其中溶解并擴(kuò)散有處理氣體的元素的鋼的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及在鋼的表面的一部分中適宜地溶解并擴(kuò)散有處理氣體的元素的鋼的 制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 滲碳、滲氮或碳氮共滲等使用處理氣體應(yīng)用于鋼以改善鋼的表面的耐久性等。在 這些處理中，通過(guò)使處理氣體與經(jīng)加熱的鋼的表面接觸，處理氣體的元素自鋼的處理表面 溶解并擴(kuò)散到其表面層中。
[0003] 這里，在鋼的整個(gè)表面層上進(jìn)行這些處理是容易的，但在鋼的表面層的僅一 部分上進(jìn)行這些處理并不容易。鑒于此，例如，日本專利申請(qǐng)公開(kāi)第11-217626號(hào)（JP 11-217626A)提出了一種齒輪滲碳方法作為一個(gè)實(shí)例。這里，防滲碳劑的顆粒被噴射到齒輪 的齒形部的齒頂?shù)那嫔希銮鏋榉翘幚肀砻?，使得防滲碳劑粘附于齒頂?shù)那妗Ｔ谶@ 種狀態(tài)下，使用滲碳?xì)怏w（處理氣體）使排除齒頂?shù)那嬖谕獾奶幚肀砻鏉B碳，并且然后從 齒頂?shù)那嬉瞥罎B碳劑。結(jié)果，能夠減少齒輪的齒形部的齒頂?shù)那嬷腥芙獾奶剂俊?br>[0004] 然而，采用JP11-217626A中描述的技術(shù)，因?yàn)榉捞幚韯┤绶罎B碳劑與滲碳一起 使用，因而處理氣體的元素在鋼的非處理表面中的溶解和擴(kuò)散能夠被防止或減少。然而，使 用這種方法，防處理劑必須被附著到鋼的表面并然后移除，這是很麻煩的并且花費(fèi)大量的 時(shí)間才結(jié)束。因此，制造成本增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明因此提供了一種鋼的制造方法，通過(guò)該方法，廉價(jià)且無(wú)需麻煩的工作，所需 的量的處理氣體的元素能夠溶解并擴(kuò)散到鋼的處理表面的表面層中，同時(shí)抑制處理氣體的 元素溶解和擴(kuò)散到鋼的非處理表面中。
[0006] 本發(fā)明的第一方面涉及一種其中溶解并擴(kuò)散有處理氣體的元素的鋼的制造方法， 所述方法包括：加熱鋼；使處理氣體接觸所述鋼的表面以便處理氣體的元素從所述鋼的表 面溶解并擴(kuò)散到其表面層中；以及減小所述處理氣體在非處理表面附近的濃度，所述非處 理表面為所述鋼的表面的一部分。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的此方面，通過(guò)熱解處理氣體，處理氣體在非處理表面附近的濃度減 小至低于處理氣體在處理表面附近的濃度。因此，溶解在非處理表面中的處理氣體的元素 的量小于溶解在處理表面中的處理氣體的元素的量。結(jié)果，廉價(jià)且無(wú)需麻煩的工作，所需的 量的處理氣體的元素能夠溶解并擴(kuò)散到鋼的處理表面的表面層中，同時(shí)抑制處理氣體的元 素溶解和擴(kuò)散到鋼的非處理表面中。
[0008] 處理氣體在非處理表面附近的濃度可通過(guò)熱解處理氣體來(lái)減小。
[0009] 熱解處理氣體的方法可為通過(guò)金屬催化劑熱解處理氣體的方法，例如，使用熱來(lái) 溶解和擴(kuò)散處理氣體的元素。另外，可將鋼布置在加熱爐內(nèi)，可加熱鋼，并且可通過(guò)熱解加 熱器進(jìn)行處理氣體的熱解。鋼的制造方法還可包括將熱解加熱器布置為面向加熱爐內(nèi)部所 述鋼的非處理表面。
[0010] 根據(jù)此方面，將熱解加熱器布置在面向加熱爐中布置的鋼的非處理表面的位置 中，使得鋼的非處理表面附近的處理氣體被熱解加熱器熱解。因此，能夠使得處理氣體在鋼 的非處理表面附近的濃度低于處理氣體在處理表面附近的濃度。結(jié)果，所需量的元素能夠 溶解并擴(kuò)散到鋼的處理表面的表面層中，同時(shí)抑制處理氣體的元素溶解和擴(kuò)散到鋼的非處 理表面中。
[0011] 另外，在上述方面中，可將鋼布置在加熱爐內(nèi)，可加熱鋼，并可通過(guò)熱解加熱器進(jìn) 行處理氣體的熱解。鋼的制造方法還可包括通過(guò)熱解加熱器將加熱爐的內(nèi)部的空間分成處 理空間和非處理空間，將鋼的非處理表面布置在所述非處理空間中，使處理氣體流入所述 處理空間中，以及通過(guò)熱解加熱器熱解從所述處理空間朝向所述非處理空間行進(jìn)的處理氣 體。
[0012] 根據(jù)此方面，當(dāng)處理氣體從所述處理空間流向所述非處理空間時(shí)，該處理氣體被 熱解加熱器熱解，因而處理氣體在所述非處理空間中的濃度能夠保持為低于處理氣體在所 述處理空間中的濃度。結(jié)果，所需的量的元素能夠溶解并擴(kuò)散到鋼的處理表面的表面層中， 同時(shí)抑制處理氣體的元素溶解和擴(kuò)散到鋼的非處理表面中。
[0013] 可重復(fù)將處理氣體供應(yīng)到加熱爐中的過(guò)程、以及中斷處理氣體向加熱爐中的供給 并且從加熱爐排出所述處理氣體的過(guò)程。
[0014] 根據(jù)此方面，在將處理氣體供給到加熱爐中的過(guò)程中，處理氣體的元素自鋼的處 理表面溶解。在中斷處理氣體向加熱爐中的供給并且從加熱爐排出所述處理氣體的過(guò)程 中，處理氣體的溶解被限制并且鋼處于加熱狀態(tài)，因而一旦溶解的元素的擴(kuò)散能夠得到促 進(jìn)。
[0015] 結(jié)果，處理氣體的元素的溶解和擴(kuò)散得以重復(fù)，因而處理氣體的元素能夠從處理 表面溶解并擴(kuò)散到其表面層中。另一方面，處理氣體的元素從非處理表面向其內(nèi)部擴(kuò)散，每 一次其略微溶解，因而非處理表面的表面層的元素含量能夠減小。
[0016] 在中斷處理氣體向加熱爐中的供給并且從加熱爐排出處理氣體的過(guò)程中，可中斷 熱解加熱器的加熱。根據(jù)此方面，鋼的非處理表面不被熱解加熱器連續(xù)地加熱，因而在包含 鋼的非處理表面的部分上的熱效應(yīng)能夠減小。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的此方面，廉價(jià)且無(wú)需麻煩的工作，所需的量的處理氣體的元素能夠 溶解并擴(kuò)散到鋼的處理表面的表面層中，同時(shí)抑制處理氣體的元素溶解和擴(kuò)散到鋼的非處 理表面中。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)重要性將在下文結(jié)合附圖 描述，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的要素，且其中：
[0019] 圖1為示出適于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的第一示例實(shí)施方案的鋼制造方法的滲碳裝置 的框架形式的概念圖；
[0020] 圖2為鋼的溫度分布和處理?xiàng)l件的視圖，以示意根據(jù)本發(fā)明的第一示例實(shí)施方案 的鋼制造方法；
[0021] 圖3A為滲碳前鋼的透視圖，以示意圖1中示出的鋼制造方法；
[0022] 圖3B為滲碳時(shí)的鋼與熱解加熱器之間的位置關(guān)系的透視圖，以示意圖1中示出的 鋼制造方法；
[0023] 圖3C為示意滲碳?xì)怏w向鋼的處理表面中的滲碳及滲碳?xì)怏w的熱解的視圖，以示 意圖1中示出的鋼制造方法；
[0024] 圖3D為滲碳后鋼的透視圖，以示意圖1中示出的鋼制造方法；
[0025] 圖4A為示意滲碳時(shí)的鋼與熱解加熱器之間的位置關(guān)系的視圖，以示意根據(jù)本發(fā) 明的第一示例實(shí)施方案的一個(gè)變形例的鋼制造方法；
[0026] 圖4B為滲碳后鋼的透視圖，以示意根據(jù)本發(fā)明的第一示例實(shí)施方案的所述變形 例的鋼制造方法；
[0027] 圖5A為示出適于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的第二示例實(shí)施方案的鋼制造方法的滲碳裝置 的框架形式的概念圖；
[0028] 圖5B為示意滲碳時(shí)的鋼與熱解加熱器之間的位置關(guān)系的視圖；
[0029] 圖6A為示意向鋼的處理表面中滲碳及滲碳?xì)怏w的熱解的視圖，以示意根據(jù)本發(fā) 明的第二示例實(shí)施方案的鋼制造方法；
[0030] 圖6B為滲碳后鋼的側(cè)視圖，以示意根據(jù)本發(fā)明的第二示例實(shí)施方案的鋼制造方 法；
[0031] 圖6C為示意鋼的利用方法的剖視圖，以示意根據(jù)本發(fā)明的第二示例實(shí)施方案的 鋼制造方法；
[0032] 圖7為鋼的溫度分布和處理?xiàng)l件的視圖，以示意根據(jù)本發(fā)明的第三示例實(shí)施方案 的鋼制造方法；
[0033] 圖8為根據(jù)驗(yàn)證測(cè)試1的滲碳?xì)怏w的濃度與處理氣體溫度之間關(guān)系的視圖；
[0034] 圖9為根據(jù)驗(yàn)證測(cè)試2的鋼中的滲碳量與滲碳?xì)怏w的濃度之間關(guān)系的視圖；
[0035] 圖10A為鋼與熱解加熱器之間的關(guān)系的視圖；
[0036] 圖10B為滲碳鋼的剖面照片；
[0037] 圖10C為圖10B中部分c的放大照片；和
[0038] 圖10D為圖10