专利名称：渗碳淬火方法
技术领域：
本发明涉及用于对机械零件等进行气体渗碳淬火的渗碳淬火方法。
背景技术：
以往为了提高机械零件的疲劳强度和耐磨性能，进行气体渗碳淬火处理。气体渗碳淬火通常是把表面硬化钢等制成的被处理构件加热到A3线以上的温度，并保持在由改性气体或碳氢化合物等构成的渗碳氛围下进行(例如参照专利文献1)。被处理构件通过渗碳，其表面附近的碳浓度增加，可以提高该被处理构件的表面硬度。另一方面，由于被处理构件的芯部保持碳浓度比较低的表面硬化钢的碳浓度，所以因提高了表面硬度而提高了耐磨性能和机械强度，同时可以确保被处理构件整体的韧性。专利文献1日本专利公开公报特开2003-121077号由于上述渗碳淬火一般需要数小时左右的处理时间，所以从提高生产率或降低制造成本的角度考虑，希望寻求进一步缩短处理时间的方法。其中，由于渗碳是通过从外部向材料提供碳并使其固溶、扩散来进行的，所以如果提高处理温度，则会提高碳的扩散速度，可以在短时间使需要的碳量在被处理构件中固溶、 扩散，从而可以缩短渗碳处理的处理时间。另一方面，如果提高处理温度，则因在处理中保持在高温，会使被处理构件的奥氏体晶粒长大，有可能导致被处理构件淬火后的机械性能降低，以及因奥氏体晶粒长大造成淬火时在被处理构件的表面和内部产生微细的裂纹。对此也可以考虑使用通过添加Nb、Ti可以抑制因保持在高温而造成的奥氏体晶粒长大的钢材。可是，用这种钢材抑制奥氏体晶粒长大的效果在实际应用中要在1050°C左右，并且要用特殊的钢材，所以从成本的角度考虑不是优选的。
发明内容
鉴于这种情况，本发明的目的是提供一种可以缩短渗碳处理的处理时间的渗碳淬火方法，不使用特殊的钢材，且不会产生微细裂纹或降低机械性能。为了达到上述目的，本发明提供一种用于对表面硬化钢制成的被处理构件进行渗碳淬火的渗碳淬火方法，其特征在于包括加热工序，把所述被处理构件加热到1050°C 1350°C的处理温度；渗碳工序，把所述被处理构件保持在所述处理温度，在调整成所述被处理构件表面的碳浓度小于JE线或小于Acm线的渗碳氛围中进行渗碳处理，并且用所述渗碳处理使作为碳扩散范围的扩散层的碳浓度在0. 6wt%以下；一次淬火工序，在所述渗碳工序后，降温到规定的淬火温度进行淬火；保温工序，把所述一次淬火工序后的所述被处理构件保持在1000°C以下而且比A3线或Acm线高的温度；二次淬火工序，在所述保温工序后进行淬火。按照上述渗碳淬火方法，由于在渗碳工序中使处理温度为1050°C到1350°C的范围，并在把处理氛围调整成所述被处理构件表面的碳浓度小于JE线或小于Acm线的渗碳氛围中进行渗碳处理，所以能向被处理构件提供能固溶的碳量，同时可以提高碳向被处理构件的扩散速度。其结果，可以用短的时间使需要的碳量以需要的渗碳深度固溶到被处理构件中，从而可以用短的时间完成渗碳处理。此外，被保持在1050°C到1350°C高温的被处理构件的金属组织中，出现奥氏体晶粒长大，有可能会因之后进行的淬火产生微细裂纹。关于这一点，由于在本发明中使扩散层的碳浓度为0. 6wt%以下，所以在此后一次淬火工序时，可以抑制因奥氏体晶粒长大而可能导致产生的微细裂纹。此外在一次淬火工序后，由于利用保温工序把所述被处理构件保持在1000°C以下而且比A3线或Acm线高的温度，所以被处理构件组织中的奥氏体晶粒被细化。因此在二次淬火后，可以防止因原始奥氏体晶粒长大造成的机械性能的降低。根据以上说明，按照本发明，即使不用特殊的钢材，也不会产生微细裂纹和降低机械性能，可以在高温下进行渗碳处理，可以缩短渗碳淬火的处理时间。