(57)【要約】【課題】従来の浸窒焼入れ処理では、処理温度を高くすると、熱処理炉内におけるアンモニア濃度のばらつきが大きくなって、得られた浸窒焼入れ品毎の表面硬度や硬化深さのばらつきが大きくなり、一定品質の製品を得ることが困難であった。【解決手段】複数のワークＷが載置され、アンモニアガスが供給されるとともにヒーター１３により内部雰囲気が加熱される熱処理炉１の加熱室１ｂにて前記ワークＷの熱処理を行う際に用いられる熱処理治具２であって、前記熱処理治具２の側面外周を覆う壁板２２・２２・・・を有する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のワークが載置され、アンモニアガスが供給されるとともに加熱具により内部雰囲気が加熱される熱処理炉内にて前記ワークの熱処理を行う際に用いられる熱処理治具であって、
前記熱処理治具の側面外周を覆う側壁面を有する、
ことを特徴とする熱処理治具。
【請求項２】
前記側壁面の各部位においては、
前記熱処理炉内におけるアンモニア濃度の高さに応じた面積の開口が形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の熱処理治具。
【請求項３】
前記熱処理治具の上面には、該上面の開口面積を減少させる開口面積減少部材が配置される、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱処理治具。
【請求項４】
前記熱処理治具は複数の区画に分割され、前記各区画の側面外周が前記側壁面にて覆われている、
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の熱処理治具。
【請求項５】
前記側壁面は、前記熱処理治具の本体に付設される壁板部材である、
ことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の熱処理治具。
【請求項６】
前記側壁面は、前記熱処理治具の本体と、前記熱処理炉内に配置される加熱具との間に配設される板状部材である、
ことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の熱処理治具。
【請求項７】
前記熱処理治具は、前記熱処理炉の一面に形成される搬送口を通じて前記熱処理炉外部から熱処理炉内部へ搬送可能に構成され、
前記熱処理炉内においては、該熱処理炉内に搬送された熱処理治具の、該熱処理治具の搬送方向と直交する方向の外側方位置に加熱具が設置されており、
前記側壁面は、前記熱処理治具の本体と前記熱処理炉内に配置される加熱具との間に配設される第一の板状部材、および前記熱処理治具の搬送方向における、該熱処理治具の外側方に配設される第二の板状部材である、
ことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の熱処理治具。
【請求項８】
前記第二の板状部材は、前記熱処理治具に対する前記搬送口側および反搬送口側に配設され、
前記搬送口側に配置される第二の板状部材は、前記熱処理治具の搬送経路を開閉可能に構成される、
ことを特徴とする請求項７に記載の熱処理治具。
【請求項９】
前記側壁面は、低熱膨張金属にて構成される、
ことを特徴とする請求項１〜請求項８の何れか一項に記載の熱処理治具。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９の何れか一項に記載される熱処理治具、および前記熱処理炉を備える、
ことを特徴とする熱処理装置。
【請求項１１】
前記熱処理炉内には、該熱処理炉内の雰囲気を攪拌するファンが設けられ、
前記ファンは、前記ワークの熱処理時に正転駆動および逆転駆動が繰り返し切り換えられる、
ことを特徴とする請求項１０に記載の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のワークが載置され、アンモニアガスが供給されるとともに加熱具により内部雰囲気が加熱される熱処理炉内にて前記ワークの熱処理を行う際に用いられる熱処理治具、ならびにその熱処理治具および前記熱処理炉を備えた熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、鉄や鉄合金などの鉄系材料にて構成されるワークの表面に窒素を浸透拡散させるとともに焼入れ処理を施して、ワークの表面に硬化層を形成した浸窒焼入れ品を得ることが行われている。
【０００３】
具体的には、前記ワークを熱処理炉内に投入し、該熱処理炉によりワークを焼入れ可能温度（ワークの一部または全体をオーステナイト組織にする温度）にまで加熱するとともに（加熱温度は例えば７００度程度以上）、前記熱処理炉内にアンモニアガスまたはアンモニアガスと窒素ガスとを供給する。
熱処理炉内に供給されたアンモニアガスには熱分解反応が生じ、熱処理炉内の雰囲気はアンモニアと窒素と水素との混合雰囲気となるが、このような混合雰囲気内に前記ワークを投入することで、ワークの表面から窒素が拡散することとなる。
そして、ワークの表面から窒素を拡散させた後に、ワークを急冷して焼入れを行うことで、表面の硬度が高く内部の高度が低い浸窒焼入れ品が得られる。
なお、炉内にアンモニアガスを供給してワークに窒化処理を施す処理炉としては、例えば特許文献１に示すようなものがある。
【０００４】
前述のようにワークの表面から窒素を拡散させる浸窒処理を行った場合、窒素が拡散していくにつれてワーク表面近傍の窒素濃度が上昇していき、さらに拡散が進んでいくことにより、ワーク表面近傍においては図１２に示すような窒素の拡散パターンが形成される。つまり、ワーク表面では窒素濃度が最も高く、ワーク表面からの距離が大きくなるにつれて窒素濃度が減少していく。
【０００５】
その後、焼入れを行うことで窒素濃度が高いワーク表面は高硬度になり（例えば図１２の場合ではビッカース硬度で７００Ｈｖが得られる）、ワーク表面からの距離がｄ１の深さではワーク表面よりも低い硬度となり（例えば図１２の場合ではビッカース硬度で５００Ｈｖとなる）、ワーク表面からの距離がｄ１よりも深いｄ２の深さではさらに低い硬度となる（例えば図１２の場合ではビッカース硬度で４００Ｈｖとなる）。
【０００６】
得られた浸窒焼入れ品の特性としては、ワーク表面の硬さ（表面硬度）、および所定の硬度が得られるワーク表面からの距離（硬化深さ）が重要であり、浸窒焼入れ品を製造する際には、これらの２つの特性値または何れか１つの特性値を所定の範囲内で管理している。
なお、前記硬化深さは、図１２に示した場合において、得られる所定の硬度を５００Ｈｖに設定した場合には前記距離ｄ１となる。
【０００７】
また、ワーク表面への窒素の拡散のし易さを示す指標としては、炉内雰囲気における浸窒ポテンシャルがあり、浸窒ポテンシャルが高いほどワーク表面への窒素の拡散が促進されることとなる。
浸窒ポテンシャルは次式（１）にて表わされるが、浸窒ポテンシャルを大きくしてワーク表面への窒素の拡散をし易くするためには、炉内雰囲気におけるアンモニアガスの分圧を高くして、水素ガスの分圧を低くすることが有効であることがわかる。
Ｐ（Ｎ）＝Ｐ（ＮＨ３）／｛Ｐ（Ｈ２）３／２｝  ・・・（１）
【０００８】
そして、浸窒焼入れが行われるワークの表面硬度を高くするとともに硬化深さを大きくするための方法としては、浸窒ポテンシャルを高くすること、浸窒処理の処理温度を高くすること、および浸窒処理の処理時間を長くすること、の３つの方法があると一般的に考えられている。
【０００９】
ワークの表面硬度はワーク表面の窒素濃度が上昇するほど高くなるが、ワーク表面の窒素濃度の上昇は、浸窒ポテンシャルを高くしたり、浸窒処理時間を長くしたりすることで実現することができる。
しかし、ワーク表面の窒素濃度が高くなり過ぎると（１％程度以上になると）、ワークの表面にボイド（空孔）が生じて、得られた浸窒焼入れ品にクラックが発生するなど、製品の品質に影響を及ぼす場合がある。
【００１０】
また、浸窒処理は浸炭処理を行う場合に比べて低い雰囲気温度にて行われるため、ワーク表面への窒素の侵入速度が遅いが、大きな硬化深さを得るために浸窒ポテンシャルを高くしたり、浸窒処理時間を長くしたりすると、前述のようにボイドが発生するため、これらの方法により大きな硬化深さを得ることは困難である。
【００１１】
また、硬化深さを大きくするためには、浸窒処理の処理温度を高くすることも有効であるが、処理温度を高くすると、熱処理炉内におけるアンモニア濃度のばらつきが大きくなる。
浸窒焼入れ処理を行う場合は、熱処理炉内に一度に多数のワークを搬入した状態で処理を行うため、熱処理炉内におけるアンモニア濃度のばらつきが大きいと、得られた浸窒焼入れ品毎の表面硬度や硬化深さのばらつきが大きくなり、一定品質の製品を得ることが困難となってしまう。
【００１２】
【特許文献１】特開平８−１３１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、本発明においては、ワークに浸窒焼入れ処理を行う際に、熱処理炉内の処理温度を高くしながら熱処理炉内におけるアンモニア濃度のばらつきを抑えるとともに、ワーク表面へのボイドの発生を抑制することができ、高い表面硬度および大きな硬化深さを備えつつ、ワーク間での硬化深さなどの特性のばらつきが小さい浸窒焼入れ品を得ることが可能となる熱処理治具および熱処理装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決する熱処理治具および熱処理装置は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、複数のワークが載置され、アンモニアガスが供給されるとともに加熱具により内部雰囲気が加熱される熱処理炉内にて前記ワークの熱処理を行う際に用いられる熱処理治具であって、前記熱処理治具の側面外周を覆う側壁面を有する。
これにより、各ワークに浸窒焼入れ処理を施すことにより得られた浸窒焼入れ品の表面硬度や硬化深さのばらつきを抑えることができ、一定品質の製品を得ることが可能となる。
また、熱分解反応が同程度に進行したアンモニアガスを含んだ雰囲気のみが熱処理治具内に流入することとなるため、アンモニア濃度のばらつきを抑えながら浸窒処理時の処理温度を高くすることができ、ワーク表面へのボイドの発生を抑制しながら高い表面硬度および大きな硬化深さを有した浸窒焼入れ品を得ることができる。
【００１５】
また、請求項２記載の如く、前記側壁面の各部位においては、前記熱処理炉内におけるアンモニア濃度の高さに応じた面積の開口が形成されている。
これにより、得られた浸窒焼入れ品の表面硬度や硬化深さのばらつきを抑えることができ、一定品質の製品を得ることが可能となる。
また、アンモニア濃度のばらつきを抑えながら浸窒処理時の処理温度を高くすることができ、ワーク表面へのボイドの発生を抑制しながら高い表面硬度および大きな硬化深さを有した浸窒焼入れ品を得ることができる。
【００１６】
また、請求項３記載の如く、前記熱処理治具の上面には、該上面の開口面積を減少させる開口面積減少部材が配置される。
これにより、熱処理治具の上端面からの該熱処理治具内への雰囲気の流入が制限され、熱処理治具の下方からの雰囲気の流入を促進することができる。
【００１７】
また、請求項４記載の如く、前記熱処理治具は複数の区画に分割され、前記各区画の側面外周が前記側壁面にて覆われている。
これにより、前記各区画の側面から熱処理治具内部へ雰囲気が流入することを防止して、熱処理治具の下面から雰囲気を流入させることが可能となる。
従って、各区画内のワークを同じアンモニア濃度の雰囲気に晒すことができ、浸窒焼入れ処理により得られる浸窒焼入れ品の表面硬度や硬化深さのばらつきを抑えることができ、一定品質の製品を得ることが可能となる。
また、熱分解反応が同程度に進行したアンモニアガスを含んだ雰囲気のみが各区画内に流入することとなるため、アンモニア濃度のばらつきを抑えながら浸窒処理時の処理温度を高くすることができ、ワーク表面へのボイドの発生を抑制しながら高い表面硬度および大きな硬化深さを有した浸窒焼入れ品を得ることができる。
【００１８】
また、請求項５記載の如く、前記側壁面は、前記熱処理治具の本体に付設される壁板部材である。
これにより、前記側壁面が、熱処理治具の本体の側面の開口部を完全に覆うことができ、前記本体の側面から雰囲気が流入することを確実に防ぐことが可能となる。
【００１９】
また、請求項６記載の如く、前記側壁面は、前記熱処理治具の本体と、前記熱処理炉内に配置される加熱具との間に配設される板状部材である。
これにより、各ワークに浸窒焼入れ処理を施すことにより得られた浸窒焼入れ品の表面硬度や硬化深さのばらつきを抑えることができ、一定品質の製品を得ることが可能となる。
また、熱分解反応が同程度に進行したアンモニアガスを含んだ雰囲気のみが熱処理治具の本体内に流入することとなるため、アンモニア濃度のばらつきを抑えながら浸窒処理時の処理温度を高くすることができ、ワーク表面へのボイドの発生を抑制しながら高い表面硬度および大きな硬化深さを有した浸窒焼入れ品を得ることができる。
【００２０】
