JPS60215756A - ステンレス鋼の硬化方法 - Google Patents

ステンレス鋼の硬化方法

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JPS60215756A
JPS60215756A JP420785A JP420785A JPS60215756A JP S60215756 A JPS60215756 A JP S60215756A JP 420785 A JP420785 A JP 420785A JP 420785 A JP420785 A JP 420785A JP S60215756 A JPS60215756 A JP S60215756A
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JP
Japan
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stainless steel
weight
hardening
acid
nitrogen
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JP420785A
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ジヨウゼフ エドワード ヤプカ
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Procedyne Corp
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Procedyne Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C8/00Solid 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
    • C23C8/02Pretreatment of the material to be coated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
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    • C23C8/00Solid 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
    • C23C8/06Solid 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
    • C23C8/08Solid 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
    • C23C8/24Nitriding
    • C23C8/26Nitriding of ferrous surfaces

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は窒化処理(nitriding)、浸炭窒化処
理(carbonitriding)、硝化浸炭処理(
nitrocarburizing)およびその類似処
理工程を含むステンレス鋼を硬化する方法に関する。
従来の技術 工具およびダイス、切断工具、鋳物、機械加工した部品
鍛造物およびその類似物などの金属加工片を、該加工片
の化学的組成を一部変更し、その物理的特性を改良する
だめに窒素を含む熱的に調整された雰囲気に晒すことを
含む種々の金属処理方法はよく知られておシ、そのよう
な方法の例証では窒化処理、浸炭窒化処理および硝化浸
炭処理包含するものである。
窒化処理方法は代表的には適当な炉内に活性窒素を含む
加熱されたアンモニアに導かれた雰囲気に第1鉄金属加
工片を晒すことを含む。通常粗製アンモニアから導かれ
た活性窒素は炉の中で熱的に分解され、錯窒化物を含む
窒素の豊富な表面層を形成する加工片表面に拡散する。
米国特許第4.236,942号を参照されたい。
浸炭窒化処理および硝化浸炭処理は一般に炉の雰囲気も
また窒素に加えて加工片に拡散する活性炭素を含むもの
であること以外は窒化処理に類似するアンモニアに由来
する雰囲気を含んでいる。
米国特許第3,663,315号を参照されたい。
窒化され、浸炭窒化され、そして硝化浸炭された加工片
はよυ犬なる硬度および増強された耐用性、腐食性およ
び金属切断工具、機械部品鰺よび類似物の生産でこれら
の方法を有用にする疲労抵抗性を含む改善された性質を
有する 長年に亘って、窒化、浸炭窒化および硝化浸炭及び種々
な方法が浸炭処理のような一層高温度硬化技術に代替さ
れて来た。この理由はこれらの方法が余りエネルギーを
必要とせず、また処理された加工品のゆがみが少ないた
めである。塩浴及びビット炉で従来のやり方でステンレ
ス鋼加工片にこれらの処理を行うことは困難であシ時間
を浪費し、また活性化關素による均等な表面浸透を達成
するのに必要なステンレス鋼加工片表面の化学的予備調
整、すなわち表面活性化のだめの必要条件を満さなけれ
ばならないために複雑化していることが判った。化学的
予備調整は次の工程段階を妨げる薬品等を除くために加
工片を洗うことが必要であった。
発明が解決しようとする問題点 本発明は従来の欠点を解決するもので、本発明に於て、
ステンレス鋼およびその他の合金鋼類は金属加工片表面
を活性化すZことによって流動床炉内で低温で硬化、例
えば窒化、浸炭窒化又は硝化浸炭処理できるものであシ
、この金属表面の活性化処理は、該金属加工片を酸性浴
中で浸食作用を行い活性化し、そして、該表面から酸を
除去するために水中または他の適宜な材料中で中間の注
ぎをするか、あるいはしないで、該活性化した加工片を
流動床ガスまたはガス類が少なくともいくらかの活性窒
素を含有する金属処理雰囲気を持った流動床に導入する
ものである。活性炭素源がアンモニアであり、床媒体が
酸化アルミニウムであることが下記に述べる理由によっ
て好ましい。活性窒素はなんらかの形で加工片表面に拡
