JPH0713293B2 - クロム含有鋼部材の浸炭窒化処理方法 - Google Patents
クロム含有鋼部材の浸炭窒化処理方法Info
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- JPH0713293B2 JPH0713293B2 JP17365485A JP17365485A JPH0713293B2 JP H0713293 B2 JPH0713293 B2 JP H0713293B2 JP 17365485 A JP17365485 A JP 17365485A JP 17365485 A JP17365485 A JP 17365485A JP H0713293 B2 JPH0713293 B2 JP H0713293B2
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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、クロム含有鋼部材の表面処理に関し、特に、
クロム含有鋼部材を浸炭し、窒化することにより、表面
を硬化させる方法に関する。
クロム含有鋼部材を浸炭し、窒化することにより、表面
を硬化させる方法に関する。
（従来技術） 従来から、鋼部材を浸炭処理し、これを焼き入れして表
面硬化を行うことが知られている。しかし、浸炭処理を
行う場合、鋼部材中のCr、Mn、Si等の合金要素が雰囲気
の微量の酸素と結合して、酸化物が生成し、この生成し
た酸化物のために焼き入れ性の悪い異常組織が鋼部材の
表面付近に形成され、このために、鋼部材の表面硬化を
十分に促進することができないといった問題が生じる。
真空状態で浸炭処理を行えば、この問題を解消すること
ができるが、製造コストの面で現実的ではない。
面硬化を行うことが知られている。しかし、浸炭処理を
行う場合、鋼部材中のCr、Mn、Si等の合金要素が雰囲気
の微量の酸素と結合して、酸化物が生成し、この生成し
た酸化物のために焼き入れ性の悪い異常組織が鋼部材の
表面付近に形成され、このために、鋼部材の表面硬化を
十分に促進することができないといった問題が生じる。
真空状態で浸炭処理を行えば、この問題を解消すること
ができるが、製造コストの面で現実的ではない。
また、鋼部材の表面硬化を行う方法として窒素を部材中
に浸入させる浸窒化処理が知られている。この窒素は焼
き入れ性を向上させると共に鋼部材中に安定した残留オ
ーステナイト組織を形成させる効果があり、この残留オ
ーステナイト組織は、ショットピーニング等により、鋼
表面に圧縮応力を与えると加工誘起変態によりマンテン
サイト化するので、これによってて部材表面を硬化させ
ることができ、この結果部材の疲労強度を増大させるこ
とができるものである。この窒化処理を、浸炭処理と組
合せ、浸炭処理の後連続して窒化処理することも知られ
ている。窒化処理は、焼き入れ性の悪い炭素鋼に対して
は、有効に用いることができるものであるが、合金鋼に
おいては、窒化処理の際に鋼部材中に、焼き入れ性の悪
い異常組織（トルスタイト）が形成されるため、十分な
疲労強度増大効果を得ることができず、その結果、窒化
処理は、合金鋼に対してはあまり用いられていないのが
現状である。
に浸入させる浸窒化処理が知られている。この窒素は焼
き入れ性を向上させると共に鋼部材中に安定した残留オ
ーステナイト組織を形成させる効果があり、この残留オ
ーステナイト組織は、ショットピーニング等により、鋼
表面に圧縮応力を与えると加工誘起変態によりマンテン
サイト化するので、これによってて部材表面を硬化させ
ることができ、この結果部材の疲労強度を増大させるこ
とができるものである。この窒化処理を、浸炭処理と組
合せ、浸炭処理の後連続して窒化処理することも知られ
ている。窒化処理は、焼き入れ性の悪い炭素鋼に対して
は、有効に用いることができるものであるが、合金鋼に
おいては、窒化処理の際に鋼部材中に、焼き入れ性の悪
い異常組織（トルスタイト）が形成されるため、十分な
疲労強度増大効果を得ることができず、その結果、窒化
処理は、合金鋼に対してはあまり用いられていないのが
現状である。
この窒化処理における異常組織は、部材中に生じる窒化
物の量に応じて増大する。そしてこの窒化物は、窒化処
理における窒素の濃度、窒化処理温度、処理時間が増大
する程多くなるとともに、部材内部のより深い位置に生
じる傾向がある。
物の量に応じて増大する。そしてこの窒化物は、窒化処
理における窒素の濃度、窒化処理温度、処理時間が増大
する程多くなるとともに、部材内部のより深い位置に生
じる傾向がある。
（解決すべき問題点） 上述のように、浸炭処理、窒化処理は、鋼部材の表面硬
化に対して有効に活用し得るものであるが、一方におい
て、焼き入れ性の悪い異常組織の発生原因にもなってお
り、従来では、この異常組織の発生原因が十分に解明さ
れておらず、その結果、浸炭処理及び窒化処理によっ
て、鋼部材の表面硬化を十分に行うことができず、従っ
て、所望の疲労強度が得られないという問題があった。
また、このような鋼部材の焼き入れ性の低下を補うため
に、焼き入れ性能の良い焼き入れ剤を使用することが考
えられるが、焼き入れ性能の良い焼き入れ剤を用いて焼
き入れを行うと鋼部材製品の熱変形が大きく、仕上げ精
度の面で問題が生じる。
化に対して有効に活用し得るものであるが、一方におい
て、焼き入れ性の悪い異常組織の発生原因にもなってお
り、従来では、この異常組織の発生原因が十分に解明さ
れておらず、その結果、浸炭処理及び窒化処理によっ
て、鋼部材の表面硬化を十分に行うことができず、従っ
て、所望の疲労強度が得られないという問題があった。
また、このような鋼部材の焼き入れ性の低下を補うため
に、焼き入れ性能の良い焼き入れ剤を使用することが考
えられるが、焼き入れ性能の良い焼き入れ剤を用いて焼
き入れを行うと鋼部材製品の熱変形が大きく、仕上げ精
度の面で問題が生じる。
（上記問題を解決するための手段） 本発明は、焼き入れ性の悪い異常組織の発生が合金鋼部
材中に生成される窒化物に起因するという知見に基づい
て構成されたものであって浸窒化処理における異常組織
の生成を極力抑えて合金鋼、特にクロム含有鋼部材に対
して所望の疲労強度を与えることができる浸炭窒化処理
方法を提供することを目的としている。本発明のクロム
含有鋼部材の浸炭窒化処理方法は、クロム含有鋼部材を
浸炭処理し、該浸炭処理工程の際に前記クロム含有鋼部
材内に生じるクロム酸化物の生成深さの半分以下の深さ
部分の窒素含有量が0.1重量％以上であり、かつクロム
酸化物の生成深さ以上の深さ部分に窒素含有量が0.1重
量％以下となるように浸窒化処理し、次に焼き入れ処理
することを特徴とする。本発明によれば、クロム含有鋼
部材は好ましくは約900℃〜約930℃の温度で約２時間〜
約４時間かけて浸炭処理される。本発明の浸炭処理では
必ずしも温度を一定に保持する必要はない。また、本発
明を適用することができるクロム含有鋼部材としては、
例えばSCM420、SCr420等が挙げられる。上記浸炭処理に
より、クロム酸化物は、鋼部材の表面から約0.07mmの深
さまで生じる。本発明の浸窒化処理は、上記浸炭処理の
後行われるようになっている。この場合、浸炭処理の後
再加熱して窒化処理温度を得ても良いし、浸炭処理温度
を利用して窒化処理温度を確保することができる。この
ようにして得られる窒化処理温度は、約800℃〜約850℃
が適当である。この場合の窒化処理時間は約10分〜約20
分が好ましく、処理温度が高い程処理時間は短くなる。
また、浸窒化のための窒素は、NH3ガスから添加するこ
とができ、キャリアガスとしてはRXガスを用いることが
できる。RXガスは例えば、CO 24％、H2 3.0％、CO2 0.
