專利名稱：熱處理爐和熱處理方法以及熱處理爐的使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對鋼材實施伴隨鹵化處理的氮化處理的熱處理爐和熱處理方法以及熱處理爐的使用方法。
背景技術(shù)：
為提高各種鋼材的耐磨損性、耐久性，作為使N、C侵入其表面部，提高表面硬度、 表面壓縮應(yīng)力的方法，可以實施氣體氮化處理、鹽浴氮化處理、離子和等離子氮化處理等各種氮化處理。其中，公開并實施了生產(chǎn)率優(yōu)異且使用鹵素、鹵化物除去阻礙被處理品表面的氮化的氧化被膜的難氮化材料的氮化處理和形成與目的相應(yīng)的氮化層的氣體氮化處理 (包括氣體軟氮化處理)方法。(例如專利文獻(xiàn)1、2、3、4)通過這些處理，即使被處理品例如為不銹鋼等那樣的具有牢固的氧化被膜的材料，也可以形成均勻的氮化層。另一方面，由于實施這些處理，包含在爐內(nèi)配置的機(jī)架、爐壁等的爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物也同樣地變成易于被氮化的狀態(tài)。即，氮化處理中使用的NH3氣體通過被處理品、機(jī)架和爐壁等的表面的催化劑作用而分解，這時產(chǎn)生的N從被處理品表面向內(nèi)部侵入，由此而進(jìn)行氮化反應(yīng)。此時，在用于提高爐內(nèi)溫度的加熱源的附近的爐壁、爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面由于比爐內(nèi)的氣體的溫度高，因此為更易于氮化的狀態(tài)。因此，使用鹵素、鹵化物進(jìn)行氮化處理的情況下，希望用具有耐熱性當(dāng)然也具有耐腐蝕性的材料來構(gòu)成爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物，例如如參考文獻(xiàn)5的實施例那樣，公開了使用鎳基的耐熱合金的方法。專利文獻(xiàn)1日本特許第觀81111號專利文獻(xiàn)2日本特開平6499317專利文獻(xiàn)3日本特開平9-13162專利文獻(xiàn)4日本特許第3643882號專利文獻(xiàn)5日本特許第3似8847號

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明欲解決的課題然而，已經(jīng)明確的是，即使在使用上述的具有耐腐蝕性和耐熱性的材料的情況下， 反復(fù)進(jìn)行氮化處理時，也會出現(xiàn)不能維持被處理品的硬度、氮化層厚度等品質(zhì)的狀態(tài)。經(jīng)詳細(xì)的調(diào)查，結(jié)果得知，不能維持被處理品的品質(zhì)是由以下的原因引起的不僅是用于將被處理品配置在爐內(nèi)的機(jī)架會氮化，在遠(yuǎn)離被處理品的爐壁表面等中也會慢慢地進(jìn)行氮化反應(yīng)。即，可以認(rèn)為，由于爐壁表面等的氮化反應(yīng)而表面產(chǎn)生皸裂，進(jìn)而氮化繼續(xù)進(jìn)行時引起表面的脆化。于是，當(dāng)溫度的上升下降反復(fù)進(jìn)行時，以結(jié)晶粒邊界為中心多產(chǎn)生開割，由此變成易于吸附水分等氣體的狀態(tài)，催化劑作用也會逐漸降低，所以會對被處理品的硬度、氮化層厚度等造成影響。
這樣，在使用鹵素、鹵化物進(jìn)行氮化處理的熱處理爐中，對爐壁等的表面狀態(tài)進(jìn)行管理，長期地維持穩(wěn)定的氮化品質(zhì)的方法目前尚未公開。特別是，由于爐壁材不能容易地更換，其長壽命化直接關(guān)系到熱處理爐本身的壽命提高，關(guān)于其的開發(fā)是長期的重要課題。本發(fā)明是為了解決上述課題而開發(fā)的，其目的在于，提供能夠長期地維持穩(wěn)定的氮化品質(zhì)的熱處理爐和熱處理方法以及熱處理爐的使用方法。解決課題的方法為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的熱處理爐是在規(guī)定的氣氛加熱鋼材、進(jìn)行鹵化處理和氮化處理的熱處理爐，其特征在于，作為構(gòu)成在進(jìn)行上述氮化處理的處理空間中露出的爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面的材料，使用Ni為50質(zhì)量％以上80質(zhì)量％以下且!^e為0質(zhì)量％以上20質(zhì)量％以下的合金。