(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１０％（ｗ／ｗ）のクロムを含む鉄をベースとする合金の組立部品であって、内面および外面と、前記内面と外面の間の０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲の厚さとを有する環状形状を備え、前記合金は、表面から０μｍ〜１００μｍの範囲の深さで２５０ＨＶ０．０５〜３７０ＨＶ０．０５の範囲の微小硬度を提供する固溶体中の窒素含有量を有することを特徴とする組立部品。
【請求項２】
前記微小硬度が、表面から０μｍ〜１００μｍの範囲の深さで２８０ＨＶ０．０５〜３２０ＨＶ０．０５の範囲にある、請求項１に記載の組立部品。
【請求項３】
前記組立部品は、前記組立部品の厚さにわたって少なくとも５つの微小硬度測定値から計算された２８０ＨＶ０．０５〜３２０ＨＶ０．０５の範囲の平均微小硬度を有し、これらの少なくとも５つの微小硬度測定値の偏差は、平均硬度から最大１５％である、請求項１に記載の組立部品。
【請求項４】
窒素含有量が、表面から０μｍ〜１００μｍの範囲の深さで０．１％（ｗ／ｗ）〜０．８％（ｗ／ｗ）の範囲にある、請求項１に記載の組立部品。
【請求項５】
窒素含有量が、前記組立部品の厚さにわたって０．１％（ｗ／ｗ）〜０．８％（ｗ／ｗ）の範囲にある、請求項３に記載の組立部品。
【請求項６】
前記窒素含有量は、前記組立部品の厚さにわたって最大１０％ずれている、請求項５に記載の組立部品。
【請求項７】
前記環状形状の外径が３ｍｍ〜５０ｍｍの範囲にある、請求項１に記載の組立部品。
【請求項８】
前記環状形状が、２ｍｍ〜５００ｍｍの範囲の軸方向長さを有する、請求項１に記載の組立部品。
【請求項９】
前記組立部品が、狭い端部と広い端部を画定する円錐台形の環状形状を有する、請求項１に記載の組立部品。
【請求項１０】
前記組立部品が窒化物化合物を含まない、請求項１に記載の組立部品。
【請求項１１】
前記合金が、ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、析出硬化性（ＰＨ）ステンレス鋼、またはフェライト系オーステナイト系ステンレス鋼を含む群から選択される、請求項１に記載の組立部品。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の組立部品の製造方法において、
少なくとも１０％（ｗ／ｗ）のクロムを含有する鉄をベースとする合金の部品を提供するステップであって、当該部品は、内面および外面と、前記内面と外面の間の０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲の厚さとを有する環状形状を備える、ステップと、
−窒素含有雰囲気に前記部品を配置するステップと、
−前記部品を１０００℃〜１２００℃の範囲の溶解温度に加熱するステップと、
−０．５時間〜４０時間の範囲の期間、窒素含有雰囲気中に溶解温度で前記部品を維持するステップと、
−前記溶解温度から前記部品を周囲温度まで冷却して、９００℃から５００℃までの冷却が６０秒以内に行われた組立部品を提供するステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記部品の窒素含有量が前記窒素含有雰囲気と平衡に達する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記窒素含有雰囲気がＮ２を含むかまたはＮ２である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
Ｎ２の分圧が０．０１ｂａｒ〜２ｂａｒの範囲にある、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記窒素含有雰囲気が炭素をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記溶解温度が１０５０℃〜１１５０℃の範囲である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記溶解温度での溶解後の冷却が、窒素含有雰囲気または窒素を含まない不活性ガス中で行われる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１２に記載の方法において、さらに、
−外周面を有する内側管状部材と、内面を有する外側管状部材とを提供するステップと、
−前記内側管状部材と前記外側管状部材との間に前記組立部品を配置するステップであって、これにより前記組立部品の内面が前記内側管状部材の外周面に当接し、前記組立部品の外面が前記外側管状部材の内面に当接する、ステップと、
−前記組立部品を前記内側管状部材と前記外側管状部材の間に配置した後、前記組立部品を冷間変形させるステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記冷間変形が、０℃〜２００℃の範囲の温度で実施される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の組立部品のアセンブリにおいて、外周面を有する内側管状部材と、内面を有する外側管状部材とを備え、前記組立部品は前記内側管状部材と外側管状部材との間に配置され、それによって前記組立部品の内面が前記内側管状部材の外周面に当接し、前記組立部品の外面が前記外側管状部材の内面に当接することを特徴とするアセンブリ。
【請求項２２】
前記組立部品は、前記内側管状部材と前記外側管状部材との間に配置された後に冷間変形を受ける、請求項２１に記載のアセンブリ。
【請求項２３】
前記内側管状部材が外側螺旋ねじ山を備え、前記外側管状部材が前記外側螺旋ねじ山と相補的な内側螺旋ねじ山を備える、請求項２１に記載のアセンブリ。
【請求項２４】
前記外側管状部材が外側螺旋ねじ山を備え、前記アセンブリがさらに、前記外側螺旋ねじ山と相補的な内側螺旋ねじ山を有するコネクタを備える、請求項２１に記載のアセンブリ。
【請求項２５】
外側管状部材と、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の組立部品を１またはそれ以上と、コネクタとを含む部品のキット。
【請求項２６】
前記外側管状部材が外側螺旋ねじ山を有し、前記コネクタが前記外側管状部材の外側螺旋ねじ山と相補的な内側螺旋ねじ山を有する、請求項２５に記載の部品キット。
【請求項２７】
前記外側管状部材および前記コネクタは、前記外側管状部材および前記コネクタの回転を容易にする外周形状を有する、請求項２６に記載の部品のキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１０％（ｗ／ｗ）のクロムを含む鉄、ニッケルおよび／またはコバルトをベースとする合金の組立部品、および当該組立部品を含むアセンブリに関する。この組立部品は、ガスパイプのアセンブリに気密シールを有利に提供する。
【背景技術】
【０００２】
ステンレス鋼の部品は、表面に保護酸化物層を形成するクロムの含有量が例えば１０％（ｗ／ｗ）以上と高く、耐食性を示すことから、通常「ステンレス（錆びない）」と見なせる。さらに、鋼は一般に強度が高く、特に鋼部品の冷間変形は、冷間変形なしで製造された鋼部品と比較して強度が高くなる。両方の特性が一般に望ましいが、通常、一方の特性を変更すると他方の特性が犠牲になる。文献には、耐腐食性でもあるステンレス鋼の強い部品を提供するためのいくつかの試みが記載されている。
【０００３】
米国特許第５，５０３，６８７号は、ほぼ最終形状を有するステンレス鋼部品に０．３０重量％の溶存窒素を有するオーステナイト表面および表面近傍層を形成する熱処理プロセスを開示している。このプロセスには、窒素含有ガス雰囲気中で１０００℃〜１２００℃の温度において窒素で部品を強化するステップと、その後、窒化物の分離が回避されるような速度で部品を急冷するステップを含む。窒化物の分離を防ぐと、処理された部品に耐食性がもたらされる。しかしながら、冷間変形したワークピースをこの方法で処理すると、１０００℃以上での処理により、冷間変形から得られたコア強度が消失してしまう。
【０００４】
ＷＯ２００６／１３４５４１は、変形により３ｍｍ未満の厚さを有する三次元の完成した鋼製品を製造する方法を記載している。この方法は、主にフェライト、オーステナイト、マルテンサイトまたはそれらの混合物からなる微細構造を備えたステンレス鋼のシートを三次元成形品に形成し、この成形品を窒素含有環境で１０００℃〜１２００℃で処理し、窒素含有量が０．３重量％の下限と、窒化物分離の開始によって与えられる上限の間の厚さで製品を飽和させ、窒化物分離を回避するような速度と窒素圧力で製品を急冷し、その後に例えば切断や穴あけの機械加工を行って、窒素飽和成形品から完成鋼製品にする。製品は窒素で飽和しているため、その後の機械加工は表面処理に限定されず、溶液窒化プロセスで得られた耐食性を損なうことなく穴あけや切削を行うことができ、さらに、窒素で飽和すると、高温処理を行ってもコア強度が保持される。
【０００５】
ＷＯ２０１２／１４６２５４は、ＷＯ２００６／１３４５４１と同様の方法を開示している。高温での窒素処理に加えて、この方法は、処理された合金で炭化物または窒化物が形成される温度より低い温度で窒素または炭素を溶解することによってさらに硬化させるステップを含み、これにより処理された材料に膨張オーステナイトまたは膨張マルテンサイトの形成がもたらされる。高温窒化と低温窒化の組み合わせは、耐食性を維持しつつ、高温での冷間変形を消滅させることによって生じる強度の損失を補うことができる。
【０００６】
ステンレス鋼の特定の用途では、従来技術の方法で可能なよりもさらに特性を操作することが望ましい。例えば、ガスパイプでは、配管の個々のセクション間に、気密で腐食しない接合が必要である。本発明の目的は、ステンレス鋼合金の改良された組立部品を提供することである。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、少なくとも１０％（ｗ／ｗ）のクロムを含む鉄、ニッケルおよび／またはコバルトをベースとする合金の組立部品に関し、当該組立部品は、内面および外面と、前記内面および外面の間の０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲の厚さとを有する環状形状を有し、前記合金は、表面下０μｍ〜１００μｍの範囲の深度で２５０ＨＶ０．０５〜３７０ＨＶ０．０５の範囲の微小硬度を提供する固溶体中の窒素含有量を有する。
【０００８】
本発明の組立部品は、例えば高圧ガス管などで用いる気密シールを提供するのに適している。本発明者は、驚くべきことに、本発明の組立部品が冷変形、すなわち、再結晶温度未満の温度、特に周囲温度において外力によって材料に誘発される塑性変形にさらされると、材料の引張強度が、高温の窒素溶解処理にさらされない冷間変形組立部品の引張強度よりも最大３倍高いことを見出した。改善された引張強度は、高圧ガス管をシールするための組立部品にとって特に有利である。このように、本発明は、引張強度が改善された耐食性の組立部品を提供する。
【０００９】
本発明の効果は、組立部品が、表面から０μｍ〜１００μｍの範囲の深さで２５０ＨＶ０．０５〜３７０ＨＶ０．０５の範囲の微小硬度を有する場合に観察される。表面から深さ０μｍ〜１００μｍの範囲にある材料は「硬化層」とも呼ばれるが、この硬化層の厚さは１００μｍよりも大きくてもよく、微小硬度が２５０ＨＶ０．０５である深さを硬化層の厚さと定義してもよい。例えば、組立部品は、表面またはそれに近い微小硬度が３５０ＨＶ０．０５、コア硬度が１８０ＨＶ０．０５〜２２０ＨＶ０．０５の範囲であり、硬化層の厚さは微小硬度が２５０ＨＶ０．０５である深さで、これは、表面から２００μｍまたは３００μｍ以上の深さにあってもよい。深さ１００μｍでの微小硬度が２５０ＨＶ０．０５未満の場合、すなわち硬化層の厚さが１００μｍ未満の場合、組立部品は冷間変形にさらされた後、気密シールを提供することができない。微小硬度の上限は、他の合金では異なる場合があり、他の実施形態では、微小硬度は、表面から０μｍ〜１００μｍの範囲の深さで２５０ＨＶ０．０５〜３５０ＨＶ０．０５の範囲にあり、例えば表面から０μｍ〜１００μｍの範囲の深さで２５０ＨＶ０．０５〜３４０ＨＶ０．０５の範囲にある。
