钢构件的氮化处理方法
【技术领域】
[0001] (关联申请的相互参照）
[0002] 本申请基于2013年9月30日在日本提出的特愿2013-204786号特许申请主张优先 权，在此援引其内容。
[0003] 本发明设及通过氮化处理在钢构件的表面形成氮化化合物层的钢构件的氮化处 理方法。
【背景技术】
[0004] 对于汽车用的变速器所使用的齿轮等钢构件，要求高的耐点蚀性和弯曲疲劳强 度，为了满足运样的要求，作为使齿轮等钢构件强化的技术方法，通过渗碳处理、氮化处理 对其进行高强度化。
[0005] 并且，已知的是，例如像专利文献1中所记载的那样，W往，为了提高钢构件的耐点 蚀性、弯曲疲劳强度，通过氮化处理在表面生成W γ '相为主成分的氮化铁化合物层是有效 的。
[0006] 此外，专利文献2中记载了一种氮化处理方法，运种氮化处理方法作为能够在短时 间内使钢铁构件从表层到深部均匀地含氮的氮化处理方法，在加热炉内例如在100 %的Ν也 气氛下进行氮化处理之后，在Ν也气浓度比其低的例如50%、化气浓度50%的状态下进行氮 化处理。
[0007] 【专利文献】
[000引专利文献1:日本特愿2012-095035号公报
[0009] 专利文献2:日本特开2007-238969号公报
【发明内容】
[0010] 发明要解决的问题
[0011] 为了在表层生成丫 '相，必须将氮化处理时的炉内的Ν也分压降低，但是在专利文 献1中所记载的方法中，为了均匀地形成氮化化合物层，有必须使炉内的氮化处理气的流速 在Im/secW上运样的限制。此外，如果是形状复杂的零件，难W使零件的各个位置都均匀地 生成氮化化合物层。而且，在大量生产时，批次内的氮化化合物层的厚度偏差大，生产性上 有问题。
[0012] 此外，专利文献2中记载的氮化处理方法中，虽然记载了在短时间内均匀地进行氮 化，但是运个方法中并未提及化合物的相变等问题。
[0013] 本发明的目的是提供一种氮化钢构件的制造方法，运种制造方法没有风速的限 审IJ，即使是大量的被处理零件，也能在全部被处理零件上均匀地生成所期望的相态的氮化 化合物层，成为具有高的耐点蚀性和弯曲疲劳强度的氮化钢构件。
[0014] 用于解决问题的方案
[0015] 为了解决上述问题，本发明提供一种钢构件的氮化处理方法，该氮化处理方法的 特征在于，进行第一氮化处理工序，在该第一氮化处理工序中，在可生成丫'相或者ε相的氮 化化合物层的氮势的氮化气气氛中对所述钢构件进行氮化处理，之后，进行第二氮化处理 工序，在该第二氮化处理工序中，在比所述第一氮化处理工序的氮势低的氮势的氮化气气 氛中对所述钢构件进行氮化处理，由此，使所述氮化化合物层析出γ '相。
[0016] 所述第一氮化处理工序可W在氮势为0.6~1.51的氮化气气氛中进行，所述第二 氮化处理工序可W在氮势为0.16~0.25的氮化气气氛中进行。
[0017] 发明的效果
[0018] 根据本发明，不受风速的限制，即使是大量的被处理零件，也能在全部被处理零件 上均匀地生成所期望的相态的氮化化合物层，制造出具有高耐点蚀性和弯曲疲劳强度的氮 化钢构件。
【附图说明】
[0019] 图1是表示热处理装置的构成之例的说明图。
[0020] 图2是氮化处理的工序说明图。
[0021 ]图3是表示利用ΚΝ和溫度生成的化合物的相的图。
【具体实施方式】
[0022] W下将参照【附图说明】本发明的实施方式。
[0023] 本发明是通过对钢构件进行气体氮化处理，在钢构件(母材）的表面形成W 丫'相 为主成分的氮化铁化合物层。
[0024] 对作为被处理物的钢构件实施的氮化处理是利用例如图1所示那样的热处理装置 1进行的。如图1所示，热处理装置1具有搬入部10、加热室11、冷却室12和搬出输送机13。在 被置于搬入部10的箱体20内，收纳有由例如用于自动变速器的齿轮等机械构造用碳钢钢材 或者机械构造用合金钢钢材构成的钢构件。加热室11的入口侦U(图1中左侧)安装有入口罩 22，入口罩22具有可自由开关的口 21。
