上傳送具有形成的富氮層的鋼元件90，使其沿箭頭β落入猝冷油浴23中。因此，鋼元件90經(jīng)快速冷卻并猝冷-硬化。然后，在傳送器26上將經(jīng)猝冷-硬化的鋼元件90運載出猝冷油浴23。通過上述的過程，使用連續(xù)爐2完成步驟(S20)至(S40)。因此通過使用連續(xù)爐2，可高效地進行步驟(S20)至(S40)并且可改善生產(chǎn)機械部件的效率。
[0059](第二實施方式)
[0060]現(xiàn)在將參考圖4描述作為本發(fā)明的另一個實施方式的第二實施方式。以與第一實施方式基本相似的方式進行按照第二實施方式的制造機械部件的方法。然而，第二實施方式的制造機械部件的方法與第一實施方式的制造機械部件的方法的差異在于包括熱鍛造步驟。
[0061]在按照第二實施方式的制造機械部件的方法中，與第一實施方式類似地在步驟(SlO)中制備含超過或等于0.1質(zhì)量％釩的鋼。通過下文中將會描述的步驟(S21)中形成能夠熱鍛造的形狀來產(chǎn)生鋼元件。
[0062]隨后，進行步驟(S21)的熱鍛造步驟。在該步驟(S21)中，鋼元件經(jīng)熱鍛造。具體地，例如，通過在空氣中熱鍛造來使鋼元件成形。在該階段，由空氣中的氧來氧化鋼元件的表面層。結(jié)果，鋼中釩與鋼中碳和大氣中氮的反應導致在鋼元件的表面形成含釩膜，具體是V-N 膜、V-C 膜、V-C-N 膜等。
[0063]然后，跳過步驟(S20)，并與第一實施方式類似地進行步驟(S30)至(S60)，以完成機械部件。
[0064]在本實施方式的制造機械部件的方法中，利用制造過程中的熱鍛造步驟來進行鋼元件的氧化。因此，可進行本發(fā)明的制造機械部件的方法同時抑制制造步驟的增加。
實施例
[0065](實施例1)
[0066]進行實驗以確定，通過在低于A1相變點的溫度范圍內(nèi)的氧化形成含釩膜，隨后在含氮氣并且不含氨氣的熱處理氣體氣氛中加熱能夠形成富氮層。實驗中的過程如下。
[0067]制備由1.00質(zhì)量％的碳、0.31質(zhì)量％的硅、0.46質(zhì)量％的錳、1.51質(zhì)量％的鉻和
1.02質(zhì)量％的釩以及剩余的鐵和雜質(zhì)組成的鋼(向符合JIS的SUJ2加入1.02質(zhì)量％釩的鋼)并加工成指定形狀。所得的測試件經(jīng)過在空氣中加熱至700°C的10小時氧化，其為低于4相變點的溫度。為了進行比較，相似的測試件經(jīng)過在空氣中加熱至950°C的1.5小時氧化，其為不低于仏相變點的溫度。這些測試件在含50體積％的氮氣和50體積％的氫氣的氣體混合物中加熱至950°C并保持12小時。用電子探測微分析儀(EPMA)分析所得的測試件的表面層的氮濃度分布。圖5顯示了分析的結(jié)果。在圖5中，橫坐標代表離開表面的深度(距離)并且縱坐標代表氮濃度。在圖5中，細線對應于經(jīng)過950°C氧化的樣品并且粗線對應于經(jīng)過700 °C氧化的樣品。
[0068]參考圖5，即使當在700°C (其是低于A1相變點的溫度)進行氧化時，得到與在950°C (其是不低于A1相變點的溫度)進行氧化時相當?shù)某浞值牡獫舛确植?。因此，通過在低于A1相變點的溫度下進行氧化，可抑制由于機械部件的熱處理以及出現(xiàn)脫碳的尺寸變化和變形，同時形成具有合適的氮濃度分布的富氮層。
[0069](實施例2)
[0070]進行實驗以確認在通過氧化形成含釩膜之后并且在進行滲氮之前是否需要冷卻至室溫。
[0071]首先，從與實施例1相似的鋼材(如已向符合JIS的SUJ2加入1.02質(zhì)量％釩的鋼材)產(chǎn)生測試件。該測試件經(jīng)過在空氣中加熱至700°C (其是低于A1相變點的溫度)氧化，并且此后，連續(xù)地且沒有冷卻，將該測試件加熱至950°C并在含50體積％氮氣和50體積％氫氣的氣體混合物氣氛中保持6小時。此后，如實施例1用EPMA檢測測試件的表面層的氮濃度分布。圖6顯示了檢測的結(jié)果。在圖6中，橫坐標代表離開表面的深度(距離)并且縱坐標代表氮濃度。
[0072]參考圖6，即使當連續(xù)進行滲氮并故意省略氧化后對鋼進行冷卻的冷卻步驟時，得到了具有充分的氮濃度分布的富氮層。因此，通過進行滲氮步驟而不進行氧化后的冷卻步驟，可降低熱處理所需的能量并且可縮短熱處理的時間。例如，可使用上述實施方式中所述的間歇爐或連續(xù)爐進行這種熱處理過程。
