制造铁金属件的方法技术

一种制造铁金属件的方法，包括：对由铁金属材料形成的工件执行元素去除处理；并且在元素去除处理之后，通过渗碳处理对工件执行表面硬化处理。在该方法中，在较渗碳处理更高温度且更低压力的条件下执行元素去除处理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造铁金属件的方法
本专利技术涉及一种采用渗碳处理来使金属表面硬化的制造铁金属件的方法，并尤其涉及一种在渗碳处理期间适当地减少金属表面上形成的脆性晶界氧化层的技术。
技术介绍
例如，在包含Fe作为主要成分的诸如钢件的铁金属件中，已知一种通过例如气体渗碳处理将碳嵌入至金属表面然后通过淬火来增强金属表面的硬度的技术。例如，日本专利申请公开第05-171348(JP05-171348A)号公开了这种铁金属件。然而，在JP05-171348A中，已知在气体渗碳处理期间渗碳气体中所包含的氧气渗入至铁金属件的材料表面的晶界并通过与材料表面中所包含的诸如Si、Mn或Cr的元素结合形成脆性晶界氧化层。为了对其进行处理，在JP05-171348A中，通过减少铁金属件中包含的Si、Mn或Cr的含量来减少晶界氧化层的形成。
技术实现思路
JP05-171348A中所公开的铁金属件具有减少诸如Si、Mn或Cr的元素的含量的局限性，因而其问题在于因铁金属件的表面所包含的诸如Si、Mn或Cr的元素所形成的晶界氧化层而使铁金属件的疲劳强度下降。本专利技术提供了一种制造铁金属件的方法，该方法可以通过适当地减小在渗碳处理期间形成的晶界氧化层来提高疲劳强度。由于各种分析和调查，专利技术人已经发现了以下事实。即，发现诸如Si、Mn或Cr的元素蒸发，即，在较渗碳处理更高温度且更低压力的条件下铁金属材料所形成的工件的表面发生了元素去除现象。而且，通常该元素去除现象具有如“脱碳”情况下的负面印象。然而，相反地，发现通过在基于有关渗碳的技术知识来进行渗碳处理之前使该元素去除现象发生，可以在后续的渗碳处理中适当地抑制晶界氧化层的形成。本专利技术已经基于上述发现而作出。根据本专利技术的方案的一种制造铁金属件的方法包括：对铁金属材料形成的工件执行元素去除处理；并且在元素去除处理之后，通过渗碳处理对工件执行表面硬化处理。在该方法中，在较渗碳处理更高温度且更低压力的条件下执行元素去除处理。在根据该方案的制造铁金属件的方法中，元素去除处理是在较渗碳处理更高温度且更低压力的条件下执行的。因此，在渗碳处理之前，在渗碳处理期间引起氧化物形成的元素被从工件的表面蒸发。因此，在渗碳处理期间于工件的表面上形成的晶界氧化层可以被适当地去除，且铁金属件的疲劳强度可以提高。根据该方案，在元素去除处理中，在渗碳处理之前，在渗碳处理期间于工件表面上形成氧化物的元素可以被从工件的表面蒸发。因此，在渗碳处理期间于工件的表面上形成的晶界氧化层可以被适当地去除。根据该方案，在元素去除处理中，元素可以在真空中被从工件的表面蒸发。因此，在渗碳处理期间于工件的表面上形成的晶界氧化层可以被适当地去除。根据该方案，元素可以为Mn、Si和Cr中的至少一种。因此，在元素去除处理中，具有相对高的蒸汽压力的Mn、Si和Cr中的至少一种被从工件的表面蒸发。因此，在渗碳处理期间于工件的表面上形成的晶界氧化层可以被适当地去除。根据该方案，在元素去除处理之后，元素去除处理的较高温度可以降至渗碳处理的温度以执行渗碳处理。因此，在元素去除处理之后，渗碳处理可以持续适当地执行。附图说明下面将参照附图来描述本专利技术的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业重要性，其中，相同的标号表示相同的元件，并且其中：图1是示出了采用根据本专利技术的制造铁金属件的方法所制造的轴并且示出了用于制造该轴的装置的配置的示意图；图2是示出了图1的轴的制造过程的流程图；图3是示出了图2所示的脱硅脱锰过程以及气体渗碳过程中的温度条件和压力条件的示意图；图4是示出了实验I的结果，在该实验I中通过采用与图1的轴相同的材料形成的测试件，在图2的脱硅脱锰过程中在不同的温度(℃)、压力(Pa)以及保持时间(min)的条件下测量测试件的表面中所包含的Si、Mn和Cr的含量(质量百分比)；图5是示出了由与图1的轴相同的材料所形成的测试件的表面所包含的Mn和Si的含量的