JPS63157852A - Ti−6Al−4V合金の浸炭処理法 - Google Patents
Ti−6Al−4V合金の浸炭処理法Info
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- JPS63157852A JPS63157852A JP30376386A JP30376386A JPS63157852A JP S63157852 A JPS63157852 A JP S63157852A JP 30376386 A JP30376386 A JP 30376386A JP 30376386 A JP30376386 A JP 30376386A JP S63157852 A JPS63157852 A JP S63157852A
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Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、Ti−6AL−4V合金の浸炭処理法に関し
、例えばTi−6Al−4V合金製一般部品(エンジン
パμブや特車等)の表面硬化のだめの真空浸炭焼入れ法
等として適用される上記浸炭処理法に関する。
、例えばTi−6Al−4V合金製一般部品(エンジン
パμブや特車等)の表面硬化のだめの真空浸炭焼入れ法
等として適用される上記浸炭処理法に関する。
チタン合金に対し、工業的に走った浸炭処理法はなく、
強いて言えば鋼材の場合と同様にRXガス浸次続入れ又
は真空浸炭焼入れが一般的であろう。
強いて言えば鋼材の場合と同様にRXガス浸次続入れ又
は真空浸炭焼入れが一般的であろう。
上記従来法では浸炭工程に移る前の昇温過程でチタン酸
化膜が生じ、浸炭が著しく妨害され、浸炭深さは200
μm程度が限度である。浸炭鋼製部品で要求される上記
の5〜10倍の浸次深さを得ることはTi−,6Al−
4V合金に関しては従来の浸炭処理技術では殆んど不可
能である。
化膜が生じ、浸炭が著しく妨害され、浸炭深さは200
μm程度が限度である。浸炭鋼製部品で要求される上記
の5〜10倍の浸次深さを得ることはTi−,6Al−
4V合金に関しては従来の浸炭処理技術では殆んど不可
能である。
そこで本発明では、Ti−6Al−4V合金に関し、上
記限度以上の浸炭深さを得ることのできる浸炭処理法を
提案するものである。
記限度以上の浸炭深さを得ることのできる浸炭処理法を
提案するものである。
本発明者らは、上記問題点を解決するために鋭意研究を
重ねた結果、■チタンは一度酸化膜を生成すると、鉄の
場合と異なシ、高温水素中にさらされても還元されない
から、浸炭雰囲気に入る前の昇温を従来の真空浸炭炉の
限界である10−2オーダトーμよシも高い真空度によ
シ無酸素状態として昇温中の酸化を防止しく従来の10
−2オ一ダトール程度では酸化は避けられない)、また
■チタンと炭素の二元系状態図では炭素の固溶度は高温
域にあるβ相よシも低温側のα相領域において大きい反
面、拡散は高温の方が容易であることから、高温でもα
相が安定に存在し得る組成にしておくことができれば炭
素の固溶及び内部への拡散を促進することができ、この
高温での安定なα相は2相安定化元素の一つである窒素
を予め表面部に添加しておくことにより発現し、更に■
チタンはメタン等の浸炭性ガスの分解で生じた水素を吸
収し、室温で脆くなるので、浸炭工程後に再度高真空加
熱を施して脱水素化処理を行い、最後に■高温状態から
アルゴンガス等の希ガス元素により急冷(すなわち焼入
れ)を行えばよいとの知見を得、本発明を開発するに至
った。
重ねた結果、■チタンは一度酸化膜を生成すると、鉄の
場合と異なシ、高温水素中にさらされても還元されない
から、浸炭雰囲気に入る前の昇温を従来の真空浸炭炉の
限界である10−2オーダトーμよシも高い真空度によ
シ無酸素状態として昇温中の酸化を防止しく従来の10
−2オ一ダトール程度では酸化は避けられない)、また
■チタンと炭素の二元系状態図では炭素の固溶度は高温
域にあるβ相よシも低温側のα相領域において大きい反
面、拡散は高温の方が容易であることから、高温でもα
相が安定に存在し得る組成にしておくことができれば炭
素の固溶及び内部への拡散を促進することができ、この
高温での安定なα相は2相安定化元素の一つである窒素
を予め表面部に添加しておくことにより発現し、更に■
チタンはメタン等の浸炭性ガスの分解で生じた水素を吸
収し、室温で脆くなるので、浸炭工程後に再度高真空加
熱を施して脱水素化処理を行い、最後に■高温状態から
アルゴンガス等の希ガス元素により急冷(すなわち焼入
れ)を行えばよいとの知見を得、本発明を開発するに至
った。
すなわち本発明は、
(1) Ti−6Al−4V合金を2X10−’)−
/L’以上の高真空度下で室温から1050℃前後まで
昇温し、次いで当該温度を維持しながら浸炭性ガス注入
