[发明专利]马氏体时效钢的氮化处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及含有钛的马氏体时效钢的氮化处理方法，特别是涉及压缩残留应力的控制技术的改良。

背景技术

在钢中以提高强度为目的，通过氮化处理对表面赋予压缩残留应力。此时，被赋予过剩的压缩残留应力时，切口感受性变得敏感，失去韧性，因此，需要赋予适度的残留应力。

在对难氮化钢适用氮化处理时，钢表面存在的氧化膜阻碍氮化。例如，在马氏体时效钢中，在固溶工序中，容易和氧结合的钛等的原子的表面浓度高时，形成其原子的氧化膜。为此，在氮化工序中由于阻碍氮化，所以不能赋予充分的压缩残留应力。因此，提出了通过在极力防止氧化的气氛中进行固溶处理，从而实现抑制容易和氧结合的原子的表面稠化的方案(例如专利文献1)。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：特开2004-162134号公报

但是，在专利文献1的技术中，不能对马氏体时效钢表面赋予充分的压缩残留应力。另外，作为氮化处理的前处理进行的还原处理也不充分，因此，在马氏体时效钢表面的氧不能充分除去的状态下进行氮化，其结果是，压缩残留应力的提高有限。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够实现压缩残留应力的提高的马氏体时效钢的氮化处理方法。

本发明者对含钛的马氏体时效钢的氮化处理方法进行了锐意研究，其结果发现，与在固溶工序中抑制和氧容易结合的钛的表面稠化的专利文献1的技术不同，在固溶工序中通过促进钛氧化物的表面稠化，并且在氮化工序前根据钛氧化物的表面浓度进行还原处理，促进氮化，从而能够进行压缩残留应力的控制，从而完成了本发明。

本发明的马氏体时效钢的氮化处理方法，包括：通过对含有钛的马氏体时效钢进行固溶处理，从而在表面形成钛氧化物使其稠化的固溶工序，和还原钛氧化物在表面使钛稠化的还原工序，和通过对在表面钛稠化的马氏体时效钢进行氮化处理，从而对表面赋予压缩残留应力的氮化工序。

在本发明的马氏体时效钢的氮化处理方法中，首先，对含有钛(Ti)的马氏体时效钢进行固溶处理，由此，在表面形成钛氧化物(TiO₂)(固溶工序)。具体地说，如图1(A)所示，使在由马氏体时效钢构成的工件内固溶的钛的一部份和氧的氧化反应在工件表面发生，在工件表面使钛氧化物积极地生成而稠化。由此，钛的表面浓度变高。这种在固溶工序中积极地形成钛氧化物的技术思想与专利文献1的技术有很大不同。

接着，还原钛氧化物在表面使钛稠化(还原工序)。具体地说，钛以氧化物状态存在时，不会与氮化处理中N结合，因此，通过作为氮化处理的前处理充分进行还原处理，如图1(B)所示，能够除去氧。由此，处于活性状态的钛的表面浓度变高。

接着，通过对在表面钛稠化的马氏体时效钢进行氮化处理，对表面赋予压缩残留应力(氮化工序)。具体地说，如图1(C)所示，通过氮化处理，被还原的钛和固溶的钛通过与氮的结合形成氮化钛(TiN)。此时，钛处于活性状态，因此容易被氮化，而且，此时，处于活性状态的钛的表面浓度高，所以大量的氮能够浸入工件内。作为其结果，通过钛的氮化被赋予工件表面的压缩残留应力变高，因此，能够实现强度大幅提高。

本发明的马氏体时效钢的氮化处理方法能够使用各种构成。在马氏体时效钢的固溶工序中，通过管理气氛，能够控制钛氧化物的表面稠化。另外，在氮化工序前的还原工序中，通过管理还原条件，能够控制氧的除去量。通过组合这些稠化控制和还原控制能够对马氏体时效钢表面赋予任意的压缩残留应力。此时，与现有相比较，为了得到压缩残留应力，例如，优选将固溶工序后的马氏体时效钢的表面中的钛浓度设定为13.0at％以上。并优选在还原工序中使用还原气体，该还原气体的流量设定为24.7L/m³以上。

在固溶处理中能够适用例如真空处理和气氛处理等，作为固溶处理用炉，可以使用批次炉、连续炉、网带炉等。在还原工序中能够使用NF₃气体等。作为本发明的马氏体时效钢的氮化处理方法优选适用的部件，可以例举例如无级变速器(CVT)等中使用的环状金属带。

发明效果

根据本发明的马氏体时效钢的氮化处理方法，通过固溶处理促进钛氧化物的表面稠化，并且，通过在氮化处理前进行还原处理，能够提高钛的表面浓度，因此能够促进氮化。其结果是，能够得到高的压缩残留应力，因此，能够使强度大幅。

附图说明