在上述渗碳淬火方法中，优选的是，所述渗碳工艺包括渗碳处理工序，把所述被处理构件保持在所述处理温度，在调整成所述被处理构件表面的碳浓度大于0. 6wt%而且小于JE线或小于Acm线的渗碳氛围中进行渗碳处理；扩散处理工序，使利用渗碳处理工序渗入所述被处理构件的碳扩散，并使所述扩散层的碳浓度在0. 6wt%以下。在这种情况下，即使在渗碳处理工序使被处理构件表面的碳浓度调整成超过 0. 6wt%的高浓度，利用此后的扩散处理工序，使渗入被处理构件表面的碳向该被处理构件内部扩散，也可以确保必要的渗碳深度，同时使扩散层的碳浓度在0. 6wt%以下。因此，可以抑制有可能因一次淬火工序产生的微细裂纹，同时在渗碳处理工序中，可以使更多的碳固溶到被处理构件中，可以用更短的时间完成渗碳处理。在上述渗碳淬火方法中，在想进一步提高被处理构件的表面硬度的情况下，所述保温工序也可以在调整成所述被处理构件表面的碳浓度在0. 6wt%以上的渗碳氛围下进行。在这种情况下，在保温工序中调整渗碳氛围，使被处理构件表面的碳浓度变成比当前碳浓度在0. 6wt%以下更高的碳浓度。其中，即使被处理构件表面的碳浓度在0. 6wt% 以上，由于利用保温工序使奥氏体晶粒细化，也可以抑制产生上述的微细裂纹。这样，通过调整保温工序中的氛围，可以调整到被处理构件所需要的表面硬度。按照本发明的渗碳淬火方法，不必使用特殊的钢材，而且不会产生微细裂纹和降低机械特性，可以缩短渗碳处理的处理时间。
图1是表示本发明的渗碳淬火方法的加热模型图。图2是表示铁-碳平衡图的主要部分的图。图3是表示对被处理构件进行渗碳淬火用的渗碳装置的图。图4是用于说明对工件的断面组织和碳浓度分布进行评价部分的图。图5是在利用渗碳淬火方法进行渗碳淬火时，观察到的在一次淬火工序后和二次淬火工序后的被处理构件表面附近的原始奥氏体晶粒的断面组织照片的一个例子，(a)是一次淬火工序后的断面组织照片，(b)是二次淬火工序后的断面组织照片。图6是表示在利用渗碳淬火方法进行渗碳淬火时，在一次淬火工序后和二次淬火工序后的被处理构件断面的碳浓度分布测定结果的一个例子的曲线，(a)是一次淬火工序后的曲线，(b)是二次淬火工序后的曲线。此外，图中的横轴表示距工件W表面的深度距离 (mm)，纵轴表示碳浓度)。图7是表示验证扩散层的碳浓度和产生微细裂纹之间关系用的试样的渗碳工序条件和其验证结果的图。符号说明W工件(被处理构件)
具体实施例方式下面参照附图对本发明优选的实施方式进行说明。图1是表示本发明的渗碳淬火方法的加热模型图。在本渗碳淬火方法中，对使用表面硬化钢做成的被处理构件进行处理。其中所谓的表面硬化钢是指机械结构用碳钢和机械结构用合金钢之中碳浓度为0. 1 0. 2wt%左右的低碳钢。具体可以例举JISG4051、JISG4053中记载的主要为表面硬化用的钢种(例如 SCr415、SCr420、SCM415、420、425、S20CK 等)。在利用本渗碳淬火方法的热处理中，首先把上述被处理构件放置在气体渗碳处理炉等中，加热到渗碳处理工序中的处理温度Tl (加热工序)。加热到处理温度Tl后，把被处理构件保持在该处理温度Tl，通过使炉内氛围为渗碳氛围进行渗碳处理，并且进行利用渗碳处理使作为碳扩散范围的扩散层的碳浓度在 0. 6wt%以下的处理(渗碳工序)。上述渗碳工序包括进行所述渗碳处理的渗碳处理工序、以及利用渗碳处理使渗入被处理构件的碳扩散的扩散处理工序。在上述渗碳处理工序中，处理温度Tl被设定在1050°C 1350°C的范围内。