[发明专利]渗氮淬火制品及其制造方法

说明书

技术领域

本发明是有关铁或铁合金的制品，也就是有关具备有预定浓度的氮扩散层、且施加过淬火处理的渗氮淬火制品及其制造方法。

背景技术

作为使氮渗透扩散到铁或铁合金的各种制品中之后进行淬火的淬火方法，已经提出了2个方案。

其中的一个例子为一种钢制零件表面硬化处理方法，该方法为：以Fe-N类的A₁相变点，也就是以不到590℃的温度，对钢制零件进行弱气氛渗氮处理(气体碳氮共渗处理)过后，以590℃以上将该钢制零件加热到该钢所特有的不到A₁相变点的温度范围，局部将氮的扩散层奥氏体(austenite)组织化，接着急速冷却，将该奥氏体组织改变成马氏体(martensite)组织来提高该扩散层的硬度，由下方来加强表面的铁-氮化合物层(日本专利文献1)。

依据该表面硬化处理方法，在最表面形成铁-氮化合物层，在其下层形成氮的扩散层，后者的氮扩散层存在共析相变，该共析温度(A₁相变点)下降到590℃为止，故前述弱气氛渗氮处理之后，以590℃以上加热到作为对象的钢制零件所特有的A₁相变点(723℃)以下的温度，则只有前述氮的扩散层会奥氏体化。因此，之后可以藉由急速冷却，只将表面的铁-氮化合物层正下方的氮扩散层马氏体化，不会让氮化合物层产生任何的金相组织变化，且在比氮扩散层更靠芯部侧不会产生马氏体相变，其意义是可以表示具有优异的用途。

但是，该日本专利文献1的技术中，使铁-氮化合物层形成在钢制零件的最表面，会存在该化合物层剥落的问题，对于存在该表面受到冲击可能性的用途则无法采用。另外，即使是没有受到冲击可能性的用途，从提高安全性的原则出发，仍最好是不具有存在这种剥落可能性的化合物，而又确保同等以上的表面硬度。

再者，检讨该日本专利文献1中的实施例，该硬度，表面为HV500左右，深度0.5μm处为HV320-330程度，深度1μm处为HV250左右，很难称得上依照目的达到足够的硬度。

其第二个例子是一种特殊淬火处理，该处理为：通过让氮渗透到碳钢的表层、使A₁相变点下降来成为均匀的奥氏体组织，不过氮没有渗透的内部成为铁素体(ferrite)组织，这时候进行急速冷却，前述奥氏体组织则会成为马氏体组织且硬度升高，不过内部仍为铁素体组织(日本专利文献2)。

以下，更详细说明该日本专利文献2中的特殊淬火处理。

首先，在A₁相变点(约723℃)以上且850℃以下的温度范围进行钢的加热，钢的基质为奥氏体或是奥氏体+铁素体的混合组织。在此，使氮渗透到钢的表面，表面层的A₁相变点就会随着氮的渗透的进行而下降，A₁相变点成为大约590℃。因此，表面层成为均匀的奥氏体组织，内部则保持奥氏体或是奥氏体+铁素体的混合组织状态。之后，渐渐冷却到A₁相变点(约723℃)以下且650℃以上的温度范围，表面层仍然保持奥氏体组织，内部基质则变成铁素体组织。接着急速冷却，表面的奥氏体组织变化成马氏体，只有表面层充分硬化，内部的铁素体组织没有产生变化。

在该日本专利文献2中的记载中，有关表面的氮化合物层的形成并不明了，若考虑到在一部分中有“进行促使成为----马氏体组织这样的特殊淬火处理，形成氮化合物层”这样的记载这一点，似乎是与处理流程无法吻合的记载，不过却记述着在被处理碳钢的表层产生氮化合物层。

该日本专利文献2中的记载，只提到处理温度，除此之外之渗碳处理的手段则完全没有提到，所以该日本专利文献2中的发明，也许应该判断为尚未完成。如此必要的信息几乎都没有记载，所以正确的判断会有困难，于是根据本申请的申请人的经验和技术知识以及已经认定的技术来重新进行检讨，不得不判断为：以前述的处理温度，例如用氨气来进行处理，若不用特别方法来控制该浓度或处理时间的话，则形成该日本专利文献2中所示的0.2～0.3mm厚度的淬火层时，会产生氮化合物层。

而且，若是在被处理碳钢的表面形成铁-氮化合物层的话，则如同先前所述，会有剥离的问题，用于该表面会有受到冲击的可能性的用途并不适宜。另外，即使是没有立即受到冲击可能性的用途，在提高安全性的原则下，仍应该避免形成存在这种剥落可能性的化合物的淬火处理。