2％、CH4 0.04％、H2O 0.4％、残部N2のような組成を有
する。この窒素含有雰囲気ガス中の窒素の割合、すなわ
ち窒素ポテンシャルは、約0.3％〜約0.4％が好ましい。
窒素ポテンシャルを高くする程また処理時間が長い程窒
素の浸入深さ、すなわち、有効浸窒深さが深くなる傾向
があり、従って、窒素ポテンシャルが高い程、浸窒化処
理時間は短かくなる。本発明の浸窒化処理によって得ら
れるクロム含有鋼部材中の窒素含有量は、浸炭処理工程
中に生じたクロム酸化物の生成深さにおいて半分以上の
深さ部分に0.1重量％以上含有するのが好ましい。窒素
含有量が上記生成深さより内部で0.1重量％を超える場
合には、クロム酸化物生成領域よりも内部においてクロ
ム窒化物が多く生成され、この結果、トルスタイト等の
異常組織の発生が顕著となるからである。また、クロム
酸化物の生成深さにおいて半分の深さ部分に0.1重量％
よりも少ないような場合には窒素含有量が少なすぎるた
めに、十分な硬化性能が得られないからである。
材中に生成される窒化物に起因するという知見に基づい
て構成されたものであって浸窒化処理における異常組織
の生成を極力抑えて合金鋼、特にクロム含有鋼部材に対
して所望の疲労強度を与えることができる浸炭窒化処理
方法を提供することを目的としている。本発明のクロム
含有鋼部材の浸炭窒化処理方法は、クロム含有鋼部材を
浸炭処理し、該浸炭処理工程の際に前記クロム含有鋼部
材内に生じるクロム酸化物の生成深さの半分以下の深さ
部分の窒素含有量が0.1重量％以上であり、かつクロム
酸化物の生成深さ以上の深さ部分に窒素含有量が0.1重
量％以下となるように浸窒化処理し、次に焼き入れ処理
することを特徴とする。本発明によれば、クロム含有鋼
部材は好ましくは約900℃〜約930℃の温度で約２時間〜
約４時間かけて浸炭処理される。本発明の浸炭処理では
必ずしも温度を一定に保持する必要はない。また、本発
明を適用することができるクロム含有鋼部材としては、
例えばSCM420、SCr420等が挙げられる。上記浸炭処理に
より、クロム酸化物は、鋼部材の表面から約0.07mmの深
さまで生じる。本発明の浸窒化処理は、上記浸炭処理の
後行われるようになっている。この場合、浸炭処理の後
再加熱して窒化処理温度を得ても良いし、浸炭処理温度
を利用して窒化処理温度を確保することができる。この
ようにして得られる窒化処理温度は、約800℃〜約850℃
が適当である。この場合の窒化処理時間は約10分〜約20
分が好ましく、処理温度が高い程処理時間は短くなる。
また、浸窒化のための窒素は、NH3ガスから添加するこ
とができ、キャリアガスとしてはRXガスを用いることが
できる。RXガスは例えば、CO 24％、H2 3.0％、CO2 0.
