专利名称:氮化处理的后处理方法
本发明涉及为提高耐磨性而广泛使用的氮化处理的后处理方法。
众所周知，氮化处理广泛用于提高耐磨性，经过氮化处理形成的氮化层是由在外侧的称为化合物层或白层的Fe2N-Fe3N(ε相)，及在其内侧的称为扩散层或黑色层的Fe4N(Υ′相)组成。化合物层和扩散层的中间，呈两者混合的ε+γ′相。
因化合物层非常硬，具有脆性，特别是在内燃机活塞环外表面和汽缸内表面上设有氮化层使用时，存在该化合物层脱落，可能导致硬粒磨耗等问题。为此，氮化处理后往往通过研磨除去该化合物层，但是要想去除极硬的化合物层，会带来很多困难。
本发明目的是，代替化合物的去除，提供可以大量进行氮化处理的后处理方法。
为达到此目的，在本发明之氮化处理的后处理方法中，首先是对铁系金属施以氮化处理，在其表面上形成由外侧的化合物层及其内侧的扩散层组成的氮化层，氮化处理后，进行热处理，使其化合物层的组织发生变化。
该氮化处理后的热处理，是在给定气氛为充氮气氛，真空气氛或大气气氛，热处理温度为500℃-700℃，热处理时间为1小时至5小时的条件下进行的。
经过该氮化处理后的热处理，化合物层变成接近扩散层的组织，得到在其内侧有扩散层存在的氮化层。这种情况下，估计由于化合物层中的氮浓度比扩散层的氮浓度高得多，通过热处理，化合物层中的氮浸透到内部或释放到外部，因而组织发生变化。发生这种组织变化的化合物层，脆性减少但却保持足够的硬度。因此，本发的优点是，热处理表面稍加研磨就能提供使用，后加工也很容易。而且，发生组织变化的化合物层外表面呈微孔状，因而也能不经任何加工按原样用于活塞环这种要求保油性的场合。
实施例以下参照本发明之氮化处理的后处理方法最佳实施例。
用含C0.60-0.70，Si0.35以下，Mn0.60-0.80，P0.03以下，S0.02以下，Cr12.5-13.5，其余为Fe的钢片制成试验片，在570℃下进行5小时的气体氮化处理。
此时的氮化层1，如图1的组织相片所示(300倍40%硝酸乙醇腐蚀液)，是普通的氮化层，它具有外侧的化合物层2，及其内侧的扩散层3。
氮化处理后，将试样放在氮(N2)气氛炉中，在570℃下进行1小时30分钟热处理时的氮化层1，如图2的组织照片所示(300倍4%硝酸乙醇腐蚀液)，白的地方变黑，外侧的化合物层2′在靠近其内侧的扩散层3处的组织发生变化，在其内侧有扩散层3。
可以推论，由于这种热处理，化合物层2发生变化，化合物层2中的氮浓度比扩散层3的氮浓度高得多，因而通过热处理，化合物层2中的氮浸透到内部，或放出到外部，从而发生变化。热处理时，可将炉内气体氨换成氮，这种方法操作最好，还可用真空炉和大气炉。热处理温度最好是500℃-700℃，而实施热处理的时间最好在1小时-5小时之间。
如此进行氮化处理后热处理，使化合物层2发生变化的氮化层1，其外表面脆性减小，但能保持足够的硬度，因而在其表面稍加研磨就能提供使用，后加工也很容易。而且该氮化层的外表面呈多孔状，因而也能不经加工按原样用于活塞环这种要求保油性的场合。因而不镀铬也能使用。
关于硬度，使用具有与上述实施例示出之同样成分的钢材作为试样，进行5小时仅仅是气体氮化的试验(A)，和对同样钢材施加4.5小时的气体氮化，并进一步在氮气氛中进行1.5小时，570℃的热处理(B)，比较这两种方法，其结果见下表。下表清楚地表明，进行热处理的本发明方法能使硬度提高，进行热处理还能保持硬度。
硬度Hmv(显微维氏硬度)100g距表面的深度(微米)20 1033 106440 988 106460 960 98880 920 920100 734 752120 525 514140 417 421160 376 373180 366 363200 366 363220 363 363300 363 363按以上说明，利用本发明之氮化处理的后处理方法时，通过热处理能使氮化层的化合物层变成接近扩散层的状态，可以得到减轻脆性同时保持硬度的效果。
由于本方法采用了热处理方法，因而与已有的研磨法相比，适于大量生产。而且由于表面呈多孔状，用于活塞环时还能提高保油性、很方便合适。
图面的简单说明图1是进行本发明之热处理前氮化层的金相组织图。
图2是进行本发明之热处理后氮化层的金相组织图。
1-氮化层2-化合物层(热处理前)2′-发生组织变化的化合物层(热处理后)3-扩散层
权利要求
1.氮化处理的后处理方法，其特征在于，对铁系金属施以氮化处理，在金属表面上形成氮化层(该氮化层由外侧的化合物层及其内侧的扩散层组成)，再进行氮化处理后的热处理，使化合物层的组织发生变化。
2.权利要求
1所述的氮化处理的后处理方法，其特征在于，进行上述氮化处理的后处理时，给定周围的气氛为充氮气氛，真空气氛或大气气氛，热处理温度为500℃-700℃，热处理时间为1小时至5小时之间。
专利摘要
本发明涉及为提高耐磨性而广泛使用的氮化处理的后处理方法。该方法是通过热处理使氮化层的化合物层变成接近扩散层的状态，从而得到减轻脆性同时保持硬度的效果。由于本方法采用了热处理方法，因而与已有的研磨法相比，适于大量生产，而且由于表面呈多孔状，用于活塞环时还能提高保油性，使用很方便。
文档编号C23C8/24GK85106068SQ85106068
公开日1987年2月25日 申请日期1985年8月10日
发明者依田惠市, 黑须保 申请人:日本活塞环株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan