專利名稱:氮化處理的后處理方法
本發明涉及為提高耐磨性而廣泛使用的氮化處理的后處理方法。
眾所周知，氮化處理廣泛用于提高耐磨性，經過氮化處理形成的氮化層是由在外側的稱為化合物層或白層的Fe2N-Fe3N(ε相)，及在其內側的稱為擴散層或黑色層的Fe4N(Υ′相)組成。化合物層和擴散層的中間，呈兩者混合的ε+γ′相。
因化合物層非常硬，具有脆性，特別是在內燃機活塞環外表面和汽缸內表面上設有氮化層使用時，存在該化合物層脫落，可能導致硬粒磨耗等問題。為此，氮化處理后往往通過研磨除去該化合物層，但是要想去除極硬的化合物層，會帶來很多困難。
本發明目的是，代替化合物的去除，提供可以大量進行氮化處理的后處理方法。
為達到此目的，在本發明之氮化處理的后處理方法中，首先是對鐵系金屬施以氮化處理，在其表面上形成由外側的化合物層及其內側的擴散層組成的氮化層，氮化處理后，進行熱處理，使其化合物層的組織發生變化。
該氮化處理后的熱處理，是在給定氣氛為充氮氣氛，真空氣氛或大氣氣氛，熱處理溫度為500℃-700℃，熱處理時間為1小時至5小時的條件下進行的。
經過該氮化處理后的熱處理，化合物層變成接近擴散層的組織，得到在其內側有擴散層存在的氮化層。這種情況下，估計由于化合物層中的氮濃度比擴散層的氮濃度高得多，通過熱處理，化合物層中的氮浸透到內部或釋放到外部，因而組織發生變化。發生這種組織變化的化合物層，脆性減少但卻保持足夠的硬度。因此，本發的優點是，熱處理表面稍加研磨就能提供使用，后加工也很容易。而且，發生組織變化的化合物層外表面呈微孔狀，因而也能不經任何加工按原樣用于活塞環這種要求保油性的場合。
實施例以下參照本發明之氮化處理的后處理方法最佳實施例。
用含C0.60-0.70，Si0.35以下，Mn0.60-0.80，P0.03以下，S0.02以下，Cr12.5-13.5，其余為Fe的鋼片制成試驗片，在570℃下進行5小時的氣體氮化處理。
此時的氮化層1，如圖1的組織相片所示(300倍40%硝酸乙醇腐蝕液)，是普通的氮化層，它具有外側的化合物層2，及其內側的擴散層3。
氮化處理后，將試樣放在氮(N2)氣氛爐中，在570℃下進行1小時30分鐘熱處理時的氮化層1，如圖2的組織照片所示(300倍4%硝酸乙醇腐蝕液)，白的地方變黑，外側的化合物層2′在靠近其內側的擴散層3處的組織發生變化，在其內側有擴散層3。
可以推論，由于這種熱處理，化合物層2發生變化，化合物層2中的氮濃度比擴散層3的氮濃度高得多，因而通過熱處理，化合物層2中的氮浸透到內部，或放出到外部，從而發生變化。熱處理時，可將爐內氣體氨換成氮，這種方法操作最好，還可用真空爐和大氣爐。熱處理溫度最好是500℃-700℃，而實施熱處理的時間最好在1小時-5小時之間。
如此進行氮化處理后熱處理，使化合物層2發生變化的氮化層1，其外表面脆性減小，但能保持足夠的硬度，因而在其表面稍加研磨就能提供使用，后加工也很容易。而且該氮化層的外表面呈多孔狀，因而也能不經加工按原樣用于活塞環這種要求保油性的場合。因而不鍍鉻也能使用。
關于硬度，使用具有與上述實施例示出之同樣成分的鋼材作為試樣，進行5小時僅僅是氣體氮化的試驗(A)，和對同樣鋼材施加4.5小時的氣體氮化，并進一步在氮氣氛中進行1.5小時，570℃的熱處理(B)，比較這兩種方法，其結果見下表。下表清楚地表明，進行熱處理的本發明方法能使硬度提高，進行熱處理還能保持硬度。
硬度Hmv(顯微維氏硬度)100g距表面的深度(微米)20 1033 106440 988 106460 960 98880 920 920100 734 752120 525 514140 417 421160 376 373180 366 363200 366 363220 363 363300 363 363按以上說明，利用本發明之氮化處理的后處理方法時，通過熱處理能使氮化層的化合物層變成接近擴散層的狀態，可以得到減輕脆性同時保持硬度的效果。
由于本方法采用了熱處理方法，因而與已有的研磨法相比，適于大量生產。而且由于表面呈多孔狀，用于活塞環時還能提高保油性、很方便合適。
圖面的簡單說明圖1是進行本發明之熱處理前氮化層的金相組織圖。
圖2是進行本發明之熱處理后氮化層的金相組織圖。
1-氮化層2-化合物層(熱處理前)2′-發生組織變化的化合物層(熱處理后)3-擴散層
權利要求
1.氮化處理的后處理方法，其特征在于，對鐵系金屬施以氮化處理，在金屬表面上形成氮化層(該氮化層由外側的化合物層及其內側的擴散層組成)，再進行氮化處理后的熱處理，使化合物層的組織發生變化。
2.權利要求
1所述的氮化處理的后處理方法，其特征在于，進行上述氮化處理的后處理時，給定周圍的氣氛為充氮氣氛，真空氣氛或大氣氣氛，熱處理溫度為500℃-700℃，熱處理時間為1小時至5小時之間。
專利摘要
本發明涉及為提高耐磨性而廣泛使用的氮化處理的后處理方法。該方法是通過熱處理使氮化層的化合物層變成接近擴散層的狀態，從而得到減輕脆性同時保持硬度的效果。由于本方法采用了熱處理方法，因而與已有的研磨法相比，適于大量生產，而且由于表面呈多孔狀，用于活塞環時還能提高保油性，使用很方便。
文檔編號C23C8/24GK85106068SQ85106068
公開日1987年2月25日 申請日期1985年8月10日
發明者依田惠市, 黑須保 申請人:日本活塞環株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan