ように、表面炭宏動バ「増ＩＪＩＩ沖
１（１’Ａ　Ｗｎ　Ｇ’ｊ、水ｆｆｉとメタンとのＪｔ
（Ｖｃ／ＶＨ）、に＝１．５の）Ｉ！「に１ρ大値０２
１５爪偕％／　ＩＲＦを示１−７、■（が１５より小さ
くても、また大きくても上記増加速ｆθ゛／い・〜′０
が減少１−ることがわかる。従って、Ｖ　ｎ、　十Ｖ　
Ｈ＝＝−一定としたｊｊ（７，＋合、Ｊ（＝′：１．５
あＺ＋イ＆＊ｉ　ｉテＫ　〈２　トＬ　ｆ（−１１，］
ｒ　カＪ？＞　モ表ｉ／ｎ　ｆ、Ｉ　ＳＥＥ　濃Ｉｆｆ
増加沖１（１△Ｗｏが速いことがわかる。しか［７実際
的にはに値の大小による反応辻ＩＱｊの変動、さらには
ｃｌ■４ガスとＮ２ガスの価格差も勘′りくする必要が
あり、’！Ｘ１Ｊｌｌ　Ｊ二の最ｉｉ１’？　Ｋイｉ／
ｊとしてｏ、ｓ、＜、ｙ＜４ｓにＩＩシ定しｔ）ｔ【ツ
５、Ｋ、＝０５＊たはＩ（＝５の時の増加速１（１°△
）■。As is clear from the figure, the surface coal movement bar ``Masu IJII Oki 1 (1'A Wn G'j, Jt of water ffi and methane
(Vc/VH), to = 1.5) I! ``Ni1ρ large value 02
15 % / IRF 1-7,■ Even if (is smaller or larger than 15), the above increase rate fθ゛ / is ~'0
It can be seen that decreases by 1-. Therefore, V n, 10V
H = = - constant jj (7, + combination, J (=': 1.5
A Z + I & * i i te K 〈2 ト L f(-11,]
r KaJ? ＞Mo table i/n f, I SEE thick Iff
It can be seen that the increase Oki 1 (1△Wo) is fast. However, in practice, it is necessary to take into account the fluctuation of the reaction Tsuji IQj depending on the magnitude of the value, and also the price difference between Cl4 gas and N2 gas. Yes, '!
As j, o, s, <, y < 4s is set.
)■.

【２１、△Ｗｏの最大値、すなわちに−１，５の時の△
Ｗｏに比べて３０％稈Ｎ小さくなってしまうが、この程
度の増加速度の低下（ま、例えば処理濡１「を２０°Ｃ
稈ＩＯ高くするなどｆｌｔＪ、の層炭条件を男、えるこ
とにより容易にカバーできるので、さほどの支障ｌｊな
いものである。[21, the maximum value of △Wo, that is, △ when -1,5
Although the culm N is 30% smaller than that of Wo, the rate of increase is reduced to this extent (for example, when processing wet 1 is heated to 20°C)
This can be easily covered by changing the bed coal conditions such as increasing the culm IO, so there is not much of a problem.

次に水塁とメタンの合ｉｔ’含有工什（Ｖｏ４−Ｖｕ）
、ＶのａＦｉ　！ｉ／（範囲を求めるために炉内露点Ｄ
、処理温度Ｔ１処理時１７４１　Ｈ、炉内酵素濃度Ｖ。Next is the water base and methane-containing factory (Vo4-Vu)
, V's aFi! i/(To find the range, use the furnace dew point D
, treatment temperature T1 during treatment 1741 H, in-furnace enzyme concentration V.

などの因子を変数とした場合の表口■炭素１１度増加Ｊ
？Ｊ・△）〜ｆ（敗■％）全求めた。Table of contents when using factors such as ■ carbon 11 degree increase J
? J・△)~f (defeat ■%) were all calculated.

ｔず、処理温度Ｔ＝９２５℃、処ｆｏｐ　ｉｔ、’ｒｒ
ｌｉｉ　Ｉｌ−′４時間、炉内酸素濃１１：！’Ｖｏ＝
　０１Ｋ−１，５での表ｉ＃ｊ炭倦たツ度増加量／＼鴇
　を炉内露点ＤｔａらひにＣＪＴ。t, processing temperature T=925°C, processing fop it,'rr
lii Il-'4 hours, oxygen concentration in the furnace 11:! 'Vo=
01K-1, 5 Table i#j Coal exhaustion temperature increase/＼采CJT to in-furnace dew point Dta Rahi.

