JPH05132753A - 中空体および穿孔、または外側から到達困難な表面を備えた鋼製の構成部材を、反応性ガスを用いて均一に熱化学的処理する方法 - Google Patents
中空体および穿孔、または外側から到達困難な表面を備えた鋼製の構成部材を、反応性ガスを用いて均一に熱化学的処理する方法Info
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- JPH05132753A JPH05132753A JP4113530A JP11353092A JPH05132753A JP H05132753 A JPH05132753 A JP H05132753A JP 4113530 A JP4113530 A JP 4113530A JP 11353092 A JP11353092 A JP 11353092A JP H05132753 A JPH05132753 A JP H05132753A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 中空体および穿孔、または外側から到達困難
な表面を備えた鋼製の構成部材を、４５０℃を上廻る温
度で、反応性ガスを用いて均一に熱化学的処理する方
法。 【構成】 ４５０℃を上廻る温度で、反応性ガスを用い
て、０．２ＭＰａを上廻る圧力で処理する。
な表面を備えた鋼製の構成部材を、４５０℃を上廻る温
度で、反応性ガスを用いて均一に熱化学的処理する方
法。 【構成】 ４５０℃を上廻る温度で、反応性ガスを用い
て、０．２ＭＰａを上廻る圧力で処理する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、中空体および穿孔、ま
たは外側から到達困難な表面を備えた鋼製の構成部材
を、４５０℃を上廻る温度で反応性ガスを用いて均一に
熱化学的処理するための方法に関する。
たは外側から到達困難な表面を備えた鋼製の構成部材
を、４５０℃を上廻る温度で反応性ガスを用いて均一に
熱化学的処理するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】耐磨耗性および耐蝕性の辺縁層を製造す
るための金属性構成部材の熱化学的処理は、機械製造お
よび駆動装置製造において広く普及している。熱化学的
方法として、例えばニトロ化、ニトロ増熱、カルボニト
ロ化および増熱が使用されている。有利な処理媒体は、
選択された処理温度で、部材表面へ拡散能物質もしくは
化合物形成物質を放出する反応性ガス混合物である。ま
た、温度、ガス組成および鋼の種類とともに、処理の結
果は、構成部材の形並びに熱処理装置内での装入方法お
よび反応性ガスと一緒の装入量の貫流方法に依存してい
る。
るための金属性構成部材の熱化学的処理は、機械製造お
よび駆動装置製造において広く普及している。熱化学的
方法として、例えばニトロ化、ニトロ増熱、カルボニト
ロ化および増熱が使用されている。有利な処理媒体は、
選択された処理温度で、部材表面へ拡散能物質もしくは
化合物形成物質を放出する反応性ガス混合物である。ま
た、温度、ガス組成および鋼の種類とともに、処理の結
果は、構成部材の形並びに熱処理装置内での装入方法お
よび反応性ガスと一緒の装入量の貫流方法に依存してい
る。
【０００３】長年の経験および数多くの処理変法にもか
かわらず、反応性ガス混合物中で複雑に形成された構成
部材を、外から到達困難な内側表面で、ニトロ化するか
または浸炭することは、技術的および経済的に制約され
てのみ可能である。これらは、例えば逆テーパー、内部
穿孔または袋孔を有する鋼部材もしくは硬化すべき内側
表面を有する管、ボールケージまたはノズル体のことで
ある。内側表面と外側表面との間の均一性の不足は、中
空体の中の反応性ガスの処理可能性の不足に帰因するも
のである。反応性ガスは、なるほど空洞に充満している
が、しかしながら、前記処理ガスは、ニトロ化／炭化能
の物質が乏しい。それというのも、周囲とガス交換しな
いからであり、中空体の中で、ガスの流速が、ほとんど
ゼロだからである。通常、０．１ＭＰａの反応性ガス
圧、即ち常圧で、完全に処理される。
かわらず、反応性ガス混合物中で複雑に形成された構成
部材を、外から到達困難な内側表面で、ニトロ化するか
または浸炭することは、技術的および経済的に制約され
てのみ可能である。これらは、例えば逆テーパー、内部
穿孔または袋孔を有する鋼部材もしくは硬化すべき内側
表面を有する管、ボールケージまたはノズル体のことで
ある。内側表面と外側表面との間の均一性の不足は、中
空体の中の反応性ガスの処理可能性の不足に帰因するも
のである。反応性ガスは、なるほど空洞に充満している
が、しかしながら、前記処理ガスは、ニトロ化／炭化能
の物質が乏しい。それというのも、周囲とガス交換しな
いからであり、中空体の中で、ガスの流速が、ほとんど
ゼロだからである。通常、０．１ＭＰａの反応性ガス
圧、即ち常圧で、完全に処理される。
【０００４】また、例えば米国特許第４１６０６８０号
明細書に記載されているような負圧領域での周期的な圧
力変化は、ニトロ化層または炭化層を、到達困難な表面
で、僅かばかり改善している。
明細書に記載されているような負圧領域での周期的な圧
力変化は、ニトロ化層または炭化層を、到達困難な表面
で、僅かばかり改善している。
【０００５】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９０１
６０７号明細書の記載には、管の内側表面のニトロ化法
が、開示され、前記方法の場合、長さと直径との割合
は、５０以上である。前記方法の場合、内側表面は、活
性化剤と接触し、活性アンモニアガスを、４５０〜６５
０℃で、管を介して導き、この場合、アンモニアの流れ
の方向は、規則的な間隔で変化しなければならない。
６０７号明細書の記載には、管の内側表面のニトロ化法
が、開示され、前記方法の場合、長さと直径との割合
は、５０以上である。前記方法の場合、内側表面は、活
性化剤と接触し、活性アンモニアガスを、４５０〜６５
０℃で、管を介して導き、この場合、アンモニアの流れ
の方向は、規則的な間隔で変化しなければならない。
【０００６】また、前記方法では、均一なニトロ化層を
得られない。それというのも、管の中間の反応性ガス
は、活性成分が乏しいからである。更に、前記方法は、
管の場合にしか使用することができない。
得られない。それというのも、管の中間の反応性ガス
は、活性成分が乏しいからである。更に、前記方法は、
管の場合にしか使用することができない。
【０００７】更に、ドイツ連邦共和国特許出願公開第２
８５１９８３号明細書の記載により、穿孔を備え、かつ
種々の壁の厚さの有する中空体の均一な浸炭法は、公知
であり、この場合、中空体の部材を、剥き出しにするか
もしくはより僅少な炭化活性に晒している。しかしなが
ら、前記方法は、極めて時間がかかるし、操作困難であ
る。
８５１９８３号明細書の記載により、穿孔を備え、かつ
種々の壁の厚さの有する中空体の均一な浸炭法は、公知
であり、この場合、中空体の部材を、剥き出しにするか
もしくはより僅少な炭化活性に晒している。しかしなが
ら、前記方法は、極めて時間がかかるし、操作困難であ
る。
【０００８】また、ガス状のアンモニア中の鋼鉄を、加
圧下に圧力容器中でニトロ化する方法も公知である（米
国特許第２７７９６９７号明細書）。しかしながら、前
記の方法は、外側から到達困難な表面または空隙を備え
ている鋼鉄製の構成部材上では使用されなかった。
圧下に圧力容器中でニトロ化する方法も公知である（米
国特許第２７７９６９７号明細書）。しかしながら、前
記の方法は、外側から到達困難な表面または空隙を備え
ている鋼鉄製の構成部材上では使用されなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、容易に実施され、ひいては均一な処理層を外側の到
達困難な表面にも供給する、中空体および穿孔、または
外側から到達困難な表面を備えた鋼製の構成部材を、４
５０℃を上廻る温度で反応性ガスを用いて均一に熱化学
的処理するための、方法を記載することであった。
は、容易に実施され、ひいては均一な処理層を外側の到
達困難な表面にも供給する、中空体および穿孔、または
外側から到達困難な表面を備えた鋼製の構成部材を、４
５０℃を上廻る温度で反応性ガスを用いて均一に熱化学
的処理するための、方法を記載することであった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明によ
れば、０．２ＭＰａを上廻る圧力で処理することにより
解決される。
れば、０．２ＭＰａを上廻る圧力で処理することにより
解決される。
【００１１】ニトロ化のために、反応性ガスとしてアン
モニアを使用することが好ましく、この場合、アンモニ
アに分子状窒素５〜９５容量％を混入することは有利で
あることが判明した。
モニアを使用することが好ましく、この場合、アンモニ
アに分子状窒素５〜９５容量％を混入することは有利で
あることが判明した。
【００１２】増熱のために、反応性ガスとして、炭素を
放出するガス、好ましくはメタンまたはメタン混合物
が、８７０〜１０００℃で使用される。更に、一定の圧
力で、反応性ガスを用いて処理することは有利である。
放出するガス、好ましくはメタンまたはメタン混合物
が、８７０〜１０００℃で使用される。更に、一定の圧
力で、反応性ガスを用いて処理することは有利である。
