浸炭 vs 窒化：ねじ・ナット・ボルトは実際にどちらを受けるか
当社は連続メッシュベルト炉で炭素による表面硬化を行い、窒化ラインは持っていません。多くの小物が前者になる理由を示します。
Carburising vs Nitriding
要点：小物締結部品はほぼ浸炭。窒化はまったく別のライン
浸炭は約 880–950°C で炭素を拡散させ焼入れしてマルテンサイトを作り、表面約 58–62 HRC、硬化層は約 0.1 mm から 1.5 mm 以上まで設定できますが、変形を見込む必要があります。窒化は約 500–570°C で焼入れが不要なため変形が極めて小さく、表面は約 900–1100 HV とはるかに硬い一方、層は浅く、サイクルははるかに長く、窒化物形成元素を含む鋼が必要です。一般の低炭素ねじ用線材はそれに当たりません。当社は炭素系のみで、窒化指定は専門工場へ回す必要があります。
浸炭と窒化の比較
| 判断項目 | 浸炭（当社ライン） | 窒化（当社では不可） |
|---|---|---|
| 拡散する元素 | 炭素 | 窒素（軟窒化では炭素も） |
| 温度の目安 | 約 880–950°C、オーステナイト域 | 約 500–570°C、フェライト域で変態なし |
| 焼入れの要否 | 必要。その後 150–200°C 程度の低温焼戻し | 不要。炉冷で仕上がる |
| 表面硬さの目安 | 約 58–62 HRC（およそ 650–750 HV） | 窒化物形成元素を含む鋼で約 900–1100 HV |
| 硬化層深さ | 約 0.1–1.5 mm 以上。合意した硬さ判定基準で報告 | 約 0.05–0.6 mm。心部硬さを基準に窒化深さとして報告 |
| 変形 | 大きめ。高温と焼入れのため図面で見込みが必要 | 非常に小さい。低温で焼入れが無い |
| 適合する鋼種 | SWCH10A–22A や SCM415 系などの低炭素冷間圧造用鋼 | クロム、アルミニウム、モリブデン、バナジウムを含むこと。心部は通常、窒化温度より高い温度で調質済み |
| サイクルとロット経済性 | メッシュベルトの連続流れ。量産小物向き | 一炉あたり数時間〜数十時間。少量の専用部品向き |
| 注意すべき層 | 過剰浸炭、粒界酸化、残留オーステナイトの管理 | 硬いが脆い化合物層（白層）が生じ得る。許容か除去かを明記 |
| 小物締結部品への適性 | 適する。タッピンねじ、ドリルねじ、ナット、量産小物はこの経路 | ほとんど適さない。低炭素線材は反応が乏しく、サイクルも大ロットに合わない |
| 実施できる工場 | 当社の連続ベルト炉で内製。硬さは自社ラボで確認 | ガス・プラズマ・塩浴のいずれの窒化ラインも無く、専門工場へ |
選び方
Carburising
低炭素鋼で、靭性のある心部の上に耐摩耗表面が必要、接触荷重を受ける層深さが要る、そして見込んだ変形量を許容できる量産部品なら浸炭。タッピンねじ、ドリルねじ、ナット、摺動するピンなど。
Nitriding
極めて高い表面硬さ（HV）をほぼ無変形で求め、部品が窒化物形成元素を含む調質済み合金鋼で、浅い層と長いサイクルを許容できるなら窒化。窒化ラインを持つ工場の仕事です。
図面指定前の注意
- 当社は窒化・軟窒化を行わず、無断で浸炭に置き換えることもしません。表面硬さ、層深さ、変形、摩耗挙動が等価ではないためです。
- HRC・HV・層深さは小物部品の一般的な目安であり保証値ではありません。実断面の硬さトラバースで確認してください。
- 層深さは測定に用いる硬さ判定基準とセットで指定してください。基準が無いと同じ数値が製造側と検収側で別の意味になります。
- 小さく薄い部品の層は数十〜数百 µm です。硬化後の研削や研磨で失われることがあります。
- 硬化後に亜鉛めっきを行う場合は水素脆化リスクを評価し、到達硬さに応じたベーキングを設定します。
- 高炭素鋼や既にズブ焼入れされた部品に浸炭は不要です。炉サイクルを無駄にしないよう材質情報を先にお送りください。
確認のために送る情報
- 1部品種類、材質、ミルシート（あれば）
- 2必要な表面硬さと層深さ、およびその判定基準
- 3変形の許容限度と測定位置
- 4図面が参照する規格・仕様と、部品に添える報告書
- 5ロット数量または重量と、後工程の表面処理（亜鉛めっき、リン酸塩、無し）
よくある質問
窒化は対応できますか？
できません。ガス、プラズマ、塩浴のいずれの窒化ラインも持っていません。窒化・軟窒化指定の図面は専門工場へ出す必要があります。当社は量産のねじ・ナット・ボルト向けに炭素系の表面硬化を行います。
小さなねじは実際どちらになりますか？
実務上は炭素系、すなわち連続メッシュベルト炉での浸炭または浸炭窒化です。線材が低炭素鋼で、心部の靭性は焼入れから得られ、サイクルが大ロットで成り立つ必要があるためです。
窒化の変形が小さいのはなぜですか？
温度がはるかに低く焼入れが無いため、部品を動かす変態が起きないからです。代わりに層は浅く、サイクルは長くなります。
図面の窒化を浸炭で代替できますか？
望ましくありません。表面硬さも層深さも変形も異なります。変更が本当に必要なら、図面責任者が部品機能を再評価し書面で承認する必要があります。