JP3005952B2 - Method for carburizing austenitic metal and austenitic metal product obtained by the method - Google Patents

Method for carburizing austenitic metal and austenitic metal product obtained by the method

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JP3005952B2
JP3005952B2 JP7088470A JP8847095A JP3005952B2 JP 3005952 B2 JP3005952 B2 JP 3005952B2 JP 7088470 A JP7088470 A JP 7088470A JP 8847095 A JP8847095 A JP 8847095A JP 3005952 B2 JP3005952 B2 JP 3005952B2
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carburizing
austenitic
austenitic metal
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春男 仙北谷
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、オーステナイト系金属
に対して浸炭処理を施し、その表面を硬質化する浸炭処
理方法およびそれによって得られたオーステナイト系金
属製品に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a carburizing method for carburizing an austenitic metal to harden its surface, and to an austenitic metal product obtained by the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】オーステナイト系金属、とくにオーステ
ナイト系ステンレスは、高耐蝕性および高装飾性を有す
るため、最も広く使用されている。特に、ボルト,ナッ
ト,ねじ,ワッシャ,ピン等のファスナー類は、上記特
性に鑑み、オーステナイト系ステンレス材料によって構
成されている。しかしながら、上記のようなオーステナ
イト系ステンレス製品は、それ自体の材料強度は、一般
の炭素鋼材と異なり、その多くは、最終形状に仕上げる
までの中間加工工程での強化によって高められる。例え
ば、プレス加工,押し出し成形加工,パンチング加工等
によってオーステナイト系ステンレス自体の結晶構造を
緻密化させ、材料強度を向上させることが行われてい
る。このような中間加工工程での材料強度の強化の程度
は、ボルト,ナット等の形状に対する制約や、押し出し
成形加工等における金型コスト等の制約があることか
ら、おのずと限界が生ずる。したがって、ボルト,ナッ
ト,ねじ等のオーステナイト系ステンレス製品に対し
て、締めつけ時の材料強度や焼付防止ならびに鋼板に対
するタップ能力等が要求される時には、硬質クロムメ
ッキやNi−P等の湿式メッキを施したり、物理蒸着
(physical vaper depositi
n,PVD)等の皮膜コーティングを施したり、窒化
のような浸透硬化処理を施すこと等が行われている。
Austenitic metals, particularly austenitic stainless steels, are most widely used because of their high corrosion resistance and high decorativeness. In particular, fasteners such as bolts, nuts, screws, washers, pins, etc. are made of austenitic stainless materials in view of the above characteristics. However, the austenitic stainless products as described above have different material strengths from ordinary carbon steel materials, and most of them are enhanced by strengthening in an intermediate processing step until finishing to a final shape. For example, the crystal structure of the austenitic stainless steel itself is densified by press working, extrusion forming, punching, or the like, thereby improving the material strength. The degree of the enhancement of the material strength in such an intermediate processing step is naturally limited due to restrictions on the shapes of bolts and nuts, and restrictions on the die cost in extrusion molding and the like. Therefore, when austenitic stainless steel products such as bolts, nuts, screws, etc. are required to have a material strength at the time of tightening, to prevent seizure, and to be capable of tapping a steel plate, a wet chrome plating or a wet plating such as Ni-P is applied. And physical vapor deposition (physical vapor deposition)
(n, PVD) or the like, or permeation hardening such as nitriding.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
湿式メッキや、PVD等のような皮膜コーティングにつ
いては、オーステナイト系ステンレス製品の表面に形成
された皮膜の剥離等が生じ、製品寿命が短かくなるとい
う問題を生じる。
However, with respect to the above-mentioned wet plating and film coating such as PVD, the film formed on the surface of the austenitic stainless steel product is peeled off and the product life is shortened. The problem of scratching occurs.

【0004】また、窒化のような浸透硬化処理のうち、
窒化処理は、オーステナイト系ステンレス材料の表面か
ら内部に窒素原子を浸透させて、その表面層を硬質窒化
層に形成するという方法である。この方法では、オース
テナイト系ステンレス製品の表面硬度は向上するもの
の、肝心の耐蝕性の低下が生ずるという大きな問題があ
る。そのうえ、ステンレス製品の表面粗度が悪くなった
り、表面が膨れたり、また、磁性を帯びたりするという
難点もある。上記のように、窒化によって耐蝕性の低下
が生ずるのは、窒化硬化層中において、オーステナイト
系ステンレス材料自体が有している含有クロム原子(こ
のクロム原子によって耐蝕性の向上が実現される)が、
窒化により、CrN,Cr2 Nというクロム窒化物とな
って消費され、その含有量が低下することによるものと
考えられる。また、上記のような窒化物の生成によっ
て、表面が膨れたり、表面粗度が悪くなる等の問題も生
ずる。
[0004] Also, among the penetration hardening treatments such as nitriding,
Nitriding is a method in which nitrogen atoms are permeated from the surface of an austenitic stainless steel material into the inside to form a hard nitrided layer of the surface layer. In this method, although the surface hardness of the austenitic stainless steel product is improved, there is a serious problem that the essential corrosion resistance is lowered. In addition, there are disadvantages that the surface roughness of the stainless steel product is deteriorated, the surface is swollen, and the stainless steel product is magnetized. As described above, the decrease in corrosion resistance due to nitriding is caused by the chromium atoms contained in the austenitic stainless steel material itself (the corrosion resistance is improved by the chromium atoms) in the nitrided hardened layer. ,
The nitride, CrN, is consumed in a chromium nitride of Cr 2 N, the content thereof is considered to be due to a decrease. In addition, problems such as the surface swelling and the deterioration of the surface roughness are caused by the generation of the nitride as described above.

【0005】上記浸透硬化処理の他の方法としては、浸
炭法が存在する。しかし、従来の浸炭法は、オーステナ
イト系ステンレス製品の表面を炭素分を含有するガスと
接触させ、表面層中に炭素原子を浸透させ、硬質な浸炭
層を形成するというものである。このような浸炭法にお
いては、炭素原子の浸透性と固溶限度を考慮し、一般に
鉄のA1 変態点である700℃以上の温度で浸炭処理が
処理されるが、鉄の再結晶温度をはるかに越えた温度
(鉄の再結晶温度は略450℃)に長時間保持されるこ
ととなり、オーステナイト系ステンレス材料自体の有す
る強度が著しく低下するという大きな欠点がある。この
ような浸炭法は、上記のように、浸炭によって材料自体
の強度がかなり低下するという欠点があることから、元
来がそれほど大きな材料硬度を有していないオーステナ
イト系ステンレス製品については、その適用が考慮され
ていない。また、先に述べたように、ボルト,ナット,
ねじ等のファスナー類に対する強度の向上は、上記のよ
うにプレス,押し出し,パンチング等によって行われて
いて、材料全体の強度向上を実現させることによって行
われていることから、浸炭法によって表面硬度のみを向
上させるという技術の適用は考慮されていないのが実情
である。
[0005] As another method of the penetration hardening treatment, there is a carburizing method. However, in the conventional carburizing method, the surface of an austenitic stainless steel product is brought into contact with a gas containing carbon to permeate carbon atoms into a surface layer to form a hard carburized layer. In such a carburizing method, carburizing is generally performed at a temperature of 700 ° C. or more, which is the A 1 transformation point of iron, in consideration of the permeability of carbon atoms and the solid solution limit. The temperature is kept for a long time at a temperature far exceeding (the recrystallization temperature of iron is approximately 450 ° C.), and there is a major drawback that the strength of the austenitic stainless material itself is significantly reduced. As described above, such a carburizing method has a disadvantage that the strength of the material itself is considerably reduced due to carburization, and therefore, it is applicable to an austenitic stainless steel product which does not originally have such a large material hardness. Is not taken into account. Also, as mentioned earlier, bolts, nuts,
The strength of fasteners such as screws is improved by pressing, extruding, punching, etc. as described above, and is performed by realizing the strength improvement of the entire material. The fact is that the application of the technology of improving the quality is not considered.

【0006】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、オーステナイト系金属自体の強度を低下させ
ずに、表面硬度を大幅に向上させ、しかも、オーステナ
イト系金属自体の優れた耐蝕性が損なわれていない硬質
表面層をもつオーステナイト系金属に対する浸炭処理方
法およびそれによって得られたオーステナイト系金属製
品の提供をその目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and significantly improves the surface hardness without lowering the strength of the austenitic metal itself. It is an object of the present invention to provide a method for carburizing an austenitic metal having an intact hard surface layer and an austenitic metal product obtained by the method.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明は、浸炭処理に先立って、フッ素系ガス雰
囲気下でオーステナイト系金属を加熱状態で保持し、つ
いで浸炭処理の際の温度を680℃以下の温度に設定し
て浸炭処理するオーステナイト系金属に対する浸炭処理
方法を第1の要旨とし、その浸炭処理方法によって得ら
れた、表面から10〜70μmの深さの表面層が炭素原
子の浸入によって硬化して浸炭硬化層に形成され、この
浸炭硬化層の硬度がマイクロビッカース硬度で700〜
1050(HV)に形成され、上記浸炭硬化層中には粗
大クロム炭化物粒子が存在していないオーステナイト系
金属製品を第2の要旨とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is to provide a method for holding an austenitic metal in a heated state in a fluorine-based gas atmosphere prior to carburizing, The first gist is a method of carburizing an austenitic metal which is to be carburized by setting the temperature to 680 ° C. or less, and the surface layer having a depth of 10 to 70 μm from the surface obtained by the carburizing method is made of carbon atoms. To form a carburized hardened layer, and the hardness of the carburized hardened layer is 700 to 700 micro Vickers hardness.
An austenitic metal product formed at 1050 (HV) and having no coarse chromium carbide particles present in the carburized hardened layer is a second aspect.

【0008】[0008]

【作用】本発明者らは、オーステナイト系金属に対する
表面硬度を向上させるため、一連の研究を重ねる過程
で、浸炭処理に際し、フッ素系ガスで前処理すると、オ
ーステナイト系ステンレス等のオーステナイト系金属に
対し、鋼のA1 変態点以下の温度での浸炭処理が可能に
なるのではないかと着想し、これに基づき一連の研究を
重ねた。この研究の過程で、前記の着想のように、浸炭
処理に先立ち、または、浸炭処理と同時に、フッ素系ガ
スで処理すると、従来、不可能視されていた浸炭処理が
可能になるのであり、特に、その浸炭処理の温度も従来
のような700℃以上の温度ではなく680℃以下の温
度、好適には500℃よりも低温側にすると、より効果
的な浸炭が実現できることを見いだした。そして、この
ようにすることにより、オーステナイト系ステンレス製
品等のオーステナイト系金属製品の表面から10〜70
μmの深さの表面層が浸炭層に形成され、この浸炭層の
硬度が、マイクロビッカーズ硬度で520〜1180H
v、好適には、700〜1050Hvに形成され、しか
も、その浸炭層中に粗大クロム炭化物粒子が析出しなく
なることを見いだし、本発明に到達した。このようにし
て得られた浸炭処理品は、表面層が硬質になっており、
しかもオーステナイト系金属自体の有する耐蝕性は殆ど
損なわれていない。また、表面が膨れたり、表面粗度が
悪くなる等の難点もない。
The present inventors have conducted a series of studies to improve the surface hardness of austenitic metals. In the course of carburization, pretreatment with a fluorine-based gas during a carburizing process has resulted in austenitic stainless steels and other austenitic metals. , conceived that it would be allowing carburizing at a 1 transformation point of the temperature of the steel was repeated series of studies based on this. In the course of this research, if the treatment with a fluorine-based gas is performed prior to or simultaneously with the carburization treatment as in the above-mentioned idea, the carburization treatment that has been considered impossible conventionally becomes possible. It has been found that more effective carburizing can be realized by setting the temperature of the carburizing treatment at a temperature of 680 ° C. or less, preferably at a temperature lower than 500 ° C. instead of the conventional temperature of 700 ° C. or more. By doing so, the surface of the austenitic metal product such as the austenitic stainless product can be reduced by 10 to 70%.
A surface layer having a depth of μm is formed on the carburized layer, and the hardness of the carburized layer is 520 to 1180 H in terms of micro Vickers hardness.
v, preferably from 700 to 1050 Hv, and found that coarse chromium carbide particles did not precipitate in the carburized layer, and reached the present invention. The carburized product obtained in this way has a hard surface layer,
Moreover, the corrosion resistance of the austenitic metal itself is hardly impaired. Also, there are no difficulties such as swelling of the surface and deterioration of the surface roughness.

【0009】上記粗大クロム炭化物粒子は、通常、0.
1〜5μmであるが、これより微細なクロム炭化物であ
っても、上記浸炭層中に含有されていても表面硬度の向
上等の効果の実現には、支障がない。また、上記浸炭層
中の炭素濃度を、その上限が2.0重量%ないし、その
近傍にしたときには、表面硬度の向上効果が一層大きく
なる。また、オーステナイト系金属製品を構成するオー
ステナイト系ステンレス材料等のオーステナイト系金属
の材質が、ニッケルを32重量%以上または、モリブデ
ンを1.5重量%以上含有する安定形オーステナイト系
ステンレス等のオーステナイト系金属であるときには、
浸炭による耐蝕性の低下が一層小さくなるという効果が
得られるようになる。
[0009] The coarse chromium carbide particles generally have a particle size of 0.1.
Although it is 1 to 5 μm, even if finer chromium carbide is contained in the carburized layer, there is no problem in realizing effects such as improvement of surface hardness. When the upper limit of the carbon concentration in the carburized layer is 2.0% by weight or more, the effect of improving the surface hardness is further enhanced. Further, the material of the austenitic metal such as the austenitic stainless steel constituting the austenitic metal product is an austenitic metal such as a stable austenitic stainless steel containing at least 32% by weight of nickel or at least 1.5% by weight of molybdenum. When
The effect that the reduction in corrosion resistance due to carburization is further reduced can be obtained.

【0010】つぎに、この発明について詳しく説明す
る。
Next, the present invention will be described in detail.

【0011】この発明は、オーステナイト系金属に対し
て、フッ素ガスを用い前処理したのち、または、前処理
と同時に、浸炭処理を施す。
According to the present invention, the austenite metal is subjected to a pre-treatment using a fluorine gas, or simultaneously with the pre-treatment, to a carburizing treatment.

【0012】上記オーステナイト系金属としては、オー
ステナイト系ステンレス、例えば鉄分を50重量%(以
下「wt%」と略す)以上含有し、クロム分を10wt
%以上含有するオーステナイト系ステンレス等が挙げら
れる。具体的には、SUS316、SUS304等の1
8−8系ステンレス材や、クロムを23wt%、ニッケ
ルを13wt%含有するオーステナイト系ステンレスで
あるSUS310や309、さらに、クロム含有量が2
3wt%、モリブデンを2wt%含むオーステナイト−
フェライト2相系ステンレス材等が挙げられる。さら
に、耐熱鋼であるインコロイ(Ni30〜45wt%,
Cr10wt%以上,残Fe等)も含まれる。また、上
記オーステナイト系金属には、ニッケル分45wt%以
上、クロム20wt%、鉄30wt%、その他モリブデ
ン等を含むニッケル基合金も含まれる。このように、本
発明においてオーステナイト系金属とは、常温で実質的
(実質的とは、60wt%以上がオーステナイト相を有
することをいう)に、オーステナイト相を呈する全ての
金属を意味し、従って、ニッケルをオーステナイト安定
化元素であるマンガンで置換したような、Fe−Cr−
Mn系金属も含まれる。本発明では、これらを母材とい
う。
As the austenitic metal, austenitic stainless steel, for example, containing at least 50% by weight of iron (hereinafter abbreviated as “wt%”) and 10% by weight of chromium
% Or more austenitic stainless steel. Specifically, one such as SUS316, SUS304, etc.
8-8 stainless steel, SUS310 and 309, which are austenitic stainless steels containing 23 wt% of chromium and 13 wt% of nickel, and a chromium content of 2
Austenite containing 3 wt% and 2 wt% molybdenum-
Ferrite two-phase stainless steel materials and the like can be mentioned. Furthermore, Incoloy (Ni 30-45 wt%, heat resistant steel,
Cr 10 wt% or more, residual Fe, etc.). The austenitic metal also includes a nickel-based alloy containing 45 wt% or more of nickel, 20 wt% of chromium, 30 wt% of iron, and molybdenum. As described above, the austenitic metal in the present invention means all metals that substantially exhibit an austenite phase at room temperature (substantially means that 60 wt% or more has an austenite phase), Fe-Cr-, such as replacing nickel with austenitic stabilizing element manganese
Mn-based metals are also included. In the present invention, these are called base materials.

【0013】このようなオーステナイト系金属材料から
形成されるオーステナイト系金属のうち、特に、オース
テナイト系ステンレス材は、ボルト,ナット,ねじ,ワ
ッシャー,ピン等のようなファスナー類等に多く使用さ
れている。この発明において、オーステナイト系ステン
レス製品等のオーステナイト系金属製品とは、上記のよ
うなファスナー類を含む他、チェーン類,時計のケー
ス,紡績用の杼(スピンドル)の先端,微細な歯車,ナ
イフ等各種のステンレス製品があげられる。
Among the austenitic metals formed from such austenitic metallic materials, in particular, austenitic stainless materials are widely used for fasteners such as bolts, nuts, screws, washers, pins and the like. . In the present invention, the austenitic metal products such as austenitic stainless products include the above fasteners, chains, watches, cases, spinning shuttle (spindle) tips, fine gears, knives and the like. Various stainless steel products.

【0014】つぎに、上記のようなオーステナイト系金
属に対し、浸炭処理に先立って、または、浸炭処理と同
時に、フッ素系ガス雰囲気下でフッ化処理が行われる。
このフッ化処理には、フッ素系ガスが用いられる。上記
フッ素系ガスとしては、NF 3 ,BF3 ,CF4 ,H
F,SF6 ,C2 6 ,WF6 ,CHF3 ,SiF4
ClF3 等からなるフッ素化合物ガスが挙げられ、これ
らは、単独でもしくは2種以上併せて使用される。ま
た、これらのガス以外に、分子内にフッ素(F)を含む
他のフッ素系ガスも上記フッ素系ガスとして用いること
ができる。また、このようなフッ素化合物ガスを熱分解
装置で熱分解させて生成させたF2 ガスや、あらかじめ
作られたF2 ガスも上記フッ素系ガスとして用いること
ができる。このようなフッ素化合物ガスとF2 ガスと
は、場合によって混合使用される。そして、上記フッ素
化合物ガス,F2 ガス等のフッ素系ガスは、それのみで
用いることもできるが、通常はN2 ガス等の不活性ガス
で希釈されて使用される。このような希釈されたガスに
おけるフッ素系ガス自身の濃度は、容量基準で、例え
ば、10000〜100000ppmであり、好ましく
は20000〜70000ppm、より好ましくは、3
0000〜50000ppmである。このフッ素系ガス
として最も実用性を備えているのはNF3 である。上記
NF3 は、常温でガス状であり、化学的安定性が高く、
取扱いが容易である。このようなNF3 ガスは、通常、
上記N2 ガスと組み合わせて、上記の濃度範囲内で用い
られる。
Next, the austenitic metal as described above
The genus prior to or the same as carburizing
Occasionally, a fluorination treatment is performed in a fluorine-based gas atmosphere.
For this fluorination treatment, a fluorine-based gas is used. the above
As a fluorine-based gas, NF Three, BFThree, CFFour, H
F, SF6, CTwoF6, WF6, CHFThree, SiFFour ,
ClFThreeAnd the like.
Are used alone or in combination of two or more. Ma
In addition, in addition to these gases, contains fluorine (F) in the molecule
Use other fluorine gas as the above fluorine gas
Can be. In addition, such fluorine compound gas is thermally decomposed
F generated by thermal decompositionTwoGas or in advance
F madeTwoGas should also be used as the above fluorine-based gas
Can be. Such a fluorine compound gas and FTwoWith gas
Are sometimes mixed and used. And the above fluorine
Compound gas, FTwoFluorine gas such as gas
Can be used, but usually NTwoInert gas such as gas
Used after dilution. For such diluted gas
The concentration of the fluorine-based gas itself is
If it is 10,000 to 100000 ppm, preferably
Is 20000 to 70000 ppm, more preferably 3
50,000 to 50,000 ppm. This fluorine gas
NF is the most practicalThreeIt is. the above
NFThreeIs gaseous at room temperature, has high chemical stability,
Easy to handle. Such NFThreeThe gas is usually
N aboveTwoUsed within the above concentration range in combination with gas
Can be

【0015】上記フッ化処理についてより詳しく述べる
と、この発明では、まず、炉内にバージン(未処理)の
オーステナイト系金属を入れ、上記濃度のフッ素系ガス
雰囲気下に、加熱状態で保持し、フッ化処理する。この
場合、加熱保持は、オーステナイト系金属自体を、例え
ば、250〜600℃、好適には、280〜450℃の
温度に保持することによって行われる。上記フッ素系ガ
ス雰囲気中での上記オーステナイト系金属の保持時間
は、通常は、10数分〜数十分に設定される。オーステ
ナイト系金属をこのようなフッ素系ガス雰囲気下で処理
することにより、オーステナイト系金属の表面に形成さ
れた、Cr2 3 を含む不働態皮膜がフッ化膜に変化す
る。このフッ化膜は、不働態皮膜に比べ、浸炭に用いる
炭素原子の浸透を容易にすると予想され、オーステナイ
ト系金属の表面は、上記フッ化処理によって「C」原子
の浸透の容易な表面状態になるものと推測される。
More specifically, in the present invention, first, a virgin (untreated) austenitic metal is placed in a furnace and heated in a fluorine-based gas atmosphere having the above-mentioned concentration. Fluoride treatment. In this case, the heating and holding are performed by holding the austenitic metal itself at a temperature of, for example, 250 to 600C, preferably 280 to 450C. The holding time of the austenitic metal in the fluorine-based gas atmosphere is usually set to ten minutes to several tens of minutes. By treating the austenitic metal in such a fluorine-based gas atmosphere, the passive film containing Cr 2 O 3 formed on the surface of the austenitic metal changes to a fluoride film. This fluoride film is expected to facilitate the penetration of carbon atoms used for carburizing compared to the passive film, and the surface of the austenitic metal is brought into a surface state in which the penetration of “C” atoms is easy by the fluorination treatment. It is presumed that it becomes.

【0016】つぎに、上記のようなフッ素処理を行った
後、浸炭処理を行う。浸炭処理は上記オーステナイト系
金属自体を680℃以下の温度、好適には600℃以下
の温度、より好適には400〜500℃の温度に加熱
し、CO2 +H2 からなる浸炭用ガス、または、RX
〔RXの成分、CO23容量%(以下「vol%」と略
す),CO2 1vol%,H2 31vol%,H2 O1
vol%,残部N2 〕+CO2 からなる浸炭用ガス等を
用い、炉内を浸炭用ガス雰囲気にして行われる。このよ
うに、本発明では、浸炭処理をオーステナイト系金属の
芯部の軟化・溶体化を生起させない低温で行うのであ
り、これが最大の特徴である。この場合、上記CO2
2 の比率は、CO2 2〜10vol%、H2 30〜4
0vol%が好ましく、RX+CO2 は、RXが80〜
90vol%、CO2 が3〜7vol%の割合が好まし
い。また、浸炭に用いるガスは、CO+CO2 +H2
用いられる。この場合、それぞれの比率は、CO32〜
43vol%、CO2 2〜3vol%、H2 55〜65
vol%の割合が好適である。
Next, after the above-described fluorine treatment, a carburizing treatment is performed. In the carburizing treatment, the austenitic metal itself is heated to a temperature of 680 ° C or lower, preferably 600 ° C or lower, more preferably 400 to 500 ° C, and a carburizing gas composed of CO 2 + H 2 or RX
[Components of RX, 23 vol% of CO (hereinafter abbreviated as “vol%”), 1 vol% of CO 2 , 31 vol% of H 2 , H 2 O 1
vol%, balance N 2 ] + CO 2, etc., and the inside of the furnace is made into a carburizing gas atmosphere. As described above, in the present invention, the carburizing treatment is performed at a low temperature that does not cause the softening and solutionizing of the core portion of the austenitic metal, which is the greatest feature. In this case, the above CO 2 +
The ratio of H 2 is CO 2 2 to 10 vol%, H 2 30 to 4%.
Preferably 0vol%, RX + CO 2 is, RX is 80
A ratio of 90 vol% and CO2 of 3 to 7 vol% is preferable. As a gas used for carburizing, CO + CO 2 + H 2 is also used. In this case, each ratio is from CO32 to
43vol%, CO 2 2~3vol%, H 2 55~65
A vol% ratio is preferred.

【0017】このように処理することにより、オーステ
ナイト系金属の表面に「炭素」の拡散浸透層が深く均一
に形成される。この浸透層は、基相であるγ−相中に、
多量のCが溶解して格子歪を起こした形態となってお
り、母材に比べて著しく硬度の向上を実現し、しかも耐
蝕性も母材と同程度を保持している。例えば、代表的な
オーステナイト系ステンレスであるSUS316板片を
サンプルとし、これを炉内に入れ、NF3 +N2 (NF
3 10vol%、N2 90vol%)のフッ素系ガス雰
囲気下において、300℃で40分間フッ化処理し、つ
いで、上記フッ素系ガスを炉から排出したのち、浸炭用
ガスであるCO+CO2 +H2 (CO32vol%、C
2 3vol%、H2 65vol%)を炉内に導入し、
450℃で16時間保持し、浸炭処理した。その結果、
SUS316板材の表面に、表面硬度Hv=880(芯
部230〜240)、深さ20μmの硬化層が形成され
た。この硬化サンプルをJIS 2371の塩水噴霧試
験に供したところ、480時間を越えても全く発錆しな
かった。また、上記硬化層は、硬化層の耐腐食試験に用
いられるビルラ試薬(酸性ピクリン酸アルコール溶液)
でもエッチングされず、王水によってかろうじてエッチ
ングされた。また、上記硬化サンプルは、表面粗度もほ
とんど悪化せず、膨れによる寸法変化ならびに磁性も生
じていなかった。そして、本発明者らは、オーステナイ
ト系金属片の種類、浸炭処理温度等を種々に組み合わせ
てさらに研究を重ねた結果、浸炭処理温度が600℃を
越えると、オーステナイト系金属の芯部の軟化が生じや
すくなること、硬化層の耐蝕性が大幅に低下することを
突き止めた。耐蝕性の見地からいえば、特に浸炭処理温
度は600℃以下、好適には500℃以下に設定すると
好結果がもたらされる。より好ましい浸炭処理温度は、
先に述べたように、400〜500℃である。また、本
発明者らの研究の結果、オーステナイト系金属の中で
も、ニッケルを多量に含む安定型オーステナイト系ステ
ンレス、また、モリブデンを含有する安定型オーステナ
イト系ステンレスほど、硬化後も耐蝕性が良好であるこ
とが明らかになった。
By performing such treatment, a diffusion and permeation layer of "carbon" is formed deeply and uniformly on the surface of the austenitic metal. This permeation layer is formed in a γ-phase which is a base phase.
It has a form in which a large amount of C is dissolved to cause lattice distortion, significantly improving the hardness as compared with the base material, and maintaining the same corrosion resistance as the base material. For example, a sample of SUS316 plate piece, which is a typical austenitic stainless steel, is placed in a furnace, and NF 3 + N 2 (NF
In a fluorine-based gas atmosphere of 10 vol% and N 2 90 vol%), fluorination treatment is performed at 300 ° C. for 40 minutes. Then, the fluorine-based gas is discharged from a furnace, and then CO + CO 2 + H 2 (carburizing gas) is discharged. CO32vol%, C
O 2 3 vol%, H 2 65 vol%) was introduced into the furnace,
It was kept at 450 ° C. for 16 hours and carburized. as a result,
A hardened layer having a surface hardness Hv = 880 (cores 230 to 240) and a depth of 20 μm was formed on the surface of the SUS316 plate material. When this cured sample was subjected to a salt spray test according to JIS 2371, it did not rust at all over 480 hours. In addition, the cured layer is a virular reagent (acidic picric acid alcohol solution) used for a corrosion resistance test of the cured layer.
However, it was not etched and was barely etched by aqua regia. In addition, the cured sample had almost no deterioration in surface roughness, no dimensional change due to swelling, and no magnetism. The present inventors have conducted further studies by variously combining the types of austenitic metal pieces, carburizing temperature, etc., and as a result, when the carburizing temperature exceeds 600 ° C., the softening of the core portion of the austenitic metal has occurred. It has been found that the corrosion resistance of the cured layer is greatly reduced. From the standpoint of corrosion resistance, good results are obtained particularly when the carburizing temperature is set to 600 ° C. or lower, preferably 500 ° C. or lower. More preferred carburizing temperature is
As mentioned above, the temperature is 400 to 500 ° C. In addition, as a result of the study of the present inventors, among austenitic metals, stable austenitic stainless steel containing a large amount of nickel, and also stable austenitic stainless steel containing molybdenum, have good corrosion resistance even after curing. It became clear.

【0018】上記のようなフッ化処理および浸炭処理
は、例えば、図1に示すような金属製のマッフル炉で行
われる。すなわち、このマッフル炉内において、まずフ
ッ化処理をし、ついで浸炭処理を行う。図1において、
1がマッフル炉、2はその外殻、3がヒータ、4は内容
器、5はガス導入管、6は排気管、7はモーター、8は
ファン、11は金網製のかご、13は真空ポンプ、14
は排ガス処理装置、15,16はボンベ、17は流量
計、18はバルブである。この炉1内に、例えばオース
テナイト系ステンレス製品10を入れ、ボンベ16を流
路に接続しNF3 等のフッ素系ガスを炉1内に導入して
加熱しながらフッ化処理をし、ついで排気管6からその
ガスを真空ポンプ13の作用で引き出し排ガス処理装置
14内で無毒化して外部に放出する。つぎに、ボンベ1
5を流路に接続し炉1内に先に述べた浸炭用ガスを導入
して浸炭処理を行い、その後、排気管6、排ガス処理装
置14を経由してガスを外部に排出する。この一連の作
業によりフッ化処理と浸炭処理がなされる。
The above-mentioned fluorination treatment and carburization treatment are performed, for example, in a metal muffle furnace as shown in FIG. That is, in this muffle furnace, first, fluorination treatment is performed, and then carburization treatment is performed. In FIG.
1 is a muffle furnace, 2 is an outer shell, 3 is a heater, 4 is an inner vessel, 5 is a gas introduction pipe, 6 is an exhaust pipe, 7 is a motor, 8 is a fan, 11 is a wire mesh basket, and 13 is a vacuum pump. , 14
Denotes an exhaust gas treatment device, 15 and 16 denote cylinders, 17 denotes a flow meter, and 18 denotes a valve. For example, an austenitic stainless steel product 10 is put into the furnace 1, a cylinder 16 is connected to a flow path, a fluorinated gas such as NF 3 is introduced into the furnace 1, a fluorination treatment is performed while heating, and then an exhaust pipe is provided. From 6, the gas is drawn out by the action of the vacuum pump 13 and detoxified in the exhaust gas treatment device 14 and discharged to the outside. Next, cylinder 1
5 is connected to the flow path, and the above-mentioned carburizing gas is introduced into the furnace 1 to perform carburizing treatment. Thereafter, the gas is discharged to the outside via the exhaust pipe 6 and the exhaust gas treatment device 14. By this series of operations, fluorination treatment and carburization treatment are performed.