【００１３】驚異的なことに、反応性ガスの圧縮の際に
処理段階の間に、０．２ＭＰａ以上の圧力では、記載し
た困難が生じないことが判明した。中空体の中の反応性
ガスのより高い圧力は、辺縁層の迅速かつ完全な形成を
生ずる。反応性ガス中に貯えられた反応性物質の量は、
典型的な方法で必要な硬化深度もしくは結合層の厚さを
得るのに十分である。なるほど、空隙の中で反応性物質
は乏しくなるが、しかしながら、例えば結合層の増殖が
損なわれるような程度の濃度にまではならない。反応性
ガスの濃度は、内側および外側でそれぞれ、例えばＮ、
ＣまたはＢの処理物質への放出が、全部の処理可能な濃
度を、常圧または負圧下での処理の場合よりも僅かに減
少させる程度に高い。処理圧力が０．２ＭＰａを上廻れ
ば、それに比例して、処理ガスの組成のパーセンテージ
での変化は、部材中への拡散もしくは部材との反応によ
って少なくなる。これによって、処理すべき中空体の内
側表面および外側表面の間の今日までに知られた望まし
くない相違が取り除かれる。
処理段階の間に、０．２ＭＰａ以上の圧力では、記載し
た困難が生じないことが判明した。中空体の中の反応性
ガスのより高い圧力は、辺縁層の迅速かつ完全な形成を
生ずる。反応性ガス中に貯えられた反応性物質の量は、
典型的な方法で必要な硬化深度もしくは結合層の厚さを
得るのに十分である。なるほど、空隙の中で反応性物質
は乏しくなるが、しかしながら、例えば結合層の増殖が
損なわれるような程度の濃度にまではならない。反応性
ガスの濃度は、内側および外側でそれぞれ、例えばＮ、
ＣまたはＢの処理物質への放出が、全部の処理可能な濃
度を、常圧または負圧下での処理の場合よりも僅かに減
少させる程度に高い。処理圧力が０．２ＭＰａを上廻れ
ば、それに比例して、処理ガスの組成のパーセンテージ
での変化は、部材中への拡散もしくは部材との反応によ
って少なくなる。これによって、処理すべき中空体の内
側表面および外側表面の間の今日までに知られた望まし
くない相違が取り除かれる。
【００１４】このことは、内側表面および外側表面の間
の相違が、極めて小さくなることを意味している。従っ
て、付加的なガス供給ノズルまたは内側空間でのガス循
環は、不必要である。
の相違が、極めて小さくなることを意味している。従っ
て、付加的なガス供給ノズルまたは内側空間でのガス循
環は、不必要である。
【００１５】反応性ガスとして、例えばアンモニア、炭
化水素、例えばメタンまたは硼素を放出するガス、例え
ば三フッ化硼素が使用される。圧力は、一般に０．２〜
１０ＭＰａの間で変動し、この場合、圧力の上限は、使
用する炉に左右される。
化水素、例えばメタンまたは硼素を放出するガス、例え
ば三フッ化硼素が使用される。圧力は、一般に０．２〜
１０ＭＰａの間で変動し、この場合、圧力の上限は、使
用する炉に左右される。
【００１６】以下の実施例は、本発明方法の利点を明示
するものである：
するものである：
【００１７】
【実施例】鉱石材料１６ＭｎＣｒ５からなる図面による
噴射ノズルを、耐圧性の炉の中で、アンモニア５０容量
％と窒素５０容量％との混合物中で、５００℃で２時間
の間、０．５ＭＰａでニトロ化した。この場合、噴射ノ
ズルは、ノズル噴出量を堆積物として、装入空間中で、
特に配置および配向せずに噴出する。処理の収量後に、
結合層の厚さを、外のノズル上および内部穿孔中で測定
した（位置は図面を見よ）。
噴射ノズルを、耐圧性の炉の中で、アンモニア５０容量
％と窒素５０容量％との混合物中で、５００℃で２時間
の間、０．５ＭＰａでニトロ化した。この場合、噴射ノ
ズルは、ノズル噴出量を堆積物として、装入空間中で、
特に配置および配向せずに噴出する。処理の収量後に、
結合層の厚さを、外のノズル上および内部穿孔中で測定
した（位置は図面を見よ）。
【００１８】以下の値を生じた： 外側表面 位置 ａ ＶＳ＝４０μｍ 内側表面 位置 ｂ ＶＳ＝３５μｍ 内側表面 位置 ｃ ＶＳ＝３１μｍ ノズル穿孔 位置 ｄ ＶＳ＝３０μｍ ０．２ｍｍφ ＶＳは、結合層を表す。
【００１９】ノズルの配向穿孔が、出口の直径０．２ｍ
ｍおよび長さ１．５ｍｍを有するノズル先端で、内側表
面中で十分にニトロ化されていることは、注目に値す
る。層の厚さは、ノズルの全体の内部穿孔での層の厚さ
と等しい。
ｍおよび長さ１．５ｍｍを有するノズル先端で、内側表
面中で十分にニトロ化されていることは、注目に値す
る。層の厚さは、ノズルの全体の内部穿孔での層の厚さ
と等しい。
【００２０】また、同一方法は、反応性ガスとしてのメ
タンを用いた浸炭として、０．８ＭＰａの圧力および９
３０℃の温度で実施することもできる。この場合、ニト
ロ化の際のように内側および外側で同様に均一の浸炭深
度を得る。