此外， 调整炉内氛围，使被处理构件表面的碳浓度小于JE线或小于Acm线。由此被处理构件还是保持处理温度Tl，但可以使碳固溶，从而使表面附近的碳浓度最大约为2. 0wt%。在规定期间进行渗碳处理后，在保持处理温度Tl的状态下，进行使由渗碳处理工序渗入的碳向被处理构件内部扩散的扩散处理(扩散处理工序)。在该扩散处理中，把炉内氛围调整成在被处理构件中作为碳扩散范围的扩散层的碳浓度在0. 6wt%以下的渗碳氛围，或调整成惰性气体氛围。此外，调整成惰性气体氛围是为了使已经渗入被处理构件的碳向内部扩散，抑制从外部氛围渗入碳。图2是表示铁-碳平衡图的主要部分的图。上述渗碳处理工序对应于图2中的处理温度T1(1050°C到1350°C的范围)进行氛围调整，使被处理构件表面的碳浓度小于JE线或小于Acm线的碳浓度。例如对于使用SCM420 (含碳量约为0. 2wt % )的被处理构件，在使处理温度Tl为 1200°C进行处理的情况下，被处理构件表面的碳浓度按图2所示那样变化。S卩，被处理构件表面的碳浓度在渗碳处理前位于约为0. 2wt%的点1，利用渗碳处理工序提高到最大靠近 JE线的点2(碳浓度约为1.6wt% )位置的碳浓度。然后，利用扩散处理工序降低到约为 0. 6wt% 的点 3。如上所述，在渗碳处理工序中，由于使处理温度Tl为1050°C 1350°C的范围进行渗碳处理，使被处理构件表面变成最大约为2. 的高碳浓度，所以能够向被处理构件提供可以固溶的碳量，并且可以提高碳在被处理构件中的扩散速度。其结果，可以用短的时间使需要的碳量以需要的渗碳深度固溶在被处理构件中，从而可以用短的时间完成渗碳处理。S卩，在渗碳处理工序中即使调整成使被处理构件表面的碳浓度超过0.6wt%达到更高浓度，利用此后的扩散处理工序，使渗入到被处理构件表面的碳向该被处理构件内部扩散，也可以确保需要的渗碳深度，并且使扩散层的碳浓度在0. 6wt%以下。因此，可以抑制有可能因一次淬火工序产生的微细裂纹，并且可以在渗碳处理工序使更多的碳固溶到被处理构件中，可以用更短的时间完成渗碳处理。此外，在渗碳处理工序中，在把渗碳氛围设定成比0. 6wt%高的碳浓度的情况下， 为了使扩散层的碳浓度在0. 6wt %以下，扩散处理工序是必要的，但是在把渗碳氛围设定成 0. 6wt%以下的碳浓度的情况下，不需要扩散处理工序。此外，在上述渗碳处理工序和扩散处理工序中，作为渗碳气体除了一般的甲烷和丙烷、城市气体等单独的碳氢化合物气体以外，还使用这些碳氢化合物气体和氮等惰性气体的混合气体、把所述碳氢化合物气体作为富煤气(enrich gas)添加的改性气体，使炉内氛围成为渗碳氛围进行处理。利用渗碳气体的种类、浓度、流量、压力、处理时间等调整炉内的渗碳氛围，成为被处理构件所希望的碳浓度。此外，在利用上述渗碳工序保持在1050°C到1350°C的高温的被处理构件的金属组织中，奥氏体晶粒长大。如果使处理温度Tl在1050°C以上，按照JISG0551的奥氏体晶粒的晶粒度等级大约小于7级。如果就这样对奥氏体晶粒的晶粒度等级小于7级的钢材进行淬火，则有可能会在淬火组织中产生微细裂纹。而在本实施方式中通过使扩散层的碳浓度在0. 6wt%以下，可以抑制在此后的后面叙述的一次淬火工序时、因奥氏体晶粒长大而产生的微细裂纹。返回到图1，在扩散处理工序(渗碳工序)后，把被处理构件的温度降到规定的淬火温度T2，进行一次淬火(一次淬火工序)。该一次淬火的淬火温度T2被设定成对渗碳后的表面硬化钢进行淬火时的一般的温度，即，设定成在1000°C以下而且比A3线或Acm线高的温度范围。淬火时的冷却方法使用作为对表面硬化钢进行淬火时的一般方法的油淬火等进行。由此可以使被处理构件的金属组织成为局部碳浓度分布比较均勻的组织，例如马氏体、贝氏体、微细珠光体或它们的混合组织。此时，一次淬火前的被处理构件因保持在高温使奥氏体晶粒长大，但如上所述，由于把扩散层的碳浓度调整到0. 6wt%以下，可以抑制有可能因奥氏体晶粒长大而产生的微细裂纹。然后，把完成了一次淬火的被处理构件重新加热到保温温度T3，并在保温温度T3 保持规定时间(保温工序)。保温温度T3被设定为对渗碳后的表面硬化钢进行淬火时的一般的温度(1000°C以下而且高于A3线或Acm线的温度)。利用在保温温度T3保温，使被处理构件的组织重新奥氏体化。其中在保温工序中，由于不像渗碳工序那样加热到1050°C以上的高温，所以被处理构件组织中的奥氏体晶粒被细化。通过使保温温度T3高于A3线或Acm线而在1000°C以下的范围，调整被处理构件金属组织中的奥氏体晶粒的晶粒度等级，使其细化到7级以上。由此，可以防止在后面叙述的二次淬火后因原始奥氏体晶粒长大造成的机械性能降低。此外，如果奥氏体晶粒的晶粒度等级是7级以上，则通过一般的渗碳即使把被处理构件的表面碳浓度提高到0. 8% 1. 0%左右，由于使奥氏体晶粒充分细化，所以也可以抑制产生微细裂纹。因此，在被处理构件用于更高表面硬度要求的情况下，可以把保温工序中的炉内氛围，调整到比作为经过一次淬火工序的被处理构件的表面碳浓度更高的、碳浓度为 0. 6wt%以上的渗碳氛围。此外在这种情况下，由于已经在被处理构件表面附近形成扩散层，所以仅对最表层调整到获得需要的表面硬度的碳浓度就可以，可以使处理时间变成非常短的时间。另一方面，由于使包括被处理构件表面的扩散层的碳浓度在保温工序之前为 0. 6wt%以下，所以在被处理构件表面的碳浓度的值足够的情况下，把保温工序中的炉内氛围调整到保持其表面碳浓度的渗碳氛围。这样，在本实施方式中通过调整保温工序中的渗碳氛围，可以调整到被处理构件需要的表面硬度。保温工序中的保温时间设定成在使被处理构件的奥氏体晶粒细化、而且表面的碳浓度在0. 6wt%以上的情况下，要达到所希望的碳浓度所需要的时间。在上述保温工序后进行二次淬火(二次淬火工序)。该二次淬火以从保温温度T3 快冷的方式进行。淬火时的冷却方法与一次淬火相同，利用作为对表面硬化钢淬火时的一般方法的油冷(80°C 120°C )等进行。此后，对被处理构件进行回火处理，完成热处理。按照上述的渗碳淬火方法，利用上述的渗碳工序、一次淬火工序、保温工序和二次淬火工序，可以在高温进行渗碳处理，可以缩短渗碳淬火的处理时间，即使不使用特殊的钢材，也不会因伴随奥氏体晶粒长大而产生微细裂纹和降低机械特性。下面说明本发明人利用本发明的渗碳淬火方法实际进行渗碳淬火时，在被处理构件一次淬火工序后和二次淬火工序后的断面组织和碳浓度分布的评价结果的一个例子。图3是表示对被处理构件进行渗碳淬火中使用的渗碳装置的图。该渗碳装置10包括把工件W (被处理构件)装入炉内Ila的筒形炉体11、配置在炉体11外部用于对工件W加热的线圈12、在炉内Ila中支承工件W的支承部13。此外，渗碳装置10还包括控制炉内Ila氛围的控制机构(图中没有表示)，可以调整炉内Ila的渗碳氛围等。线圈12连接在图中没有表示的电源上，与该电源一起构成高频感应加热装置。该加热装置通过对位于线圈12内周一侧的工件W进行可以控制温度的加热，可以进行所谓的高频淬火。此外，炉体11由于用非导电性的耐热材料制成，所以加热装置仅对工件W进行感应加热。支承部13可以在上下方向上动作，可以使工件W在炉内Ila沿上下方向移动。因此，支承部13可以把工件W支承在炉内Ila线圈12的内周一侧，并且也可以投入配置在炉体11下侧的油槽(图中没有表示)中进行淬火。
