主な違い – 浸炭と窒化の違い
熱処理とは、特に冶金学において、熱を利用して材料の特性を変えることです。
熱処理は、物質の加熱と冷却によって行われる。
熱処理は、強度の向上、硬度の増加、衝撃への耐性、軟化、延性の増加など、望ましい特性を得るために、一つまたは複数の化学的および物理的特性を変更するために使用されます。
熱処理には大きく分けて、焼きなまし、焼き戻し、焼き入れ、焼きならしの4種類があります。
焼入れは、金属の硬度を高める処理です。
焼入れには大きく分けて、ケースハードニングと表面硬化の2種類があります。
表面硬化には、差動表面硬化と差動金属組織硬化と呼ばれる2つの工程があります。
差動組織硬化処理には、浸炭と窒化の2つの技術が用いられる。
浸炭と窒化の大きな違いは、浸炭では炭素を鋼の表面に拡散させるのに対して、窒化では窒素を鋼の表面に拡散させることである。
浸炭とは
浸炭は、金属合金を炭素質の環境下で数時間高温にすることである。
温度は金属の上部変態温度（臨界温度）より高いことが望ましい。
すると、炭素質環境から炭素が鋼に吸収され、ゆっくりと表層に拡散していく。
炭素質環境には、木炭や一酸化炭素などがあります。
浸炭の目的は、鋼の表面を硬くして耐摩耗性を高めることである。
この技術は主に軟質炭素鋼に使用される。
浸炭時間を長くすると、炭素の被膜の深さが増す。
しかし、この方法では表面は硬くなり、芯は柔らかいままです。
浸炭の形態には、大きく分けて次の4つがあります。
パック浸炭
炭素濃度の高い環境下で部品を梱包する。
部品は一酸化炭素（還元剤）を発生させながら加熱される。
一酸化炭素による還元は、高温のため鋼の表面に拡散した炭素を放出しながら起こる。
そして、この炭素が硬化していく。
ガス浸炭
加熱された炉内に一酸化炭素を供給する。
その他の工程は、ガス浸炭と同様です。
真空浸炭
無酸素、低圧で鋼材を浸炭する方法。
無酸素なので、表面を酸化させることなく温度をかなり高くすることができる。
温度が高くなると炭素の拡散速度が速くなるため、硬化が進む。
液体浸炭
液化した炭素の中に鋼材を浸す方法。
炭素の拡散がより効率的に行われる。
窒化とは
窒化処理とは、金属の表面に窒素を拡散させ、表面を硬化させる熱処理のことです。
窒化処理では、窒素と熱を利用します。
通常、燃料噴射ポンプに使用される。
この方法では、炭素の代わりに窒素を鋼の表面に拡散させる。
窒化処理は浸炭処理よりも低い温度で行うことができる。
通常、低温で窒素ガスの拡散が起こり、焼入れを行わずに硬化が起こる。
表面だけが硬くなり、芯は変わらない。
窒化処理された鋼材は、耐摩耗性に優れ、耐食性も向上する。
また、耐食性も向上する。
さらに、鋼の疲労寿命も向上する。
疲労特性とは、鋼材が応力に対して壊れることなく耐えられる能力のことである。
浸炭と窒化の違い
定義
浸炭のこと。
金属の表面に炭素を拡散させ、表面を硬化させる熱処理。
窒化。
金属の表面に窒素を拡散させ、表面を硬化させる熱処理。
コンポーネント
浸炭。
浸炭は炭素質の環境を利用する。
窒化処理。
炭素の代わりに窒素を使用する。
温度
浸炭。
浸炭は非常に高い温度で行われる。
窒化。
窒化は低温で行われる。
拡散
浸炭：合金の表面に炭素を拡散させる。
窒化。
合金の表面に窒素を拡散させる。
結論
表面硬化処理には浸炭と窒化があり、鋼材の芯は軟らかく、表面を硬くする処理です。
浸炭と窒化の大きな違いは、浸炭では鋼の表面に炭素を拡散させるのに対し、窒化処理では鋼の表面に窒素を拡散させる点です。