また、請求項７記載の如く、前記熱処理治具は、前記熱処理炉の一面に形成される搬送口を通じて前記熱処理炉外部から熱処理炉内部へ搬送可能に構成され、前記熱処理炉内においては、該熱処理炉内に搬送された熱処理治具の、該熱処理治具の搬送方向と直交する方向の外側方位置に加熱具が設置されており、前記側壁面は、前記熱処理治具の本体と前記熱処理炉内に配置される加熱具との間に配設される第一の板状部材、および前記熱処理治具の搬送方向における、該熱処理治具の外側方に配設される第二の板状部材である。
これにより、各ワークに浸窒焼入れ処理を施すことにより得られた浸窒焼入れ品の表面硬度や硬化深さのばらつきを抑えることができ、一定品質の製品を得ることが可能となる。
また、熱分解反応が同程度に進行したアンモニアガスを含んだ雰囲気のみが熱処理治具の本体内に流入することとなるため、アンモニア濃度のばらつきを抑えながら浸窒処理時の処理温度を高くすることができ、ワーク表面へのボイドの発生を抑制しながら高い表面硬度および大きな硬化深さを有した浸窒焼入れ品を得ることができる。
【００２１】
また、請求項８記載の如く、前記第二の板状部材は、前記熱処理治具に対する前記搬送口側および反搬送口側に配設され、前記搬送口側に配置される第二の板状部材は、前記熱処理治具の搬送経路を開閉可能に構成される。
これにより、熱処理治具の本体における搬送口側の側面を前記第二の板状部材にて覆いながら、前記本体を熱処理炉へ搬入・搬出することが可能となる。
【００２２】
また、請求項９記載の如く、前記側壁面は、低熱膨張金属にて構成される。
これにより、熱処理治具が加熱・冷却を繰り返されても、前記側壁面に歪みやうねりがあまり発生しないので、焼入れ時における油の流れに乱れが生じにくく、焼入れ後のワークに発生する歪みを減少させることができる。
また、前記側壁面の寿命を伸ばすことができる。
【００２３】
また、請求項１０記載の如く、熱処理装置は、請求項１〜請求項９の何れか一項に記載される熱処理治具、および前記熱処理炉を備える。
これにより、各ワークに浸窒焼入れ処理を施すことにより得られた浸窒焼入れ品の表面硬度や硬化深さのばらつきを抑えることができ、一定品質の製品を得ることが可能となる。
また、熱分解反応が同程度に進行したアンモニアガスを含んだ雰囲気のみが熱処理治具内に流入することとなるため、アンモニア濃度のばらつきを抑えながら浸窒処理時の処理温度を高くすることができ、ワーク表面へのボイドの発生を抑制しながら高い表面硬度および大きな硬化深さを有した浸窒焼入れ品を得ることができる。
【００２４】
また、請求項１１記載の如く、前記熱処理炉内には、該熱処理炉内の雰囲気を攪拌するファンが設けられ、前記ファンは、前記ワークの熱処理時に正転駆動および逆転駆動が繰り返し切り換えられる。
これにより、熱処理炉内の雰囲気のアンモニア濃度を全体的に均一にして、熱処理治具内の全てのワークに対して均一な浸窒処理を行うことが可能となり、得られる浸窒焼入れ品の表面硬度や硬化深さのばらつきを全体的に抑えることができ、一定品質の製品を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、各ワークに浸窒焼入れ処理を施すことにより得られた浸窒焼入れ品の表面硬度や硬化深さのばらつきを抑えることができ、一定品質の製品を得ることが可能となる。
また、熱分解反応が同程度に進行したアンモニアガスを含んだ雰囲気のみが熱処理治具内に流入することとなるため、アンモニア濃度のばらつきを抑えながら浸窒処理時の処理温度を高くすることができ、ワーク表面へのボイドの発生を抑制しながら高い表面硬度および大きな硬化深さを有した浸窒焼入れ品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
【００２７】
図１に示す熱処理装置は、熱処理炉１と、鉄または鉄合金にて構成されるワークＷが多数載置された熱処理治具２とを備えており、ワークＷを載置した状態の熱処理治具２を熱処理炉１内に搬入して熱処理を行うことで、ワークＷの表面に窒素を浸透拡散させるとともに焼入れを施す浸窒焼入処理を行うためのものである。
【００２８】
また、前記熱処理装置には搬送レール３が備えられており、熱処理治具２を熱処理炉１内へ搬入する際には、熱処理治具２を搬送レール３に沿って移動するように構成している。
【００２９】
前記熱処理炉１は、前室１ａと、前記前室１ａに連続して配置される加熱室１ｂと、前記前室１ａの下方に配置される焼入れ油槽１ｃとを備えている。
【００３０】
前室１ａと外部との間には第一開閉扉１５ａが設けられ、前室１ａと加熱室１ｂとの間には第二開閉扉１５ｂが設けられている。
また、加熱室１ｂ内には加熱室１ｂ内を加熱するための加熱具であるヒーター１３と、加熱室１ｂ内の雰囲気を攪拌するためのファン１４と、加熱室１ｂ内にアンモニアガスなどのガスを供給するためのガス供給管１２とが設けられている。
さらに前記焼入れ油槽１ｃ内には、焼入れ時にワークＷを急冷するための油が貯溜されている。
【００３１】
このように構成される熱処理炉１を用いてワークＷの浸窒焼入れ処理が行われるが、浸窒焼入れ処理を行う際には、まず熱処理治具２に複数のワークＷを載置し、ワークＷが載置された熱処理治具２を搬送レール３に沿って移動させて前記前室１ａ内に搬送する。
前室１ａにワークＷを搬送した後、前記第一開閉扉１５ａおよび第二開閉扉１５ｂを閉じて前室１ａ内を真空引きし、その後前室１ａ内に窒素ガスを充填する。
【００３２】
次に、前記第二開閉扉１５ｂを開いてワークＷを搬送レール３に沿って前室１ａから搬送口１ｄを通じて加熱室１ｂ内に搬送する。
加熱室１ｂ内にワークＷが搬送された後、前記ヒーター１３により加熱室１ｂ内の雰囲気を加熱することによりワークＷの加熱を行う。この場合、前記ファン１４により加熱室１ｂ内の雰囲気を攪拌することで、加熱室１ｂ内における各箇所の温度、雰囲気を一定にしている。
ヒーター１３によりワークＷを加熱した後、その加熱状態を維持しながら、前記ガス供給管１２から加熱室１ｂ内に所定流量のアンモニアガス（またはアンモニアガスおよび窒素ガス）を供給する。
【００３３】
つまり、加熱室１ｂでのワークＷへの浸窒処理は、アンモニアガス（またはアンモニアガスおよび窒素ガス）の雰囲気下で行われる。
また、加熱室１ｂにてワークＷへ浸窒処理を行うときには加熱室１ｂ内の雰囲気をヒーター１３により所定の温度に加熱するが、前記ヒーター１３による加熱は、加熱室１ｂ内の温度が所定の時間だけ所定の温度に維持されるように、熱処理炉１に接続される制御装置４により制御される。
【００３４】
なお、ワークＷに対する浸窒処理を行うときには、加熱室１ｂのヒーター１３による加熱は、例えばワークＷの温度が８００℃程度以上、特に８００℃程度から８５０℃程度までの範囲の温度となるように行われる。本例の場合では、例えば８１０℃や８３０℃の温度にて浸窒処理が行われる。