在评价中使用的工件W用SCM420制成，使用直齿轮(外径120mm ；内径70mm ；宽度(厚度)50mm ；模数3· 5)。此外作为处理条件，处理温度Tl为1200°C，渗碳处理工序的处理时间为10分钟， 扩散处理工序的处理时间为30分钟。此外，一次淬火的淬火温度T2为850°C。再加热时的保温工序的保温温度T3为950°C，保温工序的保温进行15分钟后进行淬火(二次淬火)。在一次淬火工序、二次淬火工序中都进行油淬火。此外在渗碳处理工序中，调整渗碳氛围，使被处理构件的最高碳浓度(表面碳浓度)大体为1.5wt% (小于被处理构件的最大固溶碳浓度)。然后在扩散处理工序中，使炉内氛围采用氮(惰性气体)氛围，抑制碳从外部氛围进入，仅使已经渗入被处理构件的碳向内部扩散，调整到被处理构件的碳浓度大体在0. 55wt %以下的渗碳氛围。在保温工序中，调整到被处理构件的表面碳浓度为0. 8wt%的渗碳氛围。关于对断面组织和碳浓度分布的评价，分别用刀具等将在上述条件下进行一次淬火工序后或二次淬火工序后的工件W切成规定的尺寸。此时如图4所示，以形成沿与工件W 的表面w2垂直的方向切断的、包括表面w2端部边缘的断面wl的方式切取。并且，把切取后的工件W以使断面wl露出的状态镶入树脂等中，对断面wl进行镜面研磨。把该断面wl 中的工件表面附近作为断面组织的观察面K进行观察。此外，原始奥氏体晶粒的观察方法按JISG0551进行。此外，碳浓度分布是通过从图4中断面wl的表面w2沿与该表面w2大体垂直的线 L向工件W内部的方向，连续测量碳浓度，来获得断面中的碳浓度分布。图5是在用上述渗碳淬火方法进行渗碳淬火时，观察到的一次淬火工序后和二次淬火工序后的被处理构件表面附近的原始奥氏体晶粒的断面组织照片的一个例子，(a)是一次淬火工序后断面组织照片，(b)是二次淬火工序后的断面组织照片。看图5(a)，存在有100微米以上的原始奥氏体晶粒(即渗碳工序后的奥氏体晶粒)，可以确认因渗碳工序使奥氏体晶粒长大。在该图例中按照JISG0551的奥氏体晶粒的晶粒度等级为2级。而在图5(b)中，原始奥氏体晶粒为50微米以下，可以确认因保温工序使奥氏体晶粒细化。在该图例中，原始奥氏体晶粒的晶粒度等级为8级。这样，在渗碳工序中奥氏体晶粒长大，但在最终处理完成阶段的二次淬火工序后， 因保温工序使奥氏体晶粒细化，可以确认能够防止因原始奥氏体晶粒长大造成的机械性能降低。此外，观察在上述工件W表面附近断面的结果，也确认了在断面上没有产生微细裂纹。图6是在用上述渗碳淬火方法进行渗碳淬火时，测量一次淬火工序后和二次淬火工序后被处理构件断面的碳浓度分布结果的一个例子的曲线，(a)是一次淬火工序后的曲线，(b)是二次淬火工序后的曲线。此外，图中的横轴表示距工件W表面的深度距离(mm)， 纵轴表示碳浓度)。看图6(a)，从距表面的深度约为1.5mm左右的部位向芯部方向的范围，材质 (SCM420)的碳浓度约为0. 2wt%，碳浓度随着从距表面的深度1.5mm左右的部位向表面方向增加，碳浓度在距表面的深度为0.5mm的部位变成约为0.#t%。在表面附近变
