CN1121118A

CN1121118A - 奥氏体金属的渗碳方法

Info

Publication number: CN1121118A
Application number: CN94117910A
Authority: CN
Inventors: 田原正昭; 仙北谷春男; 北野宪三; 林田忠司; 湊辉男
Original assignee: Daido Hoxan Inc
Current assignee: Daido Hoxan Inc
Priority date: 1994-04-18
Filing date: 1994-11-14
Publication date: 1996-04-24
Also published as: KR950029360A; US5556483A; TW304988B; KR100325671B1

Abstract

一种奥氏体金属的渗碳方法，它包括氟化处理奥氏体金属和在不高于680℃的低温下连续渗碳。渗碳温度可以由于这种氟化处理而降低。结果是可以防止奥化体金属中的铬组分的碳化物沉淀。也就是说，大量的铬组分仍保留在奥化体金属中。因此，奥氏体金属表面可以硬化，并还能够保持优良的耐腐蚀性。

Description

奥氏体金属的渗碳方法

本发明涉及一种用于硬化奥氏体金属表面的渗碳方法。

奥氏体不锈钢、特殊奥氏体不锈钢由于其优良的耐腐蚀性和良好的可加工性已被广泛使用。然而，上述奥氏体不锈钢等不具有淬火硬化性，而且加工硬化性也不怎么好。因此，它们不适合用于要求高耐磨性的零件。

因而以奥氏体不锈钢为代表的奥氏体金属具有优良的耐腐蚀性和良好的可加工性。但是，奥氏体金属由于硬度低也具有容易破坏的缺点，这就会导致严重的问题。除了上述的淬火之外，通常有例如(1)渗碳、(2)渗氮等用于改进硬度的方法。渗碳是一种由下述步骤组成的方法，即在不低于A1相变温度(约720℃)加热低碳钢或低合金钢，使其保持一种奥氏体相，在RX气体或含CO的气体混合物下，使“C”扩散渗入到上述钢的表面，以便产生硬化。通常在不低于A1相变温度(约720℃)下进行渗碳，因为除在奥氏体金属之外的钢的情况下，在不高于700℃的温度时“C”在铁素体相中的溶解度是极低的。

另外，一般认为，以奥氏体不锈钢为代表的上述奥氏体金属由于在表面形成一种包括Cr₂O₃的钝化层显示出耐腐蚀性。这种钝化层即使在300-700℃的温度范围内也是稳定的，不仅能阻止腐蚀性物质渗入，而且能阻止用于渗氮和渗碳的氮原子和碳原子等渗入。

作为在其上已形成上述钝化层的奥氏体金属的上述(1)的渗碳，有一种方法是将奥氏体金属加热到高于700℃，以破坏或者削弱上述钝化层，然后使碳原子渗入其中。渗碳是不可能的，并且目前也没有进入实际应用，因为钝化层存在于不高于700℃的温度，大大低于钢的A1相变温度。

然而，如果按照上述方法加热到高于700℃，那末钝化层被破坏或者削弱，而且整个强度下降，因为奥氏体金属本身的内部(芯部)软化，这就不能保持用于机械零件的最低强度。因此，至今工业上对奥氏体金属几乎不进行渗碳。

从另一方面来说，作为为了改进奥氏体金属硬度的上述(2)的渗氮，迄今主要有下述三种方法。

第一种方法是使用NaCNO、KCNO或其他同类物质的盐溶渗氮，这种方法通过保持在500-600℃破坏在上述奥氏体金属表面上的钝化层，以使氮原子渗入其中。

在第二种方法中，首先通过溅蚀，破坏并除去上述奥氏体金属表面上的上述钝化层，然后奥氏体金属用N₂气、NH₃气或其他同类气体进行渗氮。

按照这两种方法，破坏或者削弱钝化层，以便氮原子渗入奥氏体金属内部至某一范围。但是，存在着奥氏体金属固有的耐腐蚀性显著降低的缺点，因为表面上的铬浓度降低。

此外，还存在其他问题，即由于渗氮，表面粗糙变得更严重，而且因为氮原子进入而引起奥氏体金属本身膨胀，使尺寸精度降低。另外，也存在其他问题，即奥氏体金属本身经过上述渗氮被磁化。