2％、CH4 0.04％、H2O 0.4％、残部N2のような組成を有
する。この窒素含有雰囲気ガス中の窒素の割合、すなわ
ち窒素ポテンシャルは、約0.3％〜約0.4％が好ましい。
窒素ポテンシャルを高くする程また処理時間が長い程窒
素の浸入深さ、すなわち、有効浸窒深さが深くなる傾向
があり、従って、窒素ポテンシャルが高い程、浸窒化処
理時間は短かくなる。本発明の浸窒化処理によって得ら
れるクロム含有鋼部材中の窒素含有量は、浸炭処理工程
中に生じたクロム酸化物の生成深さにおいて半分以上の
深さ部分に0.1重量％以上含有するのが好ましい。窒素
含有量が上記生成深さより内部で0.1重量％を超える場
合には、クロム酸化物生成領域よりも内部においてクロ
ム窒化物が多く生成され、この結果、トルスタイト等の
異常組織の発生が顕著となるからである。また、クロム
酸化物の生成深さにおいて半分の深さ部分に0.1重量％
よりも少ないような場合には窒素含有量が少なすぎるた
めに、十分な硬化性能が得られないからである。
（本発明の効果） 本発明によれば、浸炭処理工程で不可避的に生じるクロ
ム酸化物の生成範囲内に所望の窒素含有量を有するよう
に、浸窒化処理を行うようになっている。クロム酸化物
生成領域では、固溶クロムが他の領域よりも少なくなっ
ているのでクロム窒化物の生成量が少なく、従って、異
常組織の形成を抑制することができる。また、クロム酸
化物生成領域よりも深い領域では、浸窒化が極力抑えら
れるので、同様にクロム窒化物の生成が少なく異常組織
の形成を抑えることができる。この結果、本発明によれ
ば、異常組織の発生を有効に抑えつつ焼き入れを通じて
安定した残留オーステナイト組織を形成することができ
るとともに、固溶窒素の存在によって焼き入れ性を向上
させることができる。本発明により、得られた浸炭窒化
処理クロム含有鋼部材は、その後焼き入れ、ショットピ
ーニング等の処理を通して十分な疲労強度を確保するこ
とができる。
ム酸化物の生成範囲内に所望の窒素含有量を有するよう
に、浸窒化処理を行うようになっている。クロム酸化物
生成領域では、固溶クロムが他の領域よりも少なくなっ
ているのでクロム窒化物の生成量が少なく、従って、異
常組織の形成を抑制することができる。また、クロム酸
化物生成領域よりも深い領域では、浸窒化が極力抑えら
れるので、同様にクロム窒化物の生成が少なく異常組織
の形成を抑えることができる。この結果、本発明によれ
ば、異常組織の発生を有効に抑えつつ焼き入れを通じて
安定した残留オーステナイト組織を形成することができ
るとともに、固溶窒素の存在によって焼き入れ性を向上
させることができる。本発明により、得られた浸炭窒化
処理クロム含有鋼部材は、その後焼き入れ、ショットピ
ーニング等の処理を通して十分な疲労強度を確保するこ
とができる。
（実施例の説明） 以下本発明の実施例につき説明する。
実施例１ セカンダリシャフトギアとして用いるクロム含有鋼部材
SCM420を下記の条件で浸炭窒化処理した。なお上記SCM4
20の組成は、C0.21重量％、Si0.27重量％、Mn0.81重量
％、P0.016重量％、S0.014重量％、Cr1.02重量％、Mo0.
15重量％及び残部Feであった。
SCM420を下記の条件で浸炭窒化処理した。なお上記SCM4
20の組成は、C0.21重量％、Si0.27重量％、Mn0.81重量
％、P0.016重量％、S0.014重量％、Cr1.02重量％、Mo0.
