以及從脫鉻處理室32至真空排氣裝置36的氣體出口32bο此外，真空加熱爐33安裝有加熱裝置34，并且在脫鉻處理室32中布置有支撐工件W的支撐裝置35。
[0065]真空加熱爐33中的脫鉻處理室32通過圖中未示的隔熱壁而與爐外空間熱隔離，并且工件W能夠通過工件入口取出和插入。此外，當(dāng)從惰性氣體供給器31供給氮化氣體時(shí)，氣體入口 32a能夠通過將氮化氣體引入到脫鉻處理室32的內(nèi)部而減少脫鉻處理室32中的空氣(氧)。
[0066]加熱裝置34包括用于對(duì)脫鉻處理室32的內(nèi)部進(jìn)行的加熱器34a、用于檢測(cè)脫鉻處理室32的內(nèi)部溫度的溫度傳感器34b、以及用于基于加熱條件和溫度傳感器34b檢測(cè)到的溫度可變地控制加熱器34a的輸出的加熱控制單元34c，在上述加熱條件中，加熱溫度是預(yù)先設(shè)定的。加熱器34a嵌入到例如延伸至真空加熱爐33的內(nèi)壁面的廣大范圍的內(nèi)壁部分中，并且對(duì)脫鉻處理室32的內(nèi)部、特別是布置有工件W的區(qū)域的空間部分進(jìn)行均勻加熱。此外，溫度傳感器34b對(duì)脫鉻處理室32內(nèi)部的氣體溫度進(jìn)行檢測(cè)，特別是對(duì)靠近工件W的經(jīng)受脫鉻處理的部分的氣體溫度進(jìn)行檢測(cè)，或者對(duì)工件W的溫度進(jìn)行檢測(cè)。
[0067]支撐裝置35在脫鉻處理室32中以使得工件W能夠進(jìn)行脫鉻處理的狀態(tài)支撐工件W，并且可以具有諸如桌臺(tái)、框架、籃筐、或掛鉤的可選形狀，支撐裝置35通過多個(gè)點(diǎn)支撐至少一個(gè)工件。此外，支撐裝置35可以兼具輸送功能，能夠通過支撐裝置35使工件W沿預(yù)定方向移動(dòng)。
[0068]真空排氣裝置36布置在真空加熱爐33的下游側(cè)(排氣側(cè))，并且包括真空栗，用于排出在工件W的安裝期間侵入到脫鉻處理室32中的空氣、來(lái)自惰性氣體供給器31的氮?dú)?、以及脫鉻處理室32中的經(jīng)脫鉻處理之后的殘留氣體。
[0069]在本文中，通過真空排氣裝置36將加熱裝置34真空排氣至如下程度的低壓，即，使得在真空加熱爐33的脫鉻處理室32中基本上不產(chǎn)生諸如鉻的氧化物或氮化物之類的化合物。然后，當(dāng)工件W的至少表面部分L2布置在壓力低于大氣壓力的低壓環(huán)境下時(shí)，加熱裝置34能夠?qū)ぜ進(jìn)行加熱。此外，加熱裝置34能夠以如下處理溫度來(lái)對(duì)工件W進(jìn)行加熱，該處理溫度高于鉻(在下文中，也簡(jiǎn)稱為Cr)在低壓環(huán)境下的蒸發(fā)溫度且低于其他合金元素(例如N1、Mo、Fe)在低壓環(huán)境下的蒸發(fā)溫度。
[0070]換言之，加熱裝置34能夠?qū)崿F(xiàn)如下脫鉻處理:將表面部分L2中的鉻含量設(shè)置成低于基材層部分L1中的鉻含量，并且將工件W的表面部分L2中的諸如為N1、Mo、Fe的其他合金元素的含量維持為與基材層部分L1中的含量相同。
[0071]具體地，如圖5所示，例如，應(yīng)用于真空加熱爐33中的真空的壓力范圍設(shè)定為從真空度相對(duì)較高的壓力P1至真空度相對(duì)較低的壓力P2的范圍(Pl〈l.0X10 2[Pa]〈P2)。繼而，基于諸如圖5的蒸氣壓曲線來(lái)設(shè)定Cr的蒸氣壓變?yōu)閴毫1時(shí)的加熱溫度tl以及Cr的蒸氣壓變?yōu)閴毫2時(shí)的加熱溫度t2。進(jìn)而確定與真空加熱爐33中的加熱溫度的變化相對(duì)應(yīng)的Cr的蒸氣壓。在圖4的蒸氣壓曲線中，溫度的單位以[K]表示。然而，在下面的描述中，出于簡(jiǎn)便性的考慮，使用[°C ]。