第三种方法是我们开发并向日本专利局提出的专利申请(申请号JP1-177660和JP1-333424)，它是在上述渗氮之前，在含氟化物气氛如NF₃下加热奥氏体不锈钢表面。在这种方法中，在奥化体不锈钢表面上形成的钝化层，包括CrO₃，经过上述预处理变成一种氟化物层，然后在一般条件下进行渗氮处理。从而氮气中的氮原子经过其表面均匀地渗入奥氏体不锈钢至一定的范围，从而形成一深度均匀的氮化物层，与此同时上述氟化物层通过与渗氮气体中的水分或氢等接触被除去。与上述(1)和(2)相比，我们的方法能实现更好的渗氮，结果奥氏体不锈钢具有更高的硬度。但是，即使在我们的方法中，根据情况也会产生相同的问题，耐腐蚀性可能降低，表面粗糙度可能变得更严重，渗氮产品可能膨胀或者起磁，这些问题需要改进。

因此本发明的目的是提供一种奥氏体金属的渗碳方法，该方法是在约400℃和700℃之间的低温(这种温度被认为是不可行的)下，通过在含氟化物气体下，保持加热奥氏体金属，引进已知的渗碳气体，然后在不高于680℃的温度下用已知的渗碳气体进行渗碳。

在一系列为获得更好的奥氏体金属表面硬度的工艺改进研究中，我们终于得到一种想法，即如果使用我们提出的含氟化物气体，那末在不高于钢的A1相变温度的温度下，进行渗碳就成为可能。在基于这种想法的工艺过程中，我们发现，在渗碳之前或者在渗碳的同时，如果用含氟化物气体处理奥氏体金属，那末渗碳就成为可能。我们还发现，在不高于680℃，最好是不高于600℃，而不是上文使用的不低于700℃，能够获得更有效的渗碳。

下面更详细地描述本发明。

在本发明中，奥氏体金属在用含氟化物气体预处理之后或在与预处理的同时进行渗碳。

作为上述奥氏体金属，有含有Fe不低于50％(重量)(正如下文缩写为wt％)、Cr不低于10％(wt)的奥氏体不锈钢，或者含有Fe约70％(wt)、Ni约10％(wt)和Cr约20％(wt)的奥氏体不锈钢或其他奥氏体不锈钢。尤其它们是18-8不锈钢，例如SUS316和SUS304、或SUS310或SUS309，含Cr 23％(wt)和Ni 13％(wt)的奥氏体不锈钢，或者含Cr 23％(wt)和Mo 2％(wt)等的奥氏体-铁素体双相不锈钢。此外，包括因科镍铬不锈钢(Ni：30-45％(wt)、Cr：不低于10％(wt)、余量：Fe等)，它是耐热钢。此外，上述奥氏体不锈钢包括镍基合金，该合金含Ni不低于45％(wt)、Cr20％(wt)、30％(wt)的Fe＋Mo、或者同类元素作为剩余部分。因此，在本发明中奥氏体金属被定义为大体上呈现奥氏体相的所有金属，这是指含不低于60％(wt)的奥氏体相。因此，奥氏体金属在此包括Fe-Cr-Mn合金，它是用Mn代替奥氏体稳定元素Ni。

预先或者与渗碳同时在含氟化物气氛下进行氟化处理。为了这种氟化处理，使用含氟化物气体。作为上述含氟化物的气体，包括NF₃、BF₃、CF₄、HF、SF₆、C₂F₆、WF₆、CHF₃、SiF₄等的氟化合物。这些氟化合物可以单独或者结合使用。此外，在其分子中具有F的氟化合物气体可以用作上述的含氟化物气体。由在热裂化装置裂解氟化合物气体而形成的F₂气体和预先形成的F₂气体，也可作为上述含氟化物气体使用。根据情况，上述的氟化合物气体和F₂气体混合使用。上述含氟化物气体例如氟化合物气体及F₂气体可以单独使用，但为了处理通常用惰性气体如N₂气稀释。含氟化物气体本身在这种稀释气体中的浓度应当相当于例如10000-100000ppm，较好是20000-70000ppm，最好是30000-50000ppm(按体积)。从实用性来看，NF₃是上述化合物气体中的最好者。这是因为NF₃具有化学稳定性，并且因为在常温下它处于气体状态而容易处理。

这种NF₃气体通常以与上述N₂气体结合在上述浓度范围内使用。

在本发明中，上述非渗氮的奥氏体金属在加热条件下，保持在上述浓度范围的含氟化物气体中，然后氟化。在这种情况下，奥氏体金属靠加热保持在例如250-600℃，最好是280-450℃的温度。上述奥氏体金属的保持时间通常可以在十分钟左右或者几十分钟。在奥氏体金属表面形成的钝化层，包括Cr₂O₃变成一种氟化层。与钝化层相比，这种氟化层被认为是容易被用于渗碳的碳原子渗入。也就是说，通过上述氟化处理，奥氏体金属表面形成适合于“C”渗入的状态。

然后，在像上述的氟化处理之后进行渗碳。在渗碳中，上述奥氏体金属本身在炉内在渗碳气氛下在不高于680℃，较好是在不高于600℃，最好是在400-500℃之间在炉中进行加热，所述渗碳气氛含CO₂和H₂，或者含RX[RX成分：23％CO(体积)(正如下述缩写为vol％)、1vol％CO、31vol％H₂、1vol％H₂O、其余为N₂；RX气体在下文是相同成分]和CO₂。因此，本发明的最大特点是低的渗碳温度，在该温度下奥氏体金属的芯部可以不软化和溶解。在这种情况下，CO₂和H₂的比率最好是CO₂ 2-10vol％，H₂ 30-40vol％，而RX和CO₂的比率最好是RX80-90vol％，CO₂3-7vol％。此外，CO、CO₂和H₂的混合气体可以用于渗碳。在这种情况下，各种比率最好是CO32-43vol％、CO₂ 2-3vol％、H 2555-65vol％。

通过这种处理，“碳”扩散并渗到奥氏体金属表面，结果形成一深度均匀的层。与基体材料相比，这样的层强烈地实现改进硬度，并保持像基体材料一样的耐腐蚀性，因为这样的层含有其中有沉淀的碳化物如Fe₃C和Cr₂₃C₆的相或/和由于其中溶解过量的“C”而严重畸变的γ相。例如SUS316板，一种典型的奥氏体不锈钢按如下所述进行渗碳。首先将SUS316板放入炉中，并在NF₃和N₂(NF₃：10vol％，N₂：90vol％)的含氟化物气氛下在300℃氟化处理40分钟。在上述含氟化物气体排出之后，将渗碳气体CO、CO₂和H₂(32vol％CO、3vol％CO₃和65vol％H₂)引入炉中，使SUS316板在450℃的炉中保持16小时。结果形成表面硬度为Hv880(注意：芯部是Hv230-240)厚度为20μm的硬化层。当这种试样按照JIS2371进行盐雾试验(正如下面缩写为SST)时，在整个480h内一点也不生锈。再者，这种硬化层不受用于硬化层抗腐蚀试验的Billrer试剂(酸性苦味酸酒精溶液)的浸蚀，而且几乎不受王水浸蚀。此外，在上述试样中表面粗糙度几乎不降低，而且不出现由局部隆起引起的尺寸变化及不出现起磁。通过改变各种类型的奥氏体金属的组合及渗碳温度等，作为我们进一步的研究结果，我们发现，当渗碳温度超过680℃时，奥氏体金属的芯部容易软化，耐腐蚀性也降低。已经发现，从耐腐蚀性观点出发，渗碳温度较好是不高于600℃，最好是不高于500℃，这会导致良好的结果。如上所述，最好的渗碳温度是400-500℃。此外，已经知道，在奥氏体金属之中，一种含尽可能多的Mo和Ni的稳定奥氏体不锈钢，在硬化后显示良好的耐腐蚀性。

上述的氟化和渗碳步骤例如是在如图1所示的金属马弗炉中进行，也就是说，首先进行氟化处理，然后在马弗炉内进行渗碳处理。在图1中符号1是马弗炉，2是马弗炉的外壳，3是加热丝，4是内容器，5是气体进入管，6是排出管，7是马达，8是风扇，11是金属容器，13是真空泵，14是有害物质净化器，15和16是气瓶，17是流量计，18是阀门。奥氏体不锈钢产品10放入炉1中，通过引入来自与管道连接的气瓶的含氟化物气体如NF₃，借助加热进行氟化处理。在真空泵13的作用下气体被引入排出管6，并且在流出之前在有害物质净化器14中去毒。此外，气瓶15与一根通过将渗碳气体引入炉炉中进行渗碳的管道连接。最后，气体经过排出管6和有害物质净化器14放出。通过这些一系列操作，进行氟化和渗碳处理。

因此，按照本发明的渗碳，产品在这样的处理下保持良好的耐腐蚀性，这被认为是由于以下原因。因为是在渗碳之前进行氟化处理，可以实现不高于680℃的低渗碳温度。通过这种低湿的渗碳，被认为对改进耐腐蚀性起作用的铬元素，在奥氏体金属中难以作为碳化物如Cr₇C₂、Cr₂₃C₆或其他同类碳化物沉淀和凝聚，然后用于凝聚的沉淀物的体积缩小。结果，大量的铬元素保留在奥氏体金属中。通过图3和图2(b)与图2(a)相比较，就可以明白这一点。图3示出关于SUS316产品的X射线衍射结果，该产品在10vol％NF₃和90vol％N₂的含氟化物气体下，在300℃氟化40分钟，然后在32vol％CO、3vol％CO₂和65vol％H₂的渗碳气体下在600℃渗碳4小时。图2(b)示出关于SUS316产品的X射线衍射结果，这是以同样的方法氟化并在450℃渗碳16小时。另一方面，图2(a)示出关于SUS316产品的X射线衍射结果，它未进行处理。也就是说，图3中的在600℃进行渗碳，Cr₂₃C₆的峰是尖锐而高的。这意味着上述碳化物沉淀较多，而少量铬元素保留在奥氏体金属中。相反，图2(b)中的在450℃进行渗碳，几乎不能看出Cr₂₃C₆的峰，这意味着上述铬碳化物沉淀是非常少的，而更多的铬元素保留在奥氏体金属中，结果耐腐蚀性高。

此外，渗碳产品的硬度改善认为是由于渗碳的碳原子引起γ晶格发生畸变而造成的。已经清楚，在图2(b)和(c)中的渗碳产品中引起γ晶格畸变，因为按照X射线衍射，在450℃[图2(b)]渗碳产品和在480[图2(c)]渗碳并酸处理的产品的各γ相峰位置从未处理的SUS316产品的γ相峰位置移向低角度侧(左侧)。此外，上述X射线衍射用RINT1500装置、铜靶、以50KV、200mA进行。

在本发明中，当渗碳温度提高时，尤其是超过450℃时，出现一种现象，即碳化物如Cr₂₃C₆沉淀在硬化层的表面上，尽管其数量很少。但是，即使在这种情况下，如果将在不高于500℃渗碳过的产品浸泡到强酸如HF-HNO₃、HCl-HNO₃或其他同类酸中除去上述沉淀物，则能够保留像基体材料相同水平的耐腐蚀性和不低于Hv850(维氏硬度)的良好表面硬度。图2(c)示出SUS316产品的X射线衍射图，该产品在480℃渗碳，然后浸泡到浓度为5vol％HF和15vol％HNO₃的强酸中20分钟，其中未观察到碳化物。

正如上面所述，本发明的奥氏体金属的渗碳在不高于680℃的低温实现，因为奥氏体金属在渗碳之前或者与渗碳同时，在含氟化物气体下一直保持加热状态。因此，在不降低为奥氏体金属本身所固有的耐腐蚀性和好的可加工性的情况下，可以获得高的表面硬度。此外，由于通过上述渗碳改进了表面硬度，在奥氏体金属本身中的任何不利之处，例如由渗氮引起的表面粗糙、由局部隆起引起的尺寸偏差以及起磁都不会出现。

附图的简要说明

图1示意地表示为了进行按照本发明的渗碳的炉子结构。

图2(a)示出未处理的SUS316产品的X射线衍射曲线图，(b)示出在450℃渗碳的SUS316产品的X射线衍射曲线图，以及(c)示出SUS316产品的X射线衍射曲线图，该产品在480℃渗碳并用强酸处理。