ｇ度Ｖ　０６変数として、それらのＢｕ係を制Ｊめたと
ころ、６′の（１）式のコニうになった。When we controlled those Bu coefficients as g degree V 06 variables, we found that the formula (1) of 6' was satisfied.

△＃、　＝−０，Ｏ２５Ｘ　（Ｄ＋７０　）　＋〇、　
２５ＸＶＯ−０，２９−（１）次に処理湿ＪＪ：ｒ　Ｔ
　（”０　）を変数と【７たａ４の浸炭反応速度ＲＴＳ
−・１’＝　９２５°ｃ（１’ｒ時ａｔ　Ｒ，Ｔ　ヲ１
　トＬ、、８５０°（’（Ｔ”（１０５０”Ｃｃ／）ｉ
ｆ？囲ニ：Ｉｌｉ　イＴ求めたところ、次の（２）式が
ｐａｔられた。△#, =-0, O25X (D+70) +〇,
25XVO-0,29-(1) Next, process moisture JJ: r T
("0) as a variable and the carburizing reaction rate RTS of [7taa4]
-・1'=925°c (1'r at R,T wo1
tL,,850°('(T"(1050"Cc/)i
f? When I calculated Ili, the following equation (2) was put.

ＲＴ−１，６２Ｘ１　ｏ−’　Ｔ−１４，ｏ　２　　　
　　−−−−−−（２）また、処理時間Ｈ（時間）を変
数とした浸炭反応速度Ｒ）ＩをＴ−Ｉ＝４（時間）の時
のＲ■ｒを１として求めたところ、次の（３）式が得ら
れた。RT-1,62X1 o-' T-14,o 2
--------(2) In addition, when the carburizing reaction rate R) I with the treatment time H (hours) as a variable was determined by setting R■r to 1 when T-I = 4 (hours), the following results were obtained: Equation (3) was obtained.

１、．０．２５２−Ｉ　　　　　　　　　　・・・・・
・（８）さらに、炉内酸素濃度■。（筆）を変数とした
浸炭反応速度Ｒ８を処理温度Ｔ二９２５°Ｃ１処す■時
間■（＝４時間、■ぐ＝１．５で■。−０（ｐ囲）の時
のＲ８を１として求めたところ、次の（４）式力刷らね
、た。1. 0.252-I・・・・・・
・(8) Furthermore, the oxygen concentration in the furnace■. Carburizing reaction rate R8 with (brush) as a variable, treatment temperature T2925°C1 ■ time ■ (= 4 hours, ■ = 1.5 ■. R8 at -0 (p circle) is set as 1 When I asked for it, I found that the following formula (4) was not printed.

Ｒｏ　　−８，８３Ｘ　１　０−’　　ＸＶ０／Ｖａ−
）−１・・・・・・（４）従って、Ｔ、Ｉ−Ｉ％Ｉｒ　
０１ＶＣの各因子を変数とした場合の浸炭反応速度Ｒは
、 Ｉ’ｔ＝ＲＴＸＲＨＸＲ０−・・・−（５）となり１ 各因子を変数とした表面炭素濃度増加量△Ｗ（重量％）
は、 ΔＷ−△ｗ、Ｘ’Ｒとして求めることができる０ しかし、雰囲気ガス流速、予め鋼に含有されている炭素
濃度、反応阻害因子の影響については１実操業に用いら
れる浸炭炉の性能、使用状況などにより大きく左右され
るため、上記のような定量的な関係は見い出しにくい。Ro -8,83X 1 0-' XV0/Va-
)-1...(4) Therefore, T, I-I%Ir
The carburizing reaction rate R when each factor of 01VC is used as a variable is I't=RTXRHXR0-...-(5) 1 Increase in surface carbon concentration △W (wt%) using each factor as a variable
can be determined as ΔW-Δw, It is difficult to find a quantitative relationship like the one above because it is greatly influenced by usage conditions and other factors.

そのため、こσ）ような実操業における変動を考慮し、
推定表面炭素濃度増加量に対ｔ７て±５０％の許容を設
けるのが妥当と考えて、補正係数式を０．５〜１．５と
設定した。Therefore, considering the fluctuations in actual operation such as σ),
It was considered appropriate to provide a tolerance of ±50% for the estimated surface carbon concentration increase at t7, and the correction coefficient formula was set at 0.5 to 1.5.

従って、表面炭素濃度増加量△Ｗは、次の（６）式のよ
うに示すことができる。Therefore, the surface carbon concentration increase amount ΔW can be expressed as in the following equation (6).

△Ｗ＝ΔＷ、ＸＲＴＸＲＨＸＲ０ＸＡ　　　　　　”・
−（６）この（６）式を用い、下記のようにしてＶ＝Ｖ
Ｃ十ＶＨの数値範［Ｉ［（を求めた。△W=ΔW, XRTXRHXR0XA ”・
-(6) Using this equation (6), as follows, V=V
The numerical range [I[() of C0VH was determined.

まず、最も浸炭反応速度が早い条件の下で、通常の浸炭
時間範囲の長時間側に属する）ｊ−１６時間処理し、こ
れから表面炭素濃度増加量△Ｗを浸炭処理目的として表
面硬化が達せられるとさね、る０、８重：５１％にする
のに必要な■を求め、この値？ｖＬ：ｒ＞最小値とした
０ 従って、処理温度Ｔ＝１０５０°Ｃ１処理時間）■−＝
１６時間、炉内酸素濃度Ｖ。−ｏｐｐｍ、炉内露点１）
＝−７０°Ｃ５Ｋ＝フ、５、Ａ＝＝１．５の条件下で△
Ｗ−０，８重景％とす重量は、（６）式より、０．８−
−（０，２５ＸＶｏ−０，２９）Ｎ２．９９Ｘ４．ＯＸ
”１Ｘｔ５となり、 Ｖ　□＝　１．３５ 従って、 Ｖ＝Ｖａ＋Ｖｔｒ：＝２．２５＞２（重量１％）　　　
　　−−−−−＜’ｒ）となる。First, under the conditions where the carburizing reaction rate is the fastest, treatment is carried out for j-16 hours (which belongs to the long side of the normal carburizing time range), and from this point, surface hardening is achieved by increasing the surface carbon concentration △W for the purpose of carburizing treatment. Tosane, Ru 0, 8 layers: Find the ■ necessary to make it 51%, and find this value? vL:r>minimum value 0 Therefore, processing temperature T=1050°C1 processing time)■-=
16 hours, oxygen concentration in the furnace V. -oppm, furnace dew point 1)
=-70°C5K=F, 5, under the conditions of A==1.5△
W-0.8 heavy view% and weight are 0.8- from formula (6).
-(0,25XVo-0,29)N2.99X4. OX
"1Xt5, V □ = 1.35 Therefore, V = Va + Vtr: = 2.25 > 2 (weight 1%)
-----<'r).

次にＶの最大値を求めるにあたダ友り、まず■）につい
てＰＳＡ法により製造したＮ２ガス中に含有される最大
０□澄度（約１０Ｄ［）ｌ腓１）、あるいは市販Ｎ、ボ
ンベ中の０２濃度（約５０ｐ部）をも考慮してＶ。≦１
１０１１）１１ｐ１１１とした。そしてＨ，０量につい
では浸炭効果を充分に生かす上からもできるだけ少ない
方が良いので・従来法において浸炭舅、囲気ガス中に許
容されるＨ、Ｏｆｔよりも１０倍以上少ない３［）Ｏｐ
ｌ’Ｊ、つまり炉内露点Ｗ示すと：［）＝−３２°Ｃよ
り低い範囲と規定した。この条件下で処理湿度は通常行
なわれるＴ＝９２５℃とし、処理時１［５Ｈは通′にへ
の浸炭時間範囲の短時間側に近いＨ＝２．５時間とし聾
表面炭紫濃度増加量△Ｗを０．８重に％とするに必要な
Ｖ射を求め、このイ直をＶの最大値とした。従って、処
理温度’ｌ’、＝９２５’ｃ処理時間１４−２．５時間
、炉内酸素濃度■。−１１０口回、炉内露点Ｄ＝−３３
°Ｃ，に＝１．５、Ａ＝０．５の条件下で△Ｗ＝ｏ、８
重量％とするＧこは、前記（７）式より、 ０．８＝（Ｇ、２５ＸＶｃ−１，２２）ＸＩＸｏ、６３
Ｘ（１−９，７１／ｒＶａ）Ｎ０．５ となり、 Ｖ　Ｏ＝２３＝１．５ｖＨ すｙ＋７わち Ｖ’＝Ｖ（３＋ＶＨ＝　３８．ろ〈４０（重量％）・・
・・・・　　　　　　（８）となる。Next, in order to find the maximum value of V, first of all, with regard to V considering the 02 concentration (approximately 50 parts) in the cylinder. ≦1
1011) 11p111. As for the amount of H, 0, it is better to keep it as small as possible in order to fully utilize the carburizing effect. 3
l'J, that is, the in-furnace dew point W is defined as a range lower than [)=-32°C. Under these conditions, the processing humidity was set to T = 925°C, which is the usual temperature, and H = 2.5 hours, which is close to the short time side of the carburizing time range of 1[5H], and the increase in the purple density of the deaf surface carbon. The V radiation necessary to make ΔW 0.8% was determined, and this value was taken as the maximum value of V. Therefore, treatment temperature 'l', =925'c treatment time 14-2.5 hours, oxygen concentration in the furnace ■. -110 mouths, furnace dew point D = -33
°C, under the conditions of = 1.5, A = 0.5, △W = o, 8
From the above formula (7), G in weight% is: 0.8=(G, 25XVc-1,22)XIXo, 63
It becomes
...(8).

このようにして、実操業において最も効果の上がる浸炭
雰囲気ガスの組成濃度範囲として、０５〈■ぐ＝　Ｖ　
ｏ　／Ｖ　ｍ４５”よび２容ｉｔ％＜Ｖ＝Ｖｕ＋ＶＯ＜
４０容垣％が規定される。次にこの数値範囲をＶｏを横
軸に、Ｖ　１１　’Ｇ：　ＩＫ軸にとった亭標上にプロ
ットすると、第２図のようになる。つまり、ｍｃ、二お
し）てＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄの４つの紛にＷ口亮された領域Ｇ
こ駕するようにＶＯ値、ｖＨを選んでｖ５囲気ガスを構
成すれば、実操業において効率的な浸炭処理が行なえる
ことになる。In this way, the composition concentration range of the carburizing atmosphere gas that is most effective in actual operation is set to 05〈■gu=V
o /V m45” and 2 volume it%<V=Vu+VO<
40% of the capacity is stipulated. Next, when this numerical range is plotted on a scale with Vo as the horizontal axis and V 11 'G: IK axis as shown in FIG. 2, it becomes as shown in FIG. In other words, the area G is covered by the four areas A, B, C, and D (mc, two).
If the VO value and vH are selected to compensate for this and the v5 surrounding gas is configured, efficient carburizing treatment can be performed in actual operation.

なお、図中Ａ線はに＝０．５の線であり、Ｂ線はＶ＝４
０　（爪針％）の線、Ｃ線はに＝５の線、Ｄ線はに＝１
．５かつＶ＝２．０の時（ｂ点ンの浸炭能力と同等の浸
炭能力を示す。Note that in the figure, line A is a line where V = 0.5, and line B is a line where V = 4.
0 (nail needle %) line, C line is = 5 line, D line is = 1
．． 5 and V=2.0 (shows carburizing ability equivalent to that at point b).

即ち、例えば下記３東件は同等の浸炭能力を示している
。That is, for example, the following three cases show equivalent carburizing ability.

■　Ｋ＝α５　かつ　Ｖ＝３　　（８，点）■　Ｋ−シ
１５　かつ　Ｖ＝２　（ｂ虞）■　Ｋ＝５　　かつ　Ｖ
＝３ｆＯ人ケ）本発明における雰囲気ガスの導入方法と
しては、第３図に示すように、鋼Ｍを炉１内に装入後、
流量調整弁２を開き、ライン３を介してＮ２を炉１内に
導入し、炉１内を充分にパージする。炉内露点Ｄ＜−５
２°Ｃ１炉内醗素濃度Ｖｏ　４１１００ｐｐｍに達した
後、流量調整弁４を開き、ライン３からのＮ２とライン
５からのＮ２を混合し、（Ｎ２＋Ｈ２）混合ガスとして
炉１内に導入し、昇温を開始する。所定湿度に達した後
、流量１：）ｑ整弁６を開き、ライン３からのＮ２、ラ
イン５からのＮ２、ライン７からのＣＩＩ。を混合しく
　Ｎ２＋丁（２＋ＣＩＬ　）混合ガスとして炉内に導入
し、浸炭処理全行なう□この時のＣＩ（４およびＬｌ、
の■については、Ｋ値を０．５〜５の間で一定比率とし
た上で、炉工内の露点り、雰囲気組成を測定しながら必
要とする浸炭Ｒ粍カが得られるように、Ｖ計を２〈Ａｒ
〈４０内で調整することで行なってもよいし、逆にＶ拒
を一定としに値を変えることによって行なってもよい。■ K=α5 and V=3 (8, points) ■ K-shi15 and V=2 (b) ■ K=5 and V
=3fO Personnel) As a method of introducing atmospheric gas in the present invention, as shown in FIG. 3, after charging steel M into the furnace 1,
The flow rate regulating valve 2 is opened and N2 is introduced into the furnace 1 through the line 3 to sufficiently purge the inside of the furnace 1. Furnace dew point D<-5
After the in-furnace concentration Vo of 2°C1 reached 41100 ppm, the flow rate adjustment valve 4 was opened, N2 from line 3 and N2 from line 5 were mixed, and the mixture was introduced into the furnace 1 as a (N2 + H2) mixed gas. Start heating up. After reaching the predetermined humidity, open the flow rate 1:) q regulating valve 6, N2 from line 3, N2 from line 5, and CII from line 7. Introduce N2+CIL into the furnace as a mixed gas and carry out the entire carburizing process.
Regarding (■), set the K value at a constant ratio between 0.5 and 5, and then adjust the V to obtain the required carburizing R strength while measuring the dew point and atmospheric composition inside the furnace. The total is 2〈Ar
This may be done by adjusting within 40, or conversely, it may be done by keeping V rejection constant and changing the value.