【0019】このように、この発明の浸炭処理によれ
ば、処理品は、オーステナイト系金属自体の高耐蝕性を
保持するのであるが、これは、つぎのような理由による
と考えられる。すなわち、本願発明においては、浸炭に
先立って、フッ化処理を施すことによって、浸炭処理の
際の温度を680℃以下の低温で行うことが可能となる
のであるが、このような低温による浸炭処理によって、
オーステナイト系金属内に存在するクロム成分(これが
耐蝕性を発揮すると思われる)がCr7 2 やCr23
6 等の炭化物として析出固定しにくくなって、その析出
固定量が低くなり、それによってオーステナイト系金属
内に残存するクロム成分が多くなるからと考えられる。
これは、図2b〜cに示すSUS316の各浸炭処理品
をNF3 10vol%+N2 90vol%のフッ素系ガ
ス雰囲気下300℃で40分フッ化処理したのち、CO
32vol%+CO2 3vol%+H2 65vol%の
浸炭用ガス雰囲気下で600℃、4時間浸炭処理(図
3)、450℃16時間浸炭処理〔図2(b)〕の硬化
層のX線回折結果を、未処理品〔図2(a)〕それと対
象することによってあきらかである。すなわち、図3に
示す600℃の浸炭においては、Cr236 のピークが
シャープで高い。これは、上記クロム炭化物が比較的多
く析出し、オーステナイト系金属内に残存するクロム成
分が少なくなっていることを意味する。これに対して4
50℃で浸炭処理した図2(b)においては、Cr23
6 のピークがほとんど認められないことから、上記炭化
物の析出量が著しく小さく、したがって、オーステナイ
ト系金属内に残存するクロム成分が多く、耐蝕性が高い
ものとみられる。
As described above, according to the carburizing treatment of the present invention, the treated product retains the high corrosion resistance of the austenitic metal itself, which is considered to be due to the following reasons. That is, in the present invention, by performing the fluorination treatment prior to the carburization, the carburization treatment can be performed at a low temperature of 680 ° C. or less. By
The chromium component present in the austenitic metal (which is considered to exhibit corrosion resistance) is Cr 7 C 2 or Cr 23 C
It is considered that it is difficult to precipitate and fix as carbides such as 6 and the like, and the amount of the deposit and fixation becomes low, whereby the chromium component remaining in the austenitic metal increases.
This is because the carburized SUS316 products shown in FIGS. 2B to 2C are fluorinated at 300 ° C. for 40 minutes in a fluorine gas atmosphere of NF 3 10 vol% + N 2 90 vol%, and then CO 2
32vol% + CO 2 3vol% + H 2 65vol% of carburizing 600 ° C. in a gas atmosphere, for 4 hours carburizing (Figure 3), 450 ° C. 16 hours carburizing treatment [Figure 2 (b)] X-ray diffraction results of the cured layer of Is untreated (FIG. 2 (a)). That is, in the carburization at 600 ° C. shown in FIG. 3, the peak of Cr 23 C 6 is sharp and high. This means that a relatively large amount of the chromium carbide precipitates and the chromium component remaining in the austenitic metal is small. 4
In FIG. 2B carburized at 50 ° C., the Cr 23 C
Since the peak of 6 is hardly observed, the precipitation amount of the carbide is remarkably small. Therefore, it is considered that the chromium component remaining in the austenitic metal is large and the corrosion resistance is high.

【0020】また、浸炭処理品の硬度の向上は、炭素原
子の浸透によるγ−格子歪み発生に起因することが考え
られる。これは、450℃での浸炭処理品〔図2
(b)〕の、X線回折におけるγ−相のピーク位置およ
び480℃で浸炭処理後酸洗品〔図2(c)〕のγ−相
のピーク位置が、SUS316未処理品のγ−相のピー
ク位置よりも低角度側(左側)にシフトしていることか
ら、浸炭処理品〔図2(b),(c)〕にはγ−格子歪
が生じていることが明らかである。なお、上記X線回折
は、RINT1500装置を用い、50kV,200m
A,Cuターゲット,条件下に行った。
It is considered that the improvement of the hardness of the carburized product is caused by the generation of γ-lattice strain due to the penetration of carbon atoms. This is a carburized product at 450 ° C [Fig.
(B)], the peak position of the γ-phase in the X-ray diffraction and the peak position of the γ-phase of the pickled product after carburizing at 480 ° C. (FIG. 2 (c)) correspond to the γ-phase of the SUS316 untreated product. Is shifted to the lower angle side (left side) from the peak position of, it is clear that the γ-lattice strain is generated in the carburized products (FIGS. 2B and 2C). The X-ray diffraction was performed using a RINT 1500 apparatus at 50 kV and 200 mV.
A and Cu targets were performed under the conditions.

【0021】本願発明においては、浸炭処理の温度が高
くなり、特に450℃を越えると、たとえわずかでもC
236 等の炭化物が硬化層の表面に析出するという現
象が生じる。しかし、このような場合でも、その浸炭処
理品をHF−HNO3 ,HCl−HNO3 等の強酸に浸
漬すると、上記析出物が除去され、母材なみの耐蝕性
と、ビッカース硬度Hv=850以上の高い表面硬度と
を保持することができる。図2(c)は、図2(a)で
示すSUS316板材を480℃で浸炭処理をした後、
濃度5vol%HF−15vol%HNO3 の強酸に2
0分間浸漬した処理品のX線回折チャートであり、上記
炭化物は全く観察されていない。このようにして、浸炭
処理されたオーステナイト系金属、たとえばオーステナ
イト系ステンレス製品は、その表面に形成された浸炭硬
化層の表面が浸炭によって黒色になっているとともに、
場合によって、その浸炭硬化層の最表面層が鉄系内部酸
化層になっている。すなわち、このような表面の内部酸
化層は、浸炭の際の雰囲気中に、場合によって、多少酸
素原子が存在しており、この酸素原子の存在により形成
されるものである。このような内部酸化層の除去は、先
に述べたように、HF−HNO3 ,HCl−HNO3
の強酸に浸漬して、上記析出物を除去することにより行
うことができ、それによって、母材なみの耐蝕性と、ビ
ッカース硬度Hv=850以上の高い表面硬度とを保持
することができる。そして、上記処理によって、内部酸
化層が除去されたオーステナイト系ステンレス製品は、
浸炭処理を施す前の光輝状態を示すようになる。これに
ついてより詳しく述べると、浸炭処理後に、その処理品
の表面をよく観察すると、最表層において、表面から深
さ2〜3μmに暗色を呈する層が存在し、これが鉄の内
部酸化層であることがX線回折によって確かめられた。
これは、つぎのように考えられる。すなわち、400〜
500℃の範囲でのCOを含む雰囲気下では、浸炭(C
O→CO2 +C)と同時にFeの酸化(4CO2 +3F
e→4CO+Fe3 4 )が共存する領域であり、この
ために上記内部酸化層が形成されたものと考えられる。
このような鉄の内部酸化層は、700℃以上の温度で処
理する従来の浸炭処理法ではみられないものである。4
80℃で12時間浸炭処理を行ったSUS316L(C
=0.02wt%,Cr=17.5wt%,Ni=1
2.0wt%,Mo=2.0wt%)系ソケットボル
ト,ならびにワッシャの例でさらに述べると、硬化層深
さは30μm、表面硬度はマイクロビッカーズでHv=
910を示した。つぎに、黒色の、これら浸炭処理品を
50℃に加熱した5wt%HF−25wt%HNO3
液に20分間浸漬した後、ソフトブラストをかけたとこ
ろ、ほぼ浸炭処理を施す前の光輝状態の外観を持つソケ
ットボルトならびにワッシャが得られた。これをJIS
2371の塩水噴霧試験に供したところ、2000時
間を過ぎても全く発錆しなかった。また、JIS 05
78の塩化第二鉄を用いた孔食試験の結果もほとんど未
処理SUS316材と同等であった。
In the present invention, the temperature of the carburizing treatment is increased, and particularly when the temperature exceeds 450 ° C.
A phenomenon occurs in which carbides such as r 23 C 6 precipitate on the surface of the hardened layer. However, even in such a case, when the carburized product is immersed in a strong acid such as HF-HNO 3 or HCl-HNO 3 , the precipitates are removed, and the corrosion resistance is as good as the base material, and the Vickers hardness Hv is 850 or more. High surface hardness can be maintained. FIG. 2 (c) shows that after the SUS316 plate shown in FIG. 2 (a) is carburized at 480 ° C.
Strong acid with a concentration of 5 vol% HF-15 vol% HNO 3
FIG. 3 is an X-ray diffraction chart of a treated product immersed for 0 minutes, in which the carbide is not observed at all. Thus, the surface of the carburized hardened layer formed on the surface of the carburized austenitic metal, for example, an austenitic stainless product, is blackened by carburization,
In some cases, the outermost surface layer of the carburized hardened layer is an iron-based internal oxide layer. That is, such an internal oxide layer on the surface has some oxygen atoms in the atmosphere during carburization, depending on the case, and is formed by the presence of the oxygen atoms. As described above, the removal of the internal oxide layer can be performed by immersing in a strong acid such as HF-HNO 3 or HCl-HNO 3 to remove the precipitates. Corrosion resistance comparable to that of the base material and high surface hardness of Vickers hardness Hv = 850 or more can be maintained. And the austenitic stainless steel product from which the internal oxide layer has been removed by the above treatment is
It shows a bright state before the carburizing treatment. In more detail, when the surface of the treated product is closely observed after the carburizing treatment, a dark color layer exists at the outermost surface at a depth of 2 to 3 μm from the surface, and this is an internal oxide layer of iron. Was confirmed by X-ray diffraction.
This can be considered as follows. That is, 400-
In an atmosphere containing CO in the range of 500 ° C., carburizing (C
O → CO 2 + C) and oxidation of Fe simultaneously (4CO 2 + 3F)
e → 4CO + Fe 3 O 4 ) coexist, and it is considered that the internal oxide layer was formed for this reason.
Such an internal oxide layer of iron cannot be seen in the conventional carburizing method in which the treatment is performed at a temperature of 700 ° C. or more. 4
SUS316L (C which has been carburized at 80 ° C for 12 hours
= 0.02 wt%, Cr = 17.5 wt%, Ni = 1
2.0 wt%, Mo = 2.0 wt%) To further describe the examples of socket bolts and washers, the depth of the hardened layer is 30 μm, the surface hardness is Hv = micro Vickers.
910. Next, these black carburized products were immersed in a 5 wt% HF-25 wt% HNO 3 solution heated to 50 ° C. for 20 minutes, and then subjected to soft blast. Socket bolts and washers with This is JIS
When subjected to a salt spray test of 2371, no rust was formed even after 2,000 hours. In addition, JIS 05
The results of the pitting corrosion test using ferric chloride of No. 78 were almost the same as those of the untreated SUS316 material.

【0022】なお、上記浸炭硬化層に関してであるが、
500℃以下の低温領域においては、オーステナイト組
織下でのCの拡散速度が相当遅いため、最も硬化層が厚
くなるSUS316L系の場合でも、処理温度490
℃、処理時間12時間で37μmの浸炭硬化層ができる
が、さらに12時間浸炭時間を追加しても、全浸炭硬化
層は、49μmにしかならない。70μmの硬化層深さ
を得るためには、70時間以上を要することになる。お
そらく、このような長時間処理は経済性を失うであろ
う。できるだけ深い硬化層を要求されるドリルタッピン
グの場合でも、40μmの硬化層で2.3tのSPCC
(冷延鋼板)が充分ドリリング可能であり、経済性を失
わない処理時間の範囲で、有用な浸炭硬化層を得ること
ができる。
Regarding the carburized hardened layer,
In a low-temperature region of 500 ° C. or less, the diffusion rate of C under the austenite structure is considerably slow. Therefore, even in the case of the SUS316L type having the thickest hardened layer, the processing temperature is 490.
A carburized hardened layer of 37 μm is formed in 12 ° C. for 12 hours, but the total carburized hardened layer is only 49 μm even if the carburizing time is further added for 12 hours. It takes 70 hours or more to obtain a cured layer depth of 70 μm. Presumably, such a long-term treatment would lose economics. Even in the case of drill tapping that requires a hardened layer as deep as possible, 2.3t SPCC with a 40 µm hardened layer
(Cold rolled steel sheet) can be sufficiently drilled, and a useful carburized hardened layer can be obtained within a processing time within which the economic efficiency is not lost.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上のように、本発明は、浸炭処理に先
立って、または、浸炭処理と同時に、フッ素系ガス雰囲
気下でオーステナイト系金属を加熱状態で保持するた
め、浸炭処理の際の温度を680℃以下の低温にするこ
とができる。したがって、オーステナイト系金属自身の
有する耐蝕性、高加工性等を全く損なうことなく、高い
表面硬度を実現することが可能となる。そして、本願発
明では、浸炭処理によって上記のような表面高度を向上
させることから、オーステナイト系金属表面の表面粗度
の悪化現象や、膨れに基づく寸法精度の低下ならびに、
オーステナイト系金属自体が磁性を帯びる等の不都合を
全く生じない。
As described above, according to the present invention, the austenitic metal is kept in a heated state in a fluorine-based gas atmosphere prior to or simultaneously with the carburizing treatment. Can be lowered to 680 ° C. or lower. Therefore, high surface hardness can be realized without impairing the corrosion resistance, high workability, and the like of the austenitic metal itself. And, in the present invention, since the surface height as described above is improved by carburizing treatment, a deterioration phenomenon of the surface roughness of the austenitic metal surface, and a decrease in dimensional accuracy based on blistering,
There is no inconvenience such as the austenitic metal itself being magnetic.

【0024】このようにして得られたオーステナイト系
ステンレス製品等のオーステナイト系金属製品は、オー
ステナイト系金属製品の表面から10〜70μmの深さ
の表面層が、炭素原子の浸入によって硬化して浸炭硬化
層に形成され、この浸炭硬化層の硬度がマイクロビッカ
ース硬度で、520〜1180(Hv)、好適には、7
00〜1050(Hv)に形成されている。しかも、上
記浸炭硬化層中に、粗大クロム炭化物粒子が析出してい
ないため、得られる製品は、オーステナイト系金属自体
の有する耐蝕性を有し、しかも高い表面硬度を備えてい
る。そのため、オーステナイト系金属製品のうち、オー
ステナイト系ステンレスからなる、ボルト,ナット,ね
じ等のファスナー類に関しては、締結時の強度や、焼付
防止ならびに鋼板に対するタップ能力等の優れた性能を
有しており、特に、装飾性と同時に耐久性も要求される
ような用途、たとえば自動車用の室内外に用いられるフ
ァスナー類等に有用である。
In the austenitic metal product such as the austenitic stainless product obtained as described above, the surface layer having a depth of 10 to 70 μm from the surface of the austenitic metal product is hardened by the intrusion of carbon atoms and carburized. And the hardness of the carburized hardened layer is 520 to 1180 (Hv), preferably 7
It is formed between 00 and 1050 (Hv). In addition, since the coarse chromium carbide particles do not precipitate in the carburized hardened layer, the resulting product has the corrosion resistance of the austenitic metal itself and has a high surface hardness. For this reason, among the austenitic metal products, fasteners such as bolts, nuts, and screws made of austenitic stainless steel have excellent performance such as strength at the time of fastening, seizure prevention, and tapping ability for steel plates. In particular, it is useful for applications that require durability as well as decorativeness, for example, fasteners used indoors and outdoors for automobiles.

【0025】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。
Next, examples will be described together with comparative examples.

【0026】[0026]

【実施例1および比較例1】実施例として、SUS31
6(Cr含量18wt%,Ni含量12wt%,Mo含
量2.5wt%,残部部Fe)およびSUS304(C
r含量18wt%,Ni含量8.5wt%,残部Fe)
の2.5mm厚板片をそれぞれ準備した。また、ニッケ
ル基材料であるNCF601(Ni含量60wt%,C
r含量23wt%,Fe14wt%)の1mm厚板片を
準備した。比較例として、フェライト系ステンレスであ
るSUS430(C含量0.06wt%,Cr含量1
7.5wt%,残部Fe)および、マルテンサイト系ス
テンレスであるSUS420J2(C含量0.32wt
%,Cr含量13wt%,残部Fe)の2.5mm厚板
片をそれぞれ準備した。
Example 1 and Comparative Example 1 As an example, SUS31
6 (Cr content 18 wt%, Ni content 12 wt%, Mo content 2.5 wt%, balance Fe) and SUS304 (C
r content 18 wt%, Ni content 8.5 wt%, balance Fe)
2.5 mm thick plate pieces were prepared. Also, NCF601 (Ni content 60 wt%, C
A 1 mm thick plate piece having an r content of 23 wt% and Fe of 14 wt%) was prepared. As a comparative example, SUS430 which is a ferritic stainless steel (C content 0.06 wt%, Cr content 1
7.5 wt%, balance Fe) and SUS420J 2 which is a martensitic stainless steel (C content 0.32 wt%)
%, A Cr content of 13 wt%, and a balance of 2.5 mm thick plate pieces of Fe) were prepared.

【0027】つぎに、これらの材料を、それぞれ図1に
示すマッフル炉1内に入れ、炉1内を充分に真空パージ
した後、300℃に昇温させた。そして、その状態でフ
ッ素系ガス(NF3 10vol%+N2 90vol%)
を入れ、炉1内を大気圧と同圧にし、その状態で10分
間フッ化処理した。つぎに、上記フッ素系ガスを炉1か
ら排出した後、炉1内を450℃まで加熱し、その温度
を保持した状態で、浸炭用ガス(CO10vol%,C
2 2vol%,H2 10vol%,残部N2)を導入
し、16時間保持して浸炭処理した。
Next, each of these materials was put into the muffle furnace 1 shown in FIG. 1, and the inside of the furnace 1 was sufficiently vacuum-purged, and then heated to 300 ° C. Then, fluorine gas in that state (NF 3 10vol% + N 2 90vol%)
And the inside of the furnace 1 was made the same pressure as the atmospheric pressure, and fluorination treatment was performed for 10 minutes in that state. Next, after the fluorine-based gas was discharged from the furnace 1, the inside of the furnace 1 was heated to 450 ° C., and while maintaining the temperature, the carburizing gas (CO 10 vol%, C
O 2 2 % by volume, H 2 10% by volume, balance N 2 ) were introduced, and the mixture was kept for 16 hours to carry out carburizing treatment.

【0028】得られたサンプルは、実施例品(SUS3
16,SUS304,NCF601)については、表面
が黒色となっていた。比較例品については、このような
黒色表面化は生じていなかった。つぎに、実施例品につ
いて、上記黒色表面層をこすり落とし、表面硬度,浸炭
硬化層の深さを求めた。なお、比較例品も対照用として
同様の測定を行った。その結果を表1に示す。
The obtained sample is an example product (SUS3
16, SUS304, NCF601) had a black surface. Such a black surface did not occur in the comparative example product. Next, the above-mentioned black surface layer was rubbed off and the surface hardness and the depth of the carburized hardened layer were determined. In addition, the same measurement was performed for the comparative example product as a control. Table 1 shows the results.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】上記表1の結果からあきらかなように、実
施例品は、いずれも浸炭処理により表面硬度が著しく向
上しており、浸炭硬化層も形成されているのに対し、比
較例品ではそのような現象が全くみられないことがわか
る。なお、これら実施例のSUS316,SUS30
4,NCF601の断面の顕微鏡写真を図4,図5,図
6に示す。これらは、光学顕微鏡を用い、倍率600倍
で撮影したものである。これらの図において、図の下側
から生地層,浸炭硬化層,樹脂層(真黒の部分)を示し
ている。なお、上記樹脂層は、試料を樹脂中に埋め込ん
だ状態における埋め込み樹脂からなる層のことである。
As is evident from the results in Table 1 above, in each of the examples, the surface hardness was significantly improved by carburizing treatment, and a carburized hardened layer was formed. It turns out that such a phenomenon is not seen at all. In addition, SUS316 and SUS30 of these Examples
4, 4, and 5 show micrographs of cross sections of NCF601. These were taken at a magnification of 600 times using an optical microscope. In these figures, a fabric layer, a carburized hardened layer, and a resin layer (black portions) are shown from the lower side of the figures. The resin layer is a layer made of an embedded resin in a state where the sample is embedded in the resin.

【0031】つぎに、上記実施例品について、それぞれ
エメリーペーパーによって研磨光沢をだし、JIS 2
371の塩水噴霧試験(SST)および15wt%HN
3の50℃溶液に浸漬して再度別種の耐蝕性試験を行
うとともに、透磁率も測定した。その結果を、SUS3
16,SUS304,NCF601の未処理品、ならび
にそれらの材料を窒化した窒化品と併せて表2に示し
た。
Next, each of the above-mentioned examples was polished and polished with emery paper, and JIS 2
371 salt spray test (SST) and 15 wt% HN
It was immersed in a 50 ° C. solution of O 3 to perform another kind of corrosion resistance test again, and the magnetic permeability was measured. SUS3
Table 2, together with untreated products of 16, SUS304 and NCF601, and nitrided products obtained by nitriding those materials, are shown in Table 2.

【0032】[0032]

【表2】 [Table 2]

【0033】なお、上記SUS316,SUS304,
NCF601において、比較例となる窒化品の製作は、
つぎのようにして行った。すなわち、上記実施例で用い
たのと同様の炉を用い、同様の条件で同様のフッ素系ガ
スを用い40分間フッ化処理した。つぎに、上記フッ素
系ガスを炉内から排出したのち、窒化ガス(NH3 50
vol%+N2 25vol%+H2 25vol%)を導
入し、炉内を580℃に昇温させ、その状態で3時間保
持して窒化処理した。
The above SUS316, SUS304,
In NCF601, the manufacture of a nitride product as a comparative example is as follows.
This was performed as follows. That is, using the same furnace as that used in the above example, fluorination treatment was performed for 40 minutes using the same fluorine-based gas under the same conditions. Next, after the fluorine-based gas is discharged from the furnace, a nitriding gas (NH 3 50
(vol% + N 2 25 vol% + H 2 25 vol%), the inside of the furnace was heated to 580 ° C., and kept in this state for 3 hours for nitriding treatment.

【0034】上記表2の結果より、実施例品は、窒化品
よりもSST発錆までの時間が長く、また15wt%H
NO3 浸漬でも変化がなく、窒化品よりも著しく耐蝕性
に優れていることがわかる。また、窒化品が磁性を帯び
ているに対し、実施例品は、磁性を全く帯びないことが
わかる。さらに、実施例品は窒化品に比べてほとんどふ
くれが生じていず、寸法精度が高いこともわかる。
From the results shown in Table 2 above, the product of the example has a longer time to rust SST than the nitrided product and has a 15 wt% H
It can be seen that there is no change even when immersed in NO 3 , and the corrosion resistance is remarkably superior to the nitrided product. In addition, it can be seen that the nitrided article has magnetism, whereas the example article has no magnetism. Further, it can be seen that the product of the example has almost no blistering as compared with the nitrided product and has high dimensional accuracy.

【0035】[0035]

【実施例2】SUS316(Cr含量17wt%,Ni
含量13wt%,Mo3wt%,残部Fe)線材より圧
造成形したM6ボルトと、非磁性ステンレス(Cr含量
17.8wt%,Ni含量11.5wt%,Mn含量
1.4wt%,N含量0.5wt%,残部Fe)線材よ
り圧造成形したタッピングねじ(直径4mm)ならび
に、実施例1で使用したSUS316板材,SUS30
4板材をサンプルとし、図1に示す炉内に入れ、400
℃に加熱、実施例1と同様にしてフッ化処理した。つぎ
に、浸炭用ガスとの混合ガス(CO50vol%+H2
10vol%+残部N2 )を炉内に導入し、その状態で
32時間保持し、処理した。この場合には、フッ化処理
と浸炭処理とが略同時に行われている。そして、得られ
たサンプルをエアブラストにかけ、表面の黒色層(1〜
2μm厚)を除去して表面高度を測定したところ、SU
S316からなるM6ボルトの硬度はHv=820,非
磁性タッピングねじの硬度はHv=860,SUS31
6板材の硬度はHv=780,SUS304板材の硬度
はHv=830で,硬化層の深さは、それぞれ18μ
m,19μm,20μm,21μmであった。
Embodiment 2 SUS316 (Cr content 17 wt%, Ni
M6 bolts formed by forging from 13 wt%, 3 wt% Mo, balance Fe wire and non-magnetic stainless steel (Cr content: 17.8 wt%, Ni content: 11.5 wt%, Mn content: 1.4 wt%, N content: 0.5 wt%) , The remaining Fe) tapping screw (diameter 4 mm) formed by forging from a wire rod, and the SUS316 sheet material used in Example 1 and SUS30
A sample of four plates was placed in the furnace shown in FIG.
C. and fluorinated in the same manner as in Example 1. Next, a mixed gas with a carburizing gas (CO 50 vol% + H 2
10 vol% + the balance N 2 ) was introduced into the furnace, and kept in that state for 32 hours for processing. In this case, the fluorination treatment and the carburization treatment are performed almost simultaneously. Then, the obtained sample was subjected to air blast, and the black layer (1 to
(2 μm thickness) was removed and the surface height was measured.
The hardness of the M6 bolt made of S316 is Hv = 820, the hardness of the non-magnetic tapping screw is Hv = 860, SUS31
The hardness of the six plate materials is Hv = 780, the hardness of the SUS304 plate material is Hv = 830, and the depth of the hardened layer is 18 μm each.
m, 19 μm, 20 μm, and 21 μm.

【0036】つぎに、上記のようにして得られた実施例
品を15wt%HNO3 の60%溶液に30分浸漬し、
付着鉄分を完全に除去したのち、前記SST試験にか
け、耐蝕性を試験した。その結果、SUS316のボル
ト,非磁性ステンレスねじ,SUS316板材の3者は
480時間を越えても全く発錆しなかった。また、30
4板材については、71時間経過後、かすかに赤く発錆
した。これらの結果から、耐蝕性も前記の実施例と、ほ
ぼ同様に優れた結果が得られることがわかる。
Next, the example product obtained as described above was immersed in a 60% solution of 15 wt% HNO 3 for 30 minutes.
After the adhered iron was completely removed, the sample was subjected to the SST test to test the corrosion resistance. As a result, the SUS316 bolt, the non-magnetic stainless steel screw, and the SUS316 plate did not rust at all even after more than 480 hours. Also, 30
The four plate materials slightly rusted after 71 hours. From these results, it is understood that excellent results can be obtained in almost the same manner as in the above-described embodiment.

【0037】[0037]

【実施例3】実施例1で用いたSUS316板材,SU
S304板材およびNCF601板材を実施例1と同様
の炉に入れ、400℃に昇温し、実施例1で用いたと同
様のフッ素系ガスを導入し、実施例1と同様にしてフッ
化処理した後、各材料を480℃に昇温させ、その状態
で浸炭用ガス(吸熱型発生ガス:RX30vol%,C
2 2.5vol%,N2 65vol%からなる混合ガ
ス)を導入した。そして、その状態で12時間保持した
後、取り出した。得られた実施例品の表面には、実施例
1と同様、黒色スケールが付着していた。そこで、この
黒色スケールを除去するため、強酸浸漬処理を行った。
すなわち、上記強酸(HNO3 15vol%,HF3v
ol%の混合溶液)の50℃溶液に10分浸漬したの
ち、エアブラストに軽くかけた。その結果、黒色スケー
ルが除去され、未処理品(フッ化処理,浸炭処理のなさ
れていないもの)と同様の表面外観となった。他方、上
記のような強酸浸漬処理を施さず、単にフッ化処理した
後、浸炭処理を施した実施例品と上記強酸浸漬処理を行
ったものとを対比し、表面硬度,硬化層の深さ,および
SST発錆試験を行った。その結果は、表3のとおりで
ある。
[Embodiment 3] The SUS316 plate used in Embodiment 1 and SU
The S304 plate material and the NCF601 plate material were placed in the same furnace as in Example 1, heated to 400 ° C., and introduced with the same fluorine-based gas as used in Example 1, and subjected to fluorination treatment as in Example 1. The temperature of each material was raised to 480 ° C., and in that state, a carburizing gas (endothermic gas: RX 30 vol%, C
A mixed gas consisting of O 2 2.5 vol% and N 2 65 vol%) was introduced. Then, after holding in this state for 12 hours, it was taken out. As in Example 1, a black scale was adhered to the surface of the obtained Example product. Therefore, in order to remove the black scale, a strong acid immersion treatment was performed.
That is, the strong acid (HNO 3 15 vol%, HF 3 v
ol% mixed solution) for 10 minutes and then lightly blasted with air blast. As a result, the black scale was removed, and the surface appearance was the same as that of the untreated product (not subjected to fluoridation and carburization). On the other hand, the surface hardness and the depth of the hardened layer were compared between the example product which was not subjected to the strong acid immersion treatment as described above but was simply fluorinated and then subjected to the carburizing treatment and the one subjected to the above strong acid immersion treatment. , And SST rust test. Table 3 shows the results.

【0038】[0038]

【表3】 [Table 3]

【0039】上記のように、強酸浸漬処理を施すと、そ
れを施さないものに比べて、耐蝕性が大幅に向上するこ
とがわかる。
As described above, it can be seen that when the strong acid immersion treatment is performed, the corrosion resistance is greatly improved as compared with the case where the strong acid immersion treatment is not performed.

【0040】なお、316板材の強酸浸漬処理品につい
て、X線回折処理を行った結果は、図2(c)に示すと
おりであり、図2(c)ではCr炭化物は全く同定され
ていない。また、生地γ−相格子に炭素を多量に含んだ
ことによる格子歪みの発生によって、γ−相のピーク位
置が未処理材のそれよりかなり低角度側にシフトしてお
り、このことは、大きな格子歪みが発生し、硬化の起源
となっていることの証となっている。
FIG. 2 (c) shows the result of X-ray diffraction treatment of the 316 plate material subjected to the strong acid immersion treatment. In FIG. 2 (c), no Cr carbide was identified. In addition, due to the occurrence of lattice distortion due to the inclusion of a large amount of carbon in the dough γ-phase lattice, the peak position of the γ-phase is shifted to a much lower angle side than that of the untreated material, which is significant. Lattice strain is generated, which proves that it is the origin of hardening.

【0041】[0041]

【実施例4】実施例1で用いたSUS316の板材を実
施例1と同様にしてフッ化処理をしたのち、600℃に
昇温させた。つぎに、浸炭用ガス(N2 50vol%+
RX50vol%)を導入し、4時間保持した後、取り
出した。
Example 4 The SUS316 plate used in Example 1 was fluorinated in the same manner as in Example 1, and then heated to 600 ° C. Next, a carburizing gas (N 2 50 vol% +
RX50 vol%) was introduced, held for 4 hours, and then taken out.

【0042】この実施例品は、表面硬度Hv=900、
硬化層の深さ35μmであった。つぎに、表面をよく研
磨した後、SST発錆試験に供した。発錆までの時間
は、4時間であり、窒化品に比べ、SST発錆試験の結
果は良好ではあるが、ステンレスの耐蝕性としては不充
分と考えられる。この実施例品のX線回折結果は、図3
のとおりであり、Cr炭化物,Mo炭化物のシャープな
回折線が多く認められた。
The product of this embodiment has a surface hardness Hv = 900,
The depth of the cured layer was 35 μm. Next, after the surface was polished well, it was subjected to an SST rust test. The time until rusting is 4 hours. Although the result of the SST rusting test is better than that of nitrided products, it is considered that the corrosion resistance of stainless steel is insufficient. The X-ray diffraction result of the product of this example is shown in FIG.
And many sharp diffraction lines of Cr carbide and Mo carbide were observed.

【0043】[0043]

【実施例5】実施例2で用いたSUS316板材からな
るボルトおよび非磁性ステンレスからなるタッピングね
じを用い、実施例3と同様にフッ素系ガスと浸炭用ガス
の混合ガスを用い、フッ化処理と浸炭処理とを同時に行
った。この場合、温度は510℃であり、保持時間は8
時間に変えた。このようにして得られたねじ類の頭部の
表面硬度は、Hv=920とHv=980であり、硬化
層深さは、それぞれ26μm,28μmであった。
Fifth Embodiment Using a bolt made of SUS316 plate and a tapping screw made of non-magnetic stainless steel used in the second embodiment, and using a mixed gas of a fluorine-based gas and a carburizing gas in the same manner as in the third embodiment, Carburizing treatment was performed simultaneously. In this case, the temperature is 510 ° C. and the holding time is 8
Changed to time. The surface hardness of the heads of the screws thus obtained was Hv = 920 and Hv = 980, and the depths of the hardened layers were 26 μm and 28 μm, respectively.

【0044】つぎに、実施例3と同様にして強酸浸漬処
理を施したのち、表面硬度を測定した結果、表面硬度H
v=580,Hv=520と大幅に低下した。
Next, after performing a strong acid immersion treatment in the same manner as in Example 3, the surface hardness was measured.
v = 580 and Hv = 520 were greatly reduced.

【0045】この原因は、実施例3の場合よりも浸炭温
度が30℃高くなったことから、表面層側にクロム炭化
物が多く析出し、そのため、耐蝕性劣化部が大きくな
り、その部分が強酸によって浸食除去されたことから、
表面硬度の低下現象が生じたためと予測される。
The reason for this is that the carburizing temperature was 30 ° C. higher than in the case of Example 3, so that a large amount of chromium carbide was precipitated on the surface layer side. Was removed by erosion,
It is estimated that the surface hardness was reduced.

【0046】[0046]

【実施例6】溶体化処理(固溶化処理)を施したもの
と、同程度の芯部硬度(Hv=150〜160)を有す
る複数個のSUS316(Cr含量17.5wt%,N
i含量11wt%,NO含量2wt%)板片およびSU
S304(C含量0.06wt%,Cr含量17.5w
t%,Ni8wt%,残部Fe)板片ならびにSUS3
16線材から圧造成形したM6ボルトをそれぞれ複数個
準備した。これら複数個準備したうちの、数個の板片お
よびボルトをそれぞれ図1に示す実験炉に入れ、320
℃に加熱し、その状態でフッ素系ガス(NF3 10vo
l%+N2 90vol%)を吹込みフッ化処理した後、
同炉から取り出しフッ化サンプルとした。
Embodiment 6 A plurality of SUS316 (Cr content: 17.5 wt%, N) having the same core hardness (Hv = 150 to 160) as those subjected to solution treatment (solid solution treatment)
i content 11 wt%, NO content 2 wt%)
S304 (C content 0.06 wt%, Cr content 17.5 w
t%, Ni8wt%, balance Fe) sheet piece and SUS3
A plurality of M6 bolts formed by forging from 16 wires were prepared. Of the plurality prepared, several plates and bolts were placed in the experimental furnace shown in FIG.
° C, and in that state, a fluorine-based gas (NF 3 10 vol
1% + N 2 90 vol%), and fluorinated.
The sample was taken out of the furnace and used as a fluorinated sample.

【0047】つぎに、残りの非フッ化サンプルと、上記
のようにしてフッ化処理されたフッ化サンプルとを一緒
にして再び図1に示す実験炉に入れ460℃に昇温さ
せ、その温度を保持した状態で浸炭用ガス(CO20v
ol%,H2 75vol%,CO2 1vol%)を吹込
み12時間保持して浸炭処理した。
Next, the remaining non-fluorinated sample and the fluorinated sample subjected to the fluorination treatment as described above are put together in the experimental furnace shown in FIG. 1 and the temperature is raised to 460 ° C. Carburizing gas (CO20v
ol%, 75 vol% of H 2, 1 vol% of CO 2 ) and kept for 12 hours to carry out carburizing treatment.

【0048】上記のように処理されたサンプルのうち、
フッ化サンプル(実施例品)についてはそれぞれ表面が
黒色を呈していた。これに対しフッ化処理をしていない
非フッ化サンプル(比較例品)に付いては殆ど処理前の
外観,金属光沢を保っていた。つぎに、上記実施例品に
付いて表面硬度を調べたところ、それぞれHv=920
〜1050の表面硬度を示した。また、実施例品の硬化
層の深さはそれぞれ20μm〜25μmであった。他
方、フッ化処理を行わなかった比較例品に付いては、全
く表面硬度の向上は見られなかった。
Of the samples processed as described above,
The surface of each of the fluorinated samples (Example products) was black. On the other hand, the non-fluorinated sample not subjected to the fluoridation treatment (comparative sample) had almost the same appearance and metallic luster before the treatment. Next, when the surface hardness of the above-mentioned examples was examined, Hv = 920 for each.
A surface hardness of 〜101050 was indicated. The depth of the hardened layer of each of the examples was 20 μm to 25 μm. On the other hand, no improvement in the surface hardness was observed for the comparative example product not subjected to the fluorination treatment.

【0049】[0049]

【比較例2】実施例6で用いたSUS316線材を、圧
造成形したM6ボルトを対象とした。このボルトは、そ
の頭部ならびにネジ山部が、それぞれ上記圧造成形によ
り硬度がHv=350〜390に達している。このボル
トをジョブショップ(熱処理受託加工メーカー)におけ
る通常のオールケース型浸炭炉に入れ920℃で60分
の浸炭処理を施した。
COMPARATIVE EXAMPLE 2 The SUS316 wire rod used in Example 6 was subjected to forging M6 bolts. The head and the thread portion of this bolt each have a hardness of Hv = 350 to 390 due to the forging. The bolt was put into a normal all-case carburizing furnace at a job shop (a heat treatment contract processing manufacturer) and carburized at 920 ° C. for 60 minutes.

【0050】その結果、浸炭処理されたボルトの表面硬
度はHv=580〜620℃となり硬化層の深さは25
0μmとなっていた。しかしながら、ボルトの頭部およ
びねじ山部の硬度はHv=230〜250と著しく低下
していた。そして、このような浸炭処理のなされたボル
トを塩水噴霧試験に供したところ、6時間で全面に赤錆
が発生した。
As a result, the surface hardness of the carburized bolt becomes Hv = 580-620 ° C. and the depth of the hardened layer becomes 25
It was 0 μm. However, the hardness of the head and the thread portion of the bolt was remarkably reduced to Hv = 230 to 250. When the carburized bolt was subjected to a salt spray test, red rust was generated on the entire surface in 6 hours.

