[發明專利]高濃度滲碳·低應變淬火部件及其制造方法

有效

• 申請號: 200680004112.8
• 申請日: 2006-02-08
• 公開（公告）號: CN101115859A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發明（設計）人: 町田功;安部壽士;福島壽夫;堀切浩司
• 申請（專利權）人: 帕卡熱處理工業株式會社
• 主分類號: C23C8/22
• 分類號: C23C8/22;C23C8/80;C21D1/06;C21D9/00;C22C38/00;C22C38/22
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 徐迅

技術領域

本發明涉及作為機械構造部件的強化方法被大量利用的滲碳淬火處理中， 具有耐回火軟化性(temper?softening?resistance)高、高強度·高接觸壓力 (contact?pressure)等特征的高濃度滲碳淬火部件，還涉及兼具高性能化和熱 處理應變的相反的特性的高濃度滲碳·低應變淬火部件(以下，有時簡稱“部 件”)及其制造方法。

背景技術

滲碳淬火部件由于耐久強度以及耐磨耗性等優良的特征，作為運輸機器或產業 機械等的各種部件等被廣泛使用，從基于進一步提高該部件性能的小型化·輕量化 等的觀點出發，進行了關于滲碳淬火部件的大量開發。另外，近年開發了真空滲碳 (低壓滲碳)工藝，該工藝與以往的氣體滲碳工藝比較具有以下優良的特征：對環境 友好、可防止滲碳層的粒間氧化、可進行高溫滲碳處理、容易控制滲碳和碳的擴散 等，從部件的更加良好的性能、品質的提高以及部件的生產性更加提高等方面考慮， 希望進行進一步的普及。

作為對齒輪或軸承部件等機械構造部件進行滲碳淬火從而使該部件的耐點蝕 性能(pitting?resistance)提高的方法有碳氮共滲處理。該處理將碳和氮同時擴散 至基質，使部件的耐回火軟化性提高。另外，還開發出使碳化物在部件的表層部析 出、使部件的耐回火軟化性提高的高濃度滲碳處理，近年來，與低壓滲碳設備的進 展相應，進行了大量的研究。

作為高濃度滲碳方法的代表例，在專利文獻1中公開了部件的滲碳處理方法。 該專利文獻1中提出了以下方法，進行預滲碳使球狀碳化物在鋼材的表層部析出， 并使該表層部的碳濃度在Acm以下且在鋼和碳的共析濃度以上，之后使處理部件緩 緩冷卻或驟冷，將該表層部轉化成貝氏體、珠光體或馬氏體組織后，從Ac1點開始 以20℃/分鐘以下的加熱速度升溫至750～950℃，進行滲碳淬火，在深度0.4mm 的范圍內生成體積率在30％以上的類球狀或球狀碳化物。

但是，在上述方法中，雖然通過使碳化物在部材的表層部析出，改善了該部件 的耐點蝕性能等特性，但是該方法由于是使30％的碳化物在表層部析出的高濃度 滲碳，因此所得部件存在熱處理變形或應變等問題。

關于通過高濃度滲碳法使碳化物微細析出在部件的表層部的方法，研究了大量 的加熱和冷卻方法，據專利文獻1所述預滲碳后，進行空氣冷卻(生成貝氏體或珠 光體組織)或者淬火(生成馬氏體組織)，在后續工序的碳化物生成處理中從Ac1轉 變溫度開始以20℃/分鐘以下的速度緩緩升溫至750～950℃進行加熱，直接淬火或 空氣冷卻后，再進行加熱淬火方法是優良的方法。

另外，在專利文獻2和專利文獻3中提出在預滲碳或一次滲碳之后進行緩慢冷 卻(或者30℃/Hr以下)的方法為優選方法。

但是，在專利文獻1、2、3所示的方法中，預滲碳或一次滲碳之后的淬火在空 氣冷卻或緩慢冷卻的情況下，部材的表層部內，網狀碳化物容易沿著晶界析出，經 后續工序的碳化物生成處理，上述網狀碳化物在短時間內分解，難以使之在表層內 分散析出，因此有的示例中進行多次加熱冷卻。

另一方面，在專利文獻1中，為了得到馬氏體而在將部件預滲碳之后，加速冷 卻速度地進行淬火，但是表層內的碳化物的核有可能固溶消失，另外，成為碳為過 飽和狀態的淬火，由于高碳馬氏體的轉變，有可能出現部件的膨脹、收縮等變形或 應變增大。

在專利文獻4中記載了通過低壓滲碳法的高濃度滲碳部件的制造方法，雖然有 在一次滲碳時將碳濃度控制在0.5～0.7質量％、在二次滲碳中將碳濃度控制在 0.7～1質量％以及將一次冷卻控制在1～10℃/分鐘的緩慢速度等關于碳化物的微 細化的記載，但是關于變形應變與上述的引用文獻1、2和3同樣不佳。

在此為了參考，以下顯示了最近正在市場上擴大的低壓滲碳法與通常的氣體滲 碳法比較的優點。

a)可以容易迅速地變化爐內氣氛條件，可以容易地從滲碳氣氛切換至碳的擴散 氣氛。

b)可以進行高溫處理，可以迅速滲碳。

c)由于部件的表層部中沒有粒間氧化，因此可以抑制以此為原因的處理部件的 皸裂的出現。

d)不會產生炭黑(sooting)，不會出現伴隨產生炭黑的滲碳不均。

專利文獻1：日本專利特公昭62-24499號公報

專利文獻2：日本專利特許第2787455號公報