下で浸炭を行い、しかる後再度上記高真空度を復帰して
1100℃以上に昇温し、当該温度に一定時間保持した
後、希ガス元素を注入して冷却することを特徴とするT
i−6Al−4V合金の浸炭処理法 (2) ’ri−6Al−4V合金を2X10−’)
−ル以上の高真空度下で室温から850℃前後まで昇温
し、次いで窒素注入下において当該温度から1050℃
前後まで昇温し、当該温度に到達した後再度上記真空度
にし、当該温度を維持しながら浸炭性ガス注入下で浸炭
を行い、しかる後もう一度上記高真空度を復帰して11
00℃以上に昇温し、当該温度に一定時間保持した後、
希ガス元素を注入して冷却することを特徴とするTi−
6Al−4V合金の浸炭処理法 に関するものである。
/L’以上の高真空度下で室温から1050℃前後まで
昇温し、次いで当該温度を維持しながら浸炭性ガス注入
下で浸炭を行い、しかる後再度上記高真空度を復帰して
1100℃以上に昇温し、当該温度に一定時間保持した
後、希ガス元素を注入して冷却することを特徴とするT
i−6Al−4V合金の浸炭処理法 (2) ’ri−6Al−4V合金を2X10−’)
−ル以上の高真空度下で室温から850℃前後まで昇温
し、次いで窒素注入下において当該温度から1050℃
前後まで昇温し、当該温度に到達した後再度上記真空度
にし、当該温度を維持しながら浸炭性ガス注入下で浸炭
を行い、しかる後もう一度上記高真空度を復帰して11
00℃以上に昇温し、当該温度に一定時間保持した後、
希ガス元素を注入して冷却することを特徴とするTi−
6Al−4V合金の浸炭処理法 に関するものである。
本発明において、真空度を2X10−4)−ル以上とす
るのは、これ以下であると酸化チタン被膜が生成し、浸
炭を妨害するからである。
るのは、これ以下であると酸化チタン被膜が生成し、浸
炭を妨害するからである。
また、本発明において、1050℃前後まで先ず昇温す
るのは、当該温度で浸炭が開始するからである。
るのは、当該温度で浸炭が開始するからである。
本発明において、上記昇温途上の850℃前後から窒素
注入を行うのは、余シ低温であると窒素注入の効果が得
られないからである。
注入を行うのは、余シ低温であると窒素注入の効果が得
られないからである。
更に本発明において、メタン、エタン、プロパン等の浸
炭性ガス注入による浸炭処理後に、再度上記の高真空度
に復帰させ1100℃以上に昇温するのは、真空度や温
度が充分でないと前記した脱水素を充分に行うことがで
きないからである。
炭性ガス注入による浸炭処理後に、再度上記の高真空度
に復帰させ1100℃以上に昇温するのは、真空度や温
度が充分でないと前記した脱水素を充分に行うことがで
きないからである。
本発明では、2X10−’)−1/以上の高真空度下で
加熱し、直接浸炭(T i +CH4* C2Hs又は
C3H8→Ti[C)+2H2) 開始までの炉気、
すなわち浸炭温度到達までの昇温過程で酸化チタン被膜
の生成を防止し、当該被膜による浸炭の妨害を避ける。
加熱し、直接浸炭(T i +CH4* C2Hs又は
C3H8→Ti[C)+2H2) 開始までの炉気、
すなわち浸炭温度到達までの昇温過程で酸化チタン被膜
の生成を防止し、当該被膜による浸炭の妨害を避ける。
また本発明では、上記昇温過程の途上でα相安定元素の
一つである窒素を注入して初期窯化を行わせ、表面部に
おけるα相の安定化を図ると共に、α相温度域を高温側
に移行させ、浸炭し難いβ相での浸炭を回避する。
一つである窒素を注入して初期窯化を行わせ、表面部に
おけるα相の安定化を図ると共に、α相温度域を高温側
に移行させ、浸炭し難いβ相での浸炭を回避する。
更に本発明では2X10−’ トール以上という高真
空度で熱処理するために、無酸素状態で長時間に亘シ浸
次処理を行うことができ、しかも高温化により拡散を速
めることができる。
空度で熱処理するために、無酸素状態で長時間に亘シ浸
次処理を行うことができ、しかも高温化により拡散を速
めることができる。
(1)直径a4日、長さ160■のTi−6Al−4V
合金焼鈍材を約2X10””)−μ以上の真空度に保た
れた真空炉で室温から1050℃に加熱・昇温しだ後、
メタンを注入しTi+CH4→Ti[C)+2H2の水
素還元雰囲気(200〜400トールうで炭素を直接に
チタンと16時間(H)反応させて浸炭処理した。次い
で、メタンの注入を止め、約2X10−’ ト−IV
まで真空度を上げ、1100℃まで昇温し、2H保持後
、アルゴンガスを注入し、アルゴンガス冷却によシ焼入
れを施した。以下、これを処理材A(本発明例)と称す
る。
合金焼鈍材を約2X10””)−μ以上の真空度に保た
れた真空炉で室温から1050℃に加熱・昇温しだ後、
メタンを注入しTi+CH4→Ti[C)+2H2の水
素還元雰囲気(200〜400トールうで炭素を直接に
チタンと16時間(H)反応させて浸炭処理した。次い
で、メタンの注入を止め、約2X10−’ ト−IV