[0072]采取蒸氣壓變?yōu)榇蠹s1.0X10 2 [Pa]時(shí)的溫度作為蒸發(fā)溫度，則Cr的蒸發(fā)溫度為1205 [°C ]，加熱溫度tl為例如大約1000 [°C ]，并且加熱溫度t2為例如大約1300 [°C ]。
[0073]另一方面，當(dāng)采取蒸氣壓變?yōu)榇蠹s1.0X102[Pa]時(shí)的溫度作為蒸發(fā)溫度時(shí)，則包含在工件W中的鐵(Fe)的蒸發(fā)溫度為1447[°C ]，包含在工件W中的鎳(Ni)的蒸發(fā)溫度為大約1510[°C ]。此外，當(dāng)工件W中包含鈦(Ti)和銅(Cu)時(shí)，鈦(Ti)的蒸發(fā)溫度為大約1547[°C ]，而銅(Cu)的蒸發(fā)溫度為大約1273 [°C ]。
[0074]換言之，如圖5中的蒸氣壓曲線所示，在預(yù)定的減壓環(huán)境下，例如，在蒸氣壓為1.0X10 2 [Pa]的低壓環(huán)境下，形成工件W的不銹鋼中的Cr的蒸發(fā)溫度變得低于不銹鋼中的其他合金元素(例如，鎳(Ni)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、以及銅(Cu))的蒸發(fā)溫度。
[0075]因此，在低壓環(huán)境下，當(dāng)真空加熱爐33的內(nèi)部維持為處于高于Cr的蒸發(fā)溫度且低于其他合金元素一一例如為Ni (也可以是圖5中的其他合金元素Mo)—一的蒸發(fā)溫度的溫度時(shí)，只有Cr從工件W的表面逐漸蒸發(fā)。因此，能夠形成如下脫鉻層，在該脫鉻層中，距離最外表面的深度越淺，則Cr的含量越低，并且隨著距離最外表面的深度增大，Cr的含量逐漸增大。替代性地，在處于加熱溫度tl與t2之間的預(yù)定加熱溫度的高溫加熱狀態(tài)下，當(dāng)將真空加熱爐33的內(nèi)部降壓至小于等于Cr的對(duì)應(yīng)于該加熱溫度的蒸氣壓、且高于諸如Ni等的其他合金元素的對(duì)應(yīng)于該加熱溫度的蒸氣壓的壓力時(shí)，能夠形成Cr含量隨著距離最外表面的深度的增大而逐漸增大的脫鉻層。
[0076]此外，通過調(diào)節(jié)在真空加熱爐33內(nèi)的低壓環(huán)境中的壓力或加熱溫度，能夠控制脫鉻處理的處理速度。例如，在圖5中通過交叉影線示出的真空加熱爐33內(nèi)的壓力和溫度的可變控制范圍內(nèi)，當(dāng)真空加熱爐33中的壓力增大(降低真空度)至工作壓力范圍內(nèi)的壓力P2側(cè)或者加熱溫度降低至tl側(cè)時(shí)，如圖2中以實(shí)線示出的，能夠減小對(duì)應(yīng)于表面層12的表面層部分L2的層厚(深度)。另一方面，在圖5中通過交叉影線示出的真空加熱爐33內(nèi)的壓力和溫度的可變控制范圍內(nèi)，當(dāng)真空加熱爐33中的壓力降低(提高真空度)至工作壓力范圍內(nèi)的壓力P1側(cè)或者加熱溫度增大至t2側(cè)時(shí)，如圖2中以雙點(diǎn)劃線示出的，能夠增大對(duì)應(yīng)于表面層12’的表面層部分L2’的層厚。
[0077]接下來(lái)，將描述使用脫鉻處理系統(tǒng)30實(shí)施的本實(shí)施方式的不銹鋼的制造方法。
[0078]如圖6所示，本實(shí)施方式的不銹鋼的制造方法包括準(zhǔn)備步驟S1、真空排氣步驟S2、加熱步驟S3、由保持低壓和高溫而引起的脫鉻層成長(zhǎng)步驟S4、以及冷卻步驟S5。