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的熱處理方法是在規(guī)定的氣氛加熱處理鋼材、進(jìn)行鹵化處理和氮化處理的熱處理方法，其特征在于，作為構(gòu)成在進(jìn)行上述氮化處理的處理空間中露出的爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面的材料，使用Ni為50質(zhì)量％以上80質(zhì)量％以下且!^e為0質(zhì)量％以上20質(zhì)量％以下的合金。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的熱處理爐的使用方法是在規(guī)定的氣氛加熱鋼材并進(jìn)行鹵化處理和氮化處理的熱處理爐的使用方法，其特征在于，上述熱處理爐中，作為構(gòu)成在進(jìn)行上述氮化處理的處理空間中露出的爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面的材料，使用M為50質(zhì)量％以上80質(zhì)量％以下且!^e為0質(zhì)量％以上20質(zhì)量％以下的合金，反復(fù)進(jìn)行鹵化處理和氮化處理時，在使形成于上述爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面的氮化層的厚度為25μπι以下且表面硬度為900Ην以下的范圍內(nèi)使用熱處理爐。發(fā)明的效果本發(fā)明的熱處理爐和熱處理方法中，作為上述構(gòu)成在進(jìn)行上述氮化處理的處理空間中露出的爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面的材料，使用Ni為50質(zhì)量％以上80質(zhì)量％以下且!^e為0 質(zhì)量％以上20質(zhì)量％以下的合金。由此，上述爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面變得難以引起氮化反應(yīng)， 對于被處理物的商化處理和氮化處理變得可以長時間地穩(wěn)定地實施，可以在包括難氮化鋼種的所有鋼材上根據(jù)目的穩(wěn)定地形成氮化層。在本發(fā)明的熱處理爐和熱處理方法中，上述爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面的表面粗糙度以Ra 計為1.6μπι以下的情況下，通過將上述爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面的面粗糙度設(shè)置得較小，變得難以引起氮化反應(yīng)，可以長期地穩(wěn)定地實施對于被處理物的鹵化處理和氮化處理。在本發(fā)明的熱處理爐和熱處理方法中，將與構(gòu)成上述爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面的材料同材質(zhì)的試驗片配置在處理空間內(nèi)的情況下，通過試驗片來正確地掌握形成于上述爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的氮化層的厚度等，可以在氮化不良等的被處理品的性能上的問題產(chǎn)生之前對其進(jìn)行處置，進(jìn)而可以實施長期地穩(wěn)定的鹵化處理和氮化處理。對本發(fā)明的熱處理爐的使用方法而言，在上述熱處理爐中，作為構(gòu)成在進(jìn)行上述氮化處理的處理空間中露出的爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面的材料，使用Ni為50質(zhì)量％以上80質(zhì)量％以下且！^為0質(zhì)量％以上20質(zhì)量％以下的合金，反復(fù)進(jìn)行鹵化處理和氮化處理時，在使形成于上述爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面的氮化層的厚度為25 μ m以下且表面硬度為900Hv以下的范圍內(nèi)使用。因此，可以防止由其表面的晶界裂痕等造成的大的品質(zhì)上的問題的發(fā)生，即使在其表面上形成氮化層，也可以穩(wěn)定地進(jìn)行鹵化處理和氮化處理。因此，可以長時間地穩(wěn)定地實施對于被處理物的商化處理和氮化處理。在本發(fā)明的熱處理爐的使用方法中，通過除去上述氮化層的至少一部分，將其表面的表面粗糙度控制在以Ra計為1.6μπι以下的情況下，通過將上述爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面的面粗糙度控制得較小而使氮化反應(yīng)難以發(fā)生，可以長時間地穩(wěn)定地對被處理物實施鹵化處理和氮化處理。在本發(fā)明的熱處理爐的使用方法中，上述氮化層的厚度超過25 μ m時，通過除去其氮化層的至少一部分而將其控制在25 μ m以下，同時將在表面產(chǎn)生的裂縫實質(zhì)上除去的情況下，水分等氣體變得易于吸附而催化劑作用降低的表面得到修復(fù)，排除其對于對被處理品進(jìn)行鹵化處理和氮化處理的影響，可以恢復(fù)穩(wěn)定的鹵化處理和氮化處理。在本發(fā)明的熱處理爐的使用方法中，將與構(gòu)成上述爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面的材料同材質(zhì)制成同樣的表面粗糙度的試驗片配置在處理空間內(nèi)，反復(fù)進(jìn)行了上述鹵化處理和氮化處理時，根據(jù)上述試驗片的狀態(tài)推定爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面上形成的氮化層的厚度的時，通過試驗片正確地掌握形成于上述爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的氮化層的厚度等，可以在氮化不良等的被處理品的性能上的問題產(chǎn)生之前對其進(jìn)行處置，進(jìn)而可以長期地穩(wěn)定地實施鹵化處理和氮化處理。


圖1是表示本發(fā)明例的處理爐的剖面結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是表示SUS304制的氮化試驗片的氮化層厚度的推移的圖。圖3是表示比較例的SUS304制的氮化試驗片的剖面組織。圖4是表示1000次氮化處理實施后的爐壁材料試驗片的剖面組織。圖5是表示SUS304制的氮化試驗片的氮化層厚度的推移的圖。圖6是表示2000次氮化處理實施后的爐壁材料試驗片的剖面組織的圖。
具體實施例方式以下，通過用于實施的最佳方式倆說明本發(fā)明。在本發(fā)明的熱處理爐中，作為進(jìn)行鹵化處理和氮化處理的對象的鋼材，可以應(yīng)用碳鋼、低合金鋼、高合金鋼、結(jié)構(gòu)用壓延鋼、高張力鋼、機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼、碳工具鋼、合金工具鋼、高速工具鋼、軸承鋼、彈性鋼、滲碳鋼(肌焼鋼)、氮化鋼、不銹鋼、耐熱鋼等各種的鋼材， 對于任一鋼種都可長期穩(wěn)定地形成均勻的氮化層。對于這些鋼材，首先進(jìn)行鹵化處理除去被處理物的表面的氧化被膜，并形成鹵化物，進(jìn)而通過進(jìn)行氮化處理將上述商化物分解而使氮從被處理物的表面擴(kuò)散浸透，形成氮化層。作為上述鹵化處理，可舉出氟化處理、氯化處理、溴化處理、碘化處理等，可以優(yōu)選進(jìn)行處理氣體易于處理、工業(yè)上易于利用的氟化處理。上述氟化處理，例如可以在NF3氣體等含有氟和或者氟化合物的氣氛中以200 600°C加熱保持規(guī)定時間，除去鋼材表面的氧化被膜，替換為作為鹵化物的氟化物。接下來，將實施了鹵化處理的鋼材在350 650°C條件下進(jìn)行加熱，實施在含有 NH3氣體的氣氛保持規(guī)定時間的氮化處理，將鋼材表面的氟化物分解從而使氮原子從活性表面擴(kuò)散浸透，形成氮化層。上述鹵化處理和氮化處理可以在鹵化處理后緊接著將氮化處理在同一處理室內(nèi)進(jìn)行，也可以將鹵化處理和氮化處理在不同的處理室內(nèi)進(jìn)行。將鹵化處理和氮化處理在不同的處理室進(jìn)行時，可以使用例如連續(xù)爐的那樣在共用的爐體設(shè)置鹵化處理室和氮化處理室的裝置，也可以使用具備設(shè)置了鹵化處理室的爐體和設(shè)置了氮化處理室的爐體的裝置。對上述鹵化處理繼續(xù)進(jìn)行氮化處理時，鋼材表面的氟化物等鹵化物因NH3的分解產(chǎn)生的H而被還原，氟化氫氣體之類的鹵化氫會產(chǎn)生。這些氣體最終從爐內(nèi)被排出并利用除害裝置進(jìn)行除害化，例如將鹵化處理和氮化處理在同一處理室內(nèi)實施的情況下，在鹵化處理時，在進(jìn)行氮化處理的處理空間中露出的爐壁表面這樣的爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面也會被鹵化。因此，鹵化處理后的氮化處理之時，爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面也會變得反復(fù)地暴露于鹵化物分解而產(chǎn)生的高濃度的鹵化物氣體，形成更易于被氮化的狀態(tài)。另一方面，即使是鹵化處理室和氮化處理室分別設(shè)置的裝置或設(shè)置為各自的爐體的裝置，在被處理品、機(jī)架等的表面上形成的鹵化物也會被帶入氮化處理室內(nèi)，爐壁等的爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面也會反復(fù)暴露于這些鹵化物在進(jìn)行氮化處理時被還原而產(chǎn)生的鹵化物氣體中，因此不可能完全抑制氮化反應(yīng)的進(jìn)行。因此，在本實施方式中，作為構(gòu)成在進(jìn)行上述氮化處理的處理空間中露出的爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面的材料，使用含有Ni為50質(zhì)量％以上80質(zhì)量％以下、優(yōu)選為60質(zhì)量％以上 80質(zhì)量％以下并且!^e為0質(zhì)量％以上20質(zhì)量％以下、優(yōu)選為0質(zhì)量％以上10質(zhì)量％以下的合金這樣的耐腐蝕耐熱合金，抑制其劣化。露出于爐壁等處理空間的爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物，氮化處理之時肩負(fù)著一部分或者大部分 NH3分解的催化劑作用，因此通過使用上述合金，可以防止用于進(jìn)行穩(wěn)定的氮化處理的催化劑作用的劣化。在此，Ni在高溫形成的氧化被膜特別難以被鹵素和/或鹵化物氣體破壞。即使被破壞，氮化處理時也會由于在氮化處理用氣體中所含的微量的氧和水分而再次被氧化，因此氮化反應(yīng)的進(jìn)行得到了抑制。因此，其含量較多是有利的，設(shè)為50質(zhì)量％以上優(yōu)選設(shè)為 60質(zhì)量％以上。然而，超過80質(zhì)量％時，強(qiáng)度等的機(jī)械的特性會降低，變得難以用作結(jié)構(gòu)材料，而且越接近純鎳，在爐內(nèi)添加C源時，越容易引起晶界裂痕，因此其上限設(shè)為80質(zhì)量％。另外，F(xiàn)e由于可以固溶氮因此易于形成氮化物，作為氮向鋼材深部的擴(kuò)散經(jīng)路發(fā)揮作用，鹵化處理后繼續(xù)進(jìn)行氮化處理之時，有助于氮化層厚度的成長，因此其含量較少是有利的，因此設(shè)為0質(zhì)量％以上20質(zhì)量％以下，優(yōu)選設(shè)為0質(zhì)量％以上10質(zhì)量％以下。
作為能應(yīng)用于本發(fā)明的耐腐蝕耐熱合金，可例示NCF600、NCF601、NCF625、NCF690、 NCF718、NCF750、NCF751、NCF80A、鎳-銅合金、鎳-銅-鋁-鈦合金、鎳-鉬合金、鎳-鉬-鉻合金等,也可以應(yīng)用 Inconel (600、601、604、606、613、617、622、625、672、686、690、691、693、 702、718、721、722、725、751、C-276、MA754、MA758、MA6000、X-750)合金、Nimonic 合金、 Monel合金等各種開發(fā)合金。其中，從加工性，難氮化性，耐氟化性等方面考慮，可以更優(yōu)選地使用NCF600合金、NCF601 合金、Inconel600 合金、Inconel601 合金。通常，將上述這樣的耐腐蝕耐熱合金在爐壁材料等的爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物中應(yīng)用時，直接在壓延后的狀態(tài)下使用，因此其表面粗糙度比較粗，通常以Ra計為3左右。這樣直接使用的狀態(tài)雖然氮化處理本身也可以實施，但是通過利用研磨等的方法進(jìn)一步對其表面處理使其達(dá)到以Ra計為1. 6 μ m以下，在其表面形成的氧化被膜會均勻化形成牢固的被膜，可以推遲例如因氟化氫氣體等鹵化物氣體的腐蝕作用、氮化反應(yīng)的發(fā)生。S卩，作為極力防止這些反應(yīng)的進(jìn)行的、或者極力抑制進(jìn)行速度的方法，盡量研磨其表面而使面粗糙度優(yōu)化是非常有效的。對于爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面粗糙度而言，至少最初的進(jìn)行鹵化處理和氮化處理時，希望該爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面的表面粗糙度預(yù)先設(shè)為以Ra計為 1. 6 μ m以下。如上所述，通過降低爐壁等的表面的粗糙度使其以Ra計為1. 6 μ m以下，可以實現(xiàn)使用熱處理爐時的爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的壽命延長。