鋼構(gòu)件的氮化處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] (關(guān)聯(lián)申請的相互參照）
[0002] 本申請基于2013年9月30日在日本提出的特愿2013-204786號特許申請主張優(yōu)先 權(quán)，在此援引其內(nèi)容。
[0003] 本發(fā)明設(shè)及通過氮化處理在鋼構(gòu)件的表面形成氮化化合物層的鋼構(gòu)件的氮化處 理方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 對于汽車用的變速器所使用的齒輪等鋼構(gòu)件，要求高的耐點蝕性和彎曲疲勞強 度，為了滿足運樣的要求，作為使齒輪等鋼構(gòu)件強化的技術(shù)方法，通過滲碳處理、氮化處理 對其進行高強度化。
[0005] 并且，已知的是，例如像專利文獻1中所記載的那樣，W往，為了提高鋼構(gòu)件的耐點 蝕性、彎曲疲勞強度，通過氮化處理在表面生成W γ '相為主成分的氮化鐵化合物層是有效 的。
[0006] 此外，專利文獻2中記載了一種氮化處理方法，運種氮化處理方法作為能夠在短時 間內(nèi)使鋼鐵構(gòu)件從表層到深部均勻地含氮的氮化處理方法，在加熱爐內(nèi)例如在100 %的Ν也 氣氛下進行氮化處理之后，在Ν也氣濃度比其低的例如50%、化氣濃度50%的狀態(tài)下進行氮 化處理。
[0007] 【專利文獻】
[000引專利文獻1:日本特愿2012-095035號公報
[0009] 專利文獻2:日本特開2007-238969號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 發(fā)明要解決的問題
[0011] 為了在表層生成丫 '相，必須將氮化處理時的爐內(nèi)的Ν也分壓降低，但是在專利文 獻1中所記載的方法中，為了均勻地形成氮化化合物層，有必須使爐內(nèi)的氮化處理氣的流速 在Im/secW上運樣的限制。此外，如果是形狀復(fù)雜的零件，難W使零件的各個位置都均勻地 生成氮化化合物層。而且，在大量生產(chǎn)時，批次內(nèi)的氮化化合物層的厚度偏差大，生產(chǎn)性上 有問題。
[0012] 此外，專利文獻2中記載的氮化處理方法中，雖然記載了在短時間內(nèi)均勻地進行氮 化，但是運個方法中并未提及化合物的相變等問題。
[0013] 本發(fā)明的目的是提供一種氮化鋼構(gòu)件的制造方法，運種制造方法沒有風速的限 審IJ，即使是大量的被處理零件，也能在全部被處理零件上均勻地生成所期望的相態(tài)的氮化 化合物層，成為具有高的耐點蝕性和彎曲疲勞強度的氮化鋼構(gòu)件。
[0014] 用于解決問題的方案
[0015] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種鋼構(gòu)件的氮化處理方法，該氮化處理方法的 特征在于，進行第一氮化處理工序，在該第一氮化處理工序中，在可生成丫'相或者ε相的氮 化化合物層的氮勢的氮化氣氣氛中對所述鋼構(gòu)件進行氮化處理，之后，進行第二氮化處理 工序，在該第二氮化處理工序中，在比所述第一氮化處理工序的氮勢低的氮勢的氮化氣氣 氛中對所述鋼構(gòu)件進行氮化處理，由此，使所述氮化化合物層析出γ '相。
[0016] 所述第一氮化處理工序可W在氮勢為0.6~1.51的氮化氣氣氛中進行，所述第二 氮化處理工序可W在氮勢為0.16~0.25的氮化氣氣氛中進行。
[0017] 發(fā)明的效果
[0018] 根據(jù)本發(fā)明，不受風速的限制，即使是大量的被處理零件，也能在全部被處理零件 上均勻地生成所期望的相態(tài)的氮化化合物層，制造出具有高耐點蝕性和彎曲疲勞強度的氮 化鋼構(gòu)件。
【附圖說明】
[0019] 圖1是表示熱處理裝置的構(gòu)成之例的說明圖。
[0020] 圖2是氮化處理的工序說明圖。
[0021 ]圖3是表示利用ΚΝ和溫度生成的化合物的相的圖。
【具體實施方式】
[0022] W下將參照【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。
[0023] 本發(fā)明是通過對鋼構(gòu)件進行氣體氮化處理，在鋼構(gòu)件(母材）的表面形成W 丫'相 為主成分的氮化鐵化合物層。
[0024] 對作為被處理物的鋼構(gòu)件實施的氮化處理是利用例如圖1所示那樣的熱處理裝置 1進行的。如圖1所示，熱處理裝置1具有搬入部10、加熱室11、冷卻室12和搬出輸送機13。在 被置于搬入部10的箱體20內(nèi)，收納有由例如用于自動變速器的齒輪等機械構(gòu)造用碳鋼鋼材 或者機械構(gòu)造用合金鋼鋼材構(gòu)成的鋼構(gòu)件。加熱室11的入口偵U(圖1中左側(cè))安裝有入口罩 22，入口罩22具有可自由開關(guān)的口 21。
