(57)【要約】【課題】短時間で鉄鋼部材の表層から深部に至るまで均一に窒素原子を含有させることができる窒化処理方法を提供する。【解決手段】窒化処理ガス雰囲気において、鉄鋼部材を加熱し、該鉄鋼部材の表面に前記窒化処理ガスに含有した窒素原子を固溶させ、該固溶させた窒素原子を前記鉄鋼部材内に拡散させる窒化処理方法であって、前記処理方法は、前記鉄鋼部材の加熱温度を５９０℃以上にすると共に、処理途中において、窒化処理開始時の窒化処理ガスよりも、窒化処理ガスの濃度を低くして窒化処理を行う。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化処理ガス雰囲気において、鉄鋼部材を加熱し、該鉄鋼部材の表面に前記窒化処理ガスに含有した窒素原子を固溶させ、該固溶させた窒素原子を前記鉄鋼部材内に拡散させる窒化処理方法であって、
前記処理方法は、前記鉄鋼部材の加熱温度を５９０℃以上にすると共に、処理途中において、窒化処理開始時の窒化処理ガスよりも、窒化処理ガスの濃度を低くして窒化処理を行うことを特徴とする窒化処理方法。
【請求項２】
前記窒化処理方法は、一定の窒素処理ガス濃度条件で、前記鉄鋼部材の窒化処理を行う第一窒化処理工程と、該第一窒化処理工程における窒化処理ガス濃度条件よりも低濃度となる条件で、さらに前記鉄鋼部材の窒化処理を行う第二窒化処理工程と、からなることを特徴とする請求項１に記載の窒化処理方法。
【請求項３】
前記第一窒化処理工程を、前記鉄鋼部材の総質量に対して窒素原子が２．６質量％以上固溶するまで行い、前記第二窒化処理工程を、前記固溶させた窒素原子が処理表面から深さ方向に拡散するまで行うことを特徴とする請求項２に記載の窒化処理方法。
【請求項４】
前記第一窒化処理工程における窒化処理ガスは、アンモニアガスであり、前記第二窒化処理工程における窒化処理ガスの低濃度化は、前記窒化処理ガスに不活性ガス又は水素ガスのいずれか若しくは双方を混入することにより行われることを特徴とする請求項２または３に記載の窒化処理方法。
【請求項５】
第一窒化処理工程における窒化処理ガスは、アンモニアガスが１００体積％であり、第二窒化処理工程におけるガスは、アンモニアガスが１０〜９５体積％含有されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の窒化処理方法。
【請求項６】
前記鉄鋼部材の加熱は、該鉄鋼部材を局所的に加熱する処理であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の窒化処理方法。
【請求項７】
窒化処理ガス雰囲気において、鉄鋼部材を加熱し、該鉄鋼部材の表面に前記窒化処理ガスに含有した窒素原子を固溶させ、該固溶させた窒素原子を前記鉄鋼部材内に拡散させる窒化処理方法であって、
前記鉄鋼部材の加熱は、５９０℃以上となるように前記鉄鋼部材の局所を加熱する処理であることを特徴とする窒化処理方法。
【請求項８】
前記鉄鋼部材の局所的な加熱は、レーザ加熱または高周波誘導加熱により行われることを特徴とする請求項６または７に記載の窒化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
