B中部分d的放大照片。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 下文中，將結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明的鋼制造方法的若干示例實(shí)施方案。本說明 書中的術(shù)語"處理表面"可為鋼的表面的一部分，其將與處理氣體接觸并且其內(nèi)溶解并擴(kuò) 散有處理氣體的元素（即，處理氣體的元素溶解并擴(kuò)散在鋼的表面層中），以獲得所需的性 質(zhì)。另一方面，本說明書中的術(shù)語"非處理表面"可為鋼的表面的一部分，其鄰近于處理表 面并且其中溶解的處理氣體的元素的量低于在處理表面中的量。因此，非處理表面不限于 未向其中溶解處理氣體的元素的表面。另外，本說明書中的術(shù)語"鋼制造方法"可至少包括 自鋼的表面向其表面層中溶解并擴(kuò)散處理氣體的元素，并且該前過程還可包括機(jī)加工過程 如鋼的熱成形或機(jī)加工、或者成形過程如鋼的壓制成形等。
[0040] [第一不例實(shí)施方案]
[0041] 1.鋼
[0042] 根據(jù)本示例實(shí)施方案的鋼制造方法為使鋼滲碳的滲碳方法。根據(jù)本示例實(shí)施方案 滲碳的鋼為包括例如鐵素體結(jié)構(gòu)和珠光體結(jié)構(gòu)的鋼。在本示例實(shí)施方案中，使用鋼塊（參 見圖3A，下文將描述）。
[0043] 鋼的實(shí)例包括鉻鉬鋼（JIS標(biāo)準(zhǔn)：SCr415至435)和鉻鉬鋼（JIS標(biāo)準(zhǔn)：SCM415至 435)等。然而，材料不特別局限于此，只要碳能夠通過滲碳自鋼的表面溶解并擴(kuò)散到其表面 層中即可。
[0044] 2.滲碳裝置
[0045] 在本示例實(shí)施方案中，制備上述鋼，然后使用圖1中示出的滲碳裝置10A對(duì)該鋼滲 碳。此滲碳裝置10A將在下文簡(jiǎn)要描述。圖1為示出適于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的第一示例實(shí)施 方案的鋼制造方法的滲碳裝置的框架形式的概念圖。
[0046] 如圖1中所示，根據(jù)本示例實(shí)施方案的滲碳裝置10A為通過將鋼la布置在加熱爐 11中并使?jié)B碳?xì)怏w（處理氣體）G與鋼la的處理表面接觸從而自鋼la的處理表面向其表 面層中溶解并擴(kuò)散滲碳?xì)怏wG的碳（一種元素）的裝置。
[0047] 更具體而言，滲碳裝置10A包括加熱爐11。滲碳加熱器13布置在加熱爐11的內(nèi) 部。隔熱材料12布置在滲碳加熱器13周圍以便來自滲碳加熱器13的熱不逃逸到外面。滲 碳加熱器13為用于加熱鋼la的表面并且使?jié)B碳?xì)怏w的碳溶解和擴(kuò)散到鋼la的表面層中 的加熱器。
[0048] 供給管線23連接到加熱爐11以便來自滲碳?xì)怏w供給源21的滲碳?xì)怏wG經(jīng)由流 量調(diào)節(jié)裝置22流入加熱爐11中。滲碳?xì)怏w的一些實(shí)例為氣體如乙炔氣體、丁烷氣體、丙烷 氣體和乙烷氣體，但在此示例實(shí)施方案中使用乙炔氣體。乙炔氣體將在下文描述，其為比其 它氣體更容易熱解的氣體，并因此為本示例實(shí)施方案中的合適氣體。
[0049] 同時(shí)，排出管線31連接到加熱爐11以便供給到加熱爐11中的滲碳?xì)怏wG可從加 熱爐11排出。減壓栗32和壓力調(diào)節(jié)裝置33按次序連接到排出管線31的下游側(cè)。減壓栗 32自加熱爐11的內(nèi)部吸引滲碳?xì)怏wG，而壓力調(diào)節(jié)裝置33通過調(diào)節(jié)排出的滲碳?xì)怏w的量 來調(diào)節(jié)加熱爐11內(nèi)部的壓力至預(yù)定的壓力。
[0050] 固定待滲碳的鋼la的夾具14和使?jié)B碳?xì)怏wG熱解的熱解加熱器15A布置在加熱 爐11的內(nèi)部。熱解加熱器15A將在下文詳細(xì)描述。
[0051] 3.鋼滲碳方法（鋼制造方法）
[0052] 使用圖1中所示的滲碳裝置10A來對(duì)鋼la滲碳。圖2為鋼la的溫度分布和處理 條件的視圖，以示意根據(jù)第一示例實(shí)施方案的鋼la的制造方法。圖3A至3D為示意圖1中 示出的鋼制造方法的視圖。更具體而言，圖3A為滲碳前鋼la的透視圖。圖3B為滲碳時(shí)鋼 la與熱解加熱器15A之間的位置關(guān)系的透視圖。圖3C為示意滲碳?xì)怏wG向鋼la的處理表 面2a中的滲碳及滲碳?xì)怏wG的熱解的視圖。圖3D為滲碳后鋼1A的透視圖。
[0053] 首先制備鋼la的塊。在本示例實(shí)施方案中，如圖3A中所示，在鋼la的表面上提 供作為鋼la的表面的一部分的處理表面2a，并且通過將在下文描述的處理自處理表面2a 向其表面層中溶解預(yù)定的量的碳。更具體而言，在本示例實(shí)施方案中，鄰近于鋼la的處理 表面2a提供矩形形狀的非處理表面3a，并且通過將在下文描述的處理自排除該非處理表 面3a之外的表面向其表面層中溶解預(yù)定量的碳。
[0054] 接下來，將所制得的鋼固定到加熱爐11內(nèi)部的夾具14。這里，上述熱解加熱器15A 為板狀的加熱器，其與鋼la的非處理表面3a的形狀相對(duì)應(yīng)，如圖3A和3B中所示。當(dāng)鋼la 被固定到夾具14時(shí)，此熱解加熱器15A布置為面向非處理表面3a。熱解加熱器15A設(shè)計(jì)為 在非處理表面3a附近分解滲碳?xì)怏wG，但不設(shè)計(jì)為通過加熱鋼la的非處理表面3a至比其 它表面高的溫度來促進(jìn)滲碳?xì)怏wG中碳的溶解。
[0055] 接下來，（在加熱過程中）加熱如圖2中所示的被固定的鋼la。更具體而言，由 滲碳加熱器13加熱鋼1A至等于或高于鋼的&轉(zhuǎn)變點(diǎn)、更優(yōu)選地等于或高于A3轉(zhuǎn)變點(diǎn)（滲 碳溫度）的溫度，以便鋼la的鐵素體結(jié)構(gòu)和珠光體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為奧氏體結(jié)構(gòu)。在該加熱過程 中，不向加熱爐11中引入滲碳?xì)怏wG，并且不啟動(dòng)熱解加熱器15A。在此示例實(shí)施方案中， 由滲碳加熱器13加熱鋼la，但事先已由另一加熱爐加熱的鋼la也可被投入加熱爐11中。
[0056] 接下來，如圖2中所示，（在滲碳過程中）對(duì)經(jīng)加熱的鋼la滲碳。更具體而言，通 過滲碳加熱器13使鋼la保持在加熱狀態(tài)，并經(jīng)由流量調(diào)節(jié)裝置22自滲碳?xì)怏w供給源21 向加熱爐11中供給滲碳?xì)怏wG。另一方面，由減壓栗32經(jīng)由排出管線31自加熱爐11排出 一些滲碳?xì)怏wG以使?jié)B碳?xì)怏wG在加熱爐11內(nèi)部的濃度保持恒定。
[0057] 在爐內(nèi)部保持這種狀態(tài)的同時(shí)啟動(dòng)熱解加熱器15A。此時(shí)，將熱解加熱器15A的表 面的溫度加熱至滲碳?xì)怏wG熱解的溫度，或更優(yōu)選地至高于經(jīng)加熱的鋼la的表面的溫度的 溫度。結(jié)果，熱解加熱器15A周圍的滲碳?xì)怏wG能夠在其到達(dá)鋼la的表面之前熱解。
[0058] 以此方式，通過使作為處理氣體的滲碳?xì)怏wG接觸鋼la的處理表面2a，滲碳?xì)怏w G中的碳自鋼la的處理表面2a溶解到其表面層中，如圖3C中所示。結(jié)果，在處理表面2a 的內(nèi)部形成滲碳層2A。
[0059] 同時(shí)，鋼1A的非處理表面3a附近的滲碳?xì)怏wG和朝向非處理表面3a行進(jìn)的滲碳 氣體G被熱解加熱器15A熱解。更具體而言，在本示例實(shí)施方案中，使用乙炔氣體作為滲碳 氣體G，因而乙炔氣體分解成碳和氫氣。結(jié)果，滲碳?xì)怏wG在熱解加熱器15A周圍的濃度變 得低于周圍滲碳?xì)怏wG的濃度，并且滲碳?xì)怏wG在非處理表面3a附近的濃度變得低于滲碳 氣體G在鋼1A的處理表面2a附近的濃度。
[0060] 以此方式，滲碳?xì)怏wG中的碳能夠自處理表面2a溶解，同時(shí)抑制滲碳?xì)怏wG中的 碳自非處理表面3a溶解。結(jié)果，預(yù)定量的碳能夠溶解到鋼la的處理表面2a的表面層中， 同時(shí)能夠抑制滲碳?xì)怏wG中的碳溶解到鋼la的非處理表面3a中。
[0061] 雖然一些已自處理表面2a溶解的碳擴(kuò)散，但更多的碳自內(nèi)部沿處理表面2a溶解。 因此，鋼la中溶解的碳在其中擴(kuò)散，如圖2中所示（在擴(kuò)散過程中）。
[0062] 更具體而言，通過滲碳加熱器13使鋼la保持加熱，中斷滲碳?xì)怏wG向加熱爐11 中的供給，并且由減壓栗經(jīng)由排出管線31排出加熱爐11內(nèi)部的滲碳?xì)怏wG。此時(shí)，可向加 熱爐11中供給惰性氣體如氮?dú)?、氦氣或氬氣。在爐中創(chuàng)建這種狀態(tài)的同時(shí)中斷由熱解加熱 器15A的加熱。
[0063] 結(jié)果，已溶解在鋼la的處理表面2a中的碳能夠擴(kuò)散到其表面層中。另外，碳自非 處理表面3a的溶解量少于碳自處理表面2a的溶解量，因而已在非處理表面3a附近略微溶 解的碳很快擴(kuò)散到其中。
[0064] 然后，（在冷卻過程中）通過水冷或油冷將擴(kuò)散后的鋼