[0025] 加熱室11內(nèi)設(shè)有加熱器25。向加熱室11內(nèi)導(dǎo)入由化氣、Ν出氣、出氣構(gòu)成的氮化處理 氣，用加熱器25將該氮化處理氣加熱到規(guī)定的溫度，對被搬入到加熱室11內(nèi)的鋼構(gòu)件進行 氮化處理。加熱室11的頂部上安裝有風扇26,風扇26對加熱室11內(nèi)的處理氣進行攬拌，使鋼 構(gòu)件的加熱溫度均勻化。加熱室11的出口偵U (圖1中右側(cè))安裝有可自由開關(guān)的中間口 27。
[0026] 冷卻室12中設(shè)有升降機30,升降機30使收納有鋼構(gòu)件的箱體20進行升降。冷卻室 12的下部設(shè)有膽存有冷卻用的油31的油槽32。冷卻室12的出口偵U (圖1中右側(cè))安裝有出口 罩36,出口罩36具有可自由開關(guān)的口35。
[0027] 在該熱處理裝置1中，收納有鋼構(gòu)件的箱體20被推送器等從搬入部10搬入到加熱 室11內(nèi)。另外，進行氮化處理之前，為了除去被處理材料(氮化鋼構(gòu)件)的污垢、油，優(yōu)選進行 前清洗。前清洗優(yōu)選為，例如用控系清洗液將油等溶解置換并使之蒸發(fā)而進行脫脂干燥的 真空清洗、用堿系清洗液進行脫脂處理的堿清洗等等。
[00%]然后，收納有經(jīng)過如此前處理的鋼構(gòu)件的箱體20被搬入到加熱室11內(nèi)之后，向加 熱室11內(nèi)導(dǎo)入處理氣。而且，用加熱器25將被導(dǎo)入到加熱室11內(nèi)的處理氣加熱到規(guī)定的溫 度，利用風扇26攬拌處理氣的同時對搬入到加熱室11內(nèi)的鋼構(gòu)件進行氮化處理。圖1的熱處 理裝置是一個例子，也可w將加熱室與冷卻室設(shè)為同一空間的處理室，利用氣體對熱處理 后的鋼構(gòu)件進行空冷。此外，還可W將加熱室分為二個，在不同的加熱室中進行下文將敘述 的二階段的氮化處理工序。
[0029] 圖2表示氮化處理工序的一個實施方式，W下將參照圖2對氮化處理進行說明。在 裝入鋼構(gòu)件之前，將例如化氣W30L/min、N出氣W12化/min導(dǎo)入加熱室11內(nèi)，將加熱室11內(nèi) 保持在600°C。由于在打開口21裝入鋼構(gòu)件的時候，加熱室11內(nèi)的溫度下降，所W在繼續(xù)化 氣W30L/min、N曲氣W12化/min導(dǎo)入的狀態(tài)下，利用加熱器25使加熱室11內(nèi)升溫至600°C的 氮化處理溫度。此時，使風扇26 W例如1 OOOrpm的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動W便將加熱室11內(nèi)均勻地加熱。
[0030] 在加熱室11內(nèi)達到氮化處理溫度、例如600°C之后，首先，為了促進氮化化合物層 在鋼構(gòu)件的表層的初期生成，在氮勢KN高的氣氛中進行第一氮化處理工序。另外，氮勢KN通 過N出氣的分壓P(NH3)與出氣的分壓P化2)的比率，W周知的下列公式（1)進行表示。
[0031] KN=P(NH3)/P(出）3/2……(1)
[0032] 在對鋼構(gòu)件進行氮化處理的工序中，將加熱室11內(nèi)的N曲氣的分壓P(N曲）、此氣的 分壓P化2)控制在規(guī)定的范圍。運些氣體分壓可W通過如下方法進行控制：用紅外吸收法對 加熱室11內(nèi)氣氛的N出氣進行分析，利用高耐蝕熱導(dǎo)法對此氣進行分析，一邊對各分析值進 行在線分析，一邊自動調(diào)整供給到加熱室11的此氣的流量。在第一氮化處理工序，例如，如 圖2所示，將導(dǎo)入到加熱室11內(nèi)的畑3氣設(shè)為12化/min，通過調(diào)整此氣的流量，對氮勢KN進行 控制，使其成為規(guī)定值。然后，利用加熱器25對加熱室11內(nèi)進行加熱，保持例如60分鐘、600 °C，對鋼構(gòu)件進行氮化處理。第一氮化處理工序中的氮勢KN優(yōu)選為0.6~1.51。
[0033] 第一氮化處理工序之后，在將氮勢KN降低后的氣氛中，進行用于形成所期望的相 態(tài)的氮化化合物層的第二氮化處理工序。在第二氮化處理工序，例如，如圖2所示，將導(dǎo)入到 加熱室11內(nèi)的N曲氣設(shè)為60L/min，通過調(diào)整此氣的流量，控制氮勢KN，使其成為規(guī)定值。然 后，利用加熱器25對加熱室11內(nèi)進行加熱，保持例如60分鐘、600°C，對鋼構(gòu)件進行氮化處 理。第二氮化處理工序中的氮勢KN優(yōu)選為0.16~0.25。
[0034] 在進行氮化處理期間，使加熱室11內(nèi)的風扇W例如ISOOrpm的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，使氮化處 理氣均勻擴散。圖2所示的氮化處理時間僅為一個例子，而并不限于此。
[0035] 另外，氮化處理時的加熱室11內(nèi)的溫度因被處理構(gòu)件而異，例如如果是由機械構(gòu) 造用碳鋼材或者機械構(gòu)造用合金鋼材構(gòu)成的鋼構(gòu)件，則優(yōu)選維持在520°C~610°C。氮化處 理溫度越高生產(chǎn)性越好，但是如果高于610°C，