拡散硬化は製造業において鋼の硬度を高める処理である。拡散硬化では、炭素含有量の少ない鋼と炭素を多く含む環境との間で拡散が起こり、鋼の炭素含有量が増加して最終的にワークピースが硬化する。 [1] [2]拡散は鋼片の薄い厚さ（約 2.5 μm ～ 1.5 mm）でのみ起こるため、表面のみが硬化し、コアは元の機械的特性が維持される。[2] 拡散硬化部品に対して熱処理を行ってコアの硬度を必要に応じて高めることもできるが、拡散硬化を行うほとんどの場合、外殻が硬く、内部がより延性のある部品が望ましい。部品全体に硬度が必要な場合は、熱処理と焼き入れを行う方が効率的な処理である。ギアなど、摩耗の激しい部品を製造する場合は、拡散硬化によって得られる不均一な特性が求められる。このプロセスにより、ギアは耐摩耗性に優れた硬い外殻を持ちながら、より柔らかく耐衝撃性に優れたコア部分を維持します。[2]
プロセス
拡散硬化は、金属部品を、拡散プロセスの種類に応じて固体、液体、または気体のいずれかの相で拡散させる元素で完全に包み込むことによって行われます。[1] 部品を取り囲む拡散元素の濃度は、部品内部の元素の濃度よりも高くなければなりません。そうでなければ、拡散は起こりません。次に、金属と周囲の元素を、拡散が起こるのに十分な温度まで加熱する必要があります。パック浸炭の場合、適切な量の拡散が起こるように、温度は900℃で、部品は12～72時間放置する必要があります。[2]
種類
拡散硬化は、金属部品の硬度や表面仕上げを変えるために、さまざまな方法で行うことができます。 拡散硬化処理には、浸炭、[1] 窒化、[1] 浸炭窒化、[1] 軟窒化、ホウ化、チタン炭素拡散、トヨタ拡散などがあります。 拡散硬化は主に鋼部品に行われ、拡散に使用される元素は主に炭素ですが、拡散硬化は他の拡散元素や他の金属を使用して行うこともできます。 窒化では、窒素が鋼の表面に拡散しますが、アルミニウム、クロム、モリブデン、バナジウムなどの金属を使用することもできます。[1] 使用される金属や拡散元素に加えて、拡散硬化プロセスは、拡散に必要な温度、拡散元素の位相、および焼入れや焼戻しなどの追加処理が異なります。 これらのさまざまな要因が、部品の表面仕上げと寸法精度に大きく影響します。焼入れ・焼戻し処理された部品は、処理されていない部品と同じ寸法精度が得られません。また、プロセス全体の効率にも影響を与える可能性があります。浸炭処理では、炭素は固体、液体、気体のいずれの状態でも存在します。固体の炭素を使用するのは通常、最も安全で扱いやすい方法ですが、処理の制御が難しく、加熱効率も低くなります。拡散硬化処理を選択する際には、これらすべてを考慮する必要があります。
参照
参考文献
- ^ abcdef 「拡散処理硬化」eFunda: エンジニアリングプロセスwww.efunda.com/home.cfm . 2013年1月15日閲覧。
- ^ abcd Todd, Allen, Alting (1994). 製造プロセスの基本原則. インダストリアル・プレス社. ISBN 9780831130503。
{{cite book}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
出典
- 拡散処理硬化。eFunda。2008年4月19日閲覧。
- 鋼の表面硬化。金属の鍵。2008年4月19日閲覧。
