表面熱処理技術の基礎と応用

熱処理は古代より冶金術の中で使われており、熱処理技術は鉄鋼材料を主として金属材料にとって必要不可欠な加工法である。機械部品には使用条件によっては、靭性を十分に維持したままで表面には耐摩耗性を必要とするもの、従来品では疲労強度や潤滑特性が不十分なものなどの表面特性の改善を要求されることが多い。また、金型や工具の中には、通常の焼入れ焼き戻しでは満足できる硬さまで到達しないため、寿命が短い例がよくある。これらを解決する手段として、表面焼入れや浸炭、窒化、拡散浸透などの熱処理による表面処理、つまり表面熱処理が行われている。例えば、ダイカスト金型など熱間成形用金型には耐高温酸化性や耐用損性、耐摩耗性、耐ヒートチェック性が要求される。 　窒化、浸炭窒化、拡散浸透の表面熱処理技術は、これらの要求される使用条件に適応するように金型表面の特性を改善するために適用されている。また、自動車部品にも、表面焼入れ技術が多く適用されている。例えば、エンジンのピストンリング溝の狭い上面と下面へレーザ焼入れが行われ、上面と下面が選択的に熱処理されて耐摩耗性が増強されている。 　本セミナーでは、各種分野で使用されている表面焼入れ、浸炭、窒化、拡散浸透処理について原理、特徴などをわかり易く説明し、適用する場合の留意点について説明する。また、金型などへの適用事例について述べる。更に、最近の新技術についても紹介したい。本セミナーは、製造会社で、設計・製造に携わる技術者に大いに役立つと考える。

1. 表面処理技術
   1. 表面処理の種類
   2. 表面処理の効果
      1. ハードデイスク
      2. 自動車部品
      3. 工具
2. 表面熱処理
   1. 表面熱処理の概要
   2. 固溶体と化合物
      1. 固溶体
         1. 固溶体の構造
            1. 置換型固溶体
            2. 侵入型固溶体
      2. 金属間化合物
   3. 表面焼入れ
      1. 表面焼入れの概要
      2. 炎焼入れ
         1. 炎焼入れの特徴
         2. 適用材料
         3. 長所と短所
      3. 高周波焼入れ
         1. 高周波焼入れの原理
         2. 高周波焼入れの構造
            1. 交流電源
            2. コイル
            3. 適用材料
            4. 長所と短所
            5. 焼入れ硬化層の組織
            6. 焼入れ法の種類
      4. 電子ビーム焼入れ
      5. レーザ焼入れ
         1. 従来の熱処理法
         2. レーザ熱処理法
         3. ダイレクト半導体レーザ
         4. レーザ焼入れの原理
         5. 各種材料への適用
            1. 軟鋼への適用
            2. 各種焼結材料への適用
         6. 各種形状への適用
         7. レーザ焼入れの利点
            1. 品質上の利点
            2. 工程上の利点
         8. レーザ焼入れと高周波焼入れの比較
            1. レーザ焼入れの場合
            2. 高周波焼入れの場合
      6. 表面焼入れの特徴及び問題
         1. 表面焼入れの特徴
         2. 表面焼入れの問題点
      7. 焼入れ硬化層深さの測定
   4. 浸炭及び浸炭窒化
      1. 浸炭
      2. 浸炭窒化
      3. 浸炭用鋼と浸炭処理の分類
         1. 浸炭用鋼
         2. 浸炭処理の分類
            1. 固体浸炭法
            2. 液体浸炭法
            3. ガス浸炭法
      4. 浸炭層の顕微鏡組織
      5. 浸炭焼入れ硬化層深さの測定法
   5. 窒化及び軟窒化
      1. 窒化の概要
      2. 焼入れとの比較
      3. 窒化及び軟窒化の種類
         1. ガス窒化
         2. プラズマ (イオン) 窒化
            1. 原理
            2. 長所と短所
            3. ステンレス鋼のプラズマ窒化
            4. アクテイブスクリーン窒化
         3. ガス軟窒化
            1. ガス軟窒化の概要
            2. ガス窒化とガス軟窒化の比較
         4. 塩浴軟窒化
         5. 浸硫窒化
      4. 窒化及び軟窒化の適用可能性
      5. 窒化層の顕微鏡組織と硬さ
      6. 窒化された鋼の構造
         1. 化合物層
         2. 拡散層
         3. 内部窒化層と外部窒化層
      7. 窒化層深さの測定法
   6. その他の非金属元素の拡散浸透処理
      1. 浸硫処理
      2. 浸ホウ処理
      3. 水蒸気処理
   7. 金属の拡散浸透処理
      1. 金属の拡散浸透処理の概要
      2. 炭化物被覆処理
      3. 金属の拡散浸透処理の種類
         1. 粉末パック法
         2. 塗布法 (ペースト法)
         3. めっき加熱法
         4. 溶融塩法
   8. ダイカスト金型への表面処理適用
      1. ダイカスト金型
      2. 拡散浸透法
         1. 窒化処理
         2. 金属・非金属の浸透処理
      3. コーテイング
         1. PVD法
         2. CVD法
         3. プラズマCVD法
         4. 酸化皮膜処理
   9. 表面熱処理の課題
      1. 省エネルギー化
      2. ガス消費量の低減と処理時間の短縮
      3. 多品種少量生