【００１０】
本発明の組立部品、特に硬化層は、固溶体中である窒素含有量を有する。硬化層の微小硬度は窒素の含有量と相関関係があるため、窒素の含有量が多いほど硬化層の微小硬度は高くなる。組立部品の微小硬度は、通常、組立部品の表面で最も高く、例えば深さ１００μｍ以上のように深度が大きくなると合金のコア微小硬度まで低下する。
【００１１】
好ましい実施形態では、硬化層の微小硬度は、２８０ＨＶ０．０５〜３２０ＨＶ０．０５の範囲内、例えば、表面から１００μｍの深さでの微小硬度は２８０ＨＶ０．０５である。例えば、表面から２００μｍの深さでの微小硬度は２５０ＨＶ０．０５である。
【００１２】
一般に、硬化層の窒素含有量は０．１％（ｗ／ｗ）〜０．８％（ｗ／ｗ）の範囲である。したがって、一実施形態では、窒素含有量は、表面から０μｍ〜１００μｍの範囲の付加さで、特に０．１％（ｗ／ｗ）〜０．８％（ｗ／ｗ）の範囲であり、特に表面から０μｍ〜１００μｍの範囲の深さで０．４％（ｗ／ｗ）〜０．８％（ｗ／ｗ）である。本発明者は、驚くべきことに、本発明の効果は、最大３７０ＨＶ０．０５、より一般的には約３２０ＨＶ０．０５の表面硬度に対応して、窒化物の分離点すなわち０．８％（ｗ／ｗ）まで観察されることを見出した。窒素含有量が０．８％（ｗ／ｗ）を超える場合、窒化物の分離が発生し、組立部品に耐食性がなくなる。特に、窒素は固溶体であり、硬化層は一般に窒化物を含まないため、組立部品には窒化物が含まれず、これにより耐食性が確保されるため有利であると考えられる。窒素含有量は、０．１％（ｗ／ｗ）〜０．８％（ｗ／ｗ）の範囲である必要がある。窒素含有量の好ましい範囲は、０．５％（ｗ／ｗ）〜０．７％（ｗ／ｗ）である。
【００１３】
材料のコアは、窒素含有量が低くなり得る。０．２％（ｗ／ｗ）の窒素含有量は通常２２０ＨＶ０．０５の微小硬度に対応し、本発明の組立部品は０．１％（ｗ／ｗ）〜０．８％（ｗ／ｗ）の範囲、特に表面から０μｍ〜１００μｍの範囲の深さで０．４％（ｗ／ｗ）〜０．８％（ｗ／ｗ）の範囲の硬化層の窒素含有量を有すると考えることができる。
【００１４】
実際の微小硬度も特定の合金に依存し、２５０ＨＶ０．０５の微小硬度に達するための窒素含有量は合金によって異なる。窒素含有量と微小硬度の相関の特定は、当業者に知られている。表１は、オーステナイトＡＩＳＩ３０８ステンレス鋼の窒素含有量と微小硬度の相関を示す。表１の微小硬度は、窒素含有量がサンプルの厚さ全体で均一になるように、示されたレベルの窒素で飽和したサンプルについて決定したものである。
【００１５】
表１：ＡＩＳＩ３０８ステンレス鋼の窒素含有量と微小硬度の相関
0006979713.tif 000002
【００１６】
特定の実施形態では、組立部品の厚さにわたって硬度は均一であり、例えば硬度は、少なくとも５つの微小硬度測定値から決定された平均値を有し、当該少なくとも５つの微小硬度測定値は平均硬度から最大１５％、例えば最大１０％の偏差を有する。この実施形態では、窒素含有量も同様に、厚さにわたって最大１５％の偏差を有し、例えば組立部品は、少なくとも５つの測定値から決定される平均窒素含有量を有し、当該少なくとも５つの窒素測定値は最大１５％、例えば最大１０％の偏差を有する。例えば、平均窒素含有量は、０．１％（ｗ／ｗ）〜０．８％（ｗ／ｗ）の範囲、例えば０．５％（ｗ／ｗ）〜０．７％（ｗ／ｗ）の範囲であり得る。したがって、組立部品の厚さにわたって硬度が均一である場合、組立部品は厚さにわたって窒素で飽和していると見なすことができる。本発明の文脈において、用語「飽和」およびその派生形は、溶解温度での処理中に窒素の含有量が平衡に達し、材料の厚さにわたる窒素含有量の偏差が最小に、すなわち最大１５％または好ましくは最大１０％なることを意味する。実際の窒素含有量は、溶解温度と溶解処理中のＮ２の分圧から制御することができる。したがって、本発明の一実施形態では、固溶体中の窒素含有量は、成分の総重量のうちの重量で０．３％（ｗ／ｗ）±０．０４５％（ｗ／ｗ）であり、別の実施形態では、固溶体中の窒素の含有量は、成分の総重量のうちの重量で０．５％（ｗ／ｗ）±０．０７５％（ｗ／ｗ）である。さらなる実施形態では、固溶体中の窒素含有量は、成分の総重量のうちの重量で、０．３５％（ｗ／ｗ）±０．０３５％（ｗ／ｗ）、０．４％（ｗ／ｗ）±０．０４％（ｗ／ｗ）、０．４５％（ｗ／ｗ）±０．０４５％（ｗ／ｗ）、０．５０％（ｗ／ｗ）±０．０５％（ｗ／ｗ）、０．５５％（ｗ／ｗ）±０．０５５％（ｗ／ｗ）、０．６０％（ｗ／ｗ）±０．０６％（ｗ／ｗ）、０．６５％（ｗ／ｗ）±０．０６５％（ｗ／ｗ）、０．７０％（ｗ／ｗ）±０．０７％（ｗ／ｗ）、０．７５％（ｗ／ｗ）±０．０７５％（ｗ／ｗ）である。
【００１７】
窒素は通常、高温で合金へと溶解し、別の態様では、本発明は、本発明の組立部品を製造する方法に関する。この方法は、
−少なくとも１０％（ｗ／ｗ）のクロムを含む鉄、ニッケル、および／またはコバルトをベースとする合金の部品を提供するステップであって、前記部品は、内面および外面と、前記内面と外面の間の０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲の厚さとを有するステップと、
−窒素含有雰囲気に前記部品を配置するステップと、
−１０００℃〜１２００℃の範囲の溶解温度に前記部品を加熱するステップと、
−前記部品を窒素含有雰囲気中にて前記溶解温度で０．５時間〜４０時間の範囲で維持するステップと、
−前記部品を溶解温度から周囲温度まで冷却して、９００℃から５００℃への冷却が前記組立部品に６０秒以内に実行されるようにするステップと、を含む。
【００１８】
部品は、溶解温度まで予熱された窒素含有雰囲気中に配置することができる。例えば、部品が周囲温度にある場合、部品を窒素含有雰囲気中で加熱してもよい。部品を周囲温度から、例えばアルゴン不活性雰囲気中で加熱することも可能である。部品の加熱方法に関係なく、溶解温度での処理により部品の合金中に形成された窒化物が除去され、急冷により溶解温度で合金に溶解した窒素が固溶体のままになる。例えばアルゴンといった窒素を含まない不活性ガス中で部品を溶解温度まで加熱することにより、溶解の深度に関して、合金への窒素の溶解のより良い制御を達成することが可能となり、これによって硬化層の厚さを制御することができる。
