一实施方式的制造机械部件的方法中，进行步骤(SlO)的钢元件制备步骤。在该步骤(SlO)中，制备了钢元件，其是钢制的元件并且基本上形成机械部件的形状。具体地，例如，制备了含超过或等于0.1质量％的钒的钢的AMS2315钢材或者具有这类组成以向符合JIS的SUJ2加Λ 0.1质量％或更多的钒的钢材，并且经过加工如锻造、车工等以产生钢元件。
[0042]然后，进行步骤S20的氧化步骤。在该步骤(S20)中，对在步骤(SlO)中制备的钢元件进行氧化。具体地，在氧化性气氛(如空气)中在超过或等于500°C并低于制成钢元件的钢的A1相变点的温度范围内加热钢元件，从而氧化钢元件的表面层。在该阶段中，钢中钒与钢中碳和气氛中氮的反应导致在钢元件的表面形成含钒膜。具体地，这种膜是V (钒)-N(氮)膜、V-C (碳)膜、V-C-N膜等。
[0043]然后，进行步骤(S30)的碳-氮共渗步骤。在该步骤(S30)中，对在步骤(S20)中进行了氧化的钢元件进行碳-氮共渗。具体地，在通过向RX气体中添加作为富集气体的丙烷等从而调节至需要的碳势的气氛中，在超过或等于A1相变点的温度范围内加热钢元件，该RX气体是通过将丙烷气和空气在重整炉中混合并在催化剂存在下加热至超过或等于1000°C的温度而得到的吸热转化的气体。在该阶段中，并不向气氛中加入氨气。因此，钢元件表面层的碳量达到气氛中碳势的相应值。由于钢元件的表面具有在步骤(S20)中形成的含钒膜并且在RX气体中包含空气中的氮气，氮侵入钢元件的表面层。结果，钢元件经渗碳，在钢元件的表面层形成富氮层。
[0044]然后，进行步骤(S40)的猝冷-硬化步骤。在该步骤(S40)中，对在步骤(S30)中进行了碳-氮共渗的钢元件进行猝冷-硬化。具体地，通过从超过或等于A1相变点的温度范围降低至低于或等于Ms点的温度范围来对在步骤(S30)中在超过或等于A1相变点的温度范围内进行了碳-氮共渗的钢元件进行猝冷-硬化。因此，包含富氮层的整个钢元件经猝冷-硬化，从而向钢元件提供高疲劳强度和耐磨性。
[0045]然后，进行步骤(S50)的回火步骤。在该步骤(S50)中，对在步骤(S40)中进行了猝冷-硬化的钢元件进行回火。具体地，在步骤(S50)中，将在步骤(S40)中进行了猝冷-硬化的钢元件加热至低于或等于仏相变点的温度并随后冷却以进行回火过程。
[0046]然后，进行步骤(S60)的精制步骤。在该步骤(S60)中，对通过进行步骤(SlO)至(S50)得到的钢元件进行精制加工以完成诸如轴承部件的机械部件。具体地，在步骤(S60)中，对经回火的钢元件进行抛光等以完成机械部件。通过上述的过程，完成本实施方式的制造机械部件的方法以产生完成的机械部件。
[0047]在本实施方式的制造机械部件的方法中，在含氮气并且不含氨气的气氛中加热具有在表面形成的含钒膜的钢元件以制造具有富氮层的机械部件。在本实施方式的制造机械部件的方法中，没有通过未分解的氨增加富氮层的形成。因此，允许在高温下的加热处理，而不必考虑氨的分解。结果，在本实施方式的制造机械部件的方法中，在高温下进行形成富氮层的过程，使得能够缩短热处理的时间。此外，由于在制造方法中不使用氨，可抑制热处理炉中所用部件的消耗以降低设备维护管理成本。因此，根据本实施方式的制造机械部件的方法，可通过不使用氨气的快速热处理来制造在表面层具有富氮层的机械部件。
[0048]通过在步骤(SlO)中制备由含0.1质量％或更多钒的钢制成的钢元件并在步骤(S20)中对该钢元件进行氧化，可易于形成含钒膜。在此，通过在低于A1相变点的温度范围内进行氧化，在氧化过程中并不发生相变并且可抑制由于热处理导致的形状变化或变形。另外，通过在低于钢的仏相变点的温度范围内进行氧化，钢的母相保持在铁素体状态，其中碳的固溶度极限低，并且可抑制脱碳的发生。通过在500°C或更高温度下进行氧化，可高效形成含钒膜。为了进一步高效形成含钒膜，在步骤(S20)中氧化的温度可设定为600°C或更高或者650°C或更高。
[0049]在此，在步骤(S30)中采用的热处理气体可以是氮气和还原气的气体混合物。因此，可用含氮的还原性热处理气体形成富氮层，该氮气是廉价的并且易于作为氮气供应源得到。因此，可降低热处理的成本。
