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窒化処理

ガス窒化は、アンモニアガス(NH3)を利用し、鋼の表面に窒素(N)を浸み込ませて硬くする方法です。鋼にNが入ると窒化鉄を作って硬くなるので焼入れの必要はありません。

窒化はこのように化合物の硬さを利用するもので、焼入れによるマルテンサイト変態を期待するものではありません。浸炭焼入れしたマルテンサイトと比較して非常に硬くなります。

窒化の目的

  1. 窒素により表面の硬度をあげる
  2. 耐摩耗性、耐疲労性、耐食性の向上

窒化の種類

ガス窒化

浸炭焼入れと比較して低温処理のため、寸法変化が少なく変形や歪みが出にくい長所があります。ガス窒化の最も良い特性は耐熱性と耐食性が優れることです。

アンモニアガスの中で窒化用鋼を500～550℃に長時間(およそ72h)加熱し、そのまま除冷する。焼入れも焼戻しも必要としない。

塩浴窒化(ソルト)

SCM材やSACM材だけでなく、S-C材にも適用できます。

窒化用ソルト(NaCN55～65%、KCN45～35%)を使用し、550～600℃で処理する。時間はガス窒化より短く、30～60minが標準。

イオン窒化(プラズマ窒化)

従来のガス窒化よりもはるかに短時間で窒化されます。処理に使用する熱源がプラズマのため、省エネでもあります。→ 武藤工業のプラズマイオン窒化について詳しくはこちら(公式サイトへ)

真空容器中で、品物を-極、容器を+極として電圧(500V)をかけ、グロー放電(プラズマ)によって品物を加熱する。これにアンモニアガスを流入して窒化する。

ラジカル窒化

ラジカル窒化処理法は従来のイオン窒化より優れた性能を持つプラズマ窒化の一種です。 表面状態をほとんど変化させず、高速度工具鋼や合金工具鋼等の高合金鋼の処理に適しています。
また、イオン窒化処理法と比較して表面粗さが良好となり、化合物層を形成させないためPVDの下地処理として有効です。

参考) 熱処理ノート 大和久重雄 著 (日刊工業新聞社)、金属熱処理科(職業能力開発大学校 研修研究センター編)

> 武藤工業(株)の窒化処理


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窒化処理 Q＆A一覧

実際に品物がその温度で熱処理されているか確認する方法はありますか？

金型が使用中に不具合が発生してしまいました。問題の切り分けができず対策が進みません。解決に向けての方向性を決めたいのですがどうすればよいですか？

窒化した品物の硬さ試験に関して質問です。図面で窒化処理の指示が出ています。しかし硬さの仕様が単位HRCで記載されていました。そこで窒化の硬さ試験について、何か規定ってあるのですか？

SKD11の焼入れ”高温”焼戻しをしたにもかかわらず、製品の窒化後の寸法が膨らんでしまいました。どこに原因があると考えられますか？

SUS630で析出硬化処理をした後、窒化をしたいのですが可能ですか？

ステンレスは種類が多く、またそれに対応した熱処理も種類が多くて理解しにくいのですが何か簡潔にまとまっている資料はありますか？

窒化で硬くなった部分の深さを、『硬化層深さ』と呼びますよね？それには２種類あるのですか？

熱処理は材質ごとに処理がいろいろありますよね？材質ごとに教えていただけますか？

金属熱処理は材料の選定が難しく、またそれに対応した熱処理も種類が多くて難しいのですが何か簡潔にまとまっている資料はありますか？

設計や開発をしている者です。実際に私共から熱処理を依頼することは無いのですが、熱処理業者様に相談できるような仕組みを模索しています。貴社で対応していただける仕組みはありますか？

タフトライド(塩浴軟窒化)は寸法変化が少ない熱処理と聞いたので、焼き入れの代わりにタフトライドをしようと思います。焼き入れからタフトライドに変えた場合に注意することはありますか？

図面上『材質』STAVAX『熱処理』窒化､となっています｡コストの関係で材質を変更したいと思います｡何か注意することはありますか?

SCM415のシャフトに浸炭焼入をした後に更に表面だけ硬くしたいので窒化するのはどうかと考えています｡ご意見を聞かせてください｡

窒化層の深さは調整することができますか?もし調整することができるならば窒化層深くした場合の影響があるならばば教えてください｡

窒化処理は窒化鋼(SACM645)でないとできないのですか?

浸炭焼入をした製品に窒化処理することは可能ですか?

窒化に向かない材質ってありますか?

顧客の指示で図面の材質がSUS304からSTAVAXに変更になりました｡ただその図面には熱処理や硬さの指示が特にありませんでした｡熱処理について自分たちから提案したいのですがどのようなことが考えられますか?

窒化をした部品の摩耗が早くて困っています｡どのような対策が考えられますか?

機械加工で部分的に加工時の熱影響で着色するところがあります。その後に窒化処理をするのですが、その着色部分に窒化ムラの影響がでないか心配しています。

ステンレスには種類がいくつかあり、その種類によって行える熱処理も色々あるようでよく分かりません。簡単にまとめて説明してもらえると助かります。

窒化後に、追加の加工が必要になりました。製品を焼き鈍しをして柔らかくすると寸法が変わってしまいますよね？それ以外の方法で追加の加工ができる方法はありませんか？

SUS304はどんな熱処理をしても硬くならないのですか？

S45C、SCM435、SK3、SKS3、SKD11の鋼材で焼入れ焼戻しにより硬くしてから窒化をして更に表面を硬くしたいのですが可能ですか？

NAK55やNAK80で制作している製品をSKD11に材質変更することを検討しています。何か注意することはありますか。

SACM645について窒化する前に調質したほうがよいですか？

窒化処理した製品に追加工が入り、窒化層がなくなってしまった部分があります。もう一度窒化処理することは可能ですか？

プリハードン鋼ならば窒化をしても寸法変化の心配はないと考えてよいのですか？

調質後に一部機械加工及び研磨をしてから窒化をする製品があります。当初から窒化の表面硬さは仕様を満たしていました。しかし最近になって一部の箇所の表面硬さが仕様を満たさない事案が発生しましたどのような原因が考えられるでしょうか？

SKD61の製品で図面に、『焼入れ焼戻し+窒化処理』の指示があります。機械加工と熱処理はどういう工程になるでしょうか？

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