一般的に、ワークＷに対する浸窒処理は８００℃以下の低い温度で行われているが、本例のように８００℃を超える温度（好ましくは８１０℃、さらに好ましくは８３０℃）で浸窒処理を行うことで、ワークＷの表面硬度を高くするとともに硬化深さを大きくすることが可能となっている。
【００３５】
また、前記制御装置４は、前記ファン１４の運転や熱処理炉１内におけるワークＷの搬送や、第一開閉扉１５ａおよび第二開閉扉１５ｂの開閉や、加熱室１ｂ内へのアンモニアガスの供給などの制御も行う。
【００３６】
加熱室１ｂでのワークＷの加熱が完了すると、前記第二開閉扉１５ｂを開いてワークＷを前記焼入れ油槽１ｃへ搬送し、該焼入れ油槽１ｃ内の油にワークＷを浸漬して急冷する。
これにより、ワークＷの焼入れが行われ、浸窒焼入れ品が得られる。
【００３７】
なお、浸窒処理されたワークＷを焼入れすることにより、ワークＷにおけるオーステナイト組織がマルテンサイト化されるが、全てのオーステナイト組織がマルテンサイト化されるわけではなく、幾分かのオーステナイト組織が残留することとなる。
ワークＷ中にオーステナイト組織が残留していると時効変形が発生したり、残留オーステナイト組織量が少ないとワークＷの表面硬度が高くなったりすることから、焼入れ処理後にいわゆるサブゼロ処理が行われる場合がある。
このサブゼロ処理は焼入れ処理を施したワークＷを、焼入れ直後に０℃以下に急冷して、ワークＷ中の残留オーステナイト組織をマルテンサイト化する処理であるが、本例の場合では例えば−８０℃で冷却処理を行い、ワークＷの表面硬度を向上させている。
このように行われるサブゼロ処理の後には、焼き戻しが行われる。
【００３８】
また、サブゼロ処理における冷却温度は、−１２０℃や−１６０℃とすることも可能である。
サブゼロ処理を行わなかった場合のワークＷの表面硬度が例えば６００Ｈｖであった場合、−８０℃でサブゼロ処理を行うと例えば表面硬度が６３０Ｈｖに上昇し、−１２０℃でサブゼロ処理を行うと例えば表面硬度が６５０Ｈｖに上昇し、−１６０℃でサブゼロ処理を行うと例えば表面硬度が６７０Ｈｖに上昇する、といったように、冷却温度が低くなるにつれてワークＷの表面硬度が高くなる傾向にある。
【００３９】
図２に示すように、前記加熱室１ｂ内に設けられるヒーター１３は、例えば加熱室１ｂ内における両側面部に配置されている。
つまり、前記ヒーター１３は、加熱室１ｂ内に搬入されたワークＷ（熱処理治具２）の、ワーク搬送方向と直交する方向における両側の外側方に設置されている。
これにより、加熱室１ｂ内のワークＷ（熱処理治具２）は、ワーク搬送方向と直交する方向における両外側方から加熱されることとなる。
【００４０】
前記ファン１４は加熱室１ｂの天井面近傍に配置されており、前記ガス供給管１２は加熱室１ｂの天井面におけるファン１４の近傍位置から下方へ向けてアンモニアガスなどのガスを供給するように配置されている。
また、前記ファン１４は、上方または下方から供給される雰囲気を側方へ送風するように構成されている。
【００４１】
従って、図２に示すように、ファン１４によりワーク搬送方向と直交する方向の外側方へ送風された雰囲気は、熱処理治具２の両側方に位置するヒーター１３に沿って下方へ移動し、さらに熱処理治具２側へ流れる。
この場合、加熱室１ｂ内の上部で熱処理治具２側へ流れた雰囲気は熱処理治具２の上方を通過し、加熱室１ｂ内の上下中間部で熱処理治具２側へ流れた雰囲気は熱処理治具２の側面に達し、加熱室１ｂ内の下部で熱処理治具２側へ流れた雰囲気は熱処理治具２の下方へ回り込む。
【００４２】
加熱室１ｂ内の上部において熱処理治具２の上方を通過した雰囲気は再度ファン１４側へ戻る。
また、加熱室１ｂ内の上下中間部において熱処理治具２の側面に達した雰囲気は、熱処理治具２の側面が開口していて熱処理治具２の内部と外部とを遮蔽する部材がなければ、熱処理治具２内部へそのまま流入することとなる。
さらに、加熱室１ｂ内の下部において熱処理治具２の下方へ回り込んだ雰囲気は上昇して、開口している熱処理治具２の底面から熱処理治具２内部へ流入する。
【００４３】
このように、熱処理治具２の側面や底面から内部へ流入した雰囲気により、熱処理治具２内に載置されたワークＷの浸窒処理が行われる。
つまり、熱処理治具２内部に流入した雰囲気によりワークＷの表面から内部へ向かって窒素が拡散していく。
【００４４】
ここで、高温に加熱された加熱室１ｂ内に供給されたアンモニアガスには熱分解反応が生じるが、ファン１４により送風された雰囲気については加熱室１ｂ内の上部から下方へ移動する過程においても熱分解反応が進行する。
従って、加熱室１ｂ内の上部の雰囲気よりも下部の雰囲気の方が、熱分解反応が進んだ状態となっており、加熱室１ｂ内の上部のアンモニア濃度よりも下部のアンモニア濃度の方が低くなる傾向にある。
特にヒーター１３の近傍に沿って下降する雰囲気については、ヒーター１３が雰囲気以上に高温に加熱されているため熱分解反応の進行が激しく、上部のアンモニア濃度よりも下部のアンモニア濃度の方が低くなる傾向が顕著である。
【００４５】
従って、加熱室１ｂ内の雰囲気が、熱処理治具２の側面における上部から下部にわたって全体的に熱処理治具２内部へ流入可能であった場合は、ファン１４の送風により加熱室１ｂ内の上部からヒーター１３に沿って下方へ移動する雰囲気が、その移動途中に熱処理治具２の側面から内部へ流入して、熱処理治具２内に載置されているワークＷの表面から窒素が拡散していくことになるが、上部の雰囲気におけるアンモニア濃度よりも下部の雰囲気におけるアンモニア濃度の方が低いため、熱処理治具２内の上部に配置されているワークＷと下部に配置されているワークＷとでは、硬化深さや表面硬度がばらつくことになる。
【００４６】
そこで、前記熱処理治具２においては、以下のように構成して、均一なアンモニア濃度の雰囲気が熱処理治具２内に流入するようにしている。
例えば図３に示すように、熱処理治具２は、治具本体２１の側面外周を側壁面となる壁板２２・２２・・・にて覆って構成されている。
【００４７】
図４に示すように、前記治具本体２１は、例えば複数の底板２１ｂ・２１ｂ・・・を所定の間隔を隔てて複数段（本例では４段）に積層配置し、各底板２１ｂ・２１ｂ・・・を四角に配設した支柱２１ａ・２１ａ・・・にて支持して構成されている。
また、治具本体２１の上端部には、最上段の底板２１ｂから上方へ所定の間隔を隔てて天板２１ｃが配置されており、該天板２１ｃは前記支柱２１ａ・２１ａ・・・にて支持されている。
【００４８】
前記天板２１ｃは、例えば複数の板状部材を立てた姿勢で（板面が前後左右方向へ向く姿勢）格子状に組んで構成されており、上下方向に大きな開口率を有している。つまり、天板２１ｃは、平面視における面積全体のうち、各板状部材の厚みが占める面積以外の部分が開口部となっている。
