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窒化 vs. 浸炭：金属表面硬化処理の選び方？主な違いを一目で理解

2025-11-27

最新の企業ニュース窒化 vs. 浸炭：金属表面硬化処理の選び方？主な違いを一目で理解

窒化 vs. 浸炭：金属表面硬化処理の選び方？主な違いを一目で理解

金属部品の表面強化において、窒化と浸炭は最も広く使用されている2つのプロセスです。どちらも「原子拡散」を通じてワーク表面に硬化層を形成しますが、処理温度、サイクル時間、および性能結果において大きく異なります。誤った選択はコストを増加させるだけでなく、製品の早期故障につながる可能性もあります。この記事では、2つのプロセスの主な違いを解説し、生産ニーズに正確に合わせるためのお手伝いをします。

I. プロセス原理：「温度と元素」の違いによる原子拡散

浸炭: 850～950℃の高温で、炭素原子が低炭素鋼または低合金鋼の表面層に拡散し、高炭素硬化層（通常0.5～2.0mmの厚さ）を形成します。炭素原子は鉄と結合してマルテンサイトを形成し、表面硬度を大幅に向上させます（最大HRC 58-64）。
窒化: 500～570℃の中低温で、窒素原子が金属表面層（一般的に使用される材料：合金鋼、ステンレス鋼）に拡散し、窒化物硬化層（0.1～0.5mmの厚さ）を形成します。その後の焼入れを必要とせずに、より高い表面硬度（最大HV 800-1200）を達成します。

II. 主要な性能比較：4つの側面における長所と短所

比較項目	浸炭プロセス	窒化プロセス
処理温度	高温（850～950℃）	中低温（500～570℃）
プロセスサイクル	短時間（4～12時間）	長時間（10～40時間）
硬化層の厚さ	厚い（0.5～2.0mm）	薄い（0.1～0.5mm）
変形度	高い（高温での熱変形）	最小限（低温処理、低内部応力）
耐食性	平均的（その後の防錆処理が必要）	優れている（固有の防錆性を持つ緻密な窒化物層）
適切な材料	低炭素鋼、低合金鋼	合金鋼、ステンレス鋼、鋳鉄

III. 適用シナリオ：ニーズに基づいた正確なマッチング

浸炭を選択: 自動車のトランスミッションギア、エンジンのクランクシャフト、建設機械のチェーンなど、重荷重と激しい摩擦にさらされる部品に最適です。厚い硬化層は長期的な衝撃と摩耗に耐え、高温処理は効率的な大量生産を可能にします。
窒化を選択: 精密金型、油圧バルブ、航空宇宙用ファスナーなど、高い寸法精度と耐食性を必要とする精密部品に適しています。最小限の変形により、その後の校正が不要になり、固有の防錆性により表面処理コストが削減されます。

IV. プロセス選択のための3つの重要なヒント

低炭素鋼のワークピースには、浸炭を優先します（窒化では結果が悪い）。合金鋼またはステンレス鋼には、窒化が推奨されます。
精密部品（例：公差≤0.01mm）には、浸炭による高温変形を避けるために窒化を使用することをお勧めします。
効率的な大量生産には浸炭を選択し、少量生産のカスタマイズと高付加価値製品には窒化を選択します。

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