埼玉県蓮田市の株式会社日本テクノは、新しい熱処理技術と表面改質技術のパイオニアです。

 

N-ハード(浸窒焼入れ)

   

N-ハード(浸窒焼入れ)

窒素を固溶させての焼入れにより
軟窒化並の熱処理ひずみに抑えつつ焼入れ組織を得る
次世代の焼入れ技術です

N-ハードは実用的かつ全く新しい熱処理技術であるとして、
熱処理分野の学会である日本熱処理技術協会において
『浸窒焼入れの有効利用に関する研究会』が選出されました。(2014年9月より3年間)
 

概要

概要
 
1.低炭素鋼でも表面硬さ800HV以上達成可能。
2.浸炭と比較して変形・寸法変化が極小。
3.使用ガス量はガス窒化の約1/10。
4.焼戻し軟化抵抗が大。
5.浸炭などと比べて仕上げ肌が良好。
6.浸炭よりも耐食性は良好。

合金元素との窒化物形成による強化である一般的な窒化とは異なり、鋼の組織そのものに対する強化であるため、窒化物となる合金元素を含まない低炭素鋼にも適用できます。
また軟窒化と比較しても、脆く軟質である化合物層が付かず表面硬さが大幅に向上します。
上記の組織写真では、低炭素鋼において窒素が浸入した表面近傍のみが焼入れ組織(マルテンサイト)になっている様子がはっきりと確認できます。

 

 

硬さ・窒素濃度分布

硬さ・窒素濃度分布
 
硬さ・窒素濃度分布
窒化系処理としては高温の640~800℃で処理するため、化合物層生成による浸窒阻害も起こりにくく、浸窒時間30分でも約90μmの窒素拡散が確認されます。 また拡散時間を設け、より内部まで窒素を浸入させることにより、浸窒90分+拡散60分では約150μmの有効硬化層が認められました。
ガス軟窒化処理などと比較しても、短時間で大幅に深い硬化層が得られる処理となります。
 
 

ひずみ量

ひずみ量
 
ひずみ量
炭素の代わりに窒素を固溶した後に焼入れる処理で、浸炭や浸炭窒化に比べ、低ひずみで焼入れを行える処理となります。
浸炭窒化の約半分のひずみ量に留まっており、実際の製品においても薄物への適用や後加工の省略などが可能であると、ご好評をいただいております。
 
 

焼入れ温度低減

焼入れ温度低減
 
硬さ・窒素濃度分布
炭素を浸入・拡散させて焼入れるのが浸炭処理ですが、窒素を浸入・拡散させて焼入れるのがN-ハードです。 浸炭窒化で知られているように、窒素を用いると、焼入れ開始温度を大幅に低減できます。
理論上、鉄と炭素では727℃以上でしか焼入れが出来ないのが、鉄と窒素では590℃になるため、この温度差により、浸炭より140℃程度低温の処理となり大幅に熱処理ひずみ(寸法変化)が低減します。 一方、一般的な窒化系処理の温度域(~590℃)よりも高温で処理するため、得られる硬化深さは非常に大きくなります。
 
 

摩擦・摩耗特性

摩擦・摩耗特性
 
摩擦・摩耗特性
摩擦係数や焼付き面圧は、浸炭窒化焼入れやガス軟窒化と同等の値を示しました。また摩耗深さは、浸炭窒化焼入れの約半分、ガス軟窒化の約1/3と良好な結果となりました。
N-ハードは従来処理の代替表面硬化法として有用です。

 
 

設備の重要性

設備の重要性
 
IN-OUT方式 N-ハードの構造

 

通常の窒化よりもNH3濃度の厳密な制御が要求されるN-ハードの量産は、2019年時点で弊社のダイレクト浸炭炉が唯一無二の設備です。

 

ガス浸炭炉をベースとしたダイレクト浸炭炉はNH3の炉内影響が僅少であるとともに、低NH3濃度における厳密な雰囲気制御を可能とします。 

 

設備としての「ダイレクト浸炭炉」、あるいは「ダイレクト浸炭(真空浸炭)」の項も併せてお読み下さい。

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