【００４９】
また、各底板２１ｂ・２１ｂ・・・は、例えば前記天板２１ｃと同様に板状部材を格子状に組んで構成されたり、メッシュ状部材にて構成されたり、パンチングメタルにて構成されたりしており、前記天板２１ｃと同様に上下方向に大きな開口率を有していて、加熱室１ｂ内の雰囲気が熱処理治具２内部を上下方向へ通気可能となっている。
【００５０】
前記治具本体２１の各側面においては、各支柱２１ａ・２１ａ、各底板２１ｂ・２１ｂ・・・の厚み、および天板の厚みが占める面積以外の面積が開口している。
【００５１】
そして、前記熱処理治具２は、前記治具本体２１の各側面に板状部材にて構成される前記壁板２２・２２・・・を貼着して、該各側面を覆っている。
これにより、治具本体２１の各側面の前記開口部が壁板２２・２２・・・により閉塞されることとなる。
【００５２】
従って、加熱室１ｂ内におけるファン１４により送風された雰囲気の、熱処理治具２内への流入は、図５に示すようになる。
具体的には、加熱室１ｂ内の上部で熱処理治具２側へ流れた雰囲気は熱処理治具２の上方を通過し、再度ファン１４側へ戻る。
また、加熱室１ｂ内の上下中間部で熱処理治具２側へ流れた雰囲気は熱処理治具２の側面に達するが、熱処理治具２の側面は壁板２２・２２・・・に覆われて開口部が閉塞しているため、熱処理治具２の側面に達した雰囲気が熱処理治具２内に流入することはできない。
【００５３】
さらに、加熱室１ｂ内の下部で熱処理治具２側へ流れた雰囲気は熱処理治具２の下方へ回り込み、下方へ回り込んだ雰囲気は上昇して、熱処理治具２の底面（最も下段に位置する底板２１ｂ）の開口部から熱処理治具２内部へ流入する。下方から熱処理治具２内へ侵入した雰囲気は、熱処理治具２内を上方へ流れた後、天板２１ｃから外部へ排出されてファン１４側へ戻る。
【００５４】
つまり、浸窒処理時においては、アンモニアガスが供給されてファン１４により攪拌される加熱室１ｂ内の雰囲気は、熱処理治具２の側面からの該熱処理治具２内への流入が阻止され、熱処理治具２の下方からのみ該熱処理治具２内へ流入することが可能となっている。
【００５５】
このように、熱処理治具２内部には、加熱室１ｂ内の下部に存在している雰囲気、すなわち加熱室１ｂ内の上部から下方へ移動する過程でアンモニアガスの熱分解反応が進行した雰囲気のみが流入するため、熱処理治具２内に載置されている各ワークＷは同じアンモニア濃度の雰囲気に晒されることになり、浸窒反応が均一に進行することとなる。
【００５６】
これにより、各ワークＷに浸窒焼入れ処理を施すことにより得られた浸窒焼入れ品の表面硬度や硬化深さのばらつきを抑えることができ、一定品質の製品を得ることが可能となる。
また、熱分解反応が同程度に進行したアンモニアガスを含んだ雰囲気のみが熱処理治具２内に流入することとなるため、アンモニア濃度のばらつきを抑えながら浸窒処理時の処理温度を高くすることができ、ワークＷ表面へのボイドの発生を抑制しながら高い表面硬度および大きな硬化深さを有した浸窒焼入れ品を得ることができる。
【００５７】
また、前記壁板２２・２２・・・は、治具本体２１に貼着して付設されていて、治具本体２１の側面の開口部を完全に覆っているため、治具本体２１の側面から雰囲気が流入することを確実に防ぐことが可能となっている。
【００５８】
また、前記壁板２２・２２・・・を構成する素材としては、モリブデンやタングステンなどの低熱膨張金属を用いることができる。
鉄や鉄合金といった鉄系の素材を用いて壁板２２・２２・・・を構成した場合、壁板２２・２２・・・の熱膨張率が大きくなるため、熱処理治具２が加熱および冷却を繰り返しされることにより、壁板２２・２２・・・に歪みやうねりが生じ易くなり、その歪みやうねりが大きくなる。
このように壁板２２・２２・・・に歪みやうねりが生じると、ワークＷに浸窒処理を施した後に、熱処理治具２を前記油槽１ｃ内の油にワークＷを浸漬した際に、熱処理治具２内に流入する油の流れが乱れて乱流となる。
【００５９】
これにより、各ワークＷの部位による冷却度合いにばらつきが生じて、焼入れ後のワークＷに歪みが発生することとなる。
これに対して、壁板２２・２２・・・を前述のように低熱膨張金属にて構成すると、加熱および冷却を繰り返し行っても壁板２２・２２・・・には歪みやうねりがあまり発生しないので、焼入れ時における油の流れに乱れが生じにくく、焼入れ後のワークＷに発生する歪みを減少させることができる。
また、壁板２２・２２・・・に生じる歪みやうねりが小さいため、長期間使用しても焼入れ後のワークＷに大きな歪みを発生させることがないので、壁板２２・２２・・・の寿命を伸ばすことができる。
【００６０】
なお、前記熱処理治具２の上端部には板状部材を格子状に組んで構成した天板２１ｃが配置されており、熱処理治具２の上端面の開口面積は、天板２１ｃを設けない場合に比べて、各板状部材の厚みが占める面積分だけ小さくなっている。つまり、天板２１ｃは、熱処理治具２の上面の開口面積を減少させる開口面積減少部材として作用している。
このように、天板２１ｃを配置して熱処理治具２の上端面の開口面積を減少することにより、熱処理治具２の上端面からの該熱処理治具２内への雰囲気の流入が制限され、熱処理治具２の下方からの雰囲気の流入が促進されている。
【００６１】
また、前記熱処理治具２においては、治具本体２１の各側面を開口部のない壁板２２・２２・・・にて完全に塞いでいるが、前記壁板２２・２２・・・は、図６に示すように所定の開口面積を有するパンチングメタル素材にて構成したり、所定の開口面積有するメッシュ素材などで構成したりすることも可能である。
【００６２】
つまり、熱処理治具２の側面からの熱処理治具２内への雰囲気の流入を一部制限し、熱処理治具２の底面からの雰囲気の流入を主とすることで、熱処理治具２の側面から制限なしに雰囲気の流入が可能である場合に比べて、熱処理治具２内へ流入する雰囲気のアンモニア濃度のばらつきを抑えることが可能となる。
これにより、浸窒焼入れ品の表面硬度や硬化深さのばらつきを抑えて一定品質の製品を得ることが可能となるとともに、アンモニア濃度のばらつきを抑えながら浸窒処理時の処理温度を高くして、ワークＷ表面へのボイドの発生を抑制しながら高い表面硬度および大きな硬化深さを有した浸窒焼入れ品を得ることが可能となる。
【００６３】
また、前記壁板２２・２２・・・の各部位には、各部位に対応する箇所の雰囲気におけるアンモニア濃度の高さに応じた大きさの開口を形成することもできる。
例えば図７に示す壁板２２・２２・・・には、それぞれ下部に開口面積の大きな通気孔２２ａ・２２ａ・・・が複数形成され、上下方向中部に前記通気孔２２ａ・２２ａ・・・よりも開口面積の小さな通気孔２２ｂ・２２ｂ・・・が複数形成されており、上部には通気孔は形成されていない。