窒化処理ガス雰囲気において鉄鋼部材を加熱する窒化処理方法であって、特に、処理表面から深さ方向に均一に窒化処理を行うことができる窒化処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでに、アンモニアなどの窒化処理ガス雰囲気において、鉄鋼部材を加熱するような窒化処理方法が一般的に行われている。たとえば、この窒化処理ガスにアンモニアを用いた場合には、窒化処理を行うべき鉄鋼部材を、５０時間〜７２時間、５００℃〜５８０℃の温度に加熱して、この熱によりアンモニアガスを分解して、この分解したうちの窒素原子を鉄鋼部材の表面に固溶させ、この固溶させた窒素原子をさらに前記鉄鋼部材内に拡散させるのが一般的である。このような窒化処理は、焼入れなどの温度よりも低い温度条件で鉄鋼部材を処理するので、焼き割れ、ひずみなどが発生し難く、耐食性と耐摩耗性に優れた材料を得ることができる。しかし、このような窒化処理は、処理時間を長時間（数十時間）要し、焼入れ処理、浸炭処理などの処理に比べて硬化層の深さが浅く、耐摩耗性等の機械的特性をさらに改善する余地があった。
【０００３】
このような問題を鑑みて、例えば、鉄系材料を用いてシリンダブロック全体を軟窒化処理して、表面に窒素を拡散浸透させた後、鉄系母材の変態点以下でかつ窒素が固溶して変態点が下がった領域のみがオーステナイト化する条件で、シリンダブロックのスプライン部のみを高周波加熱し、急冷するシリンダブロックの製造方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
さらに、鉄鋼部材の耐摩耗性を向上させる一例として、前記した温度領域（５００℃〜５８０℃）とは異なる、６５０℃〜８００℃の温度領域に数十時間保持し、オーステナイト系ステンレス鋼の表面に窒素を浸透させて表面を硬化させる高温窒化処理方法が提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−２６９５４６号公報
【特許文献２】特開平５−２２２５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、特許文献１等、多数の特許に記載されている軟窒化処理と呼ばれる方法は、アンモニアガスに加えＣＯなどの浸炭性ガスを含むガスを使用し、窒素だけでなく炭素も同時に侵入させることを特徴とする処理である。この処理は炭素の存在により窒素の拡散を促進させることにより、前記した浸炭性ガスを含まない窒化処理に比較して短時間（数時間程度）で処理可能であるが、硬化深さが浅く表面硬さも低いという欠点がある。そして、このような従来の軟窒化処理された層に加熱を行って高周波焼入れを行ったとしても、局所的にオーステナイト化されてγ鉄が生成されるが、その窒素原子が処理深さ方向に拡散し難く、さらに、大気中で、このような加熱を行うと、鉄鋼部材中に固溶させた窒素原子が、この加熱により表層から気中に放出されてしまう、いわゆる脱窒素が発生するおそれもあった。
【０００６】
また、上記特許文献２の如き高温状態下で窒化処理を行った場合には、鉄鋼部材に固溶する窒素原子の量は、その表層において従来の窒化処理に比べて増加し、表面の硬質化を図ることができるが、処理表面の表層から深さ方向に向かって窒素原子の固溶量は減少するため、深さ方向にほぼ均一な窒素原子の固溶が得られない。さらに、このような温度下では、鉄鋼部材全体が高温化されるため、部材全体にひずみが生じてしまい、本来の窒化処理の利点が損なわれてしまう。
【０００７】
さらにまた、このような窒化処理を行う場合には、加熱炉内に鉄鋼部材を配置し、窒化処理ガス（アンモニアガス）を炉内に供給すると共に炉内温度を上昇させるので、炉内中のアンモニアのほとんどが分解されることになり、鉄鋼部材のうち窒化処理が不要な部分にまで、窒化処理されることがあり、窒化処理の際には、マスキング処理を行う必要があった。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、短時間で鉄鋼部材の表層から深部に至るまで均一に窒素原子を含有させることができる窒化処理方法を提供することにある。さらにまた、本発明は、短時間で鉄鋼部材の局所に窒素原子を固溶させることができる窒化処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、まず、窒化処理における鉄鋼部材の加熱温度を５９０℃以上にすると、画期的に窒素原子の固溶量が増加し、短時間（数分程度）で所望量の窒素原子が固溶した鉄鋼部材が得られるとの知見を得られた。
【００１０】
そして、発明者らは、この知見に基づいてさらなる検討を重ねた結果、このような窒化処理を行った鉄鋼部材の処置表面の表層近傍には窒素原子の固溶量が多く、この窒素原子を鉄鋼部材の表層から深部にまで均一に固溶・拡散させるためには、単に不活性ガス雰囲気または大気中において鉄鋼部材を加熱する方法もあるが、このような方法では、固溶させた窒素原子が表層から深部に向って拡散する一方で、表層から外部に向って一旦固溶させた窒素原子が放出されてしまう脱窒素の発生により、効率的な窒素原子の固溶を行うことができないと考えた。
【００１１】
このような考えに基づき、発明者らは、窒素原子を均一に固溶させるためには、積極的に鉄鋼部材に窒素原子を固溶させる第一窒化処理と、窒化処理開始時の窒化処理ガスよりも低い濃度条件で、鉄鋼部材を加熱して、鉄鋼部材の表層に固溶する窒素原子を均一に固溶させる第二窒化処理工程と、を連続して処理することにより表面の窒素原子の量と、鉄鋼部材の表面で熱分解する窒化処理ガス中の窒素原子の量とのバランスが保たれ、表層から深部に至るまで効率良く均一に窒素原子を拡散させることができるとの新たな知見を得た。
【００１２】
さらに、発明者らは、上記の如き高温下における窒化処理は短時間で済むので、鉄鋼部材の所望の局所のみを効率的に加熱すれば、この加熱により部材全体が高温に加熱される前に、この局所の窒化処理を行うことができ、効率的な窒化処理を行うことができる、との知見を得た。
【００１３】
本発明は、これら発明者が得た新たな知見に基づくものであり、本発明に係る窒化処理方法は、窒化処理ガス雰囲気において、鉄鋼部材を加熱し、該鉄鋼部材の表面に前記窒化処理ガスに含有した窒素原子を固溶させ、該固溶させた窒素原子を前記鉄鋼部材内に拡散させる窒化処理方法であって、前記処理方法は、前記鉄鋼部材の加熱温度を５９０℃以上にすると共に、処理途中において、窒化処理開始時の窒化処理ガスよりも、窒化処理ガスの濃度を低くして窒化処理を行うことを特徴とする。
【００１４】
本発明の如き窒化処理方法では、短時間（数分程度）で効率よく、鉄鋼部材の表層に窒素原子を固溶させ、表層から外部に向って一旦固溶させた窒素原子が放出される脱窒素を抑制し、固溶させた窒素原子を鉄鋼部材の表層から深さ方向に拡散することができ、表層から深部に至るまで均一に窒素原子を含有させることができる。より好ましくは、この加熱温度をα鉄からγ鉄に変態するＡ１変態点以上に鉄鋼部材を加熱すると、さらに窒素原子の固溶を増加させることができる。
【００１５】
また、窒化処理ガスの濃度を低くするとは、窒化処理に起因するガス（例えばアンモニアガス、尿素ガスなど）を含む窒化処理ガスを他のガス（例えば窒素などの不活性ガス、水素ガス）で薄めることであり、この処理途中において濃度を低くする方法としては、例えば、高濃度から低濃度となるように、徐々にまたは多段階に、鉄鋼部材に供給する窒化処理ガスに不活性ガスを混入させる方法などが挙げられ、より好ましくは、前記窒化処理方法は、一定の窒素処理ガス濃度条件で、前記鉄鋼部材の窒化処理を行う第一窒化処理工程と、該第一窒化処理工程における窒化処理ガス濃度条件よりも低濃度となる濃度条件で、さらに前記鉄鋼部材の窒化処理を行う第二窒化処理工程と、からなる。
【００１６】