另一方面，即使在實施了研磨時，由于其表面的氧化被膜反復(fù)暴露于氟和或者氟化合物氣體中而不能完全防止其表面的氧化被膜被破壞， 因此，不能避免慢慢地進(jìn)行氮化。這時，如果為鹵化處理和氮化處理在相同處理室內(nèi)進(jìn)行的裝置，鹵化處理條件的溫度、鹵素和或者鹵化物氣體的濃度越高，氮化越加速進(jìn)行。另外，如果鹵化處理和氮化處理在各自的處理室進(jìn)行時，帶入氮化處理室的氟化合物的量越多，則氮化越加速進(jìn)行。進(jìn)而，無論任何一種情況，氮化溫度越高氮化時間越長，氮化就會越加速進(jìn)行。即使經(jīng)過反復(fù)進(jìn)行氮化處理而上述氮化反應(yīng)進(jìn)行時，只要其氮化層厚度為25 μ m 以下，且其表面硬度為900Hv以下的范圍，雖然會產(chǎn)生面皸裂、微小裂縫，但是對于被處理物的氮化品質(zhì)不會有大的影響。另一方面，其厚度超過25 μ m且表面硬度也超過900Hv時， 表面部的韌性大大降低引起晶界裂痕等，變得會對被處理物的氮化品質(zhì)產(chǎn)生不良影響。即可以認(rèn)為，爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面引起晶界裂痕等時，NH3氣體等的分解率會變化， 變得不能維持穩(wěn)定的處理狀態(tài)。對于該理由未必清楚，但是可以認(rèn)為，由于在爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面產(chǎn)生的裂縫會有助于例如水分等的氣體吸附或使其變得難以脫除，因此表面的催化劑效果會降低。因此，在本實施方式中，反復(fù)進(jìn)行鹵化處理和氮化處理時，通過使在上述爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面上形成的氮化層的厚度達(dá)到25 μ m以下且表面硬度達(dá)到900Hv以下的范圍內(nèi)再進(jìn)行使用。具體而言，上述氮化層的厚度超過25 μ m時，除去其氮化層的至少一部分使其達(dá)到25 μ m以下并對表面產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行基本上的除去。例如，形成超過25 μ m的氮化層，表面多處發(fā)生裂縫的情況下，通過對其表面進(jìn)行研磨、噴丸等進(jìn)行除去，可以維持穩(wěn)定的氮化處理品質(zhì)。通過利用表面研磨、噴丸等而除去氮化層，可以達(dá)到使氮化層厚度為25 μ m以下， 優(yōu)選為15 μ m以下，基本上除去表面上產(chǎn)生的裂縫的狀態(tài)。優(yōu)選將上述氮化層全部除去。通過這樣處理，其表面的催化劑效果得到恢復(fù)，可以恢復(fù)到能夠?qū)嵤┓€(wěn)定的處理的狀態(tài)。這時，在爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物表面形成的氮化層厚度變得越厚時其表面部的硬度越高，利用研磨等的除去越難以實施，因此更優(yōu)選在其厚度為20 μ m以下且其表面硬度為SOOHv以下的時刻就利用研磨等實施除去。通過上述表面研磨、噴丸等，將上述氮化層的至少一部分除去，由此使除去后的表面粗糙度以Ra計為1. 6μπι以下，從而繼續(xù)可以使由氟和/或者氟化合物氣體引起的腐蝕作用、氮化反應(yīng)的發(fā)生和/或者進(jìn)行減慢，因此是進(jìn)一步優(yōu)選的。在此，利用上述表面研磨、噴丸等除去氮化層的至少一部分時，為了確定其時機(jī)， 需要準(zhǔn)確地掌握爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面的氮化層的厚度并實行除去。因此，將與構(gòu)成上述爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面的材料同材質(zhì)的試驗片配置在處理空間內(nèi)，根據(jù)上述試驗片的狀態(tài)對反復(fù)進(jìn)行了上述鹵化處理和氮化處理時的爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面上形成的氮化層的厚度進(jìn)行推測。例如，準(zhǔn)備與在上述爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物中使用的材料同材質(zhì)且設(shè)為同等的材質(zhì)和表面狀態(tài)的試驗片，作為氮化層厚度確認(rèn)用，預(yù)先配置在爐壁等的能卸下來的位置。