[发明专利]其中溶解并扩散有处理气体的元素的钢的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在钢的表面的一部分中适宜地溶解并扩散有处理气体的元素的钢的制造方法。

背景技术

渗碳、渗氮或碳氮共渗等使用处理气体应用于钢以改善钢的表面的耐久性等。在这些处理中，通过使处理气体与经加热的钢的表面接触，处理气体的元素自钢的处理表面溶解并扩散到其表面层中。

这里，在钢的整个表面层上进行这些处理是容易的，但在钢的表面层的仅一部分上进行这些处理并不容易。鉴于此，例如，日本专利申请公开第11-217626号(JP11-217626A)提出了一种齿轮渗碳方法作为一个实例。这里，防渗碳剂的颗粒被喷射到齿轮的齿形部的齿顶的曲面上，所述曲面为非处理表面，使得防渗碳剂粘附于齿顶的曲面。在这种状态下，使用渗碳气体(处理气体)使排除齿顶的曲面在外的处理表面渗碳，并且然后从齿顶的曲面移除防渗碳剂。结果，能够减少齿轮的齿形部的齿顶的曲面中溶解的碳量。

然而，采用JP11-217626A中描述的技术，因为防处理剂如防渗碳剂与渗碳一起使用，因而处理气体的元素在钢的非处理表面中的溶解和扩散能够被防止或减少。然而，使用这种方法，防处理剂必须被附着到钢的表面并然后移除，这是很麻烦的并且花费大量的时间才结束。因此，制造成本增加。

发明内容

本发明因此提供了一种钢的制造方法，通过该方法，廉价且无需麻烦的工作，所需的量的处理气体的元素能够溶解并扩散到钢的处理表面的表面层中，同时抑制处理气体的元素溶解和扩散到钢的非处理表面中。

本发明的第一方面涉及一种其中溶解并扩散有处理气体的元素的钢的制造方法，所述方法包括：加热钢；使处理气体接触所述钢的表面以便处理气体的元素从所述钢的表面溶解并扩散到其表面层中；以及减小所述处理气体在非处理表面附近的浓度，所述非处理表面为所述钢的表面的一部分。

根据本发明的此方面，通过热解处理气体，处理气体在非处理表面附近的浓度减小至低于处理气体在处理表面附近的浓度。因此，溶解在非处理表面中的处理气体的元素的量小于溶解在处理表面中的处理气体的元素的量。结果，廉价且无需麻烦的工作，所需的量的处理气体的元素能够溶解并扩散到钢的处理表面的表面层中，同时抑制处理气体的元素溶解和扩散到钢的非处理表面中。

处理气体在非处理表面附近的浓度可通过热解处理气体来减小。

热解处理气体的方法可为通过金属催化剂热解处理气体的方法，例如，使用热来溶解和扩散处理气体的元素。另外，可将钢布置在加热炉内，可加热钢，并且可通过热解加热器进行处理气体的热解。钢的制造方法还可包括将热解加热器布置为面向加热炉内部所述钢的非处理表面。

根据此方面，将热解加热器布置在面向加热炉中布置的钢的非处理表面的位置中，使得钢的非处理表面附近的处理气体被热解加热器热解。因此，能够使得处理气体在钢的非处理表面附近的浓度低于处理气体在处理表面附近的浓度。结果，所需量的元素能够溶解并扩散到钢的处理表面的表面层中，同时抑制处理气体的元素溶解和扩散到钢的非处理表面中。

另外，在上述方面中，可将钢布置在加热炉内，可加热钢，并可通过热解加热器进行处理气体的热解。钢的制造方法还可包括通过热解加热器将加热炉的内部的空间分成处理空间和非处理空间，将钢的非处理表面布置在所述非处理空间中，使处理气体流入所述处理空间中，以及通过热解加热器热解从所述处理空间朝向所述非处理空间行进的处理气体。

根据此方面，当处理气体从所述处理空间流向所述非处理空间时，该处理气体被热解加热器热解，因而处理气体在所述非处理空间中的浓度能够保持为低于处理气体在所述处理空间中的浓度。结果，所需的量的元素能够溶解并扩散到钢的处理表面的表面层中，同时抑制处理气体的元素溶解和扩散到钢的非处理表面中。

可重复将处理气体供应到加热炉中的过程、以及中断处理气体向加热炉中的供给并且从加热炉排出所述处理气体的过程。

根据此方面，在将处理气体供给到加热炉中的过程中，处理气体的元素自钢的处理表面溶解。在中断处理气体向加热炉中的供给并且从加热炉排出所述处理气体的过程中，处理气体的溶解被限制并且钢处于加热状态，因而一旦溶解的元素的扩散能够得到促进。

结果，处理气体的元素的溶解和扩散得以重复，因而处理气体的元素能够从处理表面溶解并扩散到其表面层中。另一方面，处理气体的元素从非处理表面向其内部扩散，每一次其略微溶解，因而非处理表面的表面层的元素含量能够减小。