[0079]首先，在準(zhǔn)備步驟中，準(zhǔn)備包括基材層部分L1和表面層部分L2的不銹鋼原材料作為工件W，其中基材層部分L1在層中包含作為多種合金元素的鉻和其他合金元素，表面層部分L2在層中包含作為多種合金元素的鉻和其他合金元素。當(dāng)工件W為EGR冷卻器的一部分時(shí)，例如為換熱管的脫鉻處理之前的制品，則多個(gè)工件W通過不銹鋼形成換熱管的至少內(nèi)周壁面部分。此外，對(duì)每個(gè)工件W的至少脫鉻處理的目標(biāo)部分進(jìn)行清洗并且將表面層部分L2的表面上的油分(特別是碳(C))去除，使得不形成Cr化合物。進(jìn)而可以在將除脫鉻處理的目標(biāo)部分之外的部分遮蔽的狀態(tài)下將各個(gè)工件W運(yùn)送至真空加熱爐33中。
[0080]接下來(lái)，在真空排氣步驟中，通過真空排氣裝置36將工件W所運(yùn)送至的真空加熱爐33的內(nèi)部排空，并且將工件W的至少表面層部分L2布置在壓力低于大氣壓力的低壓環(huán)境下。
[0081]此外，在加熱步驟中，將工件W所運(yùn)送至的真空加熱爐33的內(nèi)部加熱至處理溫度，該處理溫度高于低壓環(huán)境下鉻的蒸發(fā)溫度且低于低壓環(huán)境下其他合金元素的蒸發(fā)溫度。加熱步驟能夠與真空排氣步驟并行地實(shí)施，或者這兩個(gè)步驟可以彼此部分重疊。
[0082]在脫鉻層成長(zhǎng)步驟中，維持上述處理溫度下的加熱狀態(tài)達(dá)預(yù)定加熱時(shí)間。在該狀態(tài)下，將真空加熱爐33的內(nèi)部在低壓環(huán)境下加熱至高于Cr的蒸發(fā)溫度或者低于諸如Ni等的其他合金元素的蒸發(fā)溫度，或者在處于加熱溫度tl與t2之間的預(yù)定加熱溫度的高溫加熱狀態(tài)下將真空加熱爐33的內(nèi)部降壓至小于等于Cr的對(duì)應(yīng)于該加熱溫度的蒸氣壓且高于諸如Ni等的其他合金元素的對(duì)應(yīng)于該加熱溫度的蒸氣壓的壓力。
[0083]換言之，工件W的脫鉻處理是在加熱溫度與降低的壓力的范圍內(nèi)執(zhí)行的，該范圍位于圖5所示的蒸氣壓曲線中的相對(duì)于鉻的蒸氣壓曲線的氣相側(cè)并且在其他合金元素的氣相/固相側(cè)。
[0084]在脫鉻層成長(zhǎng)步驟中，建立如上所述的低壓環(huán)境下的高溫加熱狀態(tài)，如圖3A所示，鉻原子(在附圖中以圓圈圈住而示出的Cr)逐漸從工件W的表面層部分L2的表面蒸發(fā)，從而執(zhí)行脫鉻處理。由此，在維持工件W的表面層部分L2中的其他元素的含量與基材層部分L1中該元素的含量相同的同時(shí)，與距離最外表面的深度相對(duì)應(yīng)地將表面層部分L2中的鉻含量設(shè)定為低于基材層部分L1中的鉻含量，使得越靠近表面層部分L2的最外表面，鉻含量變得越低。
[0085]在加熱步驟和脫鉻層成長(zhǎng)步驟的加熱時(shí)間中，在圖5中以交叉影線示出的真空加熱爐33內(nèi)的壓力和溫度的可變控制范圍內(nèi)，對(duì)真空加熱爐33的壓力和加熱溫度進(jìn)行控制。因此，能夠由此調(diào)節(jié)與表面層部分L2的層厚(深度)相對(duì)應(yīng)的脫鉻處理的深度以及與離表面層部分L2的表面的深度相對(duì)應(yīng)的鉻含量的變化率。
[0086]在冷卻步驟中，工件W的表面層部分L2等的溫度通過自然散熱逐漸降低，并且當(dāng)工件W的溫度到達(dá)特定的冷卻完結(jié)溫度時(shí)，一系列的脫鉻處理結(jié)束。然后，在不銹鋼10處于以下狀態(tài)的情況下將工件W從真空加熱爐33中取出:工件W的表面層12中僅Cr的含量相對(duì)于作為母材的基材層11降低。
[0087]因此，在本實(shí)施方式中，執(zhí)行了脫鉻處理，其中，考慮到工件W中的多種合金元素的蒸氣壓的差而僅使鉻蒸發(fā)和揮發(fā)。換言之，在將工件W的表面上的油分中所包含的碳去除而使得沒有