(57)【要約】  一定の硬化層深さを確保し、化合物層の生成を抑制し得る、低合金鋼の窒化処理方法を提供する。低合金鋼を５５０〜６２０℃に加熱し、全体の処理時間Ａを１．５〜１０時間として、高ＫＮ値処理及び低ＫＮ値処理を実施する。高ＫＮ値処理では、式（１）の窒化ポテンシャルＫＮXが０．１５〜１．５０であり、ＫＮXの平均値ＫＮXaveが０．３０〜０．８０であり、処理時間をＸ時間である。低ＫＮ値処理は高ＫＮ値処理を実施した後に実施し、式（１）の窒化ポテンシャルＫＮYが０．０２〜０．２５であり、ＫＮYの平均値ＫＮYaveが０．０３〜０．２０であり、処理時間をＹ時間である。式（２）によって求められる窒化ポテンシャルの平均値ＫＮaveは０．０７〜０．３０である。      ＫＮi＝（ＮＨ3分圧）／［（Ｈ2分圧）3/2］      ・・・  （１）      ＫＮave＝（Ｘ×ＫＮXave＋Ｙ×ＫＮYave）／Ａ  ・・・  （２）  ここで、ｉはＸ又はＹである。
2015136917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＨ3、Ｈ2及びＮ2を含むガス雰囲気で低合金鋼を５５０〜６２０℃に加熱し、全体の処理時間Ａを１．５〜１０時間とするガス窒化処理工程を備え、
前記ガス窒化処理工程は、
式（１）によって求められる窒化ポテンシャルＫＮXが０．１５〜１．５０であり、前記窒化ポテンシャルＫＮXの平均値ＫＮXaveが０．３０〜０．８０であり、処理時間をＸ時間とする高ＫＮ値処理を実施する工程と、
前記高ＫＮ値処理を実施した後、式（１）によって求められる窒化ポテンシャルＫＮYが０．０２〜０．２５であり、前記窒化ポテンシャルＫＮYの平均値ＫＮYaveが０．０３〜０．２０であり、処理時間をＹ時間とする低ＫＮ値処理を実施する工程とを含み、
式（２）によって求められる窒化ポテンシャルの平均値ＫＮaveが０．０７〜０．３０である、窒化処理方法。
ＫＮi＝（ＮＨ3分圧）／［（Ｈ2分圧）3/2］      ・・・  （１）
ＫＮave＝（Ｘ×ＫＮXave＋Ｙ×ＫＮYave）／Ａ  ・・・  （２）
ここで、ｉはＸ又はＹである。
【請求項２】
低合金鋼を準備する工程と、
前記低合金鋼に対して、請求項１に記載の窒化処理方法を実施して窒化部品を製造する、窒化部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化処理方法、及び、窒化部品の製造方法に関し、さらに詳しくは、低合金鋼の窒化処理方法、及び窒化部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や各種産業機械などに使用される鋼部品には、疲労強度、耐摩耗性、及び耐焼付き性などの機械的性質を向上させるために、浸炭焼き入れ、高周波焼き入れ、窒化、及び軟窒化などの表面硬化熱処理が施される。窒化処理及び軟窒化処理は、加熱温度がＡ1点以下のフェライト域で熱処理し、相変態を利用しない。その結果、熱処理ひずみを小さくすることができる。そのため、窒化処理及び軟窒化処理は、高い寸法精度を有する部品や大型の部品に用いられることが多く、例えば自動車のトランスミッション部品に用いられる歯車や、エンジンに用いられるクランクに適用されている。特に窒化処理は、軟窒化処理と比較して、処理に必要なガスの種類が少ないため、雰囲気の制御が行い易い。【０００３】
窒化処理には、ガス窒化処理、塩浴窒化処理、プラズマ窒化処理などがある。自動車用の部品等には、主に、生産性に優れるガス窒化処理が用いられる。ガス窒化処理によって、鋼材表面には、厚さが１０μｍ以上の化合物層が形成される。化合物層はＦｅ2〜3ＮやＦｅ4Ｎなどの窒化物が含まれ、化合物層の硬さは鋼部品の母材と比較して極めて高い。そのため、化合物層は、使用の初期において、鋼部品の耐摩耗性及び面疲労強度を向上させる。【０００４】
しかしながら、化合物層は低靭性であり、変形能が低いため、使用中に剥離や割れが発生しやすい。そのため、ガス窒化処理された窒化部品を、衝撃的な応力や大きな曲げ応力が負荷される部品として用いることは難しい。また、ガス窒化処理は熱処理ひずみが小さいものの、シャフトやクランクなどの長尺部品では、矯正が必要になる場合がある。この場合、化合物層の厚みによっては、矯正時に割れが発生し、部品の疲労強度が低下することがある。【０００５】
したがって、ガス窒化処理では、化合物層の厚さを薄くし、更には、化合物層を無くすことが求められている。ところで、化合物層の厚さは、窒化処理の処理温度と、ＮＨ3分圧及びＨ2分圧から次式で求められる窒化ポテンシャルＫＮとにより制御できることが知られている。
ＫＮ＝（ＮＨ3分圧）／［（Ｈ2分圧）3/2］【０００６】
窒化ポテンシャルＫＮを低くすれば、化合物層を薄くし、更には化合物層を無くすことも可能である。しかしながら、窒化ポテンシャルＫＮを低くすれば、鋼中に窒素が侵入し難くなる。この場合、窒素拡散層と呼ばれる硬化層の硬さが低くなり、かつ、硬化層の深さも浅くなる。その結果、窒化部品の疲労強度、耐摩耗性、及び耐焼付き性が低下する。ガス窒化処理後の窒化部品に対して機械研磨又はショットブラスト等を実施して、化合物層を除去する方法もある。しかしながら、この方法では製造コストが高くなる。【０００７】
このような問題に対して、ガス窒化処理の雰囲気を、上記の窒化ポテンシャルとは異なる窒化パラメータＫＮ´＝（ＮＨ3分圧）／［（Ｈ2分圧）1/2］によって制御し、硬化層深さを均一にする方法が提案されている（例えば、特許文献１）。また、浸窒処理において、窒化処理物を処理炉内に配置する際に、表面が非窒化性材料から構成された治具を使用する方法が提案されている（例えば、特許文献２）。【０００８】
