前回の記事では、炭素浸炭について詳しく解説しました。一般的に、浸炭とは鋼を臨界温度以上に加熱し、炭素を浸透・拡散させることで、オーステナイト系化学熱処理とも呼ばれます。高温化学熱処理の一種で、加工物の変形が大きくなります。一般的に、低炭素鋼の浸炭は、良好な芯部靭性と高い表面硬度を得るために用いられます。浸炭後、加工物の表面炭素含有量は一般的に0.8%以上になります。低温で焼入れ焼戻しを行うことで、硬度と耐摩耗性を向上させつつ、芯部は高い靭性を維持し、衝撃荷重に耐え、高い疲労強度を得ることができます。浸炭鋼は、炭素浸炭鋼と合金浸炭鋼に分類できます。浸炭鋼中のマンガン、クロム、ニッケル、モリブデン、タングステン、バナジウム、ホウ素などの合金元素は、焼入れ性、結晶粒微細化、固溶体の強化、浸炭層中の炭素含有量、浸炭層の厚さ、組織に影響を与える。
窒化とは、鉄と窒素の共析よりも低い温度での窒素の拡散であり、低温化学熱処理（フェライト化学熱処理）とも呼ばれ、変形が小さい。 鋼にモリブデン、クロム、アルミニウム、その他の金属窒化物が含まれている場合、浸炭層よりも高い硬度、耐摩耗性、耐食性、耐疲労性を得ることができます。 窒化は主に精度、歪み容量、高疲労強度、耐摩耗性のために使用されます。ボーリングスピンドルとボーリングバー、グラインダースピンドル、シリンダーライナーなどのアーティファクトです。低および中炭素合金構造鋼、工具鋼、ステンレス鋼、結節状Cr、Mo、V、Ti、Alおよびその他の元素を含む鋳鉄は窒化することができます。
窒化鋼は高い硬度、耐摩耗性、高い疲労強度を有するが、これらは表面のみに維持される（Cr-Mo-Al鋼の窒化層は500～540℃で35～65時間処理後、深さ0.3～0.65mm）。窒化部品のほとんどは摩擦や複雑な動的負荷条件下で動作するため、表面と中心部の両方に高い性能が求められる。窒化炭素鋼Fe4NおよびFe2Nは不安定であり、温度がわずかに高いだけで粗大化が起こりやすく、表面の硬度を高めることができず、中心部の強度と靭性を高めることができない。表面と芯の両方で高硬度と高耐摩耗性を同時に得るためには、鋼中の窒素と安定な窒化物化合物を形成する必要があり、これにより、Al、Ti、V、W、Mo、Crなどの芯合金元素を強化することができます。41CrAlMo74 (SacM645/41CrAlMo7/34CrAlMo5) は、一般的に使用されている窒化鋼グレードです。アルミニウムは窒素との親和性が高く、窒化物を形成して窒化層の強度を向上させる主要な合金元素です。AlN は非常に安定しており、鋼中で約 1000℃ の温度でも不溶性であり、アルミニウムにより鋼は良好な窒化性能を持ち、窒化後の表面の硬度は 1100～1200HV (67～72HRC) にも達します。
一般に、浸炭は一種の金属表面処理であり、窒化は特定の温度および媒体での化学熱処理プロセスであり、窒素原子をワークピースの表面に浸透させます。 今日の記事では、浸炭鋼と窒化鋼の違いを紹介します。
- 窒化鋼は浸炭鋼よりも熱安定性に優れています。
- 窒化鋼は浸炭鋼よりも表面硬度と耐摩耗性が高い窒化後の鋼部品の表面硬度は1100〜1200HV（67〜72HRC相当）と高く、560〜600まで高い硬度と耐摩耗性を維持できます。低下せずに℃
- 窒化鋼は、浸炭鋼よりも疲労強度が高く、咬合抵抗が低く、ノッチ感度が低くなっています。 これは、窒化層の体積が大きくなり、表層に残留圧縮応力が発生するためです。
- 窒化鋼の耐食性は、鋼部品の表面に緻密な窒化膜が形成されるため、浸炭鋼よりも優れています。
- 窒化温度（500〜600℃）は浸炭温度（900〜1000℃）よりも低く、窒化後は熱処理が不要なため、窒化変形が非常に小さいです。 ただし、温度が低いと窒化が遅くなり、浸炭よりも保持時間が長くなります。
- さまざまなアプリケーション。 窒化鋼は機械産業で広く使用されており、特に研削盤スピンドル、ボーリングマシンバー、精密小ねじ、内燃エンジンクランクシャフト、さまざまな精密歯車や測定工具などの精密部品の最終熱処理に適しています。速度に重点を置いた衝撃の少ない用途である窒化は、表面硬度が高く、耐摩耗性に優れているため、より長い耐用年数を提供できます。 浸炭鋼は、硬化層が深いため、衝撃の大きい用途で長寿命を提供し、航空機、自動車、トラクター、およびギア、シャフト、カムシャフトなどの他の機械部品で広く使用されています。
