JP2019119927A - ステンレス鋼製品、及び、ステンレス鋼製品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ステンレス鋼製品10として窒化鋼製品10の製造方法は、JIS Z2371:2015(ISO 9227:2012)に準拠して中性塩水噴霧試験を168時間実施した場合に途中で外観上において錆が生じるレベルに耐食性を劣化させる窒化クロムのクラスターがS相の最表層11aに生成されない温度範囲に、オーステナイト系ステンレス鋼の処理対象材の表面温度を維持しながら、処理対象材に対しプラズマ窒化処理(グロー放電によるイオン窒化処理)を施す処理ステップを備えている。また、浸炭鋼製品10の製造方法は、上述の中性塩水噴霧試験を168時間実施した場合に途中で外観上において錆が生じるレベルに耐食性を劣化させる炭化クロムのクラスターがS相の最表層11aに生成されない温度範囲に、オーステナイト系ステンレス鋼の処理対象材の表面温度を維持しながら、処理対象材に対しプラズマ浸炭処理(グロー放電によるイオン浸炭処理)を施す処理ステップを備えている。何れの製造方法でも、処理ステップ後に、処理対象材における硬化層11の表層(最表層)を除去するステップを行わない。
本実施形態に係るステンレス鋼製品10は、未処理材と略同じレベルの高耐食性が必要とされる用途に用いることができる。その中でも、硬化層11(窒化層又は浸炭層)は薄膜であるため、小型製品(例えば、医療器具)に好適に用いることができる。高耐食性が要求される製品の中でも、高耐摩耗性を要求される製品(例えば、食品機械の刃、人工関節の部品)に用いることもできるし、高耐摩耗性が要求されない製品(例えば、他の金属部材と接触しない製品、カテーテル、燃料電池などのセパレーター)に用いることができる。
実施例1では、SUS304(JIS)のステンレス鋼を試料として用いた。また、設定温度(処理温度)は350℃、処理時間は4時間とした。
実施例2では設定温度(処理温度)を370℃とした以外は、実施例1と同じ処理条件でプラズマ窒化処理を行った。
比較例1では、設定温度(処理温度)を400℃とした以外は、実施例1と同じ処理条件でプラズマ窒化処理を行った。
各試料に対しJIS Z2371:2015(ISO 9227:2012)に準拠して中性塩水噴霧試験を1週間に亘って行った。試験結果を表1に示す。また、塩水噴霧試験後の各試料の写真を図8に示す。図8において、中央が実施例1、右側が実施例2、左側が比較例の写真である。表1及び図8から分かるように、実施例1及び実施例2の各試料については何れも錆の発生は実質的に認められなかった(錆による変色も実質的に認められなかった)。一方、比較例1の試料については錆の発生が顕著に認められた。
グロー放電分光装置(株式会社リガク製System3860)を用いて、実施例1〜2及び比較例1の各試料について深さ方向における窒素の発光強度の変化(発光強度プロファイル)を測定した。発光強度の大きさは窒素濃度に対応している。図2に測定結果を示す。図2における発光強度プロファイル曲線では、実施例1と実施例2において、上に凸のピーク領域が最表層に存在する(上に凸のピーク領域から始まる)。一方、比較例では、上に凸のピーク領域は最表層にない。また、実施例1と実施例2は、比較例1よりも発光強度(窒素濃度)の最大値が大きくなった。
また、表3に記載の処理条件及び処理条件で表面熱処理を行った各試料について、株式会社エリオニクス製の超微小押し込み硬さ試験機(製品名 ENT−1100a)を用いて、ISO14577−1(First edition 2002−10−01)に準拠したナノインデンテーション法による押込み硬さ(ナノインデンテーション硬度)を測定した。各試料の測定において、押込み荷重は10mNとした。各試料について3点以上で測定値を得た。
11 硬化層(窒化層、浸炭層)
11a 外側硬化層(最表層)
11b 内側硬化層
12 母材
Claims (9)
- オーステナイト系ステンレス鋼の母材表面に窒化層又は浸炭層として拡張オーステナイト相が形成されたステンレス鋼製品であって、
前記拡張オーステナイト相の表面に、表層が除去された痕跡がなく、耐食性を劣化させるクロム化合物のクラスターが存在しない、ステンレス鋼製品。 - オーステナイト系ステンレス鋼の母材表面に窒化層又は浸炭層として拡張オーステナイト相が形成されたステンレス鋼製品であって、
前記拡張オーステナイト相の表面には、表層が除去された痕跡がなく、JIS Z2371:2015(ISO 9227:2012)に準拠して中性塩水噴霧試験を168時間実施した場合に外観上において錆が生じない、ステンレス鋼製品。 - オーステナイト系ステンレス鋼の母材表面に窒化層として拡張オーステナイト相が形成されたステンレス鋼製品であって、
前記拡張オーステナイト相の表面は、押込み荷重を10mNとしたISO14577−1:2002に準拠したナノインデンテーション法による押込み硬さが15000N/mm2以上であり、JIS Z2371:2015(ISO 9227:2012)に準拠して中性塩水噴霧試験を168時間実施した場合に外観上において錆が生じない、ステンレス鋼製品。 - オーステナイト系ステンレス鋼の母材表面に浸炭層として拡張オーステナイト相が形成されたステンレス鋼製品であって、
前記拡張オーステナイト相の表面は、押込み荷重を10mNとしたISO14577−1:2002に準拠したナノインデンテーション法による押込み硬さが13000N/mm2以上であり、JIS Z2371:2015(ISO 9227:2012)に準拠して中性塩水噴霧試験を168時間実施した場合に外観上において錆が生じない、ステンレス鋼製品。 - 前記オーステナイト系ステンレス鋼は、SUS304又はSUS316である、請求項1乃至4の何れか1つに記載のステンレス鋼製品。
- 高耐食性が要求される用途で使用される、請求項1乃至5の何れか1つに記載のステンレス鋼製品。
- オーステナイト系ステンレス鋼の母材表面に窒化層又は浸炭層が形成されたステンレス鋼製品の製造方法であって、
JIS Z2371:2015(ISO 9227:2012)に準拠して中性塩水噴霧試験を168時間実施した場合に途中で外観上において錆が生じるレベルに耐食性を劣化させるクロム化合物のクラスターが拡張オーステナイト相に生成されない温度範囲に、オーステナイト系ステンレス鋼の処理対象材の表面温度を維持しながら、前記処理対象材に対しプラズマ窒化処理又はプラズマ浸炭処理を施す処理ステップを備え、
前記処理ステップ後に前記処理対象材の表層を除去するステップを行わない、ステンレス鋼製品の製造方法。 - 前記オーステナイト系ステンレス鋼は、SUS304又はSUS316であり、
前記処理ステップでは、340℃以上385℃以下の温度範囲に前記処理対象材の表面温度を維持しながら、前記処理対象材に対しプラズマ窒化処理を施す、請求項7に記載のステンレス鋼製品の製造方法。 - 前記オーステナイト系ステンレス鋼は、SUS304又はSUS316であり、
前記処理ステップでは、340℃以上385℃以下の温度範囲に前記処理対象材の表面温度を維持しながら、前記処理対象材に対しプラズマ浸炭処理を施す、請求項7に記載のステンレス鋼製品の製造方法。
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