[0025] 加热室11内设有加热器25。向加热室11内导入由化气、Ν出气、出气构成的氮化处理 气，用加热器25将该氮化处理气加热到规定的溫度，对被搬入到加热室11内的钢构件进行 氮化处理。加热室11的顶部上安装有风扇26,风扇26对加热室11内的处理气进行揽拌，使钢 构件的加热溫度均匀化。加热室11的出口侦U (图1中右侧)安装有可自由开关的中间口 27。
[0026] 冷却室12中设有升降机30,升降机30使收纳有钢构件的箱体20进行升降。冷却室 12的下部设有胆存有冷却用的油31的油槽32。冷却室12的出口侦U (图1中右侧)安装有出口 罩36,出口罩36具有可自由开关的口35。
[0027] 在该热处理装置1中，收纳有钢构件的箱体20被推送器等从搬入部10搬入到加热 室11内。另外，进行氮化处理之前，为了除去被处理材料(氮化钢构件)的污垢、油，优选进行 前清洗。前清洗优选为，例如用控系清洗液将油等溶解置换并使之蒸发而进行脱脂干燥的 真空清洗、用碱系清洗液进行脱脂处理的碱清洗等等。
[00%]然后，收纳有经过如此前处理的钢构件的箱体20被搬入到加热室11内之后，向加 热室11内导入处理气。而且，用加热器25将被导入到加热室11内的处理气加热到规定的溫 度，利用风扇26揽拌处理气的同时对搬入到加热室11内的钢构件进行氮化处理。图1的热处 理装置是一个例子，也可w将加热室与冷却室设为同一空间的处理室，利用气体对热处理 后的钢构件进行空冷。此外，还可W将加热室分为二个，在不同的加热室中进行下文将叙述 的二阶段的氮化处理工序。
[0029] 图2表示氮化处理工序的一个实施方式，W下将参照图2对氮化处理进行说明。在 装入钢构件之前，将例如化气W30L/min、N出气W12化/min导入加热室11内，将加热室11内 保持在600°C。由于在打开口21装入钢构件的时候，加热室11内的溫度下降，所W在继续化 气W30L/min、N曲气W12化/min导入的状态下，利用加热器25使加热室11内升溫至600°C的 氮化处理溫度。此时，使风扇26 W例如1 OOOrpm的转速转动W便将加热室11内均匀地加热。
[0030] 在加热室11内达到氮化处理溫度、例如600°C之后，首先，为了促进氮化化合物层 在钢构件的表层的初期生成，在氮势KN高的气氛中进行第一氮化处理工序。另外，氮势KN通 过N出气的分压P(NH3)与出气的分压P化2)的比率，W周知的下列公式（1)进行表示。
[0031] KN=P(NH3)/P(出）3/2……(1)
[0032] 在对钢构件进行氮化处理的工序中，将加热室11内的N曲气的分压P(N曲）、此气的 分压P化2)控制在规定的范围。运些气体分压可W通过如下方法进行控制：用红外吸收法对 加热室11内气氛的N出气进行分析，利用高耐蚀热导法对此气进行分析，一边对各分析值进 行在线分析，一边自动调整供给到加热室11的此气的流量。在第一氮化处理工序，例如，如 图2所示，将导入到加热室11内的畑3气设为12化/min，通过调整此气的流量，对氮势KN进行 控制，使其成为规定值。然后，利用加热器25对加热室11内进行加热，保持例如60分钟、600 °C，对钢构件进行氮化处理。第一氮化处理工序中的氮势KN优选为0.6~1.51。
[0033] 第一氮化处理工序之后，在将氮势KN降低后的气氛中，进行用于形成所期望的相 态的氮化化合物层的第二氮化处理工序。在第二氮化处理工序，例如，如图2所示，将导入到 加热室11内的N曲气设为60L/min，通过调整此气的流量，控制氮势KN，使其成为规定值。然 后，利用加热器25对加热室11内进行加热，保持例如60分钟、600°C，对钢构件进行氮化处 理。第二氮化处理工序中的氮势KN优选为0.16~0.25。
[0034] 在进行氮化处理期间，使加热室11内的风扇W例如ISOOrpm的转速转动，使氮化处 理气均匀扩散。图2所示的氮化处理时间仅为一个例子，而并不限于此。
[0035] 另外，氮化处理时的加热室11内的溫度因被处理构件而异，例如如果是由机械构 造用碳钢材或者机械构造用合金钢材构成的钢构件，则优选维持在520°C~610°C。氮化处 理溫度越高生产性越好，但是如果高于610°C，