然后，在進(jìn)行反復(fù)氮化處理時，以規(guī)定的時機(jī)將試驗片取出，切斷一部分進(jìn)行采樣，通過顯微鏡觀察等的方法測定氮化層的厚度和表面硬度。若氮化層厚度接近25 μ m、優(yōu)選20 μ m，表面硬度接近900Ην、優(yōu)選800Ην的臨界值， 則利用上述表面研磨、噴丸對上述爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物表面和剩余試驗片表面實施氮化層的除去， 并將氮化層的除去了的上述試驗片安裝在爐內(nèi)。另一方面，只要距離上述臨界值還有充裕， 則再將剩余的試驗片安裝在爐內(nèi)，繼續(xù)反復(fù)進(jìn)行氮化處理。由此，在氮化不良產(chǎn)生之前可以大致正確掌握研磨的時機(jī)。實施例1以下，對本發(fā)明的實施例進(jìn)行說明。圖1中示出本發(fā)明的熱處理爐的剖面圖的一例。該例是將氟化處理和氮化處理在共用處理空間內(nèi)進(jìn)行處理的例子。在該熱處理爐中，在爐體1的內(nèi)面部安裝加熱器2，作為在其內(nèi)側(cè)配置的爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的爐壁3的內(nèi)部為處理空間，通過上述加熱器2，可以進(jìn)行處理空間內(nèi)的溫度控制。在上述處理空間露出的爐壁3的內(nèi)面，以可拆卸的方式安裝了爐壁狀態(tài)確認(rèn)用的試驗片4，該試驗片4與爐壁3同材質(zhì)且通過與爐壁3的內(nèi)側(cè)表面同樣的表面處理而成為同等程度的表面粗糙度。在圖1中，符號7是在處理空間內(nèi)導(dǎo)入氟化處理和氮化處理的時的氣氛氣體的氣體導(dǎo)入配管7，符號8是排出處理空間內(nèi)的氣氛氣體的氣體排出配管8，符號9是攪拌處理空間內(nèi)的氣氛氣體的爐內(nèi)氣體攪拌漿9，符號10是驅(qū)動爐內(nèi)氣體攪拌漿9的攪拌漿用電機(jī) 10。在該例中，在處理空間內(nèi)裝入被處理物，使處理空間上升至規(guī)定的氟化溫度，此時導(dǎo)入含有NF3的氟化處理用的氣氛氣體，保持加熱，由此進(jìn)行氟化處理，排出并清除氟化處理用的氣氛氣體后，將處理空間變更控制為規(guī)定的氮化溫度，導(dǎo)入含有NH3W氮化處理用的氣氛氣體，保持加熱，由此進(jìn)行氮化處理。由此，試驗片4的表面與爐壁3的內(nèi)側(cè)表面暴露于同等的氣體氣氛且達(dá)到同等的溫度狀態(tài)，因此通過確認(rèn)試驗片4的表面狀態(tài)，就可以大致正確地掌握爐壁3的內(nèi)側(cè)表面的狀態(tài)。另外，在本實施例中，無視機(jī)架的劣化的影響而將機(jī)架6設(shè)定為非氮化性材料的氧化鋁制，其中為了確認(rèn)重復(fù)進(jìn)行氮化處理時的經(jīng)時的氮化處理的穩(wěn)定程度，作為氮化層厚度的經(jīng)時變化確認(rèn)用的試驗片，配置30 X 30 X 5mm的SUS304制的氮化試驗片5。作為上述的爐壁3的材料和試驗片4的材料，使用了 NCF600材料。作為實施例 (a)，對其爐壁3的內(nèi)側(cè)表面和試驗片4進(jìn)行研磨，以使其表面達(dá)到粗糙度以Ra計為0. 8 1.5 μ m的范圍，如圖1所示，準(zhǔn)備以與爐壁3的內(nèi)側(cè)表面接觸的狀態(tài)安裝了上述試驗片4的熱處理爐。另外，作為實施例(b)，使用具有通常的熱壓延后的狀態(tài)的表面粗糙度以Ra計為
2.5 3. 5 μ m的表面的爐壁3的內(nèi)側(cè)表面和試驗片4的表面，如圖1所示，準(zhǔn)備以與爐壁3 的內(nèi)側(cè)表面接觸的狀態(tài)安裝了試驗片4的處理爐。另外，在實施例(b)的爐壁3的內(nèi)側(cè)表面，作為實施例(b) ’，與上述相同地安裝其表面粗糙度以Ra計為2. 5 3. 5 μ m的NCF601 的試驗片4。另外，作為爐壁3的材料和試驗片4的材料，使用作為耐腐蝕耐熱合金之一的 NCF800材料，作為比較例(c)，研磨其爐壁3的內(nèi)側(cè)表面和試驗片4，以使其表面粗糙度達(dá)到以Ra計為0. 8 1. 5 μ m的范圍，從而準(zhǔn)備處理爐和試驗片，將該試驗片4安裝在爐壁3的內(nèi)面。實施例和比較例中使用的上述的NCF600材料、NCF601材料、NCF800材料的主要化學(xué)成分(質(zhì)量％)如下述的表1所示。表 權(quán)利要求
1.一種熱處理爐，其是在規(guī)定的氣氛加熱鋼材并進(jìn)行鹵化處理和氮化處理的熱處理爐，其特征在于，作為構(gòu)成在進(jìn)行所述氮化處理的處理空間中露出的爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面的材料，使用M 為50質(zhì)量％以上80質(zhì)量％以下且!^e為0質(zhì)量％以上20質(zhì)量％以下的合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱處理爐，其中，所述爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面的表面粗糙度以Ra 計為1.6μπι以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱處理爐，其中，在處理空間內(nèi)配置有與構(gòu)成所述爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面的材料同材質(zhì)的試驗片。
4.一種熱處理方法，其是在規(guī)定的氣氛加熱處理鋼材并進(jìn)行鹵化處理和氮化處理的熱處理方法，其特征在于，至少作為構(gòu)成在進(jìn)行氮化處理的處理空間露出的爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面的材料，使用M 為50質(zhì)量％以上80質(zhì)量％以下且!^e為0質(zhì)量％以上20質(zhì)量％以下的合金。
5.一種熱處理爐的使用方法，其是在規(guī)定的氣氛加熱鋼材并進(jìn)行鹵化處理和氮化處理的熱處理爐的使用方法，其特征在于，所述熱處理爐中，作為構(gòu)成在進(jìn)行所述氮化處理的處理空間中露出的爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面的材料，使用Ni為50質(zhì)量％以上80質(zhì)量％以下且!^e為0質(zhì)量％以上20質(zhì)量％以下的α全 η i j反復(fù)進(jìn)行鹵化處理和氮化處理時，將形成于所述爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面的氮化層設(shè)置在厚度25 μ m以下且表面硬度900Hv以下的范圍內(nèi)使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱處理爐的使用方法，其中，通過除去所述氮化層的至少一部分，將其表面的表面粗糙度設(shè)為以Ra計為1.6μπι以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的熱處理爐，其中，所述氮化層的厚度超過25μ m時，除去其氮化層的至少一部分，使其為25 μ m以下并且將表面上產(chǎn)生的裂縫基本上除去。
8.根據(jù)權(quán)利要求5 7中的任一項所述的熱處理爐的使用方法，其中，將與構(gòu)成所述爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面的材料同材質(zhì)且設(shè)置成同樣的表面粗糙度的試驗片配置在處理空間內(nèi)，并根據(jù)所述試驗片的狀態(tài)，推定反復(fù)進(jìn)行了所述鹵化處理和氮化處理時形成于爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面的氮化層的厚度。
全文摘要
本發(fā)明提供能夠維持長時間地穩(wěn)定的氮化品質(zhì)的熱處理爐。本發(fā)明的熱處理爐是在規(guī)定的氣氛加熱鋼材進(jìn)行鹵化處理和氮化處理的熱處理爐，作為構(gòu)成在進(jìn)行上述氮化處理的處理空間中露出的爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面的材料，使用Ni為50質(zhì)量％以上80質(zhì)量％以下且Fe為0質(zhì)量％以上20質(zhì)量％以下的合金。因此，上述爐內(nèi)結(jié)構(gòu)物的表面變得難以引起氮化反應(yīng)，可以長時間地穩(wěn)定地實施對被處理物的鹵化處理和氮化處理，可以對包括難氮化鋼種的所有鋼材根據(jù)目的穩(wěn)定地形成氮化層。
文檔編號C23C8/32GK102159910SQ200980136569
公開日2011年8月17日 申請日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月17日
發(fā)明者坂田朝博, 巖村英明, 渡邊崇則 申請人:愛沃特株式會社