图3示出在600℃渗碳的SUS316产品的X射线衍射曲线图。

图4示出在450℃渗碳的SUS316产品的截面显微照片。

图5示出在450℃渗碳的SUS304产品的截面显微照片。以及

图6示出在450℃渗碳的NCF601产品的截面显微照片。

下述实施例和对比例进一步说明本发明。

实施例1及对比例

将厚2.5mm的SUS316板(Cr：18wt％、Ni：12wt％、Mo：2.5wt％、Fe：余量)和厚2.5m m的SUS304板(Cr：18wt％、Ni：8.5wt％、Fe：余量)制成作为实施试样。另外制备厚1mm的NCF601镍基材料板(Ni：60wt％、Cr：23wt％、Fe：14wt％)。作为对比试样，制备厚2.5mm的SUS430铁素体(C：0.06wt％、Cr：17.5wt％、Fe：余量)及厚2.5mm的SUS420J2板(C：0.32wt％、Cr：13wt％、Fe：余量)。

接着，将这些材料装入如图1所示的马弗炉1中。将马弗炉1的内部真空驱气并加热至300℃。然后在这种状态下将含氟化物气体(NF₃10vol％＋N₂90vol％)引入到马弗炉炉中，以在其中形成气氛压力，并且为了氟化使这样一种状态保持10分钟。在上述含氟化物气体排出炉1之后，使炉子内部加热到450℃，并在这种状态下将渗碳气体(CO：10vol％、CO₂：2vol％、H₂：10vol％、N₂：余量)引入到炉1中，并且为了渗碳保持16小时。

由实例(SUS316、SUS304和NCF601)得到的试样表面变黑。由对比实例得到的试样表面不变黑。接着，磨去实例样品表面上的上述变黑层，然后测量硬化层的表面硬度和厚度。此外，为了对比，在对比试样上进行相同的测量。结果示于下列表1中。

表1

表面硬度(HV)

A硬化层的厚度

芯部硬度

(μ)实施例SUS316 870-890 20

(230-240)SUS304 900-920 22

(320-350)NCF601 720-730 12

(300-320)对比例SUS430 190-210 没有

(190-210)SUS420J2 190-210 没有

(190-210)

正如上述结果表明的那样，通过渗碳，所有实例试样的表面硬度都得到很大改进，在其上形成硬化层，而在所有对比试样中一点也没有看到这种现象。此外，SUS316、SUS304和NCF601试样的截面显微照片分别示于图4、图5和图6中。这些照片用光学显微镜放大600倍获得。在这些图中，从底部开始表示基层、硬化层和树脂层(黑色部分)。此外，上述树脂层其中包括嵌入试样的树脂。

接着，用金刚砂纸抛光上述试样，并且通过按照JIS Z 2371的盐雾试验和浸泡到50℃的15％HNO₃中经受另一种类型的耐腐蚀试验，并且还测定各个试样的磁导率。未处理的SUS316、SUS304和NCF601产品的结果，以及其渗氮产品的结果也都示于表2中。

表2

SUS316 SUS304 NCF601在盐雾试验时的生锈时间未处理不低于480h 不低于480h 不低于480h在580℃渗氮 1.5h 1.5h 不低于480h实施例1 不低于480h 24h 不低于480h50℃的15％HNO₃中浸泡在580℃渗氮氢气泡出现氢气泡出现黑色表面实施例1 未变化未变化未变化磁导率 (μ)未处理 1.002 --- ---在580℃渗氮 1.251 --- ---实施例1 1.002 --- ---板局部隆起的尺寸精度(mm)

未处理 2.495 2.495 1.004在580℃渗氮 +0.015 +0.015 +0.007

实施例1 +0.002 +0.003 +0.001

按下述制备上述SUS316、SUS304和NCF601的渗氮的对比试样。用与上述实施例相同的氟化气体、在同样的炉中、在相同的条件下将对比试样氟化40分钟。然后，在从炉中排出含氟化物的气体后，将渗氮气体(50vol％NH₃、25vol％N₂和25vol％H₂)引入炉中，并使炉内加热到580℃，为了渗氮使这种状态保持3小时。