8成0. 45wt%左右的定值。在这种情况下，由于调整成被处理构件扩散层的碳浓度大体为 0. 55wt%以下的渗碳氛围，所以显示稍有降低。从图中可以看出，本工件W利用渗碳处理使作为碳扩散范围的扩散层为从表面到约为1. 5mm深度的范围。从该结果可以确认，在渗碳处理工序中，即使调整成工件W表面的碳浓度为比较高的浓度，利用此后的扩散处理工序使渗入工件W表面的碳扩散，也可以确保需要的渗碳深度，并且使扩散层的碳浓度在0. 6wt%以下。此外在图6(b)中，从距表面的深度约为1.5mm左右的部位向芯部方向的范围， 材质的(SCM420)碳浓度约0. 2wt%，碳浓度随着从距表面的深度1. 5mm左右的部位向表面方向增加，扩散层为从表面到约为1.5mm的深度范围。此外，本工件由于在保温工序中采用使被处理构件的表面碳浓度为0. 8wt%的渗碳氛围，所以最表面部分的碳浓度为超过 0. 8wt% 的值。这样，在一次淬火工序后，工件W表面的碳浓度为0. 6wt%以下比较低的值，但是在保温工序中如果调整处理氛围，则可以达到一般的渗碳淬火后的表面碳浓度。此外，在一次淬火工序后可以为比较低的碳浓度的情况下，通过把保温工序中的处理氛围调整成可以保持一次淬火工序后的碳浓度分布，也可以成为图6(a)所示的碳浓度分布。下面说明在一次淬火工序中，即在奥氏体晶粒长大了的状态下的淬火中，验证扩散层的碳浓度和产生微细裂纹的关系的结果。作为验证方法，用上述的渗碳装置，通过在多个不同条件下对规定的试样进行渗碳工序，制成本发明的实施例的试样和作为其比较对象的比较例的试样，对它们的一次淬火后的断面组织进行观察和对断面的碳浓度分布进行测量。根据对断面组织进行观察，掌握在从表面到什么程度的距离范围产生了微细裂纹，从其掌握的距离和碳浓度分布的测量结果，验证了在什么程度的碳浓度下会产生微细裂纹。制作实施例和比较例用的试样(被处理构件)，使用SCM420做成的圆筒形构件 (外径115讓；内径:75mm ；宽度(高度)20mm)。图7是表示验证用的试样的渗碳工序的条件和其验证结果的图。在图中所示的渗碳工序的条件中，渗碳处理工序和扩散处理工序的炉内氛围在实施例和比较例中采用相同的设定，通过调整渗碳处理工序和扩散处理工序的处理时间，调整试样的碳浓度分布。此外，处理温度Tl和渗碳工序后的一次淬火条件在实施例和比较例中相同。实施例和比较例都在一次淬火工序后进行回火(160°C、90分钟)，此后，都对断面组织进行观察以及测量碳浓度分布。对断面组织进行观察和测量碳浓度分布，都是分别对实施例和比较例的试样中位置能够特别指定的不同的四个部分(部分1 部分4)进行。实施例的试样渗碳处理工序的处理时间为5分钟、扩散处理工序的处理时间为15 分钟，各部分表面的碳浓度如图6所示，在0. 50 0. 60wt%的范围。在实施例的试样中不能确认产生了微细裂纹。也如图6所示，在断面的碳浓度分布中，由于表面的碳浓度最大，所以实施例试样的扩散层的碳浓度在0. 60wt%以下，判断在这样的范围中不能确认产生微细裂纹。比较例1采用渗碳处理工序的处理时间为20分钟、扩散处理工序的处理时间为0分钟。比较例1试样各部分的表面碳浓度为0. 84 1. 05wt%的范围，可以看到产生微细裂纹是从表面到0. 20 0. 32mm的距离范围。从表面到0. 20 0. 32mm的距离中的碳浓度为 0. 70 0. 80wt%，碳浓度在这些值以上的情况下，判断产生微细裂纹。比较例2采用渗碳处理工序的处理时间为10分钟、扩散处理工序的处理时间为10 分钟。比较例2试样各部分的表面碳浓度为0. 65 0. 77wt%范围，可以看到产生微细裂纹是从表面到0. 05 0. 06mm的距离范围。从表面到0. 05 0. 06mm的距离中的碳浓度为 0. 62 0. 77wt%。特别是在部分3中，碳浓度为0. 62wt%产生微细裂纹，在部分4中碳浓度为0. 65wt%产生微细裂纹。从上述结果可以判断，当一次淬火工序时(在奥氏体晶粒长大的状态下的淬火)， 在碳浓度大于0. 60wt%的情况下，产生微细裂纹。从上述验证试验可以看出，如果利用渗碳工序(扩散处理工序)使扩散层的碳浓度在0. 6wt%以下，可以抑制产生微细裂纹。此外，本发明不限定于上述各实施方式。虽然在上述实施方式中是利用高频淬火对被处理构件进行渗碳淬火，但本发明也包括用连续渗碳炉和全能炉等进行渗碳淬火的情况。此外在上述实施方式中，举例表示了用油淬火进行一次淬火和二次淬火的情况， 但在一次淬火中，被处理构件的金属组织如果是局部的碳浓度分布比较均勻的组织，例如马氏体、贝氏体、微细珠光体或它们的混合组织，则即使硬度有些低，由于在后面要进行二次淬火工序，所以也没有问题。因此也可以用除了油淬火以外的冷却方法，例如也可以在 500°C左右的盐浴或在氮气等中冷却。对于二次淬火也不限于油淬火，只要进行淬火可以获得需要的硬度，可以采用其他的冷却方法。
权利要求
1.一种渗碳淬火方法，用于对表面硬化钢制成的被处理构件进行渗碳淬火，其特征在于包括加热工序，把所述被处理构件加热到1050°C 1350°C的处理温度； 渗碳工序，把所述被处理构件保持在所述处理温度，在调整成所述被处理构件表面的碳浓度小于JE线或小于Acm线的渗碳氛围中进行渗碳处理，并且利用所述渗碳处理使作为碳扩散范围的扩散层的碳浓度在0. 6wt%以下；一次淬火工序，在所述渗碳工序后，降温到规定的淬火温度进行淬火； 保温工序，把所述一次淬火工序后的所述被处理构件保持在1000°C以下而且比A3线或Acm线高的温度；二次淬火工序，在所述保温工序后进行淬火。
2.根据权利要求1所述的渗碳淬火方法，其特征在于， 所述渗碳工序包括渗碳处理工序，把所述被处理构件保持在所述处理温度，在调整成所述被处理构件表面的碳浓度大于0. 6wt%而且小于JE线或小于Acm线的渗碳氛围中进行渗碳处理；扩散处理工序，使利用渗碳处理工序渗入所述被处理构件的碳扩散，并使所述扩散层的碳浓度在0. 6wt%以下。
3.根据权利要求1所述的渗碳淬火方法，其特征在于，所述保温工序在调整成所述被处理构件表面的碳浓度在0. 6wt%以上的渗碳氛围中进行。
全文摘要
本发明提供一种渗碳淬火方法，不会产生微细裂纹和降低机械性能，且可以缩短渗碳处理的处理时间。本发明的渗碳淬火方法用于对表面硬化钢制成的被处理构件进行渗碳淬火，包括加热工序，把所述被处理构件加热到1050℃～1350℃的处理温度；渗碳工序，把所述被处理构件保持在所述处理温度，在调整成所述被处理构件表面的碳浓度小于JE线或小于Acm线的渗碳氛围中进行渗碳处理，并利用所述渗碳处理使作为碳扩散范围的扩散层的碳浓度在0.6wt％以下；一次淬火工序，在所述渗碳工序后，降温到规定的淬火温度进行淬火；此外还包括保温工序，把所述一次淬火工序后的所述被处理构件保持在1000℃以下且比A3线或Acm线高的温度；二次淬火工序，在所述保温工序后进行淬火。
文档编号C23F17/00GK102345132SQ20111005609
公开日2012年2月8日 申请日期2011年3月7日 优先权日2010年7月22日
发明者山本亮介 申请人:光洋热系统株式会社