まで真空度を上げ、1100℃まで昇温し、2H保持後
、アルゴンガスを注入し、アルゴンガス冷却によシ焼入
れを施した。以下、これを処理材A(本発明例)と称す
る。
(2)上記(1)と同じTi−6AL−4V合金焼鈍材
を、上記(1)と同じ真空炉で室温から850℃に加熱
、昇温し、850℃から1050℃までの約1Hの昇温
中は窒素を注入し、1050℃に到達後は再度2X10
”ト−fL/まで真空度を上げ、メタンを注入しT i
+CI(4→TiCC]+2H217)水素還元雰囲
気(200〜400 ) −/I/)で炭素を直接にチ
タンと16H反応させて浸炭処理した。そのあとは上記
(1)と同じ処理を施した。以下、これを処理材B(本
発明例)と称する。
を、上記(1)と同じ真空炉で室温から850℃に加熱
、昇温し、850℃から1050℃までの約1Hの昇温
中は窒素を注入し、1050℃に到達後は再度2X10
”ト−fL/まで真空度を上げ、メタンを注入しT i
+CI(4→TiCC]+2H217)水素還元雰囲
気(200〜400 ) −/I/)で炭素を直接にチ
タンと16H反応させて浸炭処理した。そのあとは上記
(1)と同じ処理を施した。以下、これを処理材B(本
発明例)と称する。
(3)上記(1)と同じTi−6Al−4V合金焼鈍材
を、約2X10−2 トールの真空度に保たれた真空浸
炭炉で、室温から960℃に加熱、昇温した後、メタン
を注入しT1+cH4→T1〔c〕+2H2の水素還元
雰囲気(400〜600 ) −1v)で炭素を直接に
チタンと16H反応させて浸炭処理した。次いで、メタ
ンの注入を止め、再度約2X10−2 )−/L/まで
真空度を上げ、990℃まで昇温し、2H保持後、油中
冷却を施した。これは鋼の真空浸炭焼入れで適用されて
いる一般の真空浸炭焼入れ条件とはソ同じ処理条件であ
る。以下、これを処理材C(比較例)と称する。
を、約2X10−2 トールの真空度に保たれた真空浸
炭炉で、室温から960℃に加熱、昇温した後、メタン
を注入しT1+cH4→T1〔c〕+2H2の水素還元
雰囲気(400〜600 ) −1v)で炭素を直接に
チタンと16H反応させて浸炭処理した。次いで、メタ
ンの注入を止め、再度約2X10−2 )−/L/まで
真空度を上げ、990℃まで昇温し、2H保持後、油中
冷却を施した。これは鋼の真空浸炭焼入れで適用されて
いる一般の真空浸炭焼入れ条件とはソ同じ処理条件であ
る。以下、これを処理材C(比較例)と称する。
以上3種の真空浸炭処理材について、浸炭深さの比較を
行うため、断面の1イクロビッヵース硬さを測定した。
行うため、断面の1イクロビッヵース硬さを測定した。
第1図にその結果を示す。
参考のために従来のRXガス浸炭炉焼入れによる場合を
合せて示す。
合せて示す。
第1図によると、Hv550の有効硬化深さは処理材B
が[180mで最も深く、処理材Aではα6 m 、処
理材Cは0.29mを示し浅い。RXガス浸炭炉焼入れ
ではさらに浅い。
が[180mで最も深く、処理材Aではα6 m 、処
理材Cは0.29mを示し浅い。RXガス浸炭炉焼入れ
ではさらに浅い。
処理打入が処理材Cに比べて深いことについては、処理
初期の昇温過程での真空度が処理材Cでは2X10−2
)−1であるのに対し処理材Aでは2X10−’)−μ
と高く、材料表面の酸化膜生成がほぼ完全に阻止される
ことにより、浸炭が比較的容易に行われたものと考えら
れる。
初期の昇温過程での真空度が処理材Cでは2X10−2
)−1であるのに対し処理材Aでは2X10−’)−μ
と高く、材料表面の酸化膜生成がほぼ完全に阻止される
ことにより、浸炭が比較的容易に行われたものと考えら
れる。
処理材Bが処理材Aに比べて深いのは、初期窒化によυ
β相に変態することなく、α相のま一高温側において安
定し、炭素の拡散が加速されるためと考えられる。
β相に変態することなく、α相のま一高温側において安
定し、炭素の拡散が加速されるためと考えられる。
本発明によれば、浸炭開始温度までの昇温を高真空度下
で行うため、浸炭を著しく妨害する酸化チタン被膜の生
成を防止でき、浸炭を良好に行うことができる。
で行うため、浸炭を著しく妨害する酸化チタン被膜の生
成を防止でき、浸炭を良好に行うことができる。
また、本発明において、上記の昇温途上で窒素ガス注入
を行うため、被処理材の表面部に高温でも安定してα相
を存在させることができ、これによシ高温域で炭素固溶
度を上げることができると共に、高温であるために炭素
の内部拡散を促進することができる。
を行うため、被処理材の表面部に高温でも安定してα相
を存在させることができ、これによシ高温域で炭素固溶
度を上げることができると共に、高温であるために炭素
の内部拡散を促進することができる。
これらの点よシ、本発明ではTi−6Al−4V合金の
浸炭深さに関し従来の限界以上に深くすることができる
。
浸炭深さに関し従来の限界以上に深くすることができる
。
第1図は本発明による浸炭深さを従来技術によるそれと
