(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄鋼材料を加熱炉内で加熱するとともに、上記加熱炉内に浸炭用ガスを供給し、ガス圧力を調整しながら浸炭処理を行う真空浸炭方法において、上記浸炭用ガスとしてプロパンガスとアセチレンガスを使用するとともに、上記浸炭用ガスに対するアセチレンガスの比率を5％以上50％以下とし、上記加熱炉内の圧力を0.05〜3kPaとして浸炭処理を行うことを特徴とする鉄鋼材料の真空浸炭方法。
【請求項２】
上記浸炭用ガスが上記プロパンガスと上記アセチレンガスの混合ガスであり、上記混合ガスを加熱炉内にパルス状に導入することを特徴とする請求項１記載の鉄鋼材料の真空浸炭方法。
【請求項３】
上記プロパンガスを上記加熱炉内に定量導入し、上記アセチレンガスを上記加熱炉内にパルス状に導入することを特徴とする請求項１記載の鉄鋼材料の真空浸炭方法。
【請求項４】
上記プロパンガスを上記加熱炉にパルス状に導入することを特徴とする請求項３記載の鉄鋼材料の真空浸炭方法。
【請求項５】
上記アセチレンガスを上記加熱炉内に定量導入し、上記プロパンガスを上記加熱炉内にパルス状に導入することを特徴とする請求項１記載の鉄鋼材料の真空浸炭方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉄鋼材料の真空浸炭方法、特に浸炭用ガスとしてプロパンガスとアセチレンガスを用いた鉄鋼材料の真空浸炭方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄鋼材料の浸炭には従来からガス浸炭、真空浸炭、プラズマ浸炭等が行われている。ガス浸炭は現在広く行なわれているが、ガス燃焼の危険性、処理品表面の粒界酸化、高温浸炭による短サイクル化が難しい等の問題点がある。またプラズマ浸炭はコストが高く特殊浸炭に限定されている。真空浸炭では浸炭用ガスとして飽和炭化水素（メタンガス、プロパンガス、ブタンガス）を用いて900〜1100℃、10〜70kPaの圧力で処理するが、均一な浸炭を行うには煤の発生が多いため炉内メンテナンスに時間と費用がかかり、特殊用途以外には広がらなかった。
【０００３】
そこで、煤の発生を抑制するためにプロパンガスを用いて1kPa以下の圧力で処理する方法や、特開平8−325701号公報記載のもののようにアセチレンガスを用いて1kPa以下の圧力で処理する方法や、特開2000−1765号公報記載のもののようにエチレンガスとアセチレンガスとの混合ガスを用いて1〜10kPaの圧力の範囲内で処理する方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、プロパンガスを用いた処理方法では、未貫通孔を有するような、または凹凸のある鉄鋼材料は均一に浸炭することが困難であった。
【０００５】
また、アセチレンガスやエチレンガスを用いた処理方法では、アセチレンガスやエチレンガスが高価である。
【０００６】
本発明は上記のような点を解決しようとしたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の鉄鋼材料の真空浸炭方法は、鉄鋼材料を加熱炉内で加熱するとともに、上記加熱炉内に浸炭用ガスを供給し、ガス圧力を調整しながら浸炭処理を行う真空浸炭方法において、上記浸炭用ガスとしてプロパンガスとアセチレンガスを使用するとともに、上記浸炭用ガスに対するアセチレンガスの比率を5％以上50％以下とし、上記加熱炉内の圧力を0.05〜3kPaとして浸炭処理を行うことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の鉄鋼材料の真空浸炭方法は、上記浸炭用ガスとして上記プロパンガスと上記アセチレンガスの混合ガスを用い、上記混合ガスを加熱炉内にパルス状に導入することを特徴とする。パルス状に導入するというのはこの場合、周期的に流量を変化させることを意味する。
【０００９】
また、上記浸炭用ガスの導入法は上記プロパンガスを上記加熱炉内に定量導入し、上記アセチレンガスを上記加熱炉内にパルス状に導入してもよく、また逆に、上記アセチレンガスを上記加熱炉内に定量導入し、上記プロパンガスを上記加熱炉内にパルス状に導入してもよい。
【００１０】
更に、上記浸炭用ガスの導入法は上記プロパンガス、上記アセチレンガスともに上記加熱炉内にパルス状に導入してもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１３】
図１において、１は本発明の鉄鋼材料の真空浸炭方法によって鉄鋼材料を浸炭するための加熱炉、２は上記加熱炉１の外周に設けたヒータ、３は上記加熱炉１の一端部に設けた加熱炉外部から内部に貫通せしめたガス導入管、４は上記ガス導入管３にバルブ６を介して接続したアセチレンガス供給源、５は同じく上記ガス導入管３にバルブ６を介して接続したプロパンガス供給源、７は上記加熱炉１の他端部に設けたガス排出管、８は上記ガス排出管７に可変排気バルブ９を介して接続した真空排出装置、１０は上記加熱炉１内に設置した未貫通孔１１を有する鉄鋼材料である。
【００１４】
（実施例１）
【００１５】
材質がSCM420、外径20mm、長さ40mmの丸棒に直径5mm、深さ37mmの未貫通孔１１を形成した鉄鋼材料１０を上記未貫通孔１１の開口がガス導入管３の導入口を向くよう加熱炉１の中央に配置し、上記２つのバルブ６を閉め上記可変排気バルブ９を全開にした状態で上記真空排出装置８により上記加熱炉１内が0.05kPa以下となるまで排気し、上記鉄鋼材料１０を950℃に均一に加熱した。
【００１６】
その後、上記バルブ６を各々開き、加熱炉１内の圧力が2kPaに成るように排気バルブ９を調整しながら、プロパンガスを40cc／min、アセチレンガスを10cc／minで30分間供給して浸炭した。その後、加熱炉１内の圧力が0.05kPa以下になるように排気バルブ９を全開するとともに、浸炭ガスの供給を停止した。さらに加熱炉１の加熱を停止し、加熱炉１から断熱材（図示せず）を外して160℃以下に冷却した。
【００１７】
未貫通孔の深さに対する全浸炭深さの測定結果を図３に示す。図３から明らかなようにプロパンガス単体で浸炭するよりも孔の深い位置まで浸炭することができた。
【００１８】
（実施例２）
【００１９】
同様にして材質がSCM420、外径20mm、長さ40mmの丸棒に直径5mm、深さ37mmの未貫通孔１１を形成した鉄鋼材料１０を加熱炉１中央に配置し、加熱炉１を950℃に均一に加熱した後、加熱炉１内の圧力が0.4kPaになるように排気バルブ９を調整しながら、プロパンガスを90cc／min、アセチレンガスを10cc／minで30分間供給して浸炭した。その後、加熱炉１内の圧力が0.05kPa以下になるように排気バルブ９を全開するとともに、浸炭ガスの供給を停止した。さらに加熱炉１の加熱を停止し、加熱炉１から断熱材（図示せず）を外して160℃以下に冷却した。未貫通孔の深さに対する全浸炭深さの測定結果を図４の実線に示す。
【００２０】
プロパンガス単体で上記の浸炭結果と同等な処理を行なうには、図４の鎖線に示すように200cc／minもの流量が必要であり真空ポンプ容量が大きくなるので設備コストが増加するという問題がある。
【００２１】
また、プロパンガス流量を多くすることは排ガスを多くすることにつながる。これに対し、本発明方法を用いれば、プロパンガス単体で浸炭する場合よりも真空ポンプ容量を小さくすることができ、設備コストやメンテナンスコストを削減することができる。またプロパンガス流量、即ち使用量も減らすことができる。
【００２２】
なお、上記加熱炉１内の圧力が0.05kPa以下では浸炭が不十分となり、3kPa以上では煤の発生が多くなる。
【００２３】
また、プロパンガスとアセチレンガスの混合ガスにおけるアセチレンガスの比率は5％以下では効果がなくコスト面から50％以下とするのが好ましい。
【００２４】
更に、また、プロパンガスとアセチレンガスの混合ガスを加熱炉１内に導入する際には、上記混合ガスの導入と停止を繰り返して、上記混合ガスを加熱炉１内にパルス状に導入するようにしてもよく、また上記プロパンガスを定量流し続け、一方アセチレンガスをパルス的に加えるようにしてもよい。
【００２５】
また、逆に、上記アセチレンガスを上記加熱炉内に定量的に導入し、上記プロパンガスをパルス的に加えるようにしてもよいし、更に、上記プロパンガス、上記アセチレンガスともに上記加熱炉内にパルス状に導入してもよい。このようにすれば浸炭をより均一に行なうことができる。
【００２６】
【発明の効果】
上記のように本発明の鉄鋼材料の真空浸炭方法によれば、浸炭用ガスとしてプロパンガスにアセチレンガスを添加したガスを用いることで、プロパンガスの使用量と高価なアセチレンガスやエチレンガスの使用量を調整することによって煤の発生を抑制して凹凸のある鉄鋼材料を均一に浸炭することができるという大きな利益がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空浸炭方法に用いる加熱炉の縦断側面図である。
【図２】本発明の真空浸炭方法に用いる鉄鋼材料の斜視図である。
【図３】本発明の真空浸炭方法を用いて鉄鋼材料を浸炭した浸炭深さを示すグラフである。
【図４】本発明の真空浸炭方法を用いて鉄鋼材料を浸炭した浸炭深さを示すグラフである。
【符号の説明】
１  加熱炉
２  ヒータ
３  ガス導入管
４  アセチレンガス供給源
５  プロパンガス供給源
６  バルブ
７  ガス排出管
８  真空排出装置
９  可変排気バルブ
１０  鉄鋼材料
１１  未貫通孔
【図１】
0004092074.tif 000002
【図２】
0004092074.tif 000003
【図３】
0004092074.tif 000004
【図４】
0004092074.tif 000005