15重量％及び残部Feであった。
処理条件 浸炭処理 浸炭処理温度 900℃ 浸炭処理時間 ４時間 窒化処理 浸炭処理の後温度を降下させて浸窒化処理を行った。
処理条件 窒化処理温度 830℃ 窒化処理時間 15分 窒素添加ガス NH3 キャリアガス RXガス 窒素ポテンシャル 0.4％ 比較例１ 実施例１の同様のSCM420のセカンダリギヤ部品を実施例
１と同一の条件で浸炭処理を行った。
１と同一の条件で浸炭処理を行った。
窒化処理 実施例１と同様に浸炭処理の後、温度を降下させて浸窒
化処理を行った。
化処理を行った。
処理条件 窒化処理温度 830℃ 窒化処理時間 ３分 窒素添加ガス NH3 キャリアガス RX 窒素ポテンシャル 0.4％ 比較例２ 実施例１と同じ組成のセカンダリギヤ部品を実施例１と
同一の条件で浸炭処理を行った。
同一の条件で浸炭処理を行った。
窒化処理 浸炭処理の後、温度を降下させて浸窒化処理を行った。
処理条件 窒化処理温度 830℃ 窒化処理時間 75分 窒素添加ガス NH3 キャリアガス RXガス 窒素ポテンシャル 0.4％ 実施例２ メインドライブギアを製造するためのクロム含有部材SC
r420に対して浸炭窒化処理を行った。なお上記SCr420の
組成は、C0.22重量％、Si0.24重量％、Mn0.82重量％、P
0.019重量％、S0.013重量％、Cr1.03重量％、Mo0.03重
量％、及び残部Feであった。
r420に対して浸炭窒化処理を行った。なお上記SCr420の
組成は、C0.22重量％、Si0.24重量％、Mn0.82重量％、P
0.019重量％、S0.013重量％、Cr1.03重量％、Mo0.03重
量％、及び残部Feであった。
浸炭処理 処理条件 浸炭処理温度 930℃ 浸炭処理時間 ２時間 窒化処理 浸炭処理を行った後、温度を降下させ、窒化処理を行っ
た。
た。
処理条件 窒化処理温度 810℃ 窒化処理時間 20分 窒素添加ガス NH3 キャリアガス RXガス 窒素ポテンシャル 0.3％ 比較例３ 実施例２と同じ部品SCr420に対し、実施例２と同一の条
件下で浸炭処理を行った。
件下で浸炭処理を行った。
窒化処理 浸炭処理の後、温度を降下させて、窒化処理を行った。
処理条件 窒化処理温度 760℃ 窒化処理時間 20分 窒素添加ガス NH3 キャリアガス RXガス 窒素ポテンシャル 0.3容量％ 比較例４ 実施例２と同じクロム含有鋼部品SCr420を実施例２と同
様の条件で浸炭処理を行った。
様の条件で浸炭処理を行った。
窒化処理 浸炭処理の後、温度を降下させて浸窒化処理を行った。
処理条件 窒化処理温度 870℃ 窒化処理時間 20分 窒素添加ガス NH3 キャリアガス RXガス 窒素ポテンシャル 0.3容量％ 実施例３ 実施例２と同じクロム含有鋼部品SCr420を実施例２と同
様の条件で浸炭処理を行った。
様の条件で浸炭処理を行った。
窒化処理 浸炭処理の後、温度を降下させ処理温度800℃、処理時
間10分、その他の条件は、実施例２と同一の条件で浸窒
化処理を行った。
間10分、その他の条件は、実施例２と同一の条件で浸窒
化処理を行った。
比較例５ 実施例３と同じクロム含有鋼部品SCr420に対し、窒化処
理時間を３分とした以外はすべて実施例３と同じ条件で
浸窒化処理を行った。
理時間を３分とした以外はすべて実施例３と同じ条件で
浸窒化処理を行った。
比較例６ 実施例３と同じクロム含有鋼部品SCr420に対し、窒化処
理時間を60分とした以外はすべて実施例３と同じ条件で
浸窒化処理を行った。
理時間を60分とした以外はすべて実施例３と同じ条件で
浸窒化処理を行った。
実施例４ 実施例３と同じクロム含有鋼部品SCr420に対し、窒化処
理温度850℃、処理時間10分とした以外はすべて実施例
３と同じ条件で浸炭窒化処理を行った。
理温度850℃、処理時間10分とした以外はすべて実施例
３と同じ条件で浸炭窒化処理を行った。
比較例７ 実施例４と同じクロム含有鋼部品SCr420に対し、窒化処
理時間を２分とした以外は、すべて実施例４と同じ条件
で浸炭窒化処理を行った。
理時間を２分とした以外は、すべて実施例４と同じ条件
で浸炭窒化処理を行った。
比較例８ 実施例４と同じクロム含有鋼部品SCr420に対し、窒化処