比較して示した図表である。 復代理人 内 1) 明 復代理人 萩 原 亮 − 復代理人 安 西 篤 夫
比較して示した図表である。 復代理人 内 1) 明 復代理人 萩 原 亮 − 復代理人 安 西 篤 夫
Claims (2)
- (1)Ti−6Al−4V合金を2×10^−^4トー
ル以上の高真空度下で室温から1050℃前後まで昇温
し、次いで当該温度を維持しながら浸炭性ガス注入下で
浸炭を行い、しかる後再度上記高真空度を復帰して11
00℃以上に昇温し、当該温度に一定時間保持した後、
希ガス元素を注入して冷却することを特徴とする Ti−6Al−4V合金の浸炭処理法。 - (2)Ti−6Al−4V合金を2×10^−^4トー
ル以上の高真空度下で室温から850℃前後まで昇温し
、次いで窒素注入下において当該温度から1050℃前
後まで昇温し、当該温度に到達した後再度上記真空度に
し、当該温度を維持しながら浸炭性ガス注入下で浸炭を
行い、しかる後もう一度上記高真空度を復帰して 1100℃以上に昇温し、当該温度に一定時間保持した
後、希ガス元素を注入して冷却することを特徴とするT
i−6Al−4V合金の浸炭処理法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30376386A JPH0723527B2 (ja) | 1986-12-22 | 1986-12-22 | Ti−6Al−4V合金の浸炭処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30376386A JPH0723527B2 (ja) | 1986-12-22 | 1986-12-22 | Ti−6Al−4V合金の浸炭処理法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63157852A true JPS63157852A (ja) | 1988-06-30 |
JPH0723527B2 JPH0723527B2 (ja) | 1995-03-15 |
Family
ID=17924980
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30376386A Expired - Lifetime JPH0723527B2 (ja) | 1986-12-22 | 1986-12-22 | Ti−6Al−4V合金の浸炭処理法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0723527B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01267032A (ja) * | 1988-04-19 | 1989-10-24 | Mitsubishi Monsanto Chem Co | ガスバリヤ性の優れた透明プラスチックフィルム |
FR2763604A1 (fr) * | 1997-05-23 | 1998-11-27 | Innovatique Sa | Procede pour la formation, par un traitement thermochimique sans plasma, d'une couche superficielle presentant une durete elevee |
EP0987347A1 (en) * | 1997-01-16 | 2000-03-22 | General Electric Company | Thermal barrier coating system and method therefor |
JP2002080958A (ja) * | 2000-09-11 | 2002-03-22 | Kiyotaka Matsuura | 金属材料表面に対する炭窒化物層形成方法及び表面に炭窒化物層を備えるチタン系金属材料 |
EP1980640A2 (en) | 2007-04-10 | 2008-10-15 | China University of Mining and Technology | Surface carburization technique of medical titanium alloy femoral head in total hip arthroplasty |
-
1986
- 1986-12-22 JP JP30376386A patent/JPH0723527B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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JPH0723527B2 (ja) | 1995-03-15 |
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