窒化

窒化とは

窒化とは鋼や合金鋼に窒素原子を拡散浸透させることで金属表面の硬度を高める表面処理のことです。
530～600℃に熱したNH₃・N₂・CO₂の混合ガス雰囲気中に鋼鉄製品を入れることで、数時間後には鉄と窒素が結合した厚み0.03～0.3mmほどの化合物の層（化合物層）が形成され、それによって表面の硬さが高くなります。また、窒化によって耐摩耗性や疲労強度、耐食性、耐熱性を得ることも可能です。

鉄鋼素材の表面を焼戻し温度以下の低温で硬化できるので、他の熱処理と比べて変形や歪みを抑えられます。窒化とひとことで言っても、使うガスの種類や時間、処理温度によってさまざまな種類の処理方法が存在しますので、目的や材質によって適切なものを選択します。

窒化のメリット

変態温度以下で効果が得られるので、焼入れなどと比べて寸法の変化や変形などのリスクが低いです。
硬度を上げるだけではなく、耐摩耗性や疲労強度、耐腐食性、耐熱性など、さまざまな効果があり、鋼鉄製品の性能を向上させることができます。
窒素はもともと自然界に存在する気体であり、それを活用することで環境にも優しくかつ安全な熱処理が実現可能。熱処理のなかでも歴史が古いのですが、非常に優秀な硬化処理の方法として認知されています。

窒化の種類

窒素と鉄の化合物を発生させることで性能を向上させる窒化。下表のとおり、「生成方式」と「添加元素」によって2つのタイプに大分され、合計で6種類の方法があります。
それぞれ使っているガスや方法などが異なり、目的などに応じて使い分けられます。方法や特徴、メリットを詳しく見ていきましょう。

生成方式別、窒化の種類

添加元素別、窒化の種類

【目的別】熱処理の種類