Q&A

窒素処理技術に関する様々な疑問についてお応え致します。

Q.1　窒化鋼は特殊鋼だけど特殊鋼って何？
鉄と炭素の合金で、炭素濃度2.0%以上のものを炭素鋼または普通鋼といい、 炭素鋼に一種または数種類の金属元素を添加し、特殊な性能を持たせた鋼を特殊鋼といいます。
  • 添加元素の特性及び主な特殊鋼の成分▶▶▶▶▶
Q.2　窒化鋼（SACM645）の金属元素成分比率は？
炭素（C）　0.40～0.50%、シリコン（Si）　0.15～0.50%、マンガン（Mn）　0.60%以下
クロム（Cr）　1.30～1.70%、モリブデン（Mo）　0.15～0.30%、アルミニウム（Al）　0.70～1.20%、 となります。
Q.3　ガス窒化のメリット､デメリットは？
メリットは耐摩耗性/耐疲労性に優れ、また処理温度が低いため曲がりや寸法変化等の変形が少ない事です。 中心部の結晶粒の成長による脆弱化も見られません。
デメリットとしては、処理時間が長いことと表面硬度が高いため処理後の加工が難しい事です。
Q.4　ガス窒化の処理温度の範囲は？
窒化鋼の場合、およそ470℃から580℃の範囲となります。
それ以上高温になると表面硬度、深さとも窒化の効果が薄れてきてしまいます。
また、ステンレス鋼の場合は、上限が少し高くなり620℃ぐらいまでとなります。
  • 処理温度別硬さ推移曲線について▶▶▶▶▶
Q.5　窒化処理時間の目安を教えてください。
当社では、短時間処理で14時間、通常処理の場合は、48時間を適正処理時間として推奨しております。 ※いずれも処理温度到達時からの計算です。
Q.6　窒化層の深さはどのくらいですか？
鋼種や処理時間によって異なります。
  • 鋼種別硬度推移曲線　(2段窒化48時間処理）について▶▶▶▶▶
  • 処理時間の差異による硬度推移曲線　(材質SACM645)について▶▶▶▶▶
Q.7　窒化しにくい鋼種は窒化層は形成されないのですか？
例えば、構造用鋼(SC材）や炭素工具鋼(SK材）は窒化に必要なクロム､アルミニウム、モリブデンなどを含んでいないため、 窒化層はほとんど形成されませんが、最表面に鉄の窒化物Fe2-3N(化合物層）が生成され、硬化はされます。
しかし、この化合物層は剥離を起こしやすく厚いため良質な硬化は望めません。
Q.8　鋳鉄は窒化できますか？
窒化できます。
昨今の業界動向としては、ステンレス鋼の機械加工品から鋳造品へシフトする傾向が見られます。当社の受注状況においても、ステンレス鋼を使った機械加工品への窒化処理から鋳造品への窒化処理を試作依頼する企業が増えてきております。（鋳造品の材質としては、FCD=球状黒鉛鋳鉄品、SCS=ステンレス鋼鋳鋼品等があります。）
その理由としては、量産時の加工コストの点でも窒化処理により材質の強度不足を補えるという点でも、　鋳造品はコストパフォーマンスの面で優れているためと考えられます。
  • ※鋳鉄の窒化処理後の硬さについては、
    こちらのグラフ「材質FCD600硬さ分布」をご覧ください。
Q.9　窒化前の焼き入れ、焼き戻しの調質は必ず必要ですか？
必ず必要です。
通常、鋼はパーライト＋フェライトの組織であり、焼き入れによって磁性を持たないオーステナイト組織に変化します。 その後、常温まで急冷することによって、硬くて強いマルテンサイト組織に変化しますが、 このままでは硬さはあるものの脆い組織となってしまうため、焼き戻しを行い靭性を持ったソルバイト組織に変化させます。
この調質の後に、窒化処理を行うことによって、芯部まで靭性のある良質の窒化硬化層が生成されるのです。
Q.10　調質の硬さによって窒化硬さは変わりますか？
変わります。
焼き入れはおよそ900℃から急冷で行い、焼き戻しは680℃～720℃で行いますが、 焼き戻し温度を下げれば焼き戻し後の硬さが上がり、窒化硬さも上がります。
Q.11　窒化による寸法変化はどのくらいですか？
寸法変化が非常に少ないのが窒化処理の特徴ですが、 窒素が鋼の中に拡散浸透した結果、鋼の表面から窒化層の約3%の寸法で増加が見られます。
（例えば、窒化層の厚さが0.2mm=200μmの場合は、表面から+6μm寸法が増加します。） ※場合によっては加工時にこの寸法変化を考慮する必要があります。
Q.12　窒化して欲しくない箇所があるのですが？
図面等でご指示いただければ薬剤塗布やメッキ等のマスキングによる部分的な窒化防止が可能です。 当社では薬剤塗布によるマスキングで防止しております。
Q.13　どんな製品（部品）を窒化しているのですか？
大きさ、形状に関係なく工作機械部品、産業機械部品、建築機械部品、精密機械部品などほとんどあらゆる部品が処理可能です。
重量は、1グラム未満から20トンまでの実績があります。

Q.14　どのくらいのサイズの製品が処理可能ですか？
直径2.1mでかつ長さ2.7mまで可能です。最長尺炉は、直径1.23mで長さ7mまで可能です。

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