[0073]應理解，在各個方面，本文所述的實施方式和實施例是示例性的而非限制性的。通過權(quán)利要求的術語而非上述說明書定義本發(fā)明的范圍，并且本發(fā)明的范圍包括在該范圍內(nèi)的任何修飾和權(quán)利要求的術語的等同形式。
[0074]工業(yè)實用性
[0075]本發(fā)明的制造機械部件的方法可具體優(yōu)選應用于制造在表面層具有富氮層的機械部件的方法。
[0076]引用標記列表
[0077]1:間歇爐；2:連續(xù)爐；11:熱處理室；12:運載部分；13:入口 ；14:排氣口 ；21:氧化爐；22:滲氮爐；23猝冷油浴;24、25、26:傳送器；和90:鋼元件。
【主權(quán)項】
1.一種制造機械部件的方法，所述方法包括以下步驟: 制備鋼制元件； 在所述元件的表面形成含釩膜；并且 通過在含氮氣并且不含氨氣的熱處理氣體構(gòu)成的氣氛中加熱所述具有所述形成的膜的元件來形成富氮層， 在所述制備元件的步驟中，制備由含0.1質(zhì)量％或更高的釩的鋼制成的元件，并且在所述形成膜的步驟中，將該元件加熱至不低于500°c并低于所述鋼的A1相變點的溫度范圍內(nèi)氧化。
2.如權(quán)利要求1所述的制造機械部件的方法，其特征在于 所述熱處理氣體包含吸熱轉(zhuǎn)化的氣體。
3.如權(quán)利要求1所述的制造機械部件的方法，其特征在于 所述熱處理氣體是氮氣和還原氣的氣體混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的制造機械部件的方法，其特征在于 所述熱處理氣體包含氮氣并且具有低于或等于10_16Pa的氧分壓。
5.如權(quán)利要求4所述的制造機械部件的方法，其特征在于 所述熱處理氣體包含還原氣以使其具有低于或等于10_16Pa的氧分壓。
6.如權(quán)利要求5所述的制造機械部件的方法，其特征在于 所述還原氣是氫氣。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的制造機械部件的方法，其特征在于 進行所述形成富氮層的步驟，使得所述被加熱至所述溫度范圍的元件沒有在所述形成膜的步驟中冷卻至室溫。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項所述的制造機械部件的方法，其特征在于 在所述形成膜的步驟中，在熱處理室中在氧化性氣氛中加熱所述元件，并且在所述形成富氮層的步驟中，用所述熱處理氣體代替所述熱處理室內(nèi)的氣氛并隨后在所述熱處理室內(nèi)加熱所述元件，從而形成所述富氮層。
9.如權(quán)利要求1-7中任一項所述的制造機械部件的方法，其特征在于，所述方法還可包括猝冷-硬化所述元件的步驟，其通過將所述具有形成的富氮層的元件從超過或等于所述A1相變點的溫度冷卻至低于或等于M 3點的溫度，其中 在所述形成膜的步驟中，所述元件在氧化設備中氧化時形成所述膜， 在所述形成富氮層的步驟中，經(jīng)由傳送裝置將形成有所述膜的元件傳送至富氮層形成裝置，然后在所述富氮層形成裝置中形成所述富氮層，所述富氮層形成裝置通過傳送裝置與所述氧化裝置相連，并且 在所述猝冷-硬化所述元件的步驟中，所述元件在與所述富氮層形成裝置連接的猝冷裝置中經(jīng)猝冷-硬化。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項所述的制造機械部件的方法，其特征在于 所述機械部件是構(gòu)成滾動軸承的部件。
【專利摘要】一種制造機械部件的方法，該方法包括以下步驟：制備由含0.1質(zhì)量％或更多的釩的鋼制成的元件(S10)，在該元件的表面形成含釩膜(S20)，并且通過在含氮氣并且不含氨氣的熱處理氣體的氣氛中加熱該具有形成的膜的元件來形成富氮層(S30)。在形成膜的步驟(S20)中，將該元件加熱至不低于500℃并低于鋼的A1相變點的溫度范圍內(nèi)氧化。
【IPC分類】C21D1-06, C22C38-00, C22C38-12, C23C8-26, C23C8-34, C23C8-14, C22C38-24, C21D9-40
【公開號】CN104641015
【申請?zhí)枴緾N201380048538
【發(fā)明人】藤田工, 八木田和寬
【申請人】Ntn株式會社
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2013年9月12日
【公告號】EP2899292A1, US20150240342, WO2014046001A1