[0050]在步骤(S30)中采用的热处理气体可含有氮气并且可具有低于或等于10_16Pa的氧分压。通过含有还原气，该热处理气体可具有低于或等于10_16Pa的氧分压。例如，可采用氢气作为还原气。因此，可使用含氮气并具有被抑制至低水平的氧化能力的热处理气体，该氮气是廉价的并且易于作为氮气供应源得到。因此，可降低热处理的成本。
[0051]现在将参考图2描述进行步骤(S20)至(S40)的具体过程的一个示例。参考图2，间歇炉I包含热处理室11、安装在热处理室11底部壁上的运载部分12、和设置在热处理室的壁表面中的入口 13以及排气口 14。入口 13可与气体供应源(未显示)连接并且当入口与所需的气体供应源连接时可通过入口 13向热处理室11中提供大气气体。排气口 14可与排气装置(未显示)连接并且可通过排气口 14将热处理炉中的大气气体排出。可如下所述使用该间歇炉I进行步骤(S20)至(S40)。
[0052]首先在步骤(S20)中，将在步骤(SlO)中制备的钢元件90排列在热处理室11中的运载部分12上。然后，将热处理室11的内部调节为氧化性气氛。在此，可通过排气口 14排出热处理室11中的气体并且然后可通过入口 13提供氧化性气体，从而将热处理室11的内部调节为氧化性气氛，或者当入口 13和排气口 14对空气开放时，可将热处理室11的内部调节为氧化性气氛。然后，在调节至氧化性气氛的热处理室11中，将钢元件90加热至不低于500°C并且低于制成钢元件90的钢的A1相变点的温度范围内氧化。因此，在包括钢元件90的表面的区域中形成含钒膜。
[0053]当步骤(S20)完成时，连续进行步骤(S30)。在步骤(S30)，首先，用热处理气体代替热处理室11中的气氛。具体地，通过排气口 14排出热处理室11中的大气气体并且通过入口 13提供热处理气体(例如，氮气和还原气的气体混合物)，从而用热处理气体代替热处理室11的内部。然后，在热处理室11中加热钢元件90，例如加热至不低于750°C并且不高于1000°C的温度范围，优选加热至不低于850°C并且不高于过950°C的温度范围，该温度范围不低于A1相变点，使得在钢元件90的表面层形成富氮层。在此，在步骤(S20)完成之后并且在进行步骤(S30)之前，可将钢元件90冷却至室温。然而，在完成步骤(S20)之后，连续进行步骤(S30)而没有将钢元件90冷却至室温，从而降低热处理所需的能量并且可缩短热处理的时间。
[0054]当步骤(S30)完成时，连续进行步骤(S40)。在步骤(S40)，从间歇炉I中取出具有形成的富氮层的钢元件90并通过例如浸入油浴中进行猝冷-硬化。通过上述的过程，可使用间歇炉I高效地进行步骤(S20)至(S40)。
[0055]或者，可如下所述使用连续炉进行上述步骤(S20)至(S40)。参考图3，连续炉2包含用作氧化装置的氧化炉21，通过传送器24和25与氧化炉21连接的用作富氮层形成装置的渗氮炉22 (这些传送器用作之间的传送装置)，以及猝冷油浴23 (其用作与渗氮炉22连接的猝冷装置并盛有猝冷油)。在猝冷油浴23中，设置了运载出猝冷油浴23中的工件的传送器26。可如下所述使用该连续炉2进行步骤(S20)至(S40)。
[0056]首先，在步骤(S20)中，将在步骤(SlO)中制备的钢元件90放置在传送器24上。因此，通过传送器24传送钢元件90并进入氧化炉21。由于氧化炉21内部对例如空气开放，其被设置为空气气氛。在氧化炉21中，将钢元件90加热至不低于500°C并且低于制成钢元件90的钢的A1相变点的温度范围内氧化。因此，在包括钢元件90的表面的区域中形成含1凡月旲。
[0057]然后，在步骤(S30)，沿着传送器24和25上的箭头α传送钢元件90并进入渗氮炉22。在此，钢元件90可进入渗氮炉22而没有冷却至室温。将渗氮炉22内部调节为氮气与还原气的气体混合物的气氛，如氮气和氢气混合的气氛。然后，在渗氮炉22中将钢元件90加热至不低于A1相变点的温度范围。因此，在钢元件90的表面层形成富氮层。
[0058]然后，在传送器25