ガス窒化とガス軟窒化の効果

質問

ガス窒化はSKD,SCM,SACMなど高級鋼に
ガス軟窒化はSPCや炭素鋼のような低級鋼に適用し、両者は処理温度や時間、雰囲気ガスが異なるという認識でいます。
ですが、SKD,SCMなどをガス軟窒化した場合、ガス窒化の場合と効果は異なるのでしょうか。
軟窒化は処理時間が少ない分、窒化深さは入らないけれども表面硬度は変わりがないと思うのですが。耐摩耗性や耐疲労性などの性質が変わってくるのでしょうか。
ガス窒化もガス軟窒化も化合物層は生成しますしSKDやSCMでも窒化深ささえ満足がいけば軟窒化で十分なのでしょうか。

回答No.1

noname#230359

かなりの期間、回答が無いようなので答えさせて頂きます。

1.回答
　　基本的にガス窒化とガス軟窒化では硬化層となる析出物、結晶構造が異なります。SKD、SCMにガス軟窒化を施すとガス窒化とは異なる結晶構造が硬化層となります。両者は結晶構造が異なりますから耐磨耗性などの特性は変化します。

　　経験的に申し上げますと、ガス窒化かガス軟窒化かの選択であれば、ガス軟窒化を勧めます。なお、窒化にこだわるのであればイオン窒化を勧めます。以下にその理由を記します。

2.理由
　　ガス窒化は鋼材中のAl、CrなどNが結合し、窒化物を析出することで硬化層を形成します。ですからガス窒化をSPCなど5成分のみを含有している鋼材の処理に適用しても硬さは変化しません。

　　一方、ガス軟窒化は硬化層として前述のAlN、CrNなどの窒化物を析出は生じますが、硬化層の主はFe2～3Nです。イオン窒化はスパッタの効果によりFe2Nを析出します。

　　一例として、S45CとSACM445にガス軟窒化を施すと最大で800HVと1200HVのように差異が生じます。この差異が、AlN、CrNなどの窒化物の硬さだと判断して頂ければ良いと思います。