しかし、雰囲気ガスを効果的に利用するためには１（＝
一定として行なった方が好ましい。However, in order to effectively utilize atmospheric gas, 1 (=
It is preferable to do this as a constant value.

以上説明したように、本発明に係る浸炭処理方法によれ
ば、浸炭雰囲気ガスを！ｉ＆成する窒素ガス、水素ガス
およびメタンガスをそれぞれ別々に流して混合できるば
かりでなく、それぞ１＋、の組成濃度を浸炭効果を最も
冨めることのできる濃度範囲に設定できる方法なので、 （ｉ）０□、Ｃ０２、Ｎ２０などの酸化性成、分周を低
く抑えることができ、しかも浸炭に必要とするＣＨ，お
よびＩ−Ｉ　２の量を削減することができる。As explained above, according to the carburizing treatment method according to the present invention, the carburizing atmosphere gas can be used! This method not only allows nitrogen gas, hydrogen gas, and methane gas to be mixed by flowing them separately, but also allows the composition concentration of each 1+ to be set within the concentration range that maximizes the carburizing effect. )0□, C02, N20, and other oxidizing components and frequency division can be kept low, and the amounts of CH and I-I2 required for carburizing can be reduced.

（ｉｉ）　　雰囲気ガスの組成変更は各組成ガスの流量
を調整すれば良く、パージ操作も兼ねることができ、経
済的である。(ii) The composition of the atmospheric gas can be changed by adjusting the flow rate of each composition gas, and can also be used as a purge operation, which is economical.

（ｉｉｉ）　　Ｏ□、Ｃ０２、Ｎ２０の量を極力法らし
たの°゛（゛で、０２と親和力の強い合金元素の酸化を
抑えることができ、従来のガス浸炭法に比べて、粒界酸
化物の形成を著しく減少させることができる。(iii) By adjusting the amounts of O□, C02, and N20 as much as possible, it is possible to suppress the oxidation of alloying elements that have a strong affinity with 02, and to reduce grain boundary oxidation compared to the conventional gas carburizing method. The formation of objects can be significantly reduced.

（拗　簑゛囲気ガス発生用の炉を必要としないので、運
転操作が容易となり、また組成流量の変動に対応し易い
。(Since a furnace for generating ambient gas is not required, operation is easy and it is easy to respond to fluctuations in composition flow rate.

このような、本発明の効果を定量的に確認するために、
鋼試験片（たて４５ｍｍＸよこ６０ｍｍＸ厚さＣＩＩ、
６關）を用いて種々の条件下で浸炭処理を行ない、その
時の表面炭素濃度増加量を求める実験を行なった。なお
、初期に含有されている鋼中炭素濃度は０．００４　ｗ
　ｔ％であり、又全ガス流量は８０ＯＮｒＪ／ｍｉｎで
ある。In order to quantitatively confirm the effects of the present invention,
Steel test piece (vertical 45mm x width 60mm x thickness CII,
An experiment was carried out to determine the increase in surface carbon concentration during carburizing under various conditions. In addition, the initial carbon concentration in the steel is 0.004 w
t%, and the total gas flow rate is 80 ONrJ/min.

その結果、下表の数値が得られた。As a result, the values shown in the table below were obtained.

■ ［ ［ 上表から明らかなように、表面炭素濃度増加最はいずれ
も０．１３　ｗ　ｔ％以上あり、浸炭能力は従来と同等
以上の能力を持つことがわかる。しかも本発明方法で処
理すると該浸炭処理に用いるＮ２、ＣＨ４、’Ｈ２ガス
は、いずれも高純度、低露点であるため、炉内＃素濃度
、炉内にマ点を相当低く維持することができ、それ由、
従来に比べてＣＩ（４、Ｉ−■２などの高価な活性ガス
の使用量が減少するばかりでなく、ちなみに従来法の場
合Ｇ：！：Ｈ２・ＣＯ１炭化水＝ｇなどの活性ガス搦が
５０〜６０　ｖｏ１％又水分も約４０００四（Ｄ、Ｉ’
Ｔキー５°Ｃ）含まれているため、この水分が粒界耐化
物を形成するが、本発明方法でこの好ましくない現象を
惹起することなく、極めて良好な浸炭処理が出来る。■ [ [ [ As is clear from the above table, the increase in surface carbon concentration was 0.13 wt% or more in all cases, and it can be seen that the carburizing ability was equal to or higher than that of the conventional method. Moreover, when treated with the method of the present invention, the N2, CH4, and 'H2 gases used in the carburizing process are all of high purity and low dew point, so it is possible to maintain the # element concentration in the furnace and the M point in the furnace considerably low. Yes, that's why.
Compared to the conventional method, not only does the amount of expensive active gases such as CI (4, I- 50-60 vo1% and water content is about 40004 (D, I'
Although this water forms grain boundary resistors, the method of the present invention can perform extremely good carburizing treatment without causing this undesirable phenomenon.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は表面炭素濃度増加速度△ＷＯとＫとの関係図、
第２図は本発明に使用される浸炭雰囲気ガス中の水素お
よびメタンガスの濃度範囲を示す図、第６図は本発明を
実産するに好適な浸炭処理装置の概略構成図である。 １・・・・・炉、２・・・・・室紫ガス流量Ｆ、ｉ、ｌ
Ｊ整弁、３・・・・・窒素ガスライン、４・・・・・水
素ガス流量調整弁、５・・・・・　水素ガスライン、６
・・・・・メタンガス流星調整弁、７・・・・・メタン
ガスライン。 第１図 隻 ｃ Ｈ 第２図Figure 1 is a diagram of the relationship between surface carbon concentration increase rate △WO and K.
FIG. 2 is a diagram showing the concentration ranges of hydrogen and methane gas in the carburizing atmosphere gas used in the present invention, and FIG. 6 is a schematic diagram of a carburizing treatment apparatus suitable for actually producing the present invention. 1...furnace, 2...chamber purple gas flow rate F, i, l
J valve adjustment, 3...Nitrogen gas line, 4...Hydrogen gas flow rate adjustment valve, 5...Hydrogen gas line, 6
...Methane gas meteor adjustment valve, 7...Methane gas line. Figure 1 Ship c H Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 炉内派点りをＤ（−３２°Ｃに設定するとともに炉内酸
素濃追Ｖ。をＶ。≦１１ｏｏｐｒｎに設定した炉内に鋼
を置き、この炉内に窒素ガスと水素ガスとメタンガスと
からなる浸炭雰囲気ガスを連続的に流通させつつ鋼を８
５０’Ｃ〜１０５［］”Ｃで熱処理する方法であり、上
記炉内の浸炭雰囲気ガス中の水素ガスとメタンガスとの
合計容ｆｔ　Ｖが２容量％〈ｖ〈４０容量％となるとと
もに水素ガスに対するメタンガスの容眉比Ｋが０５４に
イ５になるように上記窒素、水素およびメタンの各ガス
の流量を調節することを特徴とする鋼の浸炭処理方法。The steel was placed in a furnace with the furnace temperature set to D (-32°C and the furnace oxygen concentration V.≦11ooprn), and nitrogen gas, hydrogen gas, and methane gas The steel is heated while continuously passing through a carburizing atmosphere gas consisting of
It is a method of heat treatment at 50'C to 105[]''C, and the total volume of hydrogen gas and methane gas in the carburizing atmosphere gas in the above furnace becomes 2% by volume (ftV) and 40% by volume, and hydrogen gas A method for carburizing steel, comprising adjusting the flow rates of each of the nitrogen, hydrogen, and methane gases so that the volume ratio K of methane gas to that of methane gas is 0.54 to 5.