理時間を40分とした以外はすべて実施例４と同じ条件で
浸炭窒化処理を行った。
理時間を40分とした以外はすべて実施例４と同じ条件で
浸炭窒化処理を行った。
実施例５ 実施例４と同じクロム含有鋼部品SCr420に対し、窒化処
理温度を830℃、窒化処理時間を５分とした以外は、す
べて実施例４と同じ条件で浸炭窒化処理を行った。
理温度を830℃、窒化処理時間を５分とした以外は、す
べて実施例４と同じ条件で浸炭窒化処理を行った。
比較例９ 実施例５と同じクロム含有鋼部品SCr420に対し、窒化処
理温度を770℃とした以外は、すべて実施例５と同じ条
件で浸炭窒化処理を行った。
理温度を770℃とした以外は、すべて実施例５と同じ条
件で浸炭窒化処理を行った。
比較例10 実施例５と同じクロム含有鋼部品SCr420に対し、窒化処
理温度を890℃とした以外はすべて実施例５と同じ条件
で浸炭窒化処理した。
理温度を890℃とした以外はすべて実施例５と同じ条件
で浸炭窒化処理した。
上記実施例１〜５、比較例１〜10の浸炭窒化処理によっ
て得られたクロム含有鋼部品の窒素分布を測定し、５％
硝酸アルコールを用いて弱エッチング処理した後断面組
織を観察した。この結果を第１表に示す。なお、実施例
１、比較例１、及びこのものは、浸炭処理を通じて生じ
る表面の酸化クロム層の厚さは、0.07mm、実施例２〜
５、比較例３〜10のものは酸化クロム層の厚さが0.08mm
であった。
て得られたクロム含有鋼部品の窒素分布を測定し、５％
硝酸アルコールを用いて弱エッチング処理した後断面組
織を観察した。この結果を第１表に示す。なお、実施例
１、比較例１、及びこのものは、浸炭処理を通じて生じ
る表面の酸化クロム層の厚さは、0.07mm、実施例２〜
５、比較例３〜10のものは酸化クロム層の厚さが0.08mm
であった。
また、実施例１、比較例１及び２の処理によって得られ
た部品について窒素の分布状態を調べた。その結果を第
１図に示す。
た部品について窒素の分布状態を調べた。その結果を第
１図に示す。
さらに、実施例１、比較例１及び比較例２の処理によっ
て得られた部品を上記５％硝酸アルコールを用いて弱エ
ッチング処理した場合の断面写真を第２図に示す。
て得られた部品を上記５％硝酸アルコールを用いて弱エ
ッチング処理した場合の断面写真を第２図に示す。
第１表から明らかなように、実施例１〜５のものは、部
品のクロム酸化物の生成領域の最大深さ付近で窒素濃度
が0.1重量％になる。比較例１、３、５、７、及び９の
ものは、クロム酸化物の生成領域の比較的浅い位置（酸
化クロム層の中間点以下）で窒素濃度が0.1重量％以下
に低下している。また、比較例２、４、６、８及び10の
ものは、逆に窒素濃度がクロム酸化層の最大深さを越え
る深さにおいて窒素濃度が0.1重量％になっている。第
１図の結果は、窒化処理時間を変化させた場合の部品内
の窒素濃度変化を示したものである。また、第１図に
は、酸溶性クロム量の変化が深さとの関係で示されてい
るが、酸溶性クロム量は固溶クロム量と対応するものと
考えることができ、クロム酸化物が生成している領域で
は、その分だけ酸溶性クロム量は少なくなる。従って、
第１図において、酸溶性クロム量が変化している領域
は、クロム酸化物が生成している領域である。この結果
から、クロム酸化物の生成最大深さは、表面から0.07mm
であることがわかる。一方、窒素濃度は、実施例１のも
のでは、上記クロム酸化物の生成最深さ付近でほぼ0.1
重量％になっているが、比較例１のものでは、酸化物の
最大生成深さに達する前に0.1重量％よりもはるかに減
少しており、比較例２のものでは、逆にクロム酸化物の
生成範囲を越えた領域で0.1重量％をはるかに越える窒
素濃度がある。第１表において、エッチング処理後の断
面組織を観察した結果では、比較例１、３、５、７及び
９のものでは、表面付近に層状の異常組織が生じている
ことが観察された。また、比較例２、４、６、８及び10
のものでは、部品のかなり深い部分までネット状の異常
組織が生じていることが観察された。一方、実施例１〜
５のものでは、異常組織の発生はほとんど見られない
が、発生しても極めて浅い領域で僅かに見られる程度で
あった。このことは、第２図の断面写真からも明らかで
あり、比較例１のものでは、表面付近に多くの黒いすじ