【００６４】
つまり、熱処理治具２の側面を全面にわたって開口した場合では、アンモニア濃度が高い雰囲気が流入して浸窒反応が進行し易い熱処理治具２の上部と、アンモニア濃度が低い雰囲気が流入して前記上部よりも浸窒反応が進行し難い熱処理治具２の下部とで、得られる浸窒焼入れ品の表面硬度や硬化深さにばらつきが生じる。
【００６５】
一方、壁板２２・２２・・・の下部に前記通気孔２２ａ・２２ａ・・・を形成し、上下中部に通気孔２２ｂ・２２ｂ・・・を形成し、上部には通気孔を形成しないことで、アンモニア濃度が高い雰囲気の熱処理治具２の上部内部への流入を抑制し、アンモニア濃度が中程度の雰囲気の熱処理治具２の上下中部内部への流入を若干許容し、アンモニア濃度が低い雰囲気の熱処理治具２の下部内部への流入を上下中部よりも多く許容している。
【００６６】
これにより、アンモニア濃度が高い熱処理治具２の上部での浸窒反応の進行を抑えるとともに、アンモニア濃度が低い熱処理治具２の下部での浸窒反応の進行を促進させて、浸窒反応が熱処理治具２内において全体的に均一に進行するようにしている。
【００６７】
このように、壁板２２・２２・・・における、アンモニア濃度の高い雰囲気が存在している箇所に対応する部位には通気孔を形成しないまたは小さな面積の通気孔を形成して浸窒反応の進行を抑制し、アンモニア濃度の低い雰囲気が存在している箇所に対応する部位には大きな面積の通気孔を形成して浸窒反応の進行を促進するといったように、壁板２２・２２・・・の各部位に、熱処理炉１内におけるアンモニア濃度の高さに応じた面積の開口を形成することで、熱処理治具２内における浸窒反応の進行が均一になるようにしている。
【００６８】
これにより、得られた浸窒焼入れ品の表面硬度や硬化深さのばらつきを抑えることができ、一定品質の製品を得ることが可能となる。
また、アンモニア濃度のばらつきを抑えながら浸窒処理時の処理温度を高くすることができ、ワークＷ表面へのボイドの発生を抑制しながら高い表面硬度および大きな硬化深さを有した浸窒焼入れ品を得ることができる。
【００６９】
なお、本例の壁板２２・２２・・・においては、アンモニア濃度の高さに応じた開口面積を得るために種々の大きさの通気孔２２ａ・２２ａ・・・および通気孔２２ｂ・２２ｂ・・・を形成したが、これに限るものではなく、部位によって開口率を異ならせたパンチングメタル素材やメッシュ素材などからなる板状部材を、壁板２２・２２・・・として用いることも可能である。
【００７０】
また、熱処理治具２は次のように構成することができる。
例えば図８に示す熱処理治具３０は、複数の個別治具３１・３１・・・から構成されており、複数の個別治具３１・３１・・・を行列方向に配列したものが、複数段積層されている（本例においては、一段につき２行３列に配列されたものが４段に積層されている）。
前記各個別治具３１・３１・・・には、それぞれ複数または単数のワークＷが載置されている。
【００７１】
前記各個別治具３１・３１・・・は、例えば、前記熱処理治具２の場合と同様に、大きな開口面積を有する底板および天板を所定間隔離した状態で支柱により支持してなる治具本体の各側面を壁板３１ａ・３１ａ・・・にて覆って構成されており、前記治具本体の側面の開口部が壁板３１ａ・３１ａ・・・により閉塞されている。
【００７２】
そして、側面が壁板３１ａ・３１ａ・・・により閉塞された個別治具３１・３１・・・を複数集積することにより熱処理治具３０が構成されている。
つまり、前記熱処理治具３０は複数の区画に分割されており（一つの区画が一つの個別治具３１に相当する）、前記各区画の側面外周が壁板３１ａ・３１ａ・・・にて覆われている。
【００７３】
このように熱処理治具３０は複数の区画に分割して構成した場合でも、前記各個別治具３１・３１・・・の側面から熱処理治具３０内部へ雰囲気が流入することを防止して、前記各個別治具３１・３１・・・の底板が配置される熱処理治具３０の下面から雰囲気を流入させることが可能となる。
【００７４】
従って、熱処理治具３０においても、各個別治具３１・３１・・・内のワークＷを同じアンモニア濃度の雰囲気に晒すことができ、浸窒焼入れ処理により得られる浸窒焼入れ品の表面硬度や硬化深さのばらつきを抑えることができ、一定品質の製品を得ることが可能となる。
また、熱分解反応が同程度に進行したアンモニアガスを含んだ雰囲気のみが各個別治具３１・３１・・・内に流入することとなるため、アンモニア濃度のばらつきを抑えながら浸窒処理時の処理温度を高くすることができ、ワークＷ表面へのボイドの発生を抑制しながら高い表面硬度および大きな硬化深さを有した浸窒焼入れ品を得ることができる。
【００７５】
また、前記各個別治具３１・３１・・・の壁板３１ａ・３１ａ・・・においては、前記熱処理治具２の壁板２２・２２・・・の場合と同様に、壁板３１ａ・３１ａ・・・が配置されている部位のアンモニア濃度に応じた面積の通気孔を形成して、各個別治具３１・３１・・・内における浸窒反応の進行度合いが均一になるようにすることができる。
【００７６】
これにより、アンモニア濃度のばらつきを抑えながら浸窒処理時の処理温度を高くすることができ、ワークＷ表面へのボイドの発生を抑制しながら高い表面硬度および大きな硬化深さを有した浸窒焼入れ品を得ることができるとともに、得られた浸窒焼入れ品の表面硬度や硬化深さのばらつきを抑えて、一定品質の製品を得ることが可能となる。
【００７７】
なお、前記壁板３１ａ・３１ａ・・・としては、該壁板３１ａ・３１ａ・・・が配置される部位によって開口率を異ならせたパンチングメタル素材やメッシュ素材などからなる板状部材を用いることも可能である。
【００７８】
また、複数のワークＷが載置される前記熱処理治具２の側面を覆う側壁面は、次のように構成することもできる。
例えば、図９、図１０に示す熱処理装置の熱処理炉１においては、加熱室１ｂ内に第一板状部材２３・２３および第二板状部材２４・２４が配設されている。
【００７９】
前記第一板状部材２３・２３は、加熱室１ｂに搬入された治具本体２１と加熱室１ｂ内に配置されるヒーター１３との間に設置される板状部材である。
つまり、第一板状部材２３・２３は、治具本体２１に対する、該治具本体２１の搬送方向と直交する方向の両外側方位置に配置されており、該第一板状部材２３・２３により、治具本体２１の搬送方向と直交する方向の側面外周が覆われている。
【００８０】
前記第二板状部材２４・２４は、治具本体２１の搬送方向における、該治具本体２１の両外側方に配設される板状部材である。
つまり、第二板状部材２４・２４は、治具本体２１に対する、該治具本体２１の搬送方向における前記搬送口１ｄ側、および反搬送口１ｄ側に配置されており、該第二板状部材２４・２４により治具本体２１の搬送方向の側面外周が覆われている。
【００８１】
このように、浸窒処理が行われる加熱室１ｂ内に搬送された治具本体２１の各側面の外周は、前記第一板状部材２３・２３、および第二板状部材２４・２４により覆われている。
【００８２】
従って、加熱室１ｂ内におけるファン１４により治具本体２１の搬送方向と直交する方向の外側方に送風された雰囲気の流れは、図１０に示すようになる。
具体的には、治具本体２１の搬送方向と直交する方向の外側方に送風された雰囲気は、治具本体２１の両側方に位置するヒーター１３に沿って下方へ移動し、さらに熱処理治具２側へ流れる。
【００８３】
この場合、ヒーター１３に沿って下方へ流れる雰囲気は、ヒーター１３と第一板状部材２３との間に形成される空間を流れることとなる。
前記空間を流れた雰囲気は加熱室１ｂ内の下部で治具本体２１側へ流れ、治具本体２１の下方へ回り込む。
加熱室１ｂ内の下部において治具本体２１の下方へ回り込んだ雰囲気は上昇して、開口している治具本体２１の底面から熱処理治具２内部へ流入する。
【００８４】
また、加熱室１ｂ内の上下中間部では、前記空間を流れる雰囲気は、第一板状部材２３・２３により治具本体２１側へ流れることを阻まれる。
これにより、ファン１４により送風された雰囲気が治具本体２１の側面から該治具本体２１内部に流入することが防止される。
【００８５】
同様に、加熱室１ｂ内におけるファン１４により治具本体２１の搬送方向の外側方に送風された雰囲気は、第二板状部材２４・２４により治具本体２１側へ流れることを阻まれるため、当該雰囲気が治具本体２１の側面から該治具本体２１内部に流入することが防止される。
【００８６】
つまり、浸窒処理時においては、アンモニアガスが供給されてファン１４により攪拌される加熱室１ｂ内の雰囲気は、治具本体２１の側面からの該治具本体２１内への流入が阻止され、治具本体２１の下方からのみ該治具本体２１内へ流入することが可能となっている。
【００８７】
このように、治具本体２１内部には、加熱室１ｂ内の下部に存在している雰囲気、すなわち加熱室１ｂ内の上部から下方へ移動する過程でアンモニアガスの熱分解反応が進行した雰囲気のみが流入するため、治具本体２１内に載置されている各ワークＷは同じアンモニア濃度の雰囲気に晒されることになり、浸窒反応が均一に進行することとなる。
【００８８】
これにより、各ワークＷに浸窒焼入れ処理を施すことにより得られた浸窒焼入れ品の表面硬度や硬化深さのばらつきを抑えることができ、一定品質の製品を得ることが可能となる。
また、熱分解反応が同程度に進行したアンモニアガスを含んだ雰囲気のみが治具本体２１内に流入することとなるため、アンモニア濃度のばらつきを抑えながら浸窒処理時の処理温度を高くすることができ、ワークＷ表面へのボイドの発生を抑制しながら高い表面硬度および大きな硬化深さを有した浸窒焼入れ品を得ることができる。
【００８９】
なお、本例においては、外部から加熱室１ｂに搬入されるのは治具本体２１のみであり（図１、図２などに示した例の場合のように、治具本体２１の側面外周に壁板２２・２２・・・を付設した状態の熱処理治具２ではなく）、図１、図２などに示した例における壁板２２・２２・・・に相当する側壁面としての役割を第一板状部材２３・２３および第二板状部材２４・２４が担うものである。
【００９０】
また、本例では、第一板状部材２３・２３および第二板状部材２４・２４においては、前記壁板２２・２２・・・の場合と同様に、各部位にアンモニア濃度に応じた大きさの通気孔を適宜形成したり、アンモニア濃度に応じた開口率を有するパンチングメタル素材やメッシュ素材などを用いたりして、第一板状部材２３・２３および第二板状部材２４・２４の各部位の開口面積をアンモニア濃度に応じて変化させることができる。
【００９１】
また、本例において加熱室１ｂに搬入される治具本体２１においては、各側面に、ある程度の開口面積を有するパンチングメタル素材やメッシュ素材にて構成される板状部材（治具本体２１の各側面の開口部を完全に塞がない程度の板状部材）を付設した構成とすることも可能である。
さらに、本例では、治具本体２１に前記壁板２２・２２・・・を付設した状態の熱処理治具２を加熱室１ｂに搬入するように構成することも可能である。
【００９２】
また、前記第二板状部材２４・２４のうち、治具本体２１の搬送方向における前記搬送口１ｄ側に配置される第二板状部材２４は、昇降可能に構成されている。
つまり、搬送口１ｄ側の第二板状部材２４は、下降して前記搬送レール３よりも下方に位置した状態（図９に示す状態）と、上昇して搬送レール３よりも上方へ突出した状態とに切り換え可能に構成されている。
【００９３】
第二板状部材２４は、搬送レール３よりも上方へ突出した上昇状態にあるときに治具本体２１の側面を覆って該側面の開口部を閉塞し、搬送レール３よりも下方に位置した下降状態にあるときに加熱室１ｂに対する治具本体２１の搬入・搬出を行うことが可能となる。
このように、搬送口１ｄ側の第二板状部材２４を昇降可能に構成することで、治具本体２１における搬送口１ｄ側の側面を第二板状部材２４にて覆いながら、治具本体２１を加熱室１ｂへ搬入・搬出することが可能となる。
【００９４】
また、加熱室１ｂ内の雰囲気を攪拌するファン１４は、ワークＷの浸窒処理時には、所定時間毎に正転駆動および逆転駆動を繰り返し切り換えるように構成されている。
ファン１４を正転回転または逆転回転にて連続して駆動していると、加熱室１ｂ内の雰囲気には一定方向の流れが生じる傾向にあるが、正転回転での駆動および逆転回転での駆動を繰り返し切り換えることで、雰囲気の一定方向の流れが乱されることとなる。
【００９５】
このように、ファン１４の正転駆動および逆転駆動を繰り返し切り換えて加熱室１ｂ内の雰囲気の流れを乱すことで、加熱室１ｂ内の雰囲気における前後左右方向（水平方向）のアンモニア濃度のばらつきを低減することができる。
これにより、得られる浸窒焼入れ品の表面硬度や硬化深さのばらつきを抑えることができ、一定品質の製品を得ることが可能となる。
【００９６】
なお、ファン１４の正転駆動および逆転駆動を切り換えることは、前後左右方向（水平方向）における浸窒焼入れ品の表面硬度や硬化深さのばらつきを低減することに対して、特に効果的である。
これに対し、前述の熱処理治具２の側面外周を壁板２２・２２・・・や第一板状部材２３・２３および第二板状部材２４・２４にて覆うことは、上下方向における浸窒焼入れ品の表面硬度や硬化深さのばらつきを低減することに対して、特に効果的となっている。
【００９７】