【００１９】
部品は、成分中の窒素含有量が所望の深度で所望のレベルに達する間、すなわち部品の微小硬度が表面から０〜１００μｍの範囲の深さで２５０ＨＶ０．０５〜３７０ＨＶ０．０５の範囲の微小硬度の値を確実に達成するのに十分な期間、窒素含有雰囲気中にて溶解温度で維持される。この溶解温度での処理により、一般に、部品の厚さにわたって部品のアニーリングが提供され、部品がオーステナイト化される。これにより、部品の断面は視覚的に均一な外観となる。部品への窒素の溶解は、材料への熱の浸透よりも遅い速度で行われるため、部品は１５０ＨＶ０．０５〜２２０ＨＶ０．０５の範囲のコア微小硬度を有し、これは窒素含有量０．１％（ｗ／ｗ）未満、０％〜１００μｍの範囲の表面からの深さで２５０ＨＶ０．０５〜３７０ＨＶ０．０５の範囲の微小硬度に対応し、０．２％（ｗ／ｗ）〜０．８％（ｗ／ｗ）、特に０．４％（ｗ／ｗ）〜０．８％（ｗ／ｗ）の範囲の窒素含有量に対応する。
【００２０】
例えば溶解温度が１０５０℃〜１１５０℃の範囲にある場合、組立部品の厚さに関係なく、深さ１００μｍで２５０ＨＶ０．０５の微小硬度を提供するには、０．５時間の期間で十分である。表面または表面付近の微小硬度は、通常、０．５時間後に２８０ＨＶ０．０５〜３２０ＨＶ０．０５の範囲になる。持続時間を例えば１時間、２時間、３時間と増やすことにより、窒素はより深い位置に挿入され、深さ約１５０μｍ、約２００μｍ、または約２５０μｍにおいて典型的に微小硬度が２５０ＨＶ０．０５となる。
【００２１】
１０７５℃〜１１２５℃の範囲、例えば約１１００℃の溶解温度では、鋼への窒素の溶解度は、溶解温度が１１２５℃〜１１７５℃の範囲にある場合よりも高いと見なされるため、溶解温度は、１１２５℃を超える温度よりも１０７５℃〜１１２５℃の範囲において、窒素は短時間でより大きな深さまでより速く溶解し得る。したがって、一実施形態では、溶解温度は１０７５℃〜１１２５℃の範囲、例えば、１１００℃であり、期間は少なくとも０．５時間である。別の実施形態では、溶解温度は１１２５℃〜１１７５℃の範囲、例えば、１１５０℃であり、期間は少なくとも１時間である。
【００２２】
当業者は、所望の窒素含有量を得るために必要なＮ２の分圧、温度、および持続時間を計算することができ、これは例えば、Ｇｅｏｒｇｉｅｖ等、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｖｏｌ．４，１９９６，Ｎｏ．４、２８頁、およびＢａｓｈｃｈｅｎｋｏ等、Ｉｚｖｅｓｔｉｙａ  Ａｋａｄｅｍｉｉ  Ｎａｕｋ  ＳＳＳＲ．Ｍｅｔａｌｌｙ、ｎｏ４、１９８５、１７３〜１７８頁に説明されており、これらは参照により本明細書に組み込まれる。
【００２３】
特定の実施形態では、部品の窒素含有量は、窒素含有雰囲気と平衡に達することが可能になる。それにより、部品はその厚さにわたって窒素で飽和する。この平衡含有量は、部品の総重量の０．１％（ｗ／ｗ）〜０．８％（ｗ／ｗ）の範囲にあり、上述のように、窒素含有量は部品の材料の厚さに対して最大１５％の範囲、例えば最大１０％変動する。実際の平衡含有量、すなわち「飽和窒素含有量」は、窒素含有雰囲気中の窒素の分圧に依存する。これにより窒素含有量は、例えば部品の総重量の０．４％（ｗ／ｗ）±０．０４％（ｗ／ｗ）〜０．８％（ｗ／ｗ）±０．０８％（ｗ／ｗ）の範囲で制御することができる。Ｎ２の分圧と得られる合金のＮの飽和含有量との相関関係が表２にまとめられている。
【００２４】
表２：窒素の分圧と飽和レベルの相関
0006979713.tif 000003
【００２５】
窒素含有雰囲気は、窒素含有種を含む限り、自由に選択することができる。窒素含有雰囲気は、Ｎ２を含むか、Ｎ２であることが好ましい。しかしながら、溶解温度まで加熱すると、窒素含有気体種はＮ２と他の成分に分解することが予想され、任意の窒素含有気体種を使用することができる。窒素含有雰囲気はさらに炭素を含んでもよい。例えば、窒素含有雰囲気は、窒素と炭素の両方を含む気体種を含むかまたはそれから構成されてもよく、または窒素含有雰囲気は、ＣＯまたはＣ０２といった別個の炭素含有気体種を含んでもよい。Ｎ２以外の窒素含有種を使用する場合、当業者であれば、窒素含有種の分圧から溶解温度におけるＮ２の分圧を計算するのは簡単なことである。
【００２６】
平衡に達するまでの時間は、溶解温度と組立部品の厚さに依存する。平衡に達するのに必要な時間は、当業者が決定できるが、典型的には３時間〜４０時間の範囲、例えば５時間〜２４時間、例えば１０〜１５時間の範囲、または１５〜２０時間の範囲である。
【００２７】
溶解温度で少なくとも０．５時間処理することにより、窒化物と、合金に炭素が存在する場合は炭化物とが溶解し、窒素、および場合によっては炭素が固溶するようになる。
【００２８】
溶解温度における溶解プロセス後の冷却は特に迅速に行われ、例えば６０秒以下の期間で、関連する合金について、窒化物や炭素が存在する場合は炭化物などの鋭敏化と析出物形成の傾向が最も大きくなる温度区間（temperature interval）で行われる。本発明の合金、例えばステンレス鋼の場合、これは特に材料を急速に冷却する必要がある９００℃〜５００℃の区間で生じることが判明している。一実施形態では、部品は、６０秒未満、３０秒未満、または２０秒未満で、９００〜５００℃に冷却される。それにより、窒化物および炭素が存在する場合は炭化物の形成が実質的に回避され、これらはクロムなどのステンレス鋼の合金元素と反応する可能性があるため、利点となる。固溶体からの合金元素の減少、およびこれらの窒化物および炭化物としての結合が抑制され、耐食性が維持される。一般に、窒素含有量が多いほど、窒化物の形成を防ぐための冷却が速くなる。
【００２９】
冷却は、気体または液体で冷却するなど、任意の冷却方法を使用して実施されてもよい。例えば、部品は、溶融塩、油、あるいは水や水溶液で冷却されてもよい。
【００３０】
溶解ステップは、不可避不純物以外に他のガスを含まない実質的に純粋なＮ２といったＮ２を含むガスなどの気体中で実行され、冷却ステップも、最初の溶解ステップで使用したガスと同じ気体中で実行できる。しかしながら、冷却ステップのガスは窒素を含まない不活性ガスであることが好ましく、アルゴンが特に好ましい。本発明の文脈において、「不活性ガス」は、合金の元素と相互作用する実質的な量の分子を全く含まないガスであり、本発明では、窒素を含まない任意の不活性ガス、またはガスの混合物が考えられる。窒素を含まない不活性ガスが冷却工程で使用される場合、本発明の方法は、他の冷却ガスを使用したり、冷却工程が他の方法を使用して実行されり場合に得られる耐食性よりも優れた耐食性を提供する。特に、窒素を含むガスは、不活性ガスでの冷却に比べて窒素を含むガスで冷却すると窒化物の形成を促進すると考えられるため、不活性ガスを用いる冷却ステップにより、堅牢で柔軟な方法が提供される。窒素を含まない不活性ガスで冷却すると、６０秒より長い冷却時間も可能となるが、冷却は窒素を含まない不活性ガスで３０秒未満、例えば１０秒未満で行うことが好ましい。
【００３１】
一実施形態において、合金は、ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、析出硬化性（ＰＨ）ステンレス鋼またはフェライト系オーステナイト系ステンレス鋼を含む群から選択される。オーステナイト系ステンレス鋼が特に好ましい。
【００３２】
この組立部品を使用して気密シールを提供する場合、すなわち２つのパイプを接続する場合、組立部品は「フェルール」とも呼ばれる。組立部品、すなわち本発明のフェルールを使用した２本のガスパイプのアセンブリは、当該分野で伝統的に使用される任意の追加の構成要素を含んでもよい。組立部品、例えば「前部フェルール」は、「後部フェルール」と呼ばれる本発明のさらなる組立部品とともに使用することができる。したがって、本発明のアセンブリは、前部フェルールか、前部フェルールおよび後部フェルールを含むことができ、あるいは、組立部品は前部フェルールであるか、組立部品は後部フェルールであってもよい。アセンブリが前部フェルールと後部フェルールを含む場合、前部フェルールと後部フェルールの両方が本発明の組立部品であり得る。前部フェルールおよび後部フェルールは、当技術分野で知られている。
【００３３】
本発明の組立部品は、内面と外面、および内面と外面との間の０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲の厚さを有する環状形状を有する。厚さが０．１ｍｍ未満であったら、組立部品には、組立部品として使用するのに十分な引張強度がなくなる。厚さが５ｍｍを超えたら、硬化層の厚さに対する引張強度の増加による影響は、フェルールとして用いる場合に気密シールを提供しなくなり、さらに固溶体中の窒素含有量の偏差が１５％の偏差内に維持されず、材料の特性が厚さにわたって均一ではなくなる。厚さが０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲にある場合、特に硬度が材料の厚さにわたって均一である場合、組立部品を用いて気密シールを提供する際に、硬化層が最適な効果を提供する。好ましい実施形態では、内面と外面との間の厚さは、０．５ｍｍ〜４ｍｍの範囲、例えば１ｍｍ〜３ｍｍの範囲、約１ｍｍ、約２ｍｍ、または約３ｍｍである。
【００３４】
組立部品の環状形状は自由に選択でき、同様に、組立部品の断面は所望の任意の形状を有することができる。例えば、組立部品は円筒形状を有し、円筒形状の組立部品の材料の断面は長方形または三角形であってもよい。一実施形態では、組立部品は、狭い端部と広い端部を画定する円錐台形の環状形状を有する。組立部品が円錐台形状を有する場合、組立部品の材料の断面形状は長方形であり得る。好ましい実施形態では、円錐台形の組立部品の材料の断面形状は三角形であり、三角形の狭い端部が円錐台の狭い端部に面する。
【００３５】
ガスパイプなどの用途では、合金が耐腐食性であることが重要であり、すなわち耐腐食性の表面を持ち、耐腐食性を提供するために、窒素、および存在する場合は炭素を固溶体に保持する必要がある。溶解温度での処理により、合金中の析出した窒化物と炭化物が除去され、鋭敏化、つまり窒化物と炭素が存在する場合の炭化物の析出を防ぐために、組立部品が急冷され、窒化物および炭素が存在する場合は炭化物の沈殿を防ぐために、９００℃から５００℃の温度まで６０秒未満で冷却される。この処理により、耐食性が確保される。ただし、溶解温度での処理はアニーリングプロセスに対応し、材料の冷間変形が消滅するため、事前の冷間変形から得られる任意のコア強度が減少する。本発明の組立部品の冷間変形後に観察される改善された引張強度は、０℃〜２００℃の範囲の温度で有利に実行することができ、冷間変形は０℃〜２００℃、例えば１００℃未満、特に例えば０℃〜５０℃の範囲の周囲温度で実行される。冷間変形が２００℃以下の温度、例えば１００℃以下の周囲温度で実行される場合、内側管状部材と外側管状部材を有する組立部品のアセンブリは、組立部品と内側および外側管状部材の合金の異なる熱膨張係数に起因する懸念なしに実行することができる。
【００３６】
別の態様では、本発明は、本発明の組立部品と、外周面を有する内側管状部材と、内面を有する外側管状部材とのアセンブリに関し、組立部品は、内側管状部材と外側管状部材との間に配置され、組立部品の内面が内側管状部材の外周面に当接し、組立部品の外面が外側管状部材の内面に当接する。本発明の様々な組立部品を、本発明のアセンブリに使用することができる。管状部材は、所望に応じて任意の管状サイズおよび形状を有してもよい。例えば、管状部材は真っ直ぐな円筒管であってもよい。内側管状部材および外側管状部材の直径、すなわち内径と外径は、同じであっても異なってもよい。
【００３７】
好ましい実施形態では、組立部品は、内側管状部材と外側管状部材との間に配置された後に冷間変形を受ける。例えば、組立部品を内側および外側管状部材の間に配置し、内側および外側管状部材を外側面で反対方向に回転させて、組立部品を冷間変形にかける。それにより、組立部品に有利に高い引張強度が得られ、アセンブリに気密シールが提供される。組立部品はクロムの含有量が高く、鋭敏化がない、つまり組立部品に窒化物化合物がないため、アセンブリは腐食に耐性がある。
【００３８】
本発明の実施形態では、アセンブリは、それぞれの部品を組み立てるための相補的な螺旋ねじ山を備えた部品を有する。例えば、内側管状部材が外側螺旋ねじ山を備え、外側管状部材が当該外側螺旋ねじ山と相補的な内側螺旋ねじ山を備えてもよい。相補的な螺旋ねじは、各部品間の緊密な組み合わせを保証し、それにより本発明の組立部品によってもたらされる気密結合の相乗的な改善を提供する。部品が相補的な螺旋ねじ山を有する場合、これらの部品は、それぞれの部品の回転を容易にする外周形状をさらに有してもよい。例えば、外周形状は多角形、例えば、正方形または六角形であり、レンチなどで回転可能であってもよい。部品が回転を促進する外周形状を有し、相補的な螺旋ねじ山がある場合、組立部品の冷間変形は、それぞれの部品を反対方向に回転させることにより促進される。
【００３９】
内側管状部材が外側螺旋ねじ山を備え、外側管状部材が当該外側螺旋ねじ山と相補的な内側螺旋ねじ山を備えてもよい。内側螺旋ねじ山を備えた管状部材または部品は「雌コネクタ」と呼ばれ、外側螺旋ねじ山を備えた管状部材または部品は「雄コネクタ」と呼ぶことができる。本発明のアセンブリは、アセンブリを組み立てるための追加の部材または構成要素をさらに備えてもよい。例えば、アセンブリは、追加の雄コネクタまたは追加の雌コネクタを備えてもよく、あるいはアセンブリは、追加の雄コネクタと追加の雌コネクタの両方を備えてもよい。特定の実施形態では、内側管状部材は雄コネクタである。別の実施形態では、外側管状部材が雌コネクタである。
【００４０】
アセンブリには、必要に応じてさらなる構成要素を含めることができる。例えば、アセンブリは、内側および外側管状部材と組立部品との間の相互作用の改善ために追加のコネクタを備えてもよい。特定の実施形態では、外側管状部材が外側に螺旋状ねじ山を有し、したがってこの外側管状部材は雄コネクタであり、アセンブリがさらに、前記外側螺旋ねじ山と相補的な内側螺旋ねじ山を有するコネクタ、すなわち雌コネクタを備える。この実施形態は、コネクタを管状部材とは独立して回転させることができるため、アセンブリの組み立てが簡素化する。雌コネクタは「ナット」とも呼ばれる。
【００４１】
さらなる実施形態では、アセンブリは、同一であってもよい第１および第２の雄ねじ山を有する外側管状部材と、第１および第２の雄ねじ山と相補的な雌ねじ山を有する第１および第２のコネクタとを備えるとともに、アセンブリがさらに、本発明のさらなる組立部品を備える。この実施形態は、内側管状部材のように、２つの管の柔軟な接続を可能にする。なぜなら、外側管状部材と第１および第２コネクタはすべて独立して回転でき、内側管状部材とは独立して回転できるからである。
【００４２】
別の実施形態では、アセンブリはさらなる、または第２の組立部品を備え、第１の組立部品は外側管状部材でもある。この実施形態では、第１の組立部品は「前部フェルール」であり、第２の組立部品は「後部フェルール」である。
【００４３】
内側管状部材および外側管状部材は、本発明のアセンブリを提供できる限り、それらの内径および外径に関して自由に選択することができる。同様に、本発明の組立部品は、内側管状部材の外径と外側管状部材の内径との間に適合するように選択される。例えば、管は、米国規格協会の規格または欧州規格に沿った適切な直径を有することができ、例えば直径は約１ｍｍ以下、または直径は約２４インチ以上であり得る。一実施形態では、環状形状の外径は３ｍｍ〜５０ｍｍの範囲にある。一実施形態では、環状形状は、２ｍｍ〜５００ｍｍの範囲の軸方向長さを有する。
【００４４】
さらなる態様では、本発明は、外側管状部材と、本発明の１または複数の組立部品と、コネクタとを含む部品のキットに関する。外側管状部材は外側螺旋ねじ山を有し、コネクタは外側管状部材の外側螺旋ねじ山と相補的な内側螺旋ねじ山を有することが好ましい。部品のキットが２つ以上の組立部品を含む場合、第１の組立部品は前部フェルールであり、さらなる組立部品は後部フェルールであり得る。
【００４５】
様々な実施形態における特徴の組み合わせも企図されており、様々な特徴、詳細および実施形態を他の実施形態に組み合わせてもよいことを理解されたい。特に、本発明の方法に関するすべての定義、特徴、詳細、および実施形態は、明示的に説明されていない本発明の組立部品の実施形態にも関連する。同様に、組立部品の任意の実施形態を、本発明のアセンブリの任意の実施形態で使用することができる。組立部品の任意の実施形態を、部品のキットに含めることができ、本発明の任意のアセンブリは、同様に部品のキットに関連する。
【００４６】
図面への参照は、本発明を説明するのに役立ち、描写されている特定の実施形態に特徴を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
以下に、本発明を、実施例を用いて、概略図を参照してより詳細に説明する。
【図１】図１は、本発明のアセンブリの断面図を示す。
【図２】図２は、本発明のアセンブリの分解図を示す。
【図３】図３は、本発明のアセンブリを示す図である。
【図４】図４は、本発明の組立部品の断面図を示す。
【図５】図５は、本発明の組立部品の微小硬度プロファイルを示す図である。
【図６】図６は、本発明の組立部品の微小硬度プロファイルを示す図である。
【図７】図７は、本発明の組立部品の微小硬度プロファイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
本発明は、組立部品および組立部品の製造方法に関し、本明細書で「部品」という用語が使用される場合、本発明の組立部品または本発明の方法で処理される部品を指す場合がある。本発明の方法では、組立部品の任意の実施形態を製造することができる。別の態様では、本発明は、本発明の組立部品を含むアセンブリに関する。本発明の任意の組立部品は、本発明のアセンブリに含まれ得るが、アセンブリはまた、本発明ではないコンポーネントを含み得る。さらに別の態様では、本発明は、組立部品を含む部品のキットに関する。
【００４９】
部品は、少なくとも１０％（ｗ／ｗ）のクロムを含む鉄、ニッケル、および／またはコバルトをベースとした合金、例えば１０．５％（ｗ／ｗ）以上のクロムを含む鉄ベースの合金であり、クロムの含有量により、部品表面に酸化物層が形成される。酸化物層は耐食性を提供し、少なくとも１０％のクロムを含む鉄、ニッケルおよび／またはコバルトベースの合金は、受動合金とも呼ばれる。合金または金属に関する「受動的」という用語は、保護酸化物層を有する合金と理解されるべきでる。受動合金は、自己不動態化であってもよいし、合金が受けるプロセスの結果として不動態化してもよい。自己不動態化合金のグループに属するのは、酸素に対して強い親和性を有するものであり（例：Ｃｒ、Ｔｉ、Ｖ）、そのような合金元素を含む合金、例えば本質的に少なくとも１０．５％（ｗ／ｗ）のＣｒを含む鉄ベースの合金であるステンレス鋼が含まれる。部品は、少なくとも１０％（ｗ／ｗ）のバナジウムまたは少なくとも１０％（ｗ／ｗ）のチタンまたは１０％（ｗ／ｗ）のクロム、バナジウムおよびチタンの任意の組み合わせである場合も企図されている。
【００５０】
特に明記しない限り、合金中の金属元素または非金属元素に対するパーセンテージは重量によるものであり、％（ｗ／ｗ）で表される。本発明の組立部品が、平均硬度から最大１５％まで逸脱する微小硬度を有する場合、組立部品は、組立部品の厚さにわたって均一な窒素含有量を有し、パーセント、％（ｗ／ｗ）は、材料の総重量による。ただし、％（ｗ／ｗ）として表されるパーセンテージが硬化層について記載されている場合、そのパーセンテージは硬化層の重量に基づく。一般に、合金の窒素含有量は、測定の直近の環境と比較して測定されるため、この測定値は硬化層の窒素含有量を表す。特に明記しない限り、ガスの混合物の成分は原子ベースであり、パーセンテージまたはｐｐｍ（百万分率）で提供される。合金またはガスの成分に関しては、特に言及していなくても、不可避不純物が存在し得る。
【００５１】
本発明に関して、「合金元素」は、合金中の金属元素または非金属元素を指し得る。特に、本発明の方法における関連する合金は、それぞれ存在する窒素および炭素で窒化物および／または炭化物を形成し得る金属元素といった元素を含む。本発明の方法は、有利には、組立部品に硬化層、すなわち合金元素の窒化物や炭化物を含まない窒素飽和成分を提供する。しかしながら、本発明では、合金が窒化物および／または炭化物を形成できる単一の金属元素のみを含むことも考えられる。合金はまた、半金属元素、金属間元素、または非金属元素などの他の元素を含んでもよい。窒化物および／または炭化物を形成できる合金元素は、典型的には、合金元素との不動態酸化物層の形成により合金に耐食性を提供する金属元素であり得る。本発明の文脈で使用される「窒化物」および「炭化物」の用語は、それぞれ合金元素と窒素および炭素との間に形成される窒化物および炭化物を指す。例示的な窒化物は、窒化クロム、ＣｒＮまたはＣｒ２Ｎであるが、「窒化物」および「炭化物」の用語は、クロムを含む窒化物や炭化物に限定されない。
【００５２】
「鋭敏化（sensitisation）」という用語は、例えばステンレス鋼のクロムなど、表面に保護酸化物層を形成するために用いられる１以上の合金元素との反応により、窒素または炭素がそれぞれ窒化物および炭化物を形成することと理解される。鋭敏化が起こると、固溶体中のクロムなどの合金元素の自由含有量は、完全な保護酸化物層を維持するのに十分ではないレベルまで低下し、腐食特性が低下することを意味する。
【００５３】
本発明の方法では、部品は少なくとも１０００℃の溶解温度で処理される。少なくとも１０００℃の温度は、炭化物および／または窒化物の溶解温度を超える温度とも呼ばれる。「炭化物および／または窒化物の溶解温度」という用語は、窒化物／炭化物が安定せず、すでに形成された窒化物／炭化物が溶解する温度と理解されるべきである。一般に、窒化物および／または炭化物を形成できる金属合金元素を含む合金は、窒素および炭素がそれぞれ存在する場合に窒化物および／または炭化物が形成される温度区間（temperature interval）を有する。したがって、この温度を超えると窒化物と炭化物は形成されず、すでに形成された窒化物／炭化物は溶解する。窒化物または炭化物が存在する場合、すなわち鋭敏化が生じた場合、これらの炭化物は一般に、鋭敏化した金属をオーステナイト化温度より高い温度にさらすことによってのみ除去することができる。さらに、そのような合金は温度区間よりも低い温度を有し、そこでは窒化物と炭化物は形成されないが、合金内に既に形成された窒化物または炭化物はこの低温では除去されない。
【００５４】
溶解温度は、部品の合金のオーステナイト化温度に対応する場合もある。「オーステナイト化温度」は、通常、炭化物を溶解するために合金を熱処理するときに使用される温度であり、したがって「オーステナイト化温度」は「炭化物の溶解温度」に対応し得る。オーステナイト化温度では、合金はオーステナイト相となる。鋼合金の相がフェライトからオーステナイトに変化する温度は、通常、オーステナイト化温度よりもやや低い温度である。
【００５５】
「冷間変形」（「冷間加工」とも呼ばれる）の用語は、材料の再結晶温度以下の温度で外力によって材料に誘発される塑性変形と理解される。冷間変形は、鍛造、押出、成形、絞り、プレス、圧延などの形状変化、またはこれらのプロセスの組み合わせによって提供される。
【００５６】