从上述表2可以看出，对于在SST(盐雾试验)中生锈的试样来说，开始产生锈的时间比渗氮的产品长，而浸泡到15％HNO₃中的试验没有出现变化，这表明这些试样优于渗氮的产品。而且，渗氮产品起磁，而这些试样都不起磁。还有，与渗氮产品相比，几乎不产生局部隆起，形成高的尺寸精度。

实施例2

将通过挤压SUS316(17wt％Cr、12wt％Ni、3wt％Mo和余量Fe)线材形成的M6螺栓、通过挤压无磁不锈钢(17.8wt％Cr、11.5wt％Ni、1.4wt％Mn、0.5wt％N和余量Fe)线材而形成的直径4mm的自攻螺钉，以及与实施例1相同的SUS316板和SUS304板放入图1的炉中，并且加热到最高达400℃，然后以和实施例1相同的方式进行氟化。接着，将用于渗碳的混合气体(50vol％CO、10vol％H₂和其余N₂)引入炉中，为了渗碳使这样状态保持32小时。在这种情况下，氟化和渗碳几乎是同时进行的。如此得到的试样经受吹风，以便除去表面上的黑色层(厚度1-2μm)，然后测量表面硬度。由SUS316形成的M6螺栓、无磁不锈钢自攻螺钉、SUS316板和SUS304板的硬度分别是Hv 820、860、780和830，硬化层的深度分别是18μm、19μm、20μm和21μm。

然后将如此得到的试样浸泡到15％HNO₃的60％的溶液中30分钟，以便完全除去附在其上的铁。此外，这些试样经受用于检验耐腐蚀性的SST。结果是，SUS316螺栓、无磁不锈钢自攻螺钉、SUS316板在超过480小时一点也不生锈。SUS304板在71小时产生少量的淡红色锈斑。由这些结果看出，像上述一样得到良好的耐腐蚀性。

实施例3

将与实施例1相同的SUS316板、SUS304板和NCF601板放下与实施例1相同的炉中，并加热到最高达400℃，通过引入与在实施例1中使用的相同的含氟化物气体以相同的方式进行氟化，并加热到480℃，保持像这样的状态，然后引入渗碳气体(吸热气体：30vol％RX、2.5vol％CO₂和65vol％N₂)。在这样一种状态保持12小时后，取出所有试样，黑锈附着在如此得到的试样表面上。为了除去这种黑锈，进行强酸处理。也就是说，这些试样在50℃的强酸(15vol％HNO₃和3vol％HF的混合液)中浸泡10分钟，然后经受吹风。结果是，黑锈已除去，因此其表面变成与未处理产品(在该产品中都不进行氟化和渗碳)相同的外表。相反，制备在氟化后进行渗碳而不用强酸处理的试样，为了与上述试样比较，用强酸进行处理。用或不用强酸处理的两种试样都测量表面硬度、硬度层深度和SST。结果示于下列表3中。

表3

316螺栓无磁不锈钢 316板 304板

自攻螺钉芯部硬度 370 480 240 340(Hv)表面硬度 (Hv)在渗碳之后 900 920 870 920在酸处理之后 850 870 820 670硬化层深度μm在渗碳之后 28 27 28 27在酸处理之后 25 24 25 20在盐雾试验时为生锈时间(h)在渗碳之后 24 12 26 7在酸处理之后不低于480 不低子480 不低于480 36

从上述表3可以发现，用强酸处理的耐腐蚀性比未处理的有显著改进。

另外，用强酸处理的SUS316板的X射线衍射结果示于图2(c)中，在这些结果中都没有发现铬的碳化物。而且，γ层的峰比未处理者的峰向低角度移动，因为大量碳溶入基体γ层晶格中而引起晶格畸变。结果是，改进了硬度。

实施例4

与在实施例1中使用的相同的SUS316板以与实施例1相同的方式进行氟化，然后加热到最高达600℃。接着，将渗碳气体(50vol％N₂和50vol％RX)引入其中，并在保持4小时后取出。