があり、異常組織の発生を示している。また、比較例３
のものでは、表面からかなり深い部品にわたって無数の
すじが生じており、異常組織の発生が観察される。これ
に対して、実施例１のものでは、上記のようなすじはほ
とんど見られず、異常組織はほとんど生じていないこと
がわかる。第３図には、上記観察結果が、窒化処理時間
と、窒化処理温度との関係において示されている。第３
図において、〇印のものは、窒素ポテンシャルが0.3容
量％で処理した場合であり、△印のものは、窒素ポテン
シャルが0.4容量％で処理した場合を示す。また、全黒
色印のものは第２図の比較例２に示すようなネット状の
異常組織が観察されたものであり、白ぬき印のものは第
２図の比較例１で示すような層状の異常組織が観察され
たものである。そして、半黒色印のものは、上記実施例
１〜５で処理したものであり、異常組織の発生がほとん
ど見られないものである。第３図に示す結果から窒化処
理時間と、窒化処理温度とは、第３図の斜線部の領域か
ら選択するのが望ましいということが判明する。
品のクロム酸化物の生成領域の最大深さ付近で窒素濃度
が0.1重量％になる。比較例１、３、５、７、及び９の
ものは、クロム酸化物の生成領域の比較的浅い位置（酸
化クロム層の中間点以下）で窒素濃度が0.1重量％以下
に低下している。また、比較例２、４、６、８及び10の
ものは、逆に窒素濃度がクロム酸化層の最大深さを越え
る深さにおいて窒素濃度が0.1重量％になっている。第
１図の結果は、窒化処理時間を変化させた場合の部品内
の窒素濃度変化を示したものである。また、第１図に
は、酸溶性クロム量の変化が深さとの関係で示されてい
るが、酸溶性クロム量は固溶クロム量と対応するものと
考えることができ、クロム酸化物が生成している領域で
は、その分だけ酸溶性クロム量は少なくなる。従って、
第１図において、酸溶性クロム量が変化している領域
は、クロム酸化物が生成している領域である。この結果
から、クロム酸化物の生成最大深さは、表面から0.07mm
であることがわかる。一方、窒素濃度は、実施例１のも
のでは、上記クロム酸化物の生成最深さ付近でほぼ0.1
重量％になっているが、比較例１のものでは、酸化物の
最大生成深さに達する前に0.1重量％よりもはるかに減
少しており、比較例２のものでは、逆にクロム酸化物の
生成範囲を越えた領域で0.1重量％をはるかに越える窒
素濃度がある。第１表において、エッチング処理後の断
面組織を観察した結果では、比較例１、３、５、７及び
９のものでは、表面付近に層状の異常組織が生じている
ことが観察された。また、比較例２、４、６、８及び10
のものでは、部品のかなり深い部分までネット状の異常
組織が生じていることが観察された。一方、実施例１〜
５のものでは、異常組織の発生はほとんど見られない
が、発生しても極めて浅い領域で僅かに見られる程度で
あった。このことは、第２図の断面写真からも明らかで
あり、比較例１のものでは、表面付近に多くの黒いすじ
があり、異常組織の発生を示している。また、比較例３
のものでは、表面からかなり深い部品にわたって無数の
すじが生じており、異常組織の発生が観察される。これ
に対して、実施例１のものでは、上記のようなすじはほ
とんど見られず、異常組織はほとんど生じていないこと
がわかる。第３図には、上記観察結果が、窒化処理時間
と、窒化処理温度との関係において示されている。第３
図において、〇印のものは、窒素ポテンシャルが0.3容
量％で処理した場合であり、△印のものは、窒素ポテン
シャルが0.4容量％で処理した場合を示す。また、全黒
色印のものは第２図の比較例２に示すようなネット状の
異常組織が観察されたものであり、白ぬき印のものは第
２図の比較例１で示すような層状の異常組織が観察され
たものである。そして、半黒色印のものは、上記実施例
１〜５で処理したものであり、異常組織の発生がほとん
ど見られないものである。第３図に示す結果から窒化処
理時間と、窒化処理温度とは、第３図の斜線部の領域か
ら選択するのが望ましいということが判明する。
次に、実施例１〜５、及び比較例１〜10の処理によって
得られたクロム含有鋼部品について焼き入れし、部品の
疲労強度を試験した。この試験では歯車諸元がモジュー
ル:2.25、歯数:17、歯幅;22mmのメインドライブギヤま
たは歯車諸元がモジュール:2.0、歯数:21、歯幅:26mmの
セカンダリシャフトギヤとして製造された上記部品を所
定のトルク負荷を与えた状態で回転し、その破損サイク
ルを調査した。この結果を第２表に示す。
得られたクロム含有鋼部品について焼き入れし、部品の
疲労強度を試験した。この試験では歯車諸元がモジュー
ル:2.25、歯数:17、歯幅;22mmのメインドライブギヤま
たは歯車諸元がモジュール:2.0、歯数:21、歯幅:26mmの
セカンダリシャフトギヤとして製造された上記部品を所
定のトルク負荷を与えた状態で回転し、その破損サイク
ルを調査した。この結果を第２表に示す。
この結果から、実施例１〜５のものは、比較例１〜10の
ものとの比較において、優れた疲労強度を有することが
わかる。
ものとの比較において、優れた疲労強度を有することが
わかる。
第１図は、浸窒化処理をした場合におけるクロム含有鋼
部材中の窒素量の分布状態を示すグラフ、第２図は、ク
ロム含有鋼部材の倍率400倍の断面の金属組織を示す写
真、第３図は、窒化処理時間及び処理温度との関係を示
すグラフである。
部材中の窒素量の分布状態を示すグラフ、第２図は、ク
ロム含有鋼部材の倍率400倍の断面の金属組織を示す写
真、第３図は、窒化処理時間及び処理温度との関係を示
すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項１】クロム含有鋼部材を浸炭処理し、該浸炭処
理工程の際に前記クロム含有鋼部材内に生じるクロム酸
化物の生成深さの半分以下の深さ部分の窒素含有量が0.
1重量％以上であり、かつクロム酸化物の生成深さ以上
の深さ部分に窒素含有量が0.1重量％以下となるように
浸窒化処理し、次に焼き入れ処理することを特徴とする
クロム含有鋼部材の浸炭窒化処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17365485A JPH0713293B2 (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | クロム含有鋼部材の浸炭窒化処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17365485A JPH0713293B2 (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | クロム含有鋼部材の浸炭窒化処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6233755A JPS6233755A (ja) | 1987-02-13 |
| JPH0713293B2 true JPH0713293B2 (ja) | 1995-02-15 |
Family
ID=15964623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17365485A Expired - Fee Related JPH0713293B2 (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | クロム含有鋼部材の浸炭窒化処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0713293B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2724456B2 (ja) * | 1987-02-25 | 1998-03-09 | マツダ株式会社 | 鋼部材の浸炭窒化方法 |
| JP2019014931A (ja) * | 2017-07-05 | 2019-01-31 | 日産自動車株式会社 | 鋼材部品の熱処理方法 |
-
1985
- 1985-08-07 JP JP17365485A patent/JPH0713293B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6233755A (ja) | 1987-02-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |