こちらでは、窒化処理について、仕組みや特徴をまとめています。窒化処理について興味がある人は、ぜひ参考にしてみてください。
窒化処理とは、鉄鋼製品を加熱して、窒素原子を鋼の表面から内部に拡散浸透させ、表面を硬化させる技術のこと。
窒化した鉄鋼製品では、化合物層によって表面が硬くなり、窒素拡散層によって中心部に向かう硬さ勾配が発生。
窒素は、その生成方式によって「ガス窒化・プラズマ窒化・塩浴窒化」などに分類され、添加元素によっては「軟窒化・浸硫窒化」などに分類されます。
その他、鉄鋼材料を焼戻し温度以下で表面硬化できる窒化は、形状変化が小さい熱処理方法。広く利用されている処理です。
前述しましたが、窒化処理にはさまざまな種類があり、ガス窒化ではアンモニアガスが使用され、高級鋼で用いられます。表面の硬さは高くて硬化層の深さは深く、処理時間が長いのが特徴。
ガス軟窒化は、アンモニアと浸炭性ガスの混合ガスを使用し、低級鋼で用いられます。その場合の表面の硬さは低くて硬化層の深さは浅く、処理時間は短くなります。
塩浴軟窒化は、シアン酸塩と空気との反応によって発生する窒素を使用し、高級鋼で用いられます。この際の硬化層の深さは浅く、処理時間は短いという特徴があります。
浸炭焼き入れ層では1mm以上の硬化層が生成されますが、窒化層では0.1mmほどしか生成できませんので、大きな衝撃や面圧を受けるような環境には不向きというデメリットもあります。
しかし、焼き入れ後に窒化すれば、焼き入れや窒化だけでは実現できない硬度や、耐衝撃性を持つ表面を得ることが可能。
また、ステンレス鋼への窒化処理では、耐摩耗性は向上しますが、耐食性が劣るという問題点も挙げられています。
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窒化処理は、鋼の表面に窒素をしみ込ませて硬くする方法。窒素を入れるだけで硬くすることが可能ですので、焼き入れ・焼戻しなどの工程は不要です。こうしたことから、変形することが極めて少ないという特徴もあり、精密部品によく用いられている処理方法です。
窒化処理は、低温度で処理するため、変形が少なく、耐摩耗性と耐食性に優れています。また、摺動性を向上させることも可能で、ガスが届く範囲であれば硬化でき、小さな隙間や狭い内径の処理でも簡単にできるというメリットがあります。
一方のデメリットは、硬化層が浅いことと、表面硬度が高いので処理後の加工が難しい点。面圧がかかる部分での処理には注意する必要があります。
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