タンを用いた浸炭として、０．８ＭＰａの圧力および９
３０℃の温度で実施することもできる。この場合、ニト
ロ化の際のように内側および外側で同様に均一の浸炭深
度を得る。
【００２１】処理ガス中の反応性元素の高い濃度は、装
入個別部材の緊密な包装を実現している。これまで、個
別部材の均一な処理のために、経験的に測定された個別
部材間にある程度の間隔を、保たなければならなかっ
た。前記の間隔は、圧力＞０．２ＭＰａで、この圧力で
層の均一性を損なわずに、縮めることができる。 ニト
ロ増熱の場合には、反応性ガスとして、二酸化炭素また
は一酸化炭素および場合によっては空気からなる添加物
とのアンモニア／窒素混合物を使用し、この場合、前記
添加物の容量含量は、若干量〜５０容量％の範囲内で変
動できる。
入個別部材の緊密な包装を実現している。これまで、個
別部材の均一な処理のために、経験的に測定された個別
部材間にある程度の間隔を、保たなければならなかっ
た。前記の間隔は、圧力＞０．２ＭＰａで、この圧力で
層の均一性を損なわずに、縮めることができる。 ニト
ロ増熱の場合には、反応性ガスとして、二酸化炭素また
は一酸化炭素および場合によっては空気からなる添加物
とのアンモニア／窒素混合物を使用し、この場合、前記
添加物の容量含量は、若干量〜５０容量％の範囲内で変
動できる。
【００２２】浸炭のために、すべての公知の浸炭ガス、
例えばメタン、エンドガス（Ｅｎｄｏｇａｓ）、窒素
−、メタノール−または天然ガス−空気混合物を使用す
ることができる。
例えばメタン、エンドガス（Ｅｎｄｏｇａｓ）、窒素
−、メタノール−または天然ガス−空気混合物を使用す
ることができる。
【図１】本発明により、熱化学的処理されるべき中空体
の１実施例である噴射ノズルを示す略図。
の１実施例である噴射ノズルを示す略図。
Claims (6)
- 【請求項１】 中空体および穿孔、または外側から到達
困難な表面を備えた鋼製の構成部材を、４５０℃を上廻
る温度で反応性ガスを用いて均一に熱化学的処理する方
法において、０．２ＭＰａを上廻る圧力で処理を行うこ
とを特徴とする、中空体および穿孔、または外側から到
達困難な表面を備えた鋼製の構成部材を、反応性ガスを
用いて均一に熱化学的処理法。 - 【請求項２】 反応性ガスとして、アンモニアを使用す
る、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 アンモニアと、窒素５〜９５容量％とか
らなる混合物を使用する、請求項１または２記載の方
法。 - 【請求項４】 反応性ガスとして、炭素を放出するガス
を使用する、請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 メタンを、８７０〜１０００℃の温度で
使用する、請求項１または４記載の方法。 - 【請求項６】 一定の圧力で処理を行う、請求項１から
５までのいずれか１項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4115135.6 | 1991-05-08 | ||
| DE4115135A DE4115135C1 (ja) | 1991-05-08 | 1991-05-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05132753A true JPH05132753A (ja) | 1993-05-28 |
| JP3258071B2 JP3258071B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=6431301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11353092A Expired - Fee Related JP3258071B2 (ja) | 1991-05-08 | 1992-05-06 | 中空体および穿孔、または外側から到達困難な表面を備えた鋼製の構成部材を、反応性ガスを用いて均一に熱化学的処理する方法 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0512254B2 (ja) |
| JP (1) | JP3258071B2 (ja) |
| AT (1) | ATE139579T1 (ja) |
| CZ (1) | CZ288263B6 (ja) |
| DE (2) | DE4115135C1 (ja) |
| ES (1) | ES2088515T5 (ja) |
| HU (1) | HU209457B (ja) |
| PL (1) | PL291528A1 (ja) |
| RU (1) | RU2052535C1 (ja) |
| TW (1) | TW223128B (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4445154A1 (de) * | 1994-12-17 | 1996-06-20 | Fischer Artur Werke Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines aus korrosionsbeständigem Stahl bestehenden Spreizankers |
| DE10062862C2 (de) * | 2000-12-16 | 2003-03-27 | Ald Vacuum Techn Ag | Vorrichtung zur gleichmässigen thermochemischen Behandlung von metallischen Werkstücken mit einem Reaktivgas |
| DE10109565B4 (de) | 2001-02-28 | 2005-10-20 | Vacuheat Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur partiellen thermochemischen Vakuumbehandlung von metallischen Werkstücken |
| DE10139620A1 (de) * | 2001-08-11 | 2003-02-27 | Bosch Gmbh Robert | Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen und ein Verfahren zur Härtung desselben |
| DE102004058838B4 (de) * | 2004-12-06 | 2007-11-29 | Schramm, Armin | Düseneinsatz aus Stahl |
| DE102005061781A1 (de) * | 2005-12-23 | 2007-06-28 | Schaeffler Kg | Injektor eines Kraftstoff-Einspritzsystems |
| DE102013006589A1 (de) * | 2013-04-17 | 2014-10-23 | Ald Vacuum Technologies Gmbh | Verfahren und Vorrichtung für das thermochemische Härten von Werkstücken |
| RU2651841C2 (ru) * | 2015-12-23 | 2018-04-24 | Олег Владимирович Ольшанский | Способ обработки металлических деталей в условиях акустического резонансного воздействия потоком смеси сжатого воздуха и газообразных химических реагентов и устройство для его осуществления |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB114446A (en) * | 1917-01-27 | 1918-03-27 | British Carbonizing Company Lt | Improvements in or relating to the Carburization and Case-hardening of Iron and Steel Articles. |
| GB749992A (en) * | 1951-09-21 | 1956-06-06 | United States Steel Corp | Methods for nitriding metallic surfaces |
| US2779697A (en) * | 1955-09-26 | 1957-01-29 | United States Steel Corp | Method of nitriding metallic surfaces |
| GB1309257A (en) * | 1970-02-18 | 1973-03-07 | Millingford Eng Co Ltd | Method of nitriding hollow bodies |
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