本発明の文脈において、硬度は一般に、ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ６５０７規格に従って測定されるＨＶ０．０５である。特に明記しない限り、ユニット「ＨＶ」はこの規格を指す。硬度は断面について記録され、測定深度に対して記録される。断面について記録される硬度は、本発明の文脈において、「微小硬度」と呼ばれる。一般に、微小硬度測定には約５μｍの材料が必要であり、１００μｍの厚さの材料に対しては複数の微小硬度測定が可能である。本発明の一実施形態では、平均微小硬度および平均微小硬度からの偏差を決定するために、少なくとも５つの微小硬度測定値が記録される。少なくとも５つの微小硬度測定値を記録する場合は、これらは関心のある平均微小硬度について関連する厚さにわたって記録される必要がある。例えば、少なくとも５つの微小硬度測定値には、材料の中心近くの測定値、材料の各表面近くの１つの微小硬度測定値、および材料の中心と表面の間の２つの微小硬度測定値が含まれる。平均微小硬度および平均微小硬度からの偏差を決定するには、５回の測定で十分であると考えられるが、必要に応じてさらに多くの測定を含めてもよい。通常、微小硬度の測定には約±１０％の不確定性があるため、平均硬度から最大１０％の偏差を有する微小硬度測定値は、均一な材料を表すと見なされる。ただし、微小硬度測定値は、平均微小硬度の決定に含めるべきではない外れ値を示す場合があり、これは平均微小硬度からの逸脱と考慮すべきでない。当業者は、外れ値を識別する方法を知っているであろう。
【００５７】
本発明の文脈では、「深さ」は表面からの距離である。断面で硬度が記録される場合、測定値は加えられた圧力の方向に関して均一なサンプルを表すと考えられる。代替的に、硬度は表面での測定から得られてもよく、したがって、測定値は硬度のいくつかの、すなわち異なる深さでの異なる値の平均を表すものであってもよい。本発明の文脈において、断面において約１μｍの深さで記録された硬度測定値は、材料の表面の実際の硬度を提供すると考えられる。ただし、窒素が表面から溶解して最大で１５％の厚さの偏差を持つという事実の影響として、硬度は、表面硬度を含む組立部品の断面にわたってほぼ均一であり得る。
【００５８】
本発明のアセンブリの断面を図１に示し、アセンブリの分解図を図２に示す。図１および図２は組立部品１を示し、これは、第１の外側螺旋ねじ山２１および第２の外側螺旋ねじ山２２を有する外側管状部材２と、内側管状部材３との間の円錐台形状を有し、内側管状部材３の端部３１が図１に示されている。内側管状部材３は、真っ直ぐな円筒管である。アセンブリはさらに、外側管状部材２の第１の外側螺旋ねじ山２１と相補的である内側螺旋ねじ山（図示せず）を有するコネクタ４を有する。したがって、外側管状部材２は「雄コネクタ」であり、コネクタ４は「雌コネクタ」である。図１ではアセンブリが組み立てられているが、図２ではアセンブリは組み立てられていない。図２Ａでは、アセンブリの部品は組み立てられていないが、図２Ｂでは、部品は部分的に組み立てられている。すなわち、図２Ｂでは、組立部品１が内側管状部材３に取り付けられて、内側管状部材３の外周面が組立部品１の内面に当接するようになっている。図１のアセンブリは、本発明の組立部品でもある後部フェルール１１をさらに有する。
【００５９】
したがって、アセンブリは、外側管状部材２とコネクタ４を互いに向かって押して接触させ、外側管状部材２とコネクタ４を互いに反対方向に回転させることにより組み立てられる。例えば、外側管状部材２を固定してコネクタ４を回転させ、またはその逆で、あるいは外側管状部材２とコネクタ４の両方を反対の回転方向に回転させてもよい。組み立ての際、外側管状部材２の第１の外側螺旋ねじ山２１は、コネクタ４の内側螺旋ねじ山にねじ込まれ、それによって組立部品１が冷間変形され、気密シールを提供する。次に、外側管状部材２の外側螺旋ねじ山２２は、組立部品および外側管状部材２の第２の外側螺旋ねじ山２２と相補的な内側螺旋ねじ山を有するコネクタを備えたさらなる管状部材（図示せず）と接合される。外側管状部材２およびコネクタ４の両方は、六角形の外周形状２３、４１を有し、標準的なレンチを使用して回転させることができる。
【００６０】
後部フェルール１１を有する本発明のアセンブリの部品が図３に示されている。したがって、図３Ａは、組立部品１および後部フェルール１１、内側管状部材３およびコネクタ４を示している。図３Ｂは、組立部品１および後部フェルール１１、外側管状部材２およびコネクタ４を斜視図で示している。本発明のアセンブリは、必要に応じて図３に示されていない部品を含むことを理解されたい。
【実施例１】
【００６１】
内面と外面との間の厚さが１．５０ｍｍのＡＩＳＩ３１６ステンレス鋼の環状部品が提供された。環状部品を１１５０℃に加熱し、１０５０℃の溶解温度で０．５ｂａｒの分圧のＮ２雰囲気にさらした。期間は４時間である。環状部品を５ｂａｒのアルゴン中で周囲温度まで急冷し、組立部品を提供した。
【００６２】
処理された組立部品の断面を露出させ、微小硬度プロファイルが特定された。組立部品の断面の写真を図４に示す。図４は、組立部品の材料が完全にオーステナイト化され、窒化物または結晶構造がないことを示している。微小硬度プロファイルを図５に示す。この図は、硬化層が１００μｍを超える深さまで伸びていることを示し、この地点の微小硬度は約２６０ＨＶ０．０５である。組立部品のコア微小硬度は約１９０ＨＶ０．０５である。
【実施例２】
【００６３】
実施例１のプロセスを、期間を６時間に増やすことで変更した。これにより、図６に示すように、硬化層が３００μｍの深さとなるまで窒素が挿入され、３００μｍの深さでは微小硬度は約２５０ＨＶ０．０５である。期間を８時間とすると、十分な窒素が組立部品の厚さを通して溶解し、コア微小硬度が約２４０ＨＶ０．０５に高まった。このコア微小硬度は、約０．４％（ｗ／ｗ）の窒素含有量に対応する。
【実施例３】
【００６４】
内面と外面の間の厚さが１．５０ｍｍのＡＩＳＩ３１６ステンレス鋼の環状部品を用意し、実施例１のプロセスを繰り返したが、期間を８時間として組立部品をその厚さにわたって窒素で飽和させた。Ｎ２の分圧は１．１ｂａｒであり、組立部品の約０．８％（ｗ／ｗ）の窒素含有量に対応する３１０±３０ＨＶ０．０５の微小硬度が提供された。硬度プロファイルを図７に示す。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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