这种试样的表面硬度是Hv900、硬化层的深度是35μm。在表面抛光后，这种试样经受SST。4小时生锈，这比渗氮试样好，但是，认为作为渗碳试样是不够充分的。

在图3中示出X射线衍射曲线，在该图中可分辨出铬碳化物和钼碳化物的许多尖锐的衍射曲线。

实施例5

使用与实施例2中相同的由SUS316板制成的螺栓和由无磁不锈钢制成的自攻螺钉、使用与实施例3中相同的氟化气体和渗碳气体同时进行氟化和渗碳。在这种情况下，温度定在510℃，时间是8小时。在如此得到的螺钉的头部上的表面硬度分别是Hv920和980，硬化层的深度分别是26μm和28μm。

在进行与实施例3相同的酸处理后，测量表面硬度，结果分别剧烈地降低到Hv580和520。

由于渗碳温度比实施例3的零件高约30℃，所以大量的铬碳化物沉淀在表面上。结果是零件具有不良的耐腐蚀分布，并且受强酸腐蚀，认为这是表面硬度降低引起的。

实施例6

将与实施例1相同的SUS316板和因科镍铬不锈钢825耐热钢(42wt％Ni、不低于21.5wt％Cr、30wt％Fe)制成的棒、以与实施例相同的方式进行氟化，并加热到最高达650℃。接着，引入渗碳气体，在该状态保持5小时，然后取出。测定这些试样的表面硬度和各硬化层的深度。SUS316的表面硬度是Hv1080-1100，而因科镍铬不锈钢825的表面硬度是Hv1150-1180。同时，各硬化层的深度是35-40μm。

接着，测定进行盐雾试验时的生锈时间，用HNO₃强酸(温度：50℃)腐蚀时的生锈时间，并测定磁导率。结果与实施例1中的SUS316板一样良好。

实施例7

制备几块具有芯部硬度与用溶液处理者相同的SUS316板(17.5wt％Cr、11wt％Ni和2wt％Mo)、SUS304板(0.06wt％C、17.5wt％Cr、8wt％Ni和Fe余量)及由挤压SUS 16线材形成的M6螺栓。在这些之中，将一些板和各产品的螺栓放入图1中的炉中，加热到320℃，通过引入氟化气体(10vol％NF₃和90vol％N₂)进行氟化，然后从炉中取出作为氟化试样。

接着，将留下产品放入图1中的炉中作为非氟化试样，与上述氟化试样一起加热到460℃，在这种状态保持，用引入的渗碳气体(20vol％CO、75vol％H₂和1vol％CO₂)渗碳12小时。

在上述试样之中，氟化试样(实施例)呈现黑色表面。相反，非氟化试样(对比例)呈现金属光泽，几乎与处理前的外表一样。其次，所测定的表面硬度各在Hv920和1050之间。此外，硬化层深度在20μm和25μm之间。相反，在对比例，即非氟化试样中不能看到表面硬度的改进。

对比例

对象是由挤压实施例7中所用线材而形成的M6螺栓。这种螺栓的头部和螺纹和硬度经上述挤压成型达到Hv350-390。将螺栓放入一台Job Shop(用于热处理的转包)常规全能渗碳炉中，在920℃进行60分钟的渗碳。

结果是，渗碳的螺栓的表面硬度达到Hv580-620，而硬化层的深度是250μm。然而，头部和螺纹的硬度地降低到Hv230-250。然后这种渗碳螺栓进行盐雾试验，结果在6小时形成红色锈斑。

Claims

1.一种奥氏体金属的渗碳方法，它包括步骤：在渗碳之前，将奥氏体金属保持在加热的含氟化物的气氛中，并且使奥氏体金属在不高于680℃的温度进行渗碳。

2.权利要求1所述的奥氏体金属的渗碳方法，其中渗碳温度规定在400-500℃范围内。

3.权利要求1所述的奥氏体金属的渗碳方法，其中含氟化物气氛的温度规定在250-450℃范围内。

4.权利要求1-3中任一项权利要求所述的奥氏体金属的渗碳方法，其中奥氏体金属是奥氏体不锈钢。

5.权利要求1-4中任一项权利要求所述的奥氏体金属的渗碳方法，其中奥氏体金属是含32vol％Ni的镍基合金。