特許文献１によって提案された窒化パラメータを用いれば、短時間で、最表面に生成する化合物層を抑制することが可能である。しかし、要求特性によっては、十分な硬化層深さが得られない場合がある。また、特許文献２で提案されているように、非窒化性の治具を用意し、フッ化処理を行う場合、治具の選択及び作業工数の増加という新たな問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２８５８８号公報
【特許文献２】特開２００７−３１７５９号公報
【発明の概要】
【００１０】
本発明の目的は、化合物層の生成を抑制し、かつ、十分な表面硬さ及び硬化層深さが得られる、低合金鋼の窒化処理方法を提供することである。
【００１１】
本実施形態による窒化処理方法は、ＮＨ3、Ｈ2及びＮ2を含むガス雰囲気で低合金鋼を５５０〜６２０℃に加熱し、全体の処理時間Ａを１．５〜１０時間とするガス窒化処理工程を備える。ガス窒化処理工程は、高ＫＮ値処理を実施する工程と、低ＫＮ値処理を実施する工程とを含む。高ＫＮ値処理を実施する工程では、式（１）によって求められる窒化ポテンシャルＫＮXが０．１５〜１．５０であり、窒化ポテンシャルＫＮXの平均値ＫＮXaveが０．３０〜０．８０であり、処理時間をＸ時間とする。低ＫＮ値処理を実施する工程は、高ＫＮ値処理を実施した後に実施する。低ＫＮ値処理では、下記式（１）によって求められる窒化ポテンシャルＫＮYが０．０２〜０．２５であり、窒化ポテンシャルＫＮYの平均値ＫＮYaveが０．０３〜０．２０であり、処理時間をＹ時間とする。式（２）によって求められる窒化ポテンシャルの平均値ＫＮaveは０．０７〜０．３０である。
ＫＮi＝（ＮＨ3分圧）／［（Ｈ2分圧）3/2］      ・・・  （１）
ＫＮave＝（Ｘ×ＫＮXave＋Ｙ×ＫＮYave）／Ａ  ・・・  （２）
ここで、ｉはＸ又はＹである。
【００１２】
本実施形態の窒化処理方法では、化合物層の生成を抑制し、かつ、十分な硬化層深さが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、高ＫＮ値処理の窒化ポテンシャルの平均値ＫＮXaveと、表面硬さ及び化合物層厚さとの関係を示す図である。
【図２】図２は、低ＫＮ値処理の窒化ポテンシャルの平均値ＫＮYaveと、表面硬さ及び化合物層厚さとの関係を示す図である。
【図３】図３は、窒化ポテンシャルの平均値ＫＮaveと、表面硬さ及び化合物層厚さとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１５】
本発明者らは、窒化処理によって低合金鋼の表面に形成される化合物層を薄くし、かつ、深い硬化層を得る方法について検討を行った。さらに、窒化処理時（特に高いＫＮ値での処理時）において、低合金鋼の表面近傍に、窒素がガス化して空隙が形成されるのを抑制する方法も併せて検討した。その結果、本発明者らは、下記（ａ）〜（ｃ）の知見を得た。
【００１６】
（ａ）ガス窒化処理におけるＫＮ値について
一般に、ＫＮ値は、ガス窒化処理を行う炉内の雰囲気（窒化処理雰囲気、又は、単に雰囲気ということがある。）のＮＨ3分圧、及び、Ｈ2分圧を用いて、下記式で定義される。
ＫＮ＝（ＮＨ3分圧）／［（Ｈ2分圧）3/2］
【００１７】
ＫＮ値は、ガス流量によって制御することができる。しかしながら、窒化処理雰囲気のＫＮ値が平衡状態に達するまでには、流量を設定してから一定の時間が必要である。そのため、ＫＮ値が平行状態に達するまでの間にもＫＮ値は時々刻々と変化している。また、ガス窒化処理の途中でＫＮ値を変更する場合、平衡状態に達するまでの間にＫＮ値は変動する。
【００１８】
上述のようなＫＮ値の変動は、化合物層、表面硬さ及び硬化層深さに影響を及ぼす。そのため、ＫＮ値の平均値だけでなく、ガス窒化処理中のＫＮ値のばらつきの範囲も所定範囲内に制御すれば、硬化層深さを十分に確保でき、かつ、化合物層の生成を抑制できる。
【００１９】
（ｂ）化合物層の生成の抑制と表面硬さ及び硬化層深さの確保との両立について
硬化層を生成するためには、化合物層を窒素の供給源に利用した方が効率的である。化合物層の生成を抑制し、硬化層深さを確保するために、ガス窒化処理の前半に化合物層を形成する。そして、ガス窒化処理の後半に化合物層を分解させ、ガス窒化処理の終了時には化合物層がほぼ無くなるように、ＫＮ値を制御すればよい。具体的には、ガス窒化処理の前半では、窒化ポテンシャルを高くしたガス窒化処理（高ＫＮ値処理）を実施する。そして、ガス窒化処理の後半では、高ＫＮ値処理よりも窒化ポテンシャルを低くしたガス窒化処理（低ＫＮ値処理）を実施する。この場合、高ＫＮ値処理で形成された化合物層が、低ＫＮ値処理で分解され、窒素拡散層（硬化層）の形成を促進する。そのため、窒化部品において化合物層を抑制し、かつ表面硬さを高め、硬化層深さを深くすることができる。
【００２０】
（ｃ）空隙の生成の抑制について
ガス窒化処理の前半に高ＫＮ値で窒化処理して化合物層を生成させる場合、化合物層中に空隙を含む層（ポーラス層という）が生成される場合がある。この場合、窒化物が分解して窒素拡散層（硬化層）が形成された後も、窒素拡散層内に空隙がそのまま残存する場合がある。窒素拡散層内に空隙が残存すれば、窒化部品の疲労強度及び曲げ矯正性（曲げ矯正による硬化層の割れの有無）が低下する。高ＫＮ値処理において化合物層を生成させる場合にＫＮ値の上限を制限すれば、ポーラス層及び空隙の生成を極力抑制することができる。
【００２１】
以上の知見に基づいて完成した本実施形態の窒化処理方法は、ＮＨ3、Ｈ2及びＮ2を含むガス雰囲気で低合金鋼を５５０〜６２０℃に加熱し、全体の処理時間Ａを１．５〜１０時間とするガス窒化処理工程を備える。ガス窒化処理工程は、高ＫＮ値処理を実施する工程と、低ＫＮ値処理を実施する工程とを含む。高ＫＮ値処理を実施する工程では、式（１）によって求められる窒化ポテンシャルＫＮXが０．１５〜１．５０であり、窒化ポテンシャルＫＮXの平均値ＫＮXaveが０．３０〜０．８０であり、処理時間をＸ時間とする。低ＫＮ値処理を実施する工程は、高ＫＮ値処理を実施した後に実施する。低ＫＮ値処理では、式（１）によって求められる窒化ポテンシャルＫＮYが０．０２〜０．２５であり、窒化ポテンシャルＫＮYの平均値ＫＮYaveが０．０３〜０．２０であり、処理時間をＹ時間とする。式（２）によって求められる窒化ポテンシャルの平均値ＫＮaveは０．０７〜０．３０である。
ＫＮi＝（ＮＨ3分圧）／［（Ｈ2分圧）3/2］      ・・・  （１）
ＫＮave＝（Ｘ×ＫＮXave＋Ｙ×ＫＮYave）／Ａ  ・・・  （２）
ここで、ｉはＸ又はＹである。
【００２２】
上述の窒化処理方法によれば、低合金鋼の表面に形成される化合物層を薄くし、好ましくは空隙（ポーラス層）の生成を抑制し、さらに、高い表面硬さ及び深い硬化層を得ることができる。そのため、この窒化処理を実施して製造された窒化部品（低合金鋼製部品）は、疲労強度、耐摩耗性、及び、耐焼付き性などの機械的性質が高まり、かつ、曲げ矯正性が高まる。
【００２３】
本実施形態の窒化部品の製造方法は、低合金鋼を準備する工程と、低合金鋼に対して上述の窒化処理方法を実施して、窒化部品を製造する工程とを備える。
【００２４】
以下、本実施形態による窒化処理方法及び窒化部品の製造方法について詳述する。
【００２５】
［窒化処理方法］
本実施形態による窒化処理方法では、低合金鋼に対してガス窒化処理を実施する。ガス窒化処理の処理温度は５５０〜６２０℃であり、ガス窒化処理全体の処理時間Ａは１．５〜１０時間である。
【００２６】
［ガス窒化処理の対象材］
初めに、本実施形態の窒化処理方法の対象となる低合金鋼を準備する。本明細書でいう低合金鋼は、質量％で９３％以上のＦｅを含有し、さらに好ましくは９５％以上Ｆｅを含有する鋼と定義する。本明細書でいう低合金鋼は例えば、ＪＩＳ  Ｇ  ４０５１に規定される機械構造用炭素鋼鋼材、ＪＩＳ  Ｇ  ４０５２に規定される焼入れ性を保証した構造用鋼鋼材、ＪＩＳ  Ｇ  ４０５３に規定される機械構造用合金鋼鋼材である。低合金鋼中の合金元素の含有量は、上述のＪＩＳ規格の規定から逸脱してもよい。低合金鋼はさらに、ガス窒化処理による表層部の硬さの向上に有効なＴｉ、Ｖ、Ａｌ、Ｎｂ等、又は、これら以外の元素を、適宜含有してもよい。
【００２７】
［処理温度：５５０〜６２０℃］
ガス窒化処理の温度（窒化処理温度）は、主に、窒素の拡散速度と相関があり、表面硬さ及び硬化層深さに影響を及ぼす。窒化処理温度が低すぎれば、窒素の拡散速度が遅く、表面硬さが低くなり、硬化層深さが浅くなる。一方、窒化処理温度がＡC1点を超えれば、フェライト相（α相）よりも窒素の拡散速度が小さいオーステナイト相（γ相）が鋼中に生成され、表面硬さが低くなり、硬化層深さが浅くなる。したがって、本実施形態では、窒化処理温度は５５０〜６２０℃である。この場合、表面硬さが低くなるのを抑制でき、かつ、硬化層深さが浅くなるのを抑制できる。
【００２８】
［ガス窒化処理全体の処理時間Ａ：１．５〜１０時間］
本実施形態では、ＮＨ3、Ｈ2、Ｎ2を含む雰囲気でガス窒化処理を実施する。窒化処理全体の時間、つまり、窒化処理の開始から終了までの時間（処理時間Ａ）は、化合物層の形成及び分解と窒素の浸透と相関があり、表面硬さ及び硬化層深さに影響を及ぼす。処理時間Ａが短すぎると表面硬さが低くなり、硬化層深さが浅くなる。一方、処理時間Ａが長すぎれば、脱窒が発生して鋼の表面硬さが低下する。処理時間Ａが長すぎればさらに、製造コストが高くなる。したがって、窒化処理全体の処理時間Ａは１．５〜１０時間である。
【００２９】
なお、本実施形態のガス窒化処理の雰囲気は、ＮＨ3、Ｈ2及びＮ2の他、不可避的に酸素、二酸化炭素などの不純物を含む。好ましい雰囲気は、ＮＨ3、Ｈ2及びＮ2を合計で９９．５％（体積％）以上含有する。
【００３０】
［高ＫＮ値処理及び低ＫＮ値処理］
上述のガス窒化処理は、高ＫＮ値処理を実施する工程と、低ＫＮ値処理を実施する工程とを含む。高ＫＮ値処理では、低ＫＮ値処理よりも高い窒化ポテンシャルＫＮXでガス窒化処理を実施する。さらに高ＫＮ値処理後に低ＫＮ値処理を実施する。低ＫＮ値処理では、高ＫＮ値処理よりも低い窒化ポテンシャルＫＮYでガス窒化処理を実施する。
【００３１】
このように、本窒化処理方法では、２段階のガス窒化処理（高ＫＮ値処理、低ＫＮ値処理）を実施する。ガス窒化処理の前半（高ＫＮ値処理）で窒化ポテンシャルＫＮ値を高くすることにより、低合金鋼の表面に化合物層を生成させる。その後、ガス窒化処理の後半（低ＫＮ値処理）で窒化ポテンシャルＫＮ値を下げることにより、低合金鋼の表面に形成された化合物層を分解させ、鋼中に窒素を浸透拡散させる。２段階のガス窒化処理とすることにより、化合物層の厚さを低減しつつ、化合物層の分解により得られた窒素を用いて十分な硬化層深さを得る。
【００３２】
高ＫＮ値処理の窒素ポテンシャルをＫＮXとし、低ＫＮ値処理の窒素ポテンシャルをＫＮYとする。このとき、窒素ポテンシャルＫＮi（ｉはＸ又はＹ）は、式（１）で定義される。
ＫＮi＝（ＮＨ3分圧）／［（Ｈ2分圧）3/2］  ・・・  （１）
【００３３】
ガス窒化処理の雰囲気のＮＨ3及びＨ2の分圧は、ガスの流量を調整することにより制御することができる。したがって、窒素ポテンシャルＫＮiはガス流量により調整可能である。
【００３４】
高ＫＮ値処理から低ＫＮ値処理への移行するとき、ＫＮi値を低下させるためにガス流量を調整すると、炉内のＮＨ3及びＨ2の分圧が安定化するまでに、ある程度の時間を要する。ＫＮi値を変更するためのガス流量の調整は１回でもよいし、必要に応じて複数回（２回以上）でもよい。高ＫＮ値処理の後、低ＫＮ値処理の前に、一旦、ＫＮi値を低下させた後、上昇させてもよい。高ＫＮ値処理後のＫＮi値が、一番最後に０．２５以下となった時点を、低ＫＮ値処理の開始時期と定義する。
【００３５】
高ＫＮ値処理の処理時間を「Ｘ」（時間）とし、低ＫＮ値処理の処理時間を「Ｙ」（時間）とする。処理時間Ｘと処理時間Ｙとの合計は、窒化処理全体の処理時間Ａ以内であり、好ましくは、処理時間Ａである。
【００３６】
［高ＫＮ値処理及び低ＫＮ値処理での諸条件］
上述のとおり、高ＫＮ値処理中において式（１）で求められる窒素ポテンシャルを、「ＫＮX」とする。低ＫＮ値処理中において式（１）で求められる窒素ポテンシャルを、「ＫＮY」とする。さらに、高ＫＮ値処理中の窒化ポテンシャルの平均値を「ＫＮXave」とし、低ＫＮ値処理中の窒化ポテンシャルの平均値を「ＫＮYave」とする。
【００３７】
さらに、窒化処理全体の窒化ポテンシャルの平均値を「ＫＮave」とする。平均値ＫＮaveは、式（２）で定義される。
ＫＮave＝（Ｘ×ＫＮXave＋Ｙ×ＫＮYave）／Ａ  ・・・  （２）
【００３８】
本実施形態による窒化処理方法では、高ＫＮ値処理の窒素ポテンシャルＫＮX、平均値ＫＮXave、処理時間Ｘ、低ＫＮ値処理の窒素ポテンシャルＫＮY、平均値ＫＮYave、処理時間Ｙ、及び、平均値ＫＮaveが次の条件（Ｉ）〜（ＩＶ）を満たす。
（Ｉ）平均値ＫＮXave：０．３０〜０．８０
（ＩＩ）平均値ＫＮYave：０．０３〜０．２０
（ＩＩＩ）ＫＮX：０．１５〜１．５０、及び、ＫＮY：０．０２〜０．２５
（ＩＶ）平均値ＫＮave：０．０７〜０．３０
以下、条件（Ｉ）〜（ＩＶ）について説明する。
【００３９】
［（Ｉ）高ＫＮ処理での窒化ポテンシャルの平均値ＫＮXave］
高ＫＮ値処理において、窒化ポテンシャルの平均値ＫＮXaveは０．３０〜０．８０である。
【００４０】
図１は、高ＫＮ値処理の窒化ポテンシャルの平均値ＫＮXaveと、表面硬さ及び化合物層厚さの関係とを示す図である。図１は次の実験により得られた。
【００４１】
ＪＩＳ  Ｇ  ４０５３の機械構造用合金鋼鋼材であるＳＣｒ４２０（以下、供試材という）を用いて、ＮＨ3、Ｈ2及びＮ2を含むガス雰囲気でガス窒化処理を実施した。ガス窒化処理では、所定の温度に加熱した雰囲気の制御が可能な熱処理炉内に供試材を挿入し、ＮＨ3、Ｎ2及びＨ2のガスを流入させた。このとき、ガス窒化処理の雰囲気のＮＨ3及びＨ2の分圧を測定しながらガスの流量を調整し、窒化ポテンシャルＫＮi値を制御した。ＫＮi値は、ＮＨ3分圧及びＨ2分圧によって式（１）から求めた。
【００４２】
ガス窒化処理中のＨ2分圧は、ガス窒化炉体に直接装着した熱伝導式Ｈ2センサを用い、標準ガスと測定ガスとの熱伝導度の違いをガス濃度に換算して測定した。Ｈ2分圧は、ガス窒化処理の間、継続して測定した。ガス窒化処理中のＮＨ3分圧は、炉外に手動ガラス管式ＮＨ3分析計を取り付けて測定し、１５分毎に残留ＮＨ3の分圧を算出して求めた。ＮＨ3分圧を測定する１５分毎に窒化ポテンシャルＫＮi値を算出し、目標値に収束するように、ＮＨ3流量及びＮ2流量を調整した。
【００４３】
ガス窒化処理では、雰囲気の温度を５９０℃、処理時間Ｘを１．０時間、処理時間Ｙを２．０時間、ＫＮYaveを０．０５と一定とし、ＫＮXaveを０．１０〜１．００まで変化させて行った。全体の処理時間Ａは３．０時間とした。
【００４４】
種々の平均値ＫＮXaveでガス窒化処理された供試材に対して、次の測定試験を実施した。
【００４５】
［化合物層の厚さ測定］
ガス窒化処理後、供試材の断面を研磨し、エッチングして光学顕微鏡で観察した。エッチングは、３％ナイタール溶液で２０〜３０秒間行った。化合物層は、低合金鋼の表層に存在し、白い未腐食の層として観察される。光学顕微鏡により５００倍で撮影した組織写真５視野（視野面積：２．２×１０4μｍ2）から、それぞれ３０μｍ毎に４点の化合物層の厚さを測定した。測定された２０点の値の平均値を、化合物厚さ（μｍ）と定義した。化合物層厚さが３μｍ以下の時、剥離や割れの発生が大きく抑制される。そこで、本実施形態においては、化合物層厚さを３μｍ以下にすることを目標とした。
【００４６】
［空隙面積率の測定］
更に、光学顕微鏡観察によって、供試材の断面における化合物層中の空隙の面積率を測定した。倍率１０００倍にて５視野測定（視野面積：５．６×１０3μｍ2）して、各視野について最表面から５μｍ深さの範囲の面積２５μｍ2中に占める空隙の割合（以下、空隙面積率という）を算出した。空隙面積率が１０％以上の場合、ガス窒化処理後の窒化部品の表面粗さが粗くなり、さらに、化合物層が脆化するため、窒化部品の疲労強度が低下する。したがって、本実施形態においては、空隙面積率が１０％未満であることを目標とした。
【００４７】
［表面硬さの測定］
さらに、ガス窒化処理後の供試材の表面硬さ及び有効硬化層深さを次の方法により求めた。試料表面から深さ方向のビッカース硬さを、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４に準拠して、試験力１．９６Ｎで測定した。そして、表面から５０μｍ深さ位置におけるビッカース硬さの３点の平均値を、表面硬さ（ＨＶ）と定義した。３μｍ超の化合物層が残存する一般的なガス窒化処理の場合、表面硬さは、ＪＩＳ規格のＳ４５Ｃで２７０〜３１０ＨＶ、ＳＣｒ４２０で５５０〜５９０ＨＶである。そのため、本実施形態においては、表面硬さは、Ｓ４５Ｃで２９０ＨＶ以上、ＳＣｒ４２０で５７０以上を目標とした。
【００４８】
［有効硬化層深さの測定］
有効硬化層深さは、表面から５０μｍ、１００μｍ、以降５０μｍ毎に深さ１０００μｍまでビッカース硬さを測定し、得られた深さ方向の硬さ分布を用いて、次の方法で求めた。Ｓ４５Ｃについては、表面から深さ方向に測定されたビッカース硬さの分布のうち、２５０ＨＶ以上となる範囲の深さを、有効硬化深さ（μｍ）と定義した。また、ＳＣｒ４２０については、表面から深さ方向に測定されたビッカース硬さの分布のうち、３００ＨＶ以上となる範囲の深さを、有効硬化層深さ（μｍ）と定義した。
【００４９】
処理温度５７０〜５９０℃において、化合物層が１０μｍ以上生成される一般的なガス窒化処理の場合、有効硬化層深さは、式（Ａ）で求められる値±２０μｍになる。
有効硬化層深さ（μｍ）＝１３０×｛処理時間Ａ（時間）｝1/2  ・・・  （Ａ）
【００５０】
そこで、本実施形態においては、有効硬化層深さは、式（Ｂ）を満たすことを目標とした。
有効硬化層深さ（μｍ）≧１３０×｛処理時間Ａ（時間）｝1/2  ・・・  （Ｂ）
【００５１】
上述の測定試験の結果、平均値ＫＮYaveが０．２０以上であれば、有効硬化層深さが式（Ｂ）を満たした（Ａ＝３のとき、有効硬化層深さ２２５μｍ）。さらに、測定試験結果のうち、各平均値ＫＮXaveでのガス窒化処理により得られた供試材の表面硬さ及び化合物層の厚さに基づいて、図１を作成した。
【００５２】
図１中の実線は高ＫＮ値処理の窒化ポテンシャルの平均値ＫＮXaveと表面硬さ（Ｈｖ）との関係を示すグラフである。図１中の破線は高ＫＮ値処理の窒化ポテンシャルの平均値ＫＮXaveと化合物層の厚さ（μｍ）との関係を示すグラフである。図１の実線のグラフを参照して、低ＫＮ値処理での平均値ＫＮYaveが一定である場合、高ＫＮ値処理での平均値ＫＮXaveが高くなるに従い、窒化部品の表面硬さが顕著に増大する。そして、平均値ＫＮXaveが０．３０以上となったとき、表面硬さはＳＣｒ４２０の供試材で目標とした５７０ＨＶ以上となる。一方、平均値ＫＮXaveが０．３０よりも高い場合、平均値ＫＮXaveがさらに高くなっても、表面硬さはほぼ一定のままである。つまり、平均値ＫＮXaveと表面硬さのグラフ（図１中の実線）では、ＫＮXave＝０．３０付近に変曲点が存在する。
【００５３】
さらに、図１の破線のグラフを参照して、平均値ＫＮXaveが１．００から低下するに従い、化合物厚さが顕著に減少する。そして、平均値ＫＮXaveが０．８０になったとき、化合物層の厚さは３μｍ以下となる。一方、平均値ＫＮXaveが０．８０以下では、平均値ＫＮXaveが低下するに従い、化合物層の厚さが減少するものの、平均値ＫＮXaveが０．８０よりも高い場合と比較して、化合物層の厚さの減少代は小さい。つまり、平均値ＫＮXaveと表面硬さのグラフ（図１中の実線）では、ＫＮXave＝０．８０付近に変曲点が存在する。
【００５４】
以上の結果より、本実施形態では、高ＫＮ値処理の窒化ポテンシャルの平均値ＫＮXaveは０．３０〜０．８０とする。この場合、窒化処理された低合金鋼の表面硬さを高め、かつ、化合物層の厚さを抑制することができる。さらに、十分な有効硬化層深さを得ることができる。平均値ＫＮXaveが０．３０未満であれば、化合物の生成が不十分であり、表面硬さが低下し、十分な有効効果層深さが得られない。平均値ＫＮXaveが０．８０を超えれば、化合物層の厚さが３μｍを超え、さらに、空隙面積率が１０％以上になる場合がある。平均値ＫＮXaveの好ましい下限は０．３５である。また、平均値ＫＮXaveの好ましい上限は０．７０である。
【００５５】
［（ＩＩ）低ＫＮ値処理での窒化ポテンシャルの平均値ＫＮYave］
低ＫＮ値処理の窒化ポテンシャルの平均値ＫＮYaveは０．０３〜０．２０である。
【００５６】
図２は、低ＫＮ値処理の窒化ポテンシャルの平均値ＫＮYaveと、表面硬さ及び化合物層厚さとの関係を示す図である。図２は、次の試験により得られた。
【００５７】
窒化処理雰囲気の温度を５９０℃、処理時間Ｘを１．０時間、処理時間Ｙを２．０時間、平均値ＫＮXaveを０．４０と一定として、平均値ＫＮYaveを０．０１〜０．３０まで変化させて、ＳＣｒ４２０に相当する化学組成を有する供試材に対してガス窒化処理を行った。全体の処理時間Ａは３．０時間であった。窒化処理後、上述の方法により、各平均値ＫＮYaveにおける表面硬さ（ＨＶ）、有効硬化層深さ（μｍ）及び、化合物層厚さ（μｍ）を測定した。有効硬化層深さを測定した結果、平均値ＫＮYaveが０．０２以上であれば、有効硬化層深さが２２５μｍ以上となった。さらに、測定試験により得られた表面硬さ及び化合物厚さをプロットして、図２を作成した。
【００５８】
図２中の実線は、低ＫＮ値処理の窒化ポテンシャルの平均値ＫＮYaveと表面硬さとの関係を示すグラフであり、破線は、高ＫＮ値処理の窒化ポテンシャルの平均値ＫＮYaveと化合物層の深さとの関係を示すグラフである。図２の実線のグラフを参照して、平均値ＫＮYaveが０から高くなるに従い、表面硬さは顕著に増大する。そして、ＫＮYaveが０．０３となったとき、表面硬さは５７０ＨＶ以上となる。さらに、ＫＮYaveが０．０３以上の場合、ＫＮYaveが高くなっても、表面硬さはほぼ一定である。以上より、平均値ＫＮYaveと表面硬さとのグラフでは、平均値ＫＮYave＝０．０３付近に変曲点が存在する。
【００５９】
一方、図２中の破線のグラフを参照して、平均値ＫＮYaveが０．３０から０．２５に低下するまでの間は、化合物層の厚さはほぼ一定である。しかしながら、平均値ＫＮYaveが０．２５から低下するに従い、化合物層の厚さは顕著に減少する。そして、平均値ＫＮYaveが０．２０となったとき、化合物層の厚さは３μｍ以下となる。さらに、平均値ＫＮYaveが０．２０以下の場合、平均値ＫＮYaveの低下にともない、化合物層の厚さは減少するものの、平均値ＫＮYaveが０．２０よりも高い場合と比較して、化合物層の厚さの減少代は少ない。以上より、平均値ＫＮYaveと化合物層の厚さとのグラフでは、平均値ＫＮYave＝０．２０付近に変曲点が存在する。
【００６０】
以上の結果より、本実施形態において、低ＫＮ値処理の平均値ＫＮYaveは０．０３〜０．２０とする。この場合、ガス窒化処理された低合金鋼の表面硬さが高くなり、かつ、化合物層の厚さを抑制することができる。さらに、十分な有効硬化層深さを得ることができる。平均値ＫＮYaveが０．０３未満であれば、表面から脱窒が生じて表面硬さが低下する。一方、平均値ＫＮYaveが０．２０を超えれば、化合物の分解が不十分であり、有効硬化層深さが浅く、表面硬さが低下する。平均値ＫＮYaveの好ましい下限は０．０５である。平均値ＫＮYaveの好ましい上限は０．１８である。
【００６１】
［（ＩＩＩ）窒化処理中の窒化ポテンシャルＫＮX及びＫＮYの範囲］
ガス窒化処理において、雰囲気中のＫＮi値が平衡状態に達するまでには、ガス流量を設定してから一定の時間が必要である。そのため、ＫＮi値が平行状態に達するまでの間にもＫＮi値は時々刻々と変化している。さらに、高ＫＮ値処理から低ＫＮ値処理へと移行するとき、ガス窒化処理の途中でＫＮi値の設定を変更することになる。この場合も、平衡状態に達するまでの間にＫＮi値は変動する。
【００６２】
このようなＫＮi値の変動は、化合物層厚さや硬化層深さに影響を及ぼす。したがって、高ＫＮ値処理及び低ＫＮ値処置において、上述の平均値ＫＮXave及び平均値ＫＮYaveを上記範囲とするだけでなく、高ＫＮ値処理中の窒化ポテンシャルＫＮX、及び、低ＫＮ値処理中の窒化ポテンシャルＫＮYも所定範囲内に制御する。
【００６３】
具体的には、本実施形態では、高ＫＮ値処理中における窒化ポテンシャルＫＮXを０．１５〜１．５０とし、低ＫＮ値処理中における窒化ポテンシャルＫＮYを０．０２〜０．２５とする。
【００６４】
表１は、種々の窒化ポテンシャルＫＮX及びＫＮYで窒化処理を実施した場合の、窒化部品の化合物層厚さ（μｍ）、空隙面積率（％）、有効硬化層深さ（μｍ）及び表面硬さ（ＨＶ）を示す。表１は、次の試験により得られた。
【００６５】
【表１】
2015136917.tif 000003
【００６６】
ＳＣｒ４２０を供試材として、表１に示すガス窒化処理（高ＫＮ値処理及び低ＫＮ値処理）を実施して窒化部品を製造した。具体的には、各試験番号でのガス窒化処理の雰囲気温度を５９０℃、処理時間Ｘを１．０時間、処理時間Ｙを２．０時間、ＫＮXaveを０．４０、ＫＮYaveを０．１０と一定とした。そして、ガス窒化処理中において、ＫＮX、ＫＮYの最小値ＫＮXmin、ＫＮYmin、最大値ＫＮXmax、ＫＮYmaxを変化させて、高ＫＮ値処理及び低ＫＮ値処理を実施した。窒化処理全体の処理時間Ａは３．０時間とした。ガス窒化処理後の窒化部品に対して、上述の測定方法により、化合物層厚さ、空隙面積率、有効硬化層深さ及び表面硬さを測定し、表１を得た。
【００６７】
表１を参照して、試験番号３〜６、１０〜１５では、最小値ＫＮXmin及び最大値ＫＮXmaxが０．１５〜１．５０であり、かつ、最小値ＫＮYmin及び最大値ＫＮYmaxが０．０２〜０．２５であった。その結果、化合物厚さが３μｍ以下と薄く、空隙は１０％未満に抑制された。さらに、有効硬化層深さは２２５μｍ以上であり、表面硬さは５７０ＨＶであった。表１の各試験番号における式（Ａ）の値（有効硬化層の目標値）はいずれも２２５μｍであるため、上述の試験番号の有効硬化層深さは、２２５μｍ以上であり、かつ、式（Ｂ）を満たした。
【００６８】
一方、試験番号１及び２では、ＫＮXminが０．１５未満であるため、表面硬さが５７０ＨＶ未満であった。試験番号１ではさらに、ＫＮXminが０．１４未満であるため、有効硬化層深さが２２５μｍ未満であった。
【００６９】
試験番号７及び８では、ＫＮXmaxが１．５を超えたため、化合物層中の空隙が１０％以上となった。試験番号８ではさらに、ＫＮXmaxが１．５５を超えたため、化合物層の厚さが３μｍを超えた。
【００７０】
試験番号９では、ＫＮYminが０．０２未満でったため、表面硬さが５７０ＨＶ未満であった。低ＫＮ値処理によって化合物層が消失するだけでなく、表層から脱窒が生じたためと考えられる。さらに、試験番号１６では、ＫＮYmaxが０．２５を超えた。そのため、化合物層の厚さが３μｍを超えた。ＫＮYmaxが０．２５を超えたため、十分に化合物層の分解が起こらなかったと考えられる。
【００７１】
以上の結果より、高ＫＮ値処理での窒化ポテンシャルＫＮXを０．１５〜１．５０とし、かつ、低ＫＮ値処理中における窒化ポテンシャルＫＮYを０．０２〜０．２５とする。この場合、窒化処理後の部品において、化合物層の厚さを十分に薄くでき、空隙も抑制できる。さらに、有効硬化層深さを十分に深くでき、かつ、高い表面硬さが得られる。
【００７２】
窒化ポテンシャルＫＮXが０．１５未満であれば、有効硬化層が浅すぎたり、表面硬さが低すぎたりする。窒化ポテンシャルＫＮXが１．５０を超えれば、化合物層が厚くなりすぎたり、空隙が過剰に残存したりする。
【００７３】
また、窒化ポテンシャルＫＮYが０．０２未満であれば、脱窒が生じて表面硬さが低下する。一方、窒化ポテンシャルＫＮYが０．２０を超えれば、化合物層が厚くなりすぎる。したがって、本実施形態では、高ＫＮ値処理中における窒化ポテンシャルＫＮXが０．１５〜１．５０であり、かつ、低ＫＮ値処理中における窒化ポテンシャルＫＮYが０．０２〜０．２５である。
【００７４】
窒化ポテンシャルＫＮXの好ましい下限は０．２５である。ＫＮXの好ましい上限は１．４０である。ＫＮYの好ましい下限は０．０３である。ＫＮYの好ましい上限は０．２２である。
【００７５】
［（ＩＶ）窒化処理中の窒化ポテンシャルの平均値ＫＮave］
本実施形態のガス窒化処理ではさらに、式（２）で定義される窒化ポテンシャルの平均値ＫＮaveが０．０７〜０．３０である。
ＫＮave＝（Ｘ×ＫＮXave＋Ｙ×ＫＮYave）／Ａ  ・・・  （２）
【００７６】
図３は、窒化ポテンシャルの平均値ＫＮaveと、表面硬さ（ＨＶ）と、化合物層深さ（μｍ）との関係を示す図である。図３は次の試験を実施して得られた。ＳＣｒ４２０を供試材として、ガス窒化処理を実施した。ガス窒化処理での雰囲気温度は５９０℃とした。そして、処理時間Ｘ、処理時間Ｙ、窒化ポテンシャルの範囲及び平均値（ＫＮX、ＫＮY、ＫＮXave、ＫＮYave）を変化させてガス窒化処理（高ＫＮ値処理及び低ＫＮ値処理）を実施した。各試験条件のガス窒化処理後の供試材に対して、上述の方法により、有効硬化層深さと、化合物層厚さと、表面硬さとを測定した。その結果、平均値ＫＮaveが０．０６以上であれば、有効硬化層深さが、式（Ｂ）を満たすことが分かった。さらに、得られた化合物層厚さ及び表面硬さを測定し、図３を作成した。
【００７７】
図３中の実線は、窒化ポテンシャルの平均値ＫＮaveと表面硬さ（ＨＶ）との関係を示すグラフである。図３中の破線は、窒化ポテンシャルの平均値ＫＮaveと化合物層の厚さ（μｍ）との関係を示すグラフである。
【００７８】
図３の実線のグラフを参照して、平均値ＫＮaveが０から高くなるに従い、表面硬さは顕著に高まり、平均値ＫＮaveが０．０７となったときに、５７０ＨＶ以上となる。そして、平均値ＫＮaveが０．０７以上となった場合、平均値ＫＮaveが高くなっても、表面硬さはほぼ一定である。つまり、平均値ＫＮaveと表面硬さ（ＨＶ）とのグラフでは、平均値ＫＮave＝０．０７付近に変曲点が存在する。
【００７９】
さらに、図３の破線のグラフを参照して、平均値ＫＮaveが０．３５から低下するに従い、化合物厚さは顕著に薄くなり、平均値ＫＮaveが０．３０となったときに、３μｍ以下となる。そして、平均値ＫＮaveが０．３０未満となった場合、平均値ＫＮaveが低くなるに従い、化合物厚さは徐々に薄くなるものの、平均値ＫＮaveが０．３０よりも高い場合と比較して、化合物層の厚さの減少代は少ない。以上より、平均値ＫＮaveと化合物層の厚さとのグラフでは、平均値ＫＮave＝０．３０付近に変曲点が存在する。
【００８０】
以上の結果より、本実施形態のガス窒化処理では、式（２）で定義される平均値ＫＮaveを０．０７〜０．３０とする。この場合、ガス窒化処理後の部品では、化合物層を十分に薄くできる。さらに、高い表面硬さが得られる。平均値ＫＮaveが０．０７未満であれば、表面硬さが低く、有効硬化層も浅い。一方、平均値ＫＮaveが０．３０を超えれば、化合物層が３μｍを超える。平均値ＫＮaveの好ましい下限は０．０８である。平均値ＫＮaveの好ましい上限は０．２７である。なお、平均値ＫＮaveを０．０６以上となれば、有効硬化層深さが式（Ｂ）を満たす。
【００８１】
［高ＫＮ値処理及び低ＫＮ値処理の処理時間］
高ＫＮ値処理の処理時間Ｘ、及び、低ＫＮ値処理の処理時間Ｙは、式（２）で定義される平均値ＫＮaveが０．０７〜０．３０であれば、特に制限されない。好ましくは、処理時間Ｘは０．５０時間以上であり、処理時間Ｙは０．５０時間以上である。
【００８２】
以上の諸条件により、ガス窒化処理を実施する。具体的には、上記条件で高ＫＮ値処理を実施して、その後、上記条件で低ＫＮ値処理を実施する。低ＫＮ値処理の後、窒化ポテンシャルを上昇させることなくガス窒化処理を終了する。
【００８３】
上記ガス窒化処理を実施することにより、窒化部品を製造する。製造された窒化部品（低合金鋼）では、表面硬さが十分に高く、化合物層が十分に薄い。さらに、有効硬化層深さが十分に深く、化合物層中の空隙も抑えることができる。好ましくは、本実施形態の窒化処理を実施して製造された窒化部品では、表面硬さがビッカース硬さで５７０ＨＶ以上（窒化部品がＳＣｒ４２０である場合）、又は、２９０ＨＶ以上（窒化部品がＳ４５Ｃである場合）となり、化合物層深さが３μｍ以下となる。さらに、式（Ｂ）を満たす。さらに、空隙面積率が１０％未満となる。
【実施例】
【００８４】
ＪＩＳ規格でのＳＣｒ４２０（ＪＩＳ  Ｇ  ４０５３  機械構造用合金鋼鋼材）、及びＳ４５Ｃ（ＪＩＳ  Ｇ  ４０５１  機械構造用炭素鋼鋼材）を、５０ｋｇ真空溶解炉で溶解して溶鋼を製造した。溶鋼を鋳造してインゴットを製造した。インゴットを熱間鍛造して直径２０ｍｍの棒鋼を製造した。【００８５】
ＳＣｒ４２０の棒鋼については、組織を均一化させるため、焼準処理を実施した後、焼入れ及び焼戻しを実施した。焼準処理では、棒鋼を９２０℃に加熱して３０分保持した後、空冷した。焼入れ処理では、棒鋼を９００℃に加熱して３０分保持した後、水冷した。焼戻し処理では、棒鋼を６００℃で１時間保持した。【００８６】
Ｓ４５Ｃの棒鋼については、８７０℃に加熱して３０分保持した後、空冷した。【００８７】
製造された棒鋼から、機械加工によって１５ｍｍ×８０ｍｍ×５ｍｍの試験片を採取した。【００８８】
採取された試験片に対して、次の条件でガス窒化処理を実施した。試験片をガス窒化炉に装入し、炉内にＮＨ3、Ｈ2、Ｎ2の各ガスを導入した。その後、表２に示す条件で高ＫＮ値処理を実施し、その後、低ＫＮ値処理を実施した。ガス窒化処理後の試験片に対して、８０℃の油を用いて油冷を実施した。【００８９】
【表２】
2015136917.tif 000004
【００９０】
［化合物層の厚さ及び空隙面積率の測定試験］
ガス窒化処理後の試験片の、長さ方向に垂直な方向の断面を鏡面研磨し、エッチングした。光学顕微鏡を用いてエッチングされた断面を観察し、化合物層厚さの測定及び表層部の空隙の有無の確認を行った。エッチングは、３％ナイタール溶液で２０〜３０秒間行った。【００９１】
化合物層は、表層に存在する白い未腐食の層として確認可能である。５００倍で撮影した組織写真５視野（視野面積：２．２×１０4μｍ2）から、化合物層を観察し、それぞれ３０μｍ毎に４点の化合物層の厚さを測定した。そして、測定された２０点の平均値を、化合物厚さ（μｍ）と定義した。【００９２】
さらに、エッチングされた断面に対して１０００倍で５視野観察し、最表面から５μｍ深さの範囲の面積２５μｍ2中に占める空隙の総面積の比（空隙面積率、単位は％）を求めた。【００９３】
［表面硬さ及び有効硬化層測定試験］
ガス窒化処理後の各試験番号の棒鋼に対して、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４に準拠し、試験力１．９６Ｎで、表面から５０μｍ、１００μｍ、以降５０μｍ毎に深さ１０００μｍまで、ビッカース硬さを測定した。ビッカース硬さ（ＨＶ）は、各３点ずつ測定し、平均値を求めた。表面硬さは、表面から５０μｍ位置の３点の平均値とした。【００９４】
測定されたビッカース硬さに基づいて、各試験番号の棒鋼の有効硬化層深さを、次の方法で求めた。ＳＣｒ４２０（試験番号２６〜３０）については、表面から深さ方向に測定されたビッカース硬さの分布のうち、３００ＨＶ以上となる範囲の深さを、有効硬化層深さ（μｍ）と定義した。Ｓ４５Ｃ（試験番号２１〜２５）については、表面から深さ方向に測定されたビッカース硬さの分布のうち、２５０ＨＶ以上となる範囲の深さを、有効硬化深さ（μｍ）と定義した。【００９５】
化合物層の厚さは３μｍ以下、空隙の割合は１０％未満、表面硬さは、Ｓ４５Ｃでは２９０ＨＶ以上、ＳＣｒ４２０では５７０ＨＶ以上であれば良好と判定した。さらに、有効硬化層深さが２２５ＨＶ以上であり、かつ、式（Ｂ）を満たせば、良好と判定した。【００９６】
［試験結果］
結果を表２に示す。表２中の「有効硬化層深さ（目標）」欄には、式（Ａ）で算出された値（目標値）が記載されており、「有効硬化層深さ（実績）」には有効硬化層の測定値（μｍ）が記載されている。表２を参照して、試験番号２１〜２３及び試験番号２６〜２８では、ガス窒化処理での処理温度が５５０〜６２０℃であり、処理時間Ａが１．５〜１０時間であった。さらに、高ＫＮ値処理におけるＫＮXが０．１５〜１．５０であり、平均値ＫＮXaveが０．３０〜０．８０であった。さらに、低ＫＮ値処理におけるＫＮYが０．０２〜０．２５であり、平均値ＫＮYaveが０．０３〜０．２０であった。さらに、（式２）で求められる平均値ＫＮaveが０．０７〜０．３０であった。そのため、いずれの試験番号においても、窒化処理後の化合物層の厚さは３μｍ以下であり、空隙面積率は１０％未満であった。さらに、有効硬化層は２２５μｍ以上であり、かつ、式（Ｂ）を満たした。さらに試験番号２１〜２３のＳ４５Ｃでは、表面硬さが２９０ＨＶ以上であり、試験番号２６〜２８のＳＣｒ４２０では、表面硬さが５７０ＨＶ以上であった。【００９７】
一方、試験番号２４では、高ＫＮ値処理におけるＫＮXの最大値が１．５０を超えた。そのため、空隙面積率が１０％以上であった。【００９８】
試験番号２５では、高ＫＮ値処理におけるＫＮXの最小値が０．１５未満であり、平均値ＫＮXaveが０．３０未満であった。さらに、平均値ＫＮaveが０．０７未満であった。そのため、有効硬化層の深さが式（Ｂ）の値未満となり、表面硬さも２９０ＨＶ未満であった。【００９９】
試験番号２９では、低ＫＮ値処理におけるＫＮYが０．２５を超え、平均値ＫＮYaveが０．２０を超えた。さらに、平均値ＫＮaveが０．３０を超えた。そのため、化合物層の厚さが３μｍを超えた。【０１００】
試験番号３０では、低ＫＮ値処理における平均値ＫＮYaveが０．０３未満であった。そのため、表面硬さが５７０ＨＶ未満であった。【０１０１】
以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
【図１】
2015136917.tif 000005
【図２】
2015136917.tif 000006
【図３】
2015136917.tif 000007
【国際調査報告】
2015136917.tif 000008
2015136917.tif 000009