散しうる窒素を意味する。
部品は高温流動床に導入する前は乾燥する必要がない。
これは部品表面に付着している液体は殆んど瞬間的に蒸
発して流動床処理または処理過程での妨げとならないか
らである。
発明の構成 第1図は本発明の一実施例による流動床の断面図である
第1図に示された流動床型金属処理炉10は、好ましく
はセラミック繊維または類似物の厚い絶縁物14を施し
た望ましくは鋼の硬い本体12を備え、該本体は垂直加
熱容器(レトルト)15、すなわち炉内の処理帯域と熱
的に連繋しているヒーター要素即ちバーナー16を包囲
する。レトルト15の上端は通気口20または類似物を
備えた着脱自在な絶縁カバー18により密封可能となっ
ており、それはレトルト15からガスを脱出させるもの
であり、ノ臂イロットバーナー19も可燃性の流動床ガ
ス排気を燃焼するために取り付ける。
流動ガスを再循環する流動ガスシステム(図示せず)も
ガスの使用を経済的にするため装着される。
部材22は処理作蝉のだめカバー18を開閉して加工片
支持かと24の挿入および除去を容易にする。ガスを排
出し、上記カバーを開閉し、排出されたガスに混合して
いる固体物質を該ガスから除去するだめの従来と同様な
種々の方法及び装置を用いることができる。レトルト1
5の下端はガスを透過しつる分配装置パネル26により
仕切られておりそれを通じて流動および(または)処理
ガス1dレトルト15に入り、そこにある粒状の床媒体
30、たとえば80メツシユまたは120メツシユの酸
化アルミニウム粒子または他の小店性固体材料をガス内
に浮遊させ、毎分約3.048〜6.096メートル(
10〜2oフイート)またはそれ以上の速度で垂直に移
動させる。浮遊している床媒体はその後「一定の形はな
いが−っになった比較的大きい膨張したかたまり」即ち
膨張体として引用する液体のような行動をとる。流動処
理ガスは分配装置・々ネル26を通ってレトルト15に
入る前に充満部28に入る。ガスは管路32により供給
される充満部人口29を通って充満部28に入る。清浄
ガス及び処理ガス類は分配装置iRパネル6を通ってレ
トルト15に入る前に充満部28に入る。ガスは管路3
2により供給される充満部人口29を経て充満部28に
入る。清浄ガス及び処理ガス類は夫々供給管路37及び
36により管路32に供給される。フローノやネル60
は単に如何なるガスが管路32に供給されるのかを選択
し、各々の流量を調節するための装置である。フローパ
ネル60は代表的にはこの技術分野で周知のように一組
の可変パルプ及び流速計を備える、数個の配管構成は上
記と同一の目的を達成し、種々の追加の管路、弁などは
特別に企画された方法によシ追加または除去できる。さ
らに装置を通じて設けられた絶縁体は熱を保持し、望ま
しからぬガスの凝結を防止し、かつ絶縁体はいかなる周
知の方法によシ所望の通りに設けてもよい。
本発明による加工の実施例の代表的な例は摩滅耐用強度
のある浅い箱を作るためにステンレス鋼の機械加工部品
を硝化浸炭することである。部品び1係またjdそれ以
下の塩酸中に約1時間浸漬して表面活性化する。次にそ
れらを水で濯ぎ、加工片支持装置24中に置き、次に該
装置をレトルト15に導入し、その開法は乾燥窒素で流
動化しヒーター16で加熱する。次にカバー18を閉じ
る。
乾燥窒素は充満部28に、そして分配装置プレート26
を通じて上方に流し続け、これにより床媒体を前記流動
膨張体に流動化し、その中に部品を収納したかごを沈め
る。一般に10乃至60分を要する床及び部品間の温度
平衡の間、乾燥ガスを流し続ける。活性ガス類、アンモ
ニア及び天然ガスは直ちに導入できるが、それらは一般
に窒素よりは費用が高く、それ故システムを窒素を単独
で用い処理温度に移行させるのが一層安価である。
床及び部品が硝化浸炭温度にある時、硝化浸炭のだめア
ンモニア+天然ガスを上記のようにレトルト15に導入
する。482°〜621°C(900〜1150’F’
)の代表的硝化浸炭温度はヒーター16を調節すること
によシ達成され、フローA’ネル60ンモニア+天然ガ
スに変えて調整できる。他のガス類、例えば窒素+デロ
ノfン+アンモニアなどまたはそれらの組み合せは天然
ガスに添加するかまたは天然ガスに代用して、上記のよ
うに処理方法を変える。この例では、アンモニア+天然
ガス分配装置プレート26を通シ十分な速度、例えば1
分間につき2.4384メートル乃至3.6576メー
トル(8乃至12フイート)、そして更に好ましくは1
分間につき3.0’48メートル(10フイート)で加
熱されたレトルト15に送り、活性化窒素と、そこから
導かれた炭素を部品の表面に拡散させて浅い硬化された
箱を形成しながら床媒体の流動化を起こさせる。この方
法の工程は30分乃至8時間を要する。次に部品は室温
に冷却される。この方法に従って処理された部品は均等
に硬化された箱となる。
下表1は本発明による数種のステンレス鋼を処理するた
めの主要なノ々ラメ−ターと、その結果を掲げる。第1
欄の鋼確認数字はアメリカン アイアン アンド スチ
ール(AISI)標準でちる。すべての試料は上記の先
行技術の処理に記載された稀薄酸中で活性化されたもの
である。
/′ 規則に従うため本発明は特別な用語で記載したが、本発
明はここに開示された特別な態様に限定されないこと、
従って本発明は有効範囲内の如何なるその形態、変形ま
たは対当物のいずれも特許請求の範囲内にあるものと理
解さるべきである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による流動床の断面図である
。 主要部分、の符号の説明 ) 10・・・流動床型金属処理炉 14・・・セラミックまたは類似物の絶縁体15・・・
レトルト 16・・・ヒーター18・・・カバー 19
・・・ノヤイロットバーナー20・・・通気口 24・
・・加工片支持装置26・・・分配装置プレート28・
・・充満部29・・・充満部入口 3.36.37・・・供給管路 60・・・フローハネルである2 し1面の浄書(内容に変Eなし) F16.1 手続ネ市正書(方式) %式%