従って、熱処理治具２の側面外周を壁板２２・２２・・・などの側壁面にて覆うことに加えて、前記ファン１４の正転駆動および逆転駆動を繰り返し切り換えるように構成することで、加熱室１ｂ内の雰囲気のアンモニア濃度を全体的に均一にして、熱処理治具２内の全てのワークＷに対して均一な浸窒処理を行うことが可能となり、得られる浸窒焼入れ品の表面硬度や硬化深さのばらつきを全体的に抑えることができ、一定品質の製品を得ることが可能となる。
【００９８】
次に、以上のように構成した熱処理治具２および熱処理炉１を用いて、以下の実施例１〜４のように実際にワークＷに対して浸窒焼入れ処理を施した場合の結果について図１１を用いて説明する。
各実施例の処理条件としては、上下４段にワークＷを載置した熱処理治具２を用いて、８３０℃の温度で浸窒処理を行った。
【００９９】
また、実施例１においては、熱処理治具２の側面を所定の大きさで均一な開口率の壁板にて閉塞して処理を実施し、実施例２においては、熱処理治具２の側面の開口率をアンモニア濃度が高い上から１段目が０％、上から２段目および３段目を２０％、アンモニア濃度が低い上から４段目を５０％とした壁板にて閉塞するとともに、ファン１４の正転駆動および逆転駆動を切り換えて処理を実施し、実施例３においては、熱処理治具２の側面を開口率０％の壁板にて完全に閉塞するとともに、ファン１４の正転駆動および逆転駆動を切り換えて処理を実施し、実施例４においては、熱処理治具２の側面を開口率０％の壁板にて完全に閉塞するとともに、ファン１４の正転駆動および逆転駆動を切り換えて浸窒焼入れ処理を行った後に、−１２０℃の温度でサブゼロ処理を実施した。
【０１００】
このように、各実施例について浸窒焼入れ処理を行ったところ、実施例１では、ワークＷの表面硬度が６００±１３０Ｈｖであった。また、処理を施されたワーク表面にはボイドが発生しており、熱処理治具２の上段側に位置するワークＷほど大きなボイドであった。さらに、ワークＷの表面硬度は、熱処理治具２の上段側から下段側へいくにつれて、低い値を示した。
【０１０１】
実施例２では、ワークＷの表面硬度が６４０±８０Ｈｖであった。処理を施されたワーク表面にはボイドが発生したものがあったが、少なかった。
実施例３では、ワークＷの表面硬度が６２０±３０Ｈｖであった。熱処理治具２内のワークＷには全段においてボイドの発生は見られなかった。
実施例４では、ワークＷの表面硬度が６５５±３０Ｈｖであった。熱処理治具２内のワークＷには全段においてボイドの発生は見られなかった。
【０１０２】
実施例１と実施例２および実施例３とを比べてみると、熱処理治具２の側面外周を覆う側壁面を設けること、およびファン１４の正転駆動および逆転駆動の切り換えが、ワークＷの表面硬度の向上、ワークＷの表面硬度のばらつき低減、およびボイドの発生低減に対して効果を有していることがわかる。
また、熱処理治具２の側面外周を覆う側壁面にアンモニア濃度の高さに応じた面積の開口を形成した場合（実施例２）に対して、開口を全く形成しなかった場合（実施例３）では、ワークＷの表面硬度が若干低下するが、表面硬度のばらつきは小さくなっている。
【０１０３】
また、実施例３と実施例４とを比べてみると、浸窒焼入れ処理後にサブゼロ処理を施すことで（実施例４）、サブゼロ処理を行わない場合（実施例３）に対して、ワークＷの表面硬度のばらつき低減、およびボイドの発生低減の効果を保ったまま、ワークＷの表面硬度をさらに高くすることが可能となっている。
【０１０４】
また、浸窒処理温度を８１０℃に設定した場合、前記実施例１の条件で処理を行っても、８３０℃の浸窒処理温度における実施例４の条件での処理にて得られた表面硬度の高さおよびばらつきと同程度のものを得ることができるが、８１０℃の浸窒処理温度での硬化深さ（例えば０．１９ｍｍ）は、８３０℃の浸窒処理温度での硬化深さ（例えば０．２５ｍｍ）に比べて浅くなる。
【０１０５】
なお、上記で説明を行った、熱処理治具２側面外周に配置される壁板２２・２２・・・、第一板状部材２３・２３および第二板状部材２４・２４や、ファン１４の正転駆動および逆転駆動の切り換えや、サブゼロ処理などによるワークＷの表面硬度および硬化深さのばらつき低減の効果は、浸窒処理温度が低い場合でも奏されるが、浸窒処理温度が高くなるほどワークＷの表面硬度および硬化深さのばらつき低減効果は大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】熱処理炉を示す側面断面図である。
【図２】熱処理炉の加熱室を示す正面断面図である。
【図３】熱処理治具を示す斜視図である。
【図４】熱処理治具における治具本体及び壁板を示す斜視図である。
【図５】熱処理治具が搬入された加熱室内における雰囲気の流れを示す正面断面図である。
【図６】熱処理治具の第二の実施例を示す斜視図である。
【図７】熱処理治具の第三の実施例を示す斜視図である。
【図８】熱処理治具の第四の実施例を示す斜視図である。
【図９】熱処理治具における治具本体の側面外周に配設される第一板状部材および第二板状部材が設けられた熱処理炉を示す側面断面図である。
【図１０】熱処理治具における治具本体の側面外周に配設される第一板状部材および第二板状部材が設けられた熱処理炉を示す正面断面図である。
【図１１】種々の条件にてワークに対して浸窒焼入れ処理を施した各実施例の結果を示す図である。
【図１２】浸窒焼入れ処理を施したワークのワーク表面からの距離と窒素濃度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１０７】
Ｗ    ワーク
１    熱処理炉
１ａ  前室
１ｂ  加熱室
１ｃ  油槽
１ｄ  搬送口
２    熱処理治具
３    搬送レール
１２    ガス供給管
１３    ヒーター
１４    ファン
２１    治具本体
２１ａ  支柱
２１ｂ  底板
２１ｃ  天板
２２    壁板
２３    第一板状部材
２４    第二板状部材
２２ａ・２２ｂ  通気孔
３０    熱処理治具
３１    個別治具
３１ａ  壁板
【図１】
2010007128.tif 000003
【図２】
2010007128.tif 000004
【図３】
2010007128.tif 000005
【図４】
2010007128.tif 000006
【図５】
2010007128.tif 000007
【図６】
2010007128.tif 000008
【図７】
2010007128.tif 000009
【図８】
2010007128.tif 000010
【図９】
2010007128.tif 000011
【図１０】
2010007128.tif 000012
【図１１】
2010007128.tif 000013
【図１２】
2010007128.tif 000014