このように、第一窒化処理工程において、短時間（数分程度）で効率よく、鉄鋼部材の表面に窒素原子を固溶させ、さらに第二窒化処理工程において、この固溶させた窒化処理工程を処理表面から深さ方向へ拡散を促進させることができる。
【００１７】
特に、前記第一窒化処理工程を、前記鉄鋼部材の総質量に対して窒素原子が２．６質量％以上固溶するまで行い、前記第二窒化処理工程を、固溶させた窒素原子が処理表面から深さ方向に均一に拡散するまで行うことがより好ましい。このように処理された鉄鋼部材は、たとえ処理開始前においてその組織がオーステナイト化していなくても、処理後には、この固溶量（２．６質量％以上）の窒素原子が起因となって、常温状態でマルテンサイト組織ではなく、オーステナイト組織を有することになるので、非磁性材料を得ることができる。また、このようなオーステナイト組織を得るためには、少なくとも鉄鋼部材がオーステナイト組織に変態するＡ１変態点まで加熱することが好ましい。
【００１８】
さらに、前記第一窒化処理工程における窒化処理ガスは、アンモニアガスであり、前記第二窒化処理工程における窒化処理ガスの低濃度化は、前記窒化処理ガスに不活性ガス又は水素ガスのいずれか又は双方を混入することにより行われることが好ましい。このように、アンモニアガスに不活性ガス等を混入させて、窒化処理ガスの濃度を低くするので、不活性ガスは反応せずに安定して鉄鋼部材表面に窒素原子を固溶させることができる。また不活性ガスとしては、コスト面から窒素ガスがより好ましい。
【００１９】
さらに、第一窒化処理工程における窒化処理ガスは、アンモニアガスが１００体積％であり、第二窒化処理工程におけるガスは、アンモニアガスが１０〜９５体積％含有されていることが好ましい。このようなアンモニアガス濃度条件で窒化処理を行うことにより、鉄鋼部材の表層に固溶する窒素原子の量と、鉄鋼部材の表面で熱分解する窒化処理ガス中の窒素原子の量とのバランスが保たれ、表層から深部に至るまで、ほぼ均一に窒素原子を拡散させることができる。第二窒化処理工程におけるアンモニアガスが１０体積％よりも低い場合には、第一窒化処理工程において鉄鋼部材の表層に固溶させた窒素原子が、表層から外部に向って一旦固溶させた窒素原子が放出される脱窒素が発生し、さらにアンモニアガスが９５体積％以上である場合には、窒素原子が深さ方向に拡散する一方で、鉄鋼部材の表面にさらに窒素原子が固溶されてしまい、表層から深部まで均一に窒素原子を拡散することができない。
【００２０】
さらに、前記鉄鋼部材の加熱は、該鉄鋼部材を局所的に加熱する処理であることが好ましい。このように局所的に鉄鋼部材を加熱するので、この加熱された局所の表面に存在する窒化処理ガス（例えばアンモニアガス）が熱分解されるので、必要な部分（加熱を行った部分）のみの窒化処理を行うことができ、窒化処理を行うことが不要な部分へのマスキング処理などを行わなくてもよい。
【００２１】
さらに、前述したように、この温度領域においては、短時間で、所望量の窒素原子を鉄鋼部材に固溶させることができる利点もあるので、鉄鋼部材のうち窒化処理を行うべき部分（局所）のみを加熱しさえすれば、マスキング処理なく、かつ、この加熱により鉄鋼部材全体に熱が伝導し部材全体が高温になる前に、必要な部分のみの窒化処理を行うことができる。この結果、鉄鋼部材全体がこの加熱による歪むことを低減することが可能となる。
【００２２】
さらに、本発明にかかる窒化処理方法は、窒化処理ガス雰囲気において、鉄鋼部材を加熱し、該鉄鋼部材の表面に前記窒化処理ガスに含有した窒素原子を固溶させ、該固溶させた窒素原子を前記鉄鋼部材内に拡散させる窒化処理方法であって、前記鉄鋼部材の加熱は、前記鉄鋼部材の局所を５９０℃以上となるように加熱する処理であることを特徴としている。
【００２３】
このように、窒化処理における鉄鋼部材の加熱温度を５９０℃以上にすると、画期的に窒素原子の固溶量が増加し、短時間で所望量の窒素原子が固溶した鉄鋼部材を得ることができるので、鉄鋼部材のうち窒化処理を行うべき部分（局所）のみを加熱すれば、先に示したように、この加熱により鉄鋼部材全体が高温に加熱される前に、この部分の窒化処理を行うことができ、鉄鋼部材全体が加熱により歪むことを低減することができる。また、このような局所的な加熱により、加熱された表面の熱により窒化処理ガスが分解されるので、マスキング処理を行わずとも、所望の部分（加熱した部分）のみ窒化処理を行うことができる。
【００２４】
そして、この前記鉄鋼部材の局所的な加熱は、レーザ加熱または高周波誘導加熱により行われることが好ましい。このようなレーザ加熱または高周波加熱は、加熱炉を用いて鉄鋼部材の周囲の温度を上昇させて鉄鋼部材を加熱するものとはその加熱形態が異なり、レーザまたは高周波により鉄鋼部材そのものを直接的に加熱する場合には、その鉄鋼部材の加熱された表面に存在する窒化処理ガス（例えばアンモニア）が優先的に熱分解されて、この熱分解により得られた窒素原子が効率よく鉄鋼部材の加熱表面に固溶することができる。さらに、このような処理は鉄鋼部材の加熱表面近傍のガスのみが熱分解するので、加熱炉を用いて炉内のガス全てが熱分解されるような処理に比べて、環境にやさしい処理となる。また、このようにレーザ加熱または高周波誘導加熱は、例えばプラズマによる加熱に比べて装置が安価かつ容易に加熱を行うことができる。このようなレーザ加熱を行うレーザとして、ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザ、半導体レーザなどが挙げられる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、短時間で鉄鋼部材の表層から深部に至るまで均一に窒素原子を含有させることができ、さらにはマスキング処理を行うことなく、短時間で鉄鋼部材の局所に窒素原子を固溶させることができる。
【実施例】
【００２６】
以下に実施例に基づいて本発明の窒化処理方法を説明する。
（実施例１）
図１に示す窒化処理装置１０を用いて窒化処理を行った。具体的には、被処理材である鉄鋼部材ｗとして３０ｍｍ×２５ｍｍ×厚さ０．２１ｍｍのアルミニウムクロムモリブデン鋼（ＪＩＳ規格：ＳＡＣＭ６４５）を準備した。次に、この鉄鋼部材ｗを密閉容器１１内のセット台１２に載置した。そして、窒化処理ガスであるアンモニアガスが充填されたアンモニアガス供給源１４から、密閉容器１１の内圧を１０１ＫＰａ以上に保ちながら、密閉容器１１内に、アンモニアガスを供給し窒素処理ガス雰囲気とした。さらに、このアンモニアガスの供給状態を保持（密閉空間１１内のアンモニアガスが１００％体積率を保持）しつつ、レーザ加熱源１３（ＬＤ−ＹＡＧレーザ）を用いて、鉄鋼部材ｗを局所的に加熱した。この加熱にあたっては、レーザ加熱源１３のエネルギー密度を３．５４Ｗ／ｍｍ２に設定し、図２に示すようなヒートパターンとなるように、鉄鋼部材の局所を９００℃（従来の窒化処理における加熱温度よりも高い加熱温度５９０℃以上の温度）に加熱し、均熱時間８０秒間で、窒化処理を行った。
【００２７】
この処理を行った鉄鋼部材の外観形状、及び、この鉄鋼部材の板厚方向における窒素原子の平均固溶量（平均含有量）を、Ｘ線微小部分析（ＥＰＭＡ分析）により測定した。この結果を図３に示す。
【００２８】
（実施例２，３）
実施例１と同じような処理を行った。実施例２，３が実施例１と異なる点は、処理時間を順次２２０秒，４２０秒にした点である。そして、実施例１と同様に、鉄鋼部材の板厚方向における窒素原子の平均固溶量を、ＥＰＭＡ分析により測定した。この結果を図３に示す。尚、図４の（ａ）は、実施例３に係る鉄鋼部材Ｗのうちレーザ加熱源１３により加熱された部分（レーザが照射された部分）のＥＰＭＡ分析の結果であり、（ｂ）は、実施例３に係る鉄鋼部材Ｗのうちレーザ加熱源１３により加熱されていない部分（レーザが照射されていない部分）のＥＰＭＡ分析の結果である。
【００２９】
（比較例１）
実施例１と同じ鉄鋼部材を準備し、加熱炉内においてアンモニアガスを１００％体積率となるように保持しながらが、鉄鋼部材の加熱温度５５０℃、処理時間７０時間の条件で、窒化処理を行った。そして、実施例１と同様に、鉄鋼部材の板厚方向における窒素原子の平均固溶量を、ＥＰＭＡ分析により測定した。この結果を図３に示す。
【００３０】
（結果１）
図３に示すように、実施例１〜３において加熱した部分の窒素原子の平均固溶量は、比較例１に比べて、多かった。さらに図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、レーザ加熱装置において加熱されていない部分は、窒素原子の固溶は全く見られなかった。
【００３１】
（考察１）
この結果より、実施例１〜３の窒化処理が比較例１の窒化処理に比べて、短時間の処理にもかかわらず窒素原子の固溶量が多いのは、比較例１よりも鉄鋼部材の加熱温度が高いことによると考えられる。さらに、図４（ａ），（ｂ）に示すように、レーザ加熱を行った場合には、レーザを照射した鉄鋼部材の部分のみが加熱されるので、その加熱表面のアンモニアガスが熱分解して加熱部分である局所のみが窒化処理されたと考えられる。
【００３２】
（実施例４）
図５に示すように、実施例３と同じように窒化処理を行い（第一窒化処理工程）、さらに、この温度（９００℃）を保持して、１８０秒間、第一窒化処理工程のアンモニアガスよりもアンモニアガスの濃度が低くなるように、図１に示す窒素ガス供給源１５から窒素ガスを密閉容器１１に供給し、アンモニアガス濃度５０％、窒素ガス濃度５０％の状態を保持しながら、窒化処理を行った（第二窒化処理工程）。
【００３３】
そして、実施例１と同様に、ＥＰＭＡ分析により、鉄鋼部材の板厚方向における窒素原子の平均固溶量及び板厚方向における中心部近傍の窒素原子の固溶量（中心固溶量）を測定した。この結果を図６に示す。尚、常温において窒素原子が含有したγ鉄が得られる窒素原子の固溶量２．６ｍａｓｓ％（質量％）を、窒素原子の目標固溶量として、図６に示した。
【００３４】
（実施例５）
実施例４と同じように窒化処理を行った。実施例４と異なる点は、第二窒化処理工程における処理時間を３００秒間にした点である。そして、実施例４と同様に、窒素原子の平均固溶量と中心固溶量とを測定した。この結果を図６に示す。なお、図７には、実施例５のＥＰＭＡ分析結果による板厚方向の窒素原子と鉄原子の含有量の分布を示す。
【００３５】
（比較例２〜４）
比較例２〜４は、実施例３の第二窒化処理工程を行わなかった点と、第一窒化処理工程の処理時間を、順次８０秒間，２２０秒間，４２０秒間にした点が相違している。なお、比較例２〜４は、先に示した実施例１〜３に相当する。
【００３６】
そして、実施例１と同様に、比較例２〜４に対しても、ＥＰＭＡ分析により、鉄鋼部材の板厚方向における窒素原子の平均固溶量及び中心部近傍の窒素原子の中心固溶量を測定した。この結果を図６に示す。なお、図８には、比較例４のＥＰＭＡ分析結果による板厚方向の窒素原子と鉄原子の含有量の分布を示す。
【００３７】
（結果２）
図６に示すように、比較例２〜４に比べて、実施例４、５の順に加熱した部分の窒素原子の中心固溶量と、平均固溶量との差は小さくなった。図８に示すように、比較例４の窒素固溶量（窒素含有量）は、鉄鋼部材の表面から板厚方向の中心に向うに従って減少しているが、図７に示すように、実施例５の窒素の固溶量は、比較例４に比べて、ばらつきはいくらかあるものの鉄鋼部材の表面からの板厚方向において大きな変化なく、中心固溶量、平均固溶量のいずれも、目標固溶量である２．６ｍａｓｓ％以上となった。
【００３８】
（考察２）
実施例４，５の如く、中心固溶量と平均固溶量の差が小さくなったのは、第二窒化処理工程において、第一窒化処理工程において鉄鋼部材の表層に固溶させた窒素原子が、板厚方向に拡散したことによると考えられる。すなわち、第一窒化処理工程において、短時間（数分程度）で効率よく、鉄鋼部材の表面に窒素原子を固溶させ、第ニ窒化処理工程において、アンモニアガス濃度を低くすることにより、鉄鋼部材の表層に固溶する窒素原子の量と、鉄鋼部材の表面で熱分解するアンモニアガス中の窒素原子の量とのバランスが保たれることにより、表層から外部に向って一旦固溶させた窒素原子が放出される脱窒素の発生がほとんどなく、さらには、固溶させた窒素原子を鉄鋼部材の表層から深さ方向に拡散を促進させることができ、表層から深部に至るまでほぼ均一に窒素原子を含有させることができたものであると考えられる。そして、このような処理を行うことにより、実施例５に示すように、第二窒化処理を所定の時間行うことにより、鉄鋼部材の中心部まで窒素原子の固溶量を２．６ｍａｓｓ％にすることができ、この処理を行った鉄鋼部材は、常温において、マルテンサイト化することなくオーステナイト化された金属組織を保持することが可能となり、非磁性体材料を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係る窒化処理方法は、マスキングを施すことなく、鉄鋼部材の局所に短時間で窒素原子を表面から深部にいたるまで窒化処理を行い、耐摩耗性を向上させることができるので、複雑な形状をした部材の一部、たとえば、耐摩耗性が要求される歯車の歯面の処理などに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る窒化処理方法を行うに好適な窒化処理装置の模式図。
【図２】実施例１〜３に係る鉄鋼部材のヒートパターンを説明するための図。
【図３】実施例１〜３，比較例１に係る窒化処理後の鉄鋼部材の板厚方向における窒素原子の平均固溶量を示した図。
【図４】（ａ）は、実施例３に係る鉄鋼部材のうちレーザ加熱源により加熱された部分（レーザが照射された部分）のＥＰＭＡ分析の結果を示した図であり、（ｂ）は、実施例３に係る鉄鋼部材Ｗのうちレーザ加熱源により加熱されていない部分（レーザが照射されていない部分）のＥＰＭＡ分析結果を示した図。
【図５】実施例４，５に係る鉄鋼部材のヒートパターンと窒化処理ガスの濃度を説明するための図。
【図６】実施例４，５及び比較例２〜４に係る窒化処理後の鉄鋼部材の板厚方向における窒素原子の平均固溶量、板厚の中心部近傍の窒素原子の固溶量を示した図。
【図７】実施例５に係る鉄鋼部材の板厚方向のＥＰＭＡ分析結果を示した図。
【図８】比較例４に係る鉄鋼部材の板厚方向のＥＰＭＡ分析結果を示した図。
【符号の説明】
【００４１】
１０：窒化処理装置，１１：密閉容器，１２：セット台，１３：レーザ加熱源，１４：アンモニアガス（窒化処理ガス）供給源，１５：窒素ガス供給源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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