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1.N−クエンチ(浸窒焼入れ)


浸窒焼入れは、Fe−N系状態図のオーステナイト領域で鋼に窒素を侵入・固溶し、その後急冷して固い窒素マルテンサイトを得る処理法です。浸窒焼入れでは、浸窒層は急冷により窒素マルテンサイトになって硬化致しますが、内部はFe−C系の変態温度以下からの急冷になるので硬化致しません。

2.目的


 機械構造部品として使用される鋼には、耐摩耗性や疲れ強さ向上のために表面硬化が施される。例えば、オーステナイト領域まで加熱して炭素を侵入・拡散させ、その後に焼入れを行う浸炭焼入れは、多くの自動車部品に適用されている。また、炭素と同時に窒素を侵入・拡散させる浸炭窒化も、焼入れ性の向上、焼戻軟化抵抗の向上を目的に変速機のギアなどに適用されている。一方、焼入れによるひずみを嫌う部品には、塩浴窒化,ガス窒化,イオン窒化,ガス軟窒化など低温の窒化が採用されている。
 ところで、浸炭や浸炭窒化と同程度の表面硬度及び硬化深さを有し、且、窒化と同程度の熱処理ひずみで収まる処理への要望が寄せられている。そこで、窒素マルテンサイトで鋼の表面を硬化させる窒素固溶焼入れの開発を行った。

3.内容



 浸炭焼入れは、Fe-C系状態図のオーステナイト領域で鋼に炭素を侵入・固溶し、その後急冷して固いマルテンサイト組織を得る処理である。N-クエンチは、Fe-N系状態固のオーステナイト領域で鋼に窒素を侵入・固溶し、その後急冷して固い窒素マルテンサイト組織を得る処理である。表面の浸窒層は急冷により窒素マルテンサイトになって硬化するが、内部はFe-C系の変態温度以下からの急冷になるので硬化しない。N-クエンチは、安価なSPCC材でもHV830前後の表面硬度が得られ、ひずみ量は浸炭窒化の約半分であり、ガス軟窒化よりわずかに大きい程度である。また、摩擦係数・焼付き面圧は浸炭窒化、ガス軟窒化とほぼ同等、摩耗量は浸炭窒化材の1/2、ガス軟窒化材の1/3と良好である。

図-1 S35Cの表面硬度分布

写真-1 N-クエンチ炉の側面   写真-2 N-クエンチ炉の正面

 



4.特徴/応用

<特 徴>
(1) 熱処理ひずみ(寸法変化)はガス軟窒化と同程度です。
(2) 低炭素鋼でもHV800以上の硬度が得られます。
(3) 使用ガス量は極めて少なく、ガス軟窒化の約1/10です。
(4)

処理時間は短く、40分処理で20μmの硬化層が得られます。
(因みに、ガス軟窒化で20μmの硬化層を得るには2〜3時間必要です。

(5) 仕上肌は良好です。
(6) 環境に優しい処理です。
(7) 操業費の低減が計れます。


<応 用>
クラッチプレート、ベアリングホルダー、エンジン部品、編機部品、ファインブランキング加工部品等

写真-3 N-クエンチの断面組織     写真-4 自転車部品外観

  


5.断面組織




表面組織 (X 625)

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