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)硬化さるべきステンレス鋼を酸に露出することによ
    って活性化し、そして 該活性化されたステンレス鋼をその鋼に拡散しつる活性
    化窒素を含む加熱流動床中の処理雰囲気に導入すること
    を特徴とするステンレス鋼の硬化方法。 2)活性化窒素がアンモニアから誘導される特許請求の
    範囲第1項に記載のステンレス鋼の硬化方法。 3)処理雰囲気もまた前記ステンレス鋼に拡散しうる活
    性炭素を含む特許請求の範囲第2項に記載のステンレス
    鋼の硬化方法。 4)流動床温度が約565.6°C(1050°F)で
    あり、前記ステンレス鋼が約1時間以上の間その中に保
    持され、処理雰囲気が実質的に約15%のアンモニアと
    、約85チの窒素とから成るガスの混合物から導かれる
    ようにした特許請求の範囲第2項に記載のステンレス鋼
    の硬化方法。 5)流動床温度が約5’65.6℃(1050’F)で
    あシ、前記ステンレス鋼が約1時間以上の間その中に保
    持され、処理雰囲気が実質的に約75重量%の窒素と、
    25重量%のメタンとから成るガス混合物から導かれる
    ようにした特許請求の範囲第2項に記載のステンレス鋼
    の硬化方法。 6)流動床温度が約565.6°C(1050°F)で
    あり、前記ステンレス鋼が約1時間半以上の間その中に
    保持され、処理雰囲気が実質的に約10重量%のアンモ
    ニアと、10重量%のメタンと、残余が窒素とから成る
    ガス混合物から導かれるようにした特許請求の範囲第2
    項に記載のステンレス鋼の硬化方法。 7)流動床温度が約899℃(1650’F)であり、
    前記ステンレス鋼が約1時間以上の間その中に保持され
    、処理雰囲気が実質的に約7重量%のアンモニア、25
    重量−のメタンおよび残余が窒素よシ成るガス混合物か
    ら導かれるようにした特許請求の範囲第2項に記載のス
    テンレス鋼の硬化方法。 8)酸が9〜12重量%の硝酸と、2重量%以下の塩酸
    の水溶液である特許請求の範囲第4項に記載のステンレ
    ス鋼の硬化方法。 9)酸が9〜12重量%の硝酸と、2重量%以下の塩酸
    の水溶液である特許請求の範囲第5項に記載のステンレ
    ス鋼の硬化方法。 10)酸が9〜12重量%の硝酸と、2重量%以下の塩
    酸の水溶液である特許請求の範囲第6項に記載のステン
    レス鋼の硬化方法。 11)酸が9〜12重量%の硝酸と、2重量%以下の塩
    酸の水溶液である特許請求の範囲第7項に記載のステン
    レス鋼の硬化方法。 】2)酸が50〜90重量%の塩酸の水溶液である特許
    請求の範囲第7項に記載のステンレス鋼の硬化方法。
JP420785A 1984-01-27 1985-01-16 ステンレス鋼の硬化方法 Pending JPS60215756A (ja)

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DE (1) DE3501409A1 (ja)
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