示意图，该测试件包括通过图2的脱硅脱锰过程和气体渗碳过程来制造的测试件(根据示例1的轴)以及仅通过图2的气体渗碳过程来制造的测试件(根据比较示例1的轴)；图6是示出了在图5的测试件(根据示例1的轴)和测试件(根据比较示例1的轴)中形成的晶界氧化层的厚度的示意图；图7是示出了图5的测试件(根据比较示例1的轴)的部分表面的示意图；图8是示出了图5的测试件(根据示例1的轴)的部分表面的示意图；图9是示出了图5的测试件(根据示例1的轴)和测试件(根据比较示例1的轴)的疲劳强度的示意图；以及图10是与图1对应的示意图，其示出了根据本专利技术另一示例的铁金属件的制造方法。具体实施方式下文将参照附图来描述本专利技术的示例1。在以下示例1的附图中，适当地简化并改进了每部分，可能没有精确地图示其尺寸、形状等。图1是示出了本专利技术适当地应用至的铁金属件的示意图，即例如包括在车辆中使用的带式无级变速器(CVT)中的轴10。轴10由包含Fe作为主要成分的铁金属材料形成，例如，由诸如具有0.02％至2.14％(wt％)的C含量的钢或表面硬化钢的低碳钢形成。轴10的表面由图1的气体渗碳装置12进行渗碳；因此使该表面硬化。此处将描述气体渗碳装置12。如图1所示，气体渗碳装置12包括：热处理腔室16，其由热绝缘材料14形成并容纳轴10；夹具18，其在热处理腔室16中固定并支撑轴10；加热器20，其加热热处理腔室16的内部；质量流控制器24，其测量并控制从供给例如氮气的供给设备22流入到热处理腔室16中的氮气的流量；以及减压泵26，其对热处理腔室16的内部抽气以减小热处理腔室16的内部压力。因此，在气体渗碳装置12中，轴10可以在热处理腔室16中通过气体渗碳装置12中所包含的加热器20以及减压泵26而保持在相对高温和相对低压的条件下。此外，轴10的温度通过作为从供给设备22供给的冷却气体的氮气来降温，从而冷却了轴10。此外，气体渗碳装置12设有渗碳气体供给设备(未图示)，该渗碳气体供给设备将渗碳气体供给至热处理腔室16内。在气体渗碳处理期间，从渗碳气体供给设备持续地供给渗碳气体。渗碳气体通过例如将诸如丙烷气、城市煤气、天然气或木炭气等源气体与空气以预定的比例混合并将该混合气体加热至分解来制备。另外，此处将利用图2描述根据示例1制造轴10的方法，即制造过程P1至P5。如图2所示，首先，在锻造过程P1中，通过例如锻造将例如作为表面硬化钢的SCR420的铁金属材料(钢材料)所形成的工件成形为预定形状。然后，在预热(退火)过程P2中，在锻造过程P1中形成的工件经退火而被软化。然后，在机械加工过程P3中，在预热过程P2中软化的工件通过机械加工而切割成与轴10相同的形状。然后，在脱硅脱锰(元素去除)过程P4中，作为在机械加工过程P3中所切割的工件的轴10布置在气体渗碳装置12中并保持在比下文描述的气体渗碳过程(渗碳过程)P5温度更高且压力更低的条件下持续预定的时间t(min)，例如，在热处理腔室16的内部温度T(℃)为1000℃至1300℃以及真空，即热处理腔室16的内部压力P(Pa)为100Pa至1000Pa的条件下，所述预定的时间t例如为5分钟至30分钟。因此，蒸发了轴10的表面中所包含的诸如Mn、Si或Cr的具有相对较高的蒸汽压力的元素。在脱硅脱锰过程P4中，真空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造铁金属件的方法，所述方法包括：对由铁金属材料形成的工件执行元素去除处理；并且在所述元素去除处理之后，通过渗碳处理对所述工件执行表面硬化处理，其中在较所述渗碳处理更高温度且更低压力的条件下执行所述元素去除处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.12 JP 2013-2575201.一种制造铁金属件的方法，所述方法的特征在于包括：对由铁金属材料形成的工件执行元素去除处理，其中在所述元素去除处理中，在渗碳处理期间于所述工件的表面上形成氧化物的元素被从所述工件的所述表面蒸发；并且在所述元素去除处理之后，通过渗碳处理对所述工件执行表面硬...

【专利技术属性】
技术研发人员：平松真一，稻垣功二，金泽孝明，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP