[发明专利]碳氮共渗方法、机械零件的制造方法及机械零件

说明书

技术领域

本发明涉及碳氮共渗方法、机械零件的制造方法及机械零件，更具体涉及用于对由钢形成的被处理物进行碳氮共渗的碳氮共渗方法、包含对由钢形成的被处理物进行碳氮共渗的工序的机械零件的制造方法、由钢形成的实施了碳氮共渗的机械零件。

背景技术

通常，碳氮共渗处理、特别是对由钢形成的被处理物实施的气体碳氮共渗处理中，使RX气体和氨气(NH₃)以恒定的流量(单位时间的供给量)流入热处理炉内的同时，基于热处理炉内的二氧化碳(CO₂)的分压控制热处理炉内的碳势(C_P)值，从而控制该热处理炉内的气氛。在这里，渗入被处理物的表层部的氮量难以在碳氮共渗处理中直接测定。因此，对于各热处理炉，大多根据过去的实际生产情况等以经验确定氨气的流量和渗入被处理物的表层部的氮量的关系，调节可在碳氮共渗处理中直接测定的氨气的流量，从而控制渗入被处理物的表层部的氮量。

另外，该氨气的流量基于各热处理炉的过去的实际生产情况等并考虑到被处理物的量和形状等以经验确定，但需要对过去没有实际生产过的量或形状的被处理物进行碳氮共渗处理的情况下，必须进行用于确定该碳氮共渗处理中的最适氨气流量的试差。其结果是，不仅在确定最适的氨气流量前难以使被处理物的品质稳定，而且必须在量产生产线上实施上述试差，因此产生不满足要求品质的被处理物，很可能导致生产成本的上升。

针对这一问题，提出了通过调节残留于热处理炉内的气体氨的浓度、即未分解氨浓度(氨的残留气体浓度)，而非根据热处理炉的形状、被处理物的量和形状变化的氨气流量，从而控制渗入被处理物的氮量的方法(恒川好树，外2名，“气体碳氮共渗处理中的气孔的产生和氮的扩散行为”，热处理，1985年，25卷，5号，p.242-247(非专利文献1)和日本专利特开平8-13125号公报(专利文献1))。即，测定可在碳氮共渗处理中测定的未分解氨浓度，基于与热处理炉的形状和被处理物的量及形状等无关的可确定的未分解氨浓度和渗入被处理物的氮量的关系，调节氨气的流量。由此，在不通过试差来确定最适的氨气流量的情况下，就可以控制渗入被处理物的氮量，能够使被处理物的品质稳定。

非专利文献1：恒川好树，外2名，“气体碳氮共渗处理中的气孔的产生和氮的扩散行为”，热处理，1985年，25卷，5号，p.242-247

专利文献1：日本专利特开平8-13125号公报

发明的揭示

但是，包括上述的将未分解氨浓度作为参数的碳氮共渗处理方法，通过目前的碳氮共渗处理方法，难以控制氮向被处理物的渗入速度(从被处理物的表面的单位面积在单位时间内渗入的氮量)。碳氮共渗处理是机械零件的制造工序等中成本较高的步骤。因此，对于碳氮共渗处理，要求其处理成本降低。因此。如果可以通过控制氮向被处理物的渗入速度来使氮的渗入速度提高而实现碳氮共渗处理的高效化，则可以满足上述碳氮共渗处理的成本降低的要求。

于是，本发明的目的在于提供可以使氮的渗入速度提高而实现碳氮共渗处理的高效化的碳氮共渗方法。此外，本发明的目的还在于提供可以通过实施高效的碳氮共渗处理而降低制造成本的机械零件的制造方法。此外，本发明的目的还在于提供通过实施高效地碳氮共渗处理而降低了制造成本的机械零件。

本发明的一种形式的碳氮共渗方法是用于对由含有0.8质量％以上的碳的钢形成的被处理物进行碳氮共渗的碳氮共渗方法。本发明的一种形式的碳氮共渗方法具备以下的工序：控制热处理炉内的气氛的气氛控制工序；控制在热处理炉内被处理物被赋予的温度历程的加热方式控制工序。并且，气氛控制工序包含以下的步骤：控制热处理炉内的未分解氨浓度的未分解氨浓度控制步骤；控制热处理炉内的一氧化碳和二氧化碳中的至少一方的分压的分压控制步骤。气氛控制工序中，以如下的条件实施未分解氨浓度控制步骤和分压控制步骤：将被处理物中的碳的活度设为a_C且热处理炉内的未分解氨浓度设为C_N时，以γ＝a_C/C_N定义的γ的值在2～5的范围内。

本发明人对于热处理炉内的气氛和氮向被处理物的渗入行为的关系进行了详细的研究。而且，对于氮向被处理物的渗入速度，不仅着眼于热处理炉内的气氛中的未分解氨量，而且注意到以如下的式(1)定义的碳的活度也产生影响，并发现了以如下的式(2)定义的γ的值成为对于氮向被处理物的渗入行为造成影响的重要的因子。