【0051】[0051]

【実施例7】SUS316L材およびSUS310材
(C=0.06wt%,Cr=25wt%,Ni=2
0.5wt%)ならびにXM7材(C=0.01wt
%,Cr=18.5wt%,Ni=9.0wt%,Cu
=2.5wt%)より圧造したM4ソケットボルトなら
びにSUS304材より成形したM6ボルトを準備し、
いずれも頭部の表面硬度を測定した。SUS316L製
ボルト;Hv=340、SUS310製ボルト;Hv=
350、XM7製ボルト;Hv=320、SUS304
製ボルト;Hv=400であった。つぎに、これらを図
1に示す炉にて350℃に加熱した時点で、N2 +5v
ol%NF3 を15分間導入した後、N2 のみに切り換
え、480℃に昇温した。つぎに、H2 20vol%+
CO10vol%+CO2 1vol%+残部N2 の浸炭
性ガスを導入し、その雰囲気中で15時間保持して取り
出した。全サンプルが黒色を呈していたが、洗浄後、表
面硬度と炭化硬化層深さを測定したところ、SUS31
6;Hv=880,深さ38μm、SUS310;Hv
=920,深さ30μm、XM7;Hv=890,深さ
33μm、SUS304;Hv=1080,深さ20μ
mであった。ついで、炭化硬化層の断面を王水で腐食し
て顕微鏡観察を行ったところ、SUS304ボルトは硬
化層,未硬化部共に黒色を呈しているのに対し、SUS
316およびSUS310からなるボルトは、炭化硬化
層が白色を帯びて明るくなっており、XM7からなるボ
ルトはややこの二者に比べて暗色を呈していた。
Embodiment 7 SUS316L material and SUS310 material (C = 0.06 wt%, Cr = 25 wt%, Ni = 2
0.5wt%) and XM7 material (C = 0.01wt)
%, Cr = 18.5 wt%, Ni = 9.0 wt%, Cu
= 2.5wt%) and M6 bolts formed from SUS304 material and
In each case, the surface hardness of the head was measured. SUS316L bolt; Hv = 340, SUS310 bolt; Hv =
350, XM7 bolt; Hv = 320, SUS304
Hv = 400. They are then at the time of heating to 350 ° C. at the furnace shown in Figure 1, N 2 + 5 v
After introducing ol% NF 3 for 15 minutes, it was switched to N 2 only and the temperature was raised to 480 ° C. Next, H 2 20 vol% +
A carburizing gas of 10 vol% of CO + 1 vol% of CO 2 + the balance of N 2 was introduced, and the mixture was taken out in the atmosphere for 15 hours. All the samples were black, but after washing, the surface hardness and the carbonized hardened layer depth were measured.
6; Hv = 880, depth 38 μm, SUS310; Hv
= 920, depth 30 μm, XM7; Hv = 890, depth 33 μm, SUS304; Hv = 1080, depth 20 μ
m. Then, when the cross section of the carbonized hardened layer was corroded with aqua regia and observed under a microscope, the SUS304 bolts showed black in both the hardened layer and the unhardened portion, whereas the SUS304 bolts showed black.
The bolt made of 316 and SUS310 had a carbonized hardened layer that was white and bright, and the bolt made of XM7 had a slightly darker color than the two.

【0052】つぎに、これらのサンプルの全てを、50
℃の5wt%HF−20wt%HNO3 溶液に10分間
浸漬して取り出した。強酸浸漬後の炭化硬化層の状態
は、つぎのとおりであった。SUS316;Hv=86
0,深さ=35μm、SUS310;Hv=880,深
さ=28μm、XM7;Hv=650,深さ=25μ
m、SUS304;Hv=450,深さ=5μm。ま
た、SUS316,SUS310,XM7の酸浸漬品を
JIS 2371の塩水噴霧試験に供したが、2000
時間を越えても発錆しなかった。
Next, all of these samples were used for 50
It was immersed in a 5 wt% HF-20 wt% HNO 3 solution at 10 ° C. for 10 minutes and taken out. The state of the carbon hardened layer after immersion in the strong acid was as follows. SUS316; Hv = 86
0, depth = 35 μm, SUS310; Hv = 880, depth = 28 μm, XM7; Hv = 650, depth = 25 μ
m, SUS304; Hv = 450, depth = 5 μm. In addition, SUS316, SUS310, and XM7 acid-immersed products were subjected to a salt spray test according to JIS 2371.
It did not rust over time.

【0053】[0053]

【実施例8】実施例1で使用したSUS316ソケット
ボルトを実施例1で示したと同一のフッ化処理を施した
後、510℃において、H2 20vol%+CO10v
ol%+CO2 1vol%+残部N2 で12時間保持し
て取り出した。頭部の表面硬度はHv=1020、浸炭
硬化層の深さは、45μmであった。つぎに50℃の5
wt%HF−28wt%HNO3 溶液に10時間浸漬し
て取り出し、硬化層状態を調べたところ、表面硬度Hv
=650で、硬化層は、20μmと、浸漬前に比べて減
少しており、HF−HNO3 溶液によって、エッチング
されていることがわかった。
[Embodiment 8] After subjecting the SUS316 socket bolt used in Embodiment 1 to the same fluorination treatment as shown in Embodiment 1, at 510 ° C, 20 vol% of H 2 +10 V of CO2.
ol% + 1 vol% of CO 2 + balance N 2 for 12 hours. The surface hardness of the head was Hv = 1020, and the depth of the carburized hardened layer was 45 μm. Then, at 50 ℃
wt% HF-28 wt% HNO 3 solution was immersed for 10 hours and taken out, and the state of the hardened layer was examined.
At = 650, the cured layer was 20 μm, which was smaller than before immersion, indicating that the cured layer was etched by the HF-HNO 3 solution.

【0054】[0054]

【実施例9】Cu分を2wt%含んだSUS316L線
材から、4ミリ径のドリルタッピングねじ(首下長25
mm)を圧造成形した。これを、実施例1と同様の方法
で、浸炭処理条件のみを、490℃,処理時間16時間
として浸炭処理を施した。その後、処理品を55℃の3
wt%HF−15wt%HNO3 溶液に15時間浸漬
し、さらにショットブラストをかけた。ショットブラス
ト後のものの浸炭硬化層を測定したところ、表面硬度H
v=890,硬化層深さ42μmであった。つぎに、2
13tのSPCCを準備し、ハンドドライバーで、ドリ
リングテストをしたところ、鉄系浸炭品とほぼ同等のド
リリング性能が得られた。
[Embodiment 9] A 4 mm diameter drill tapping screw (length under the neck 25) was formed from a SUS316L wire containing 2 wt% of Cu.
mm) was forged. This was subjected to carburizing treatment in the same manner as in Example 1 except that only the carburizing treatment conditions were 490 ° C. and the treatment time was 16 hours. After that, the treated product is kept at 55 ° C for 3 hours.
It was immersed in a 15 wt% HNO 3 solution for 15 hours and shot blasted. When the carburized hardened layer after shot blasting was measured, the surface hardness H
v = 890, and the depth of the hardened layer was 42 μm. Next, 2
A 13t SPCC was prepared, and a drilling test was performed with a hand driver. As a result, drilling performance almost equivalent to that of an iron-based carburized product was obtained.

【0055】[0055]

【実施例10】実施例1で使用した316Lソケットボ
ルトと、310ボルトを実施例1と同様な方法でフッ化
処理し、つぎに、430℃まで上昇し、また実施例1と
全く同様の浸炭性ガスを用いて24時間保持し、取り出
した。この時の表面硬度は、316材でHv=720、
310材でHv=780、硬化層厚さは、21μm,1
6μmであった。
Example 10 The 316L socket bolt and 310 volt used in Example 1 were fluorinated in the same manner as in Example 1, then raised to 430 ° C., and carburized exactly as in Example 1. It was kept for 24 hours using a neutral gas and was taken out. The surface hardness at this time was Hv = 720 for 316 material,
310 material, Hv = 780, the thickness of the cured layer is 21 μm, 1
It was 6 μm.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の浸炭処理に用いる炉の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a furnace used for carburizing treatment of the present invention.

【図2】X線回折図であって、(a)はSUS316未
処理品のX線回折図であり、(b)はSUS316板材
の浸炭処理を450℃で行った処理品のX線回折図であ
り、(c)はSUS316板材の浸炭処理を480℃で
行った後、強酸浸漬処理を行った処理品のX線回折図で
ある。
FIGS. 2A and 2B are X-ray diffraction diagrams, wherein FIG. 2A is an X-ray diffraction diagram of a SUS316 unprocessed product, and FIG. 2B is an X-ray diffraction diagram of a processed product obtained by subjecting a SUS316 plate to carburizing at 450 ° C. (C) is an X-ray diffraction diagram of a treated product obtained by subjecting a SUS316 plate material to a carburizing treatment at 480 ° C. and then performing a strong acid immersion treatment.

【図3】SUS316板材の浸炭処理を600℃で行っ
た処理品のX線回折図である。
FIG. 3 is an X-ray diffraction diagram of a treated product obtained by subjecting a SUS316 plate to carburizing at 600 ° C.

【図4】SUS316板材の浸炭を450℃で行った処
理品の断面の顕微鏡写真図である。
FIG. 4 is a photomicrograph of a cross section of a treated product obtained by carburizing a SUS316 plate at 450 ° C.

【図5】SUS304板材の浸炭を450℃で行った処
理品の断面の顕微鏡写真図である。
FIG. 5 is a photomicrograph of a cross section of a treated product obtained by carburizing a SUS304 plate at 450 ° C.

【図6】NCF601板材の浸炭を450℃で行った処
理品の断面の顕微鏡写真図である。
FIG. 6 is a micrograph of a cross section of a processed product obtained by carburizing an NCF601 plate at 450 ° C.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−143263(JP,A) 特開 平3−193861(JP,A) 特開 平2−115344(JP,A) 特開 平1−212748(JP,A) 特開 昭63−161170(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 8/22 C23C 8/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-143263 (JP, A) JP-A-3-1933861 (JP, A) JP-A-2-115344 (JP, A) JP-A-1- 212748 (JP, A) JP-A-63-161170 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C23C 8/22 C23C 8/02

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 浸炭処理に先立って、フッ素系ガス雰囲
気下でオーステナイト系金属を加熱状態で保持し、つい
で浸炭処理の際の温度を680℃以下の温度に設定して
浸炭処理することを特徴とするオーステナイト系金属に
対する浸炭処理方法。
1. An austenitic metal is kept in a heated state in a fluorine-based gas atmosphere prior to carburizing, and then carburizing is performed by setting the temperature for carburizing to 680 ° C. or lower. Carburizing method for austenitic metal.
【請求項2】 浸炭処理の際の温度が、400〜500
℃に設定されている請求項1記載のオーステナイト系金
属に対する浸炭処理方法。
2. The temperature at the time of carburizing treatment is 400-500.
The method for carburizing an austenitic metal according to claim 1, wherein the temperature is set to ° C.
【請求項3】 フッ素系ガス雰囲気下における上記加熱
が、オーステナイト系金属を250〜450℃の温度範
囲にして行われる請求項1または2記載のオーステナイ
ト系金属に対する浸炭処理方法。
3. The carburizing method for an austenitic metal according to claim 1, wherein the heating in the fluorine-based gas atmosphere is performed by setting the temperature of the austenitic metal to 250 to 450 ° C.
【請求項4】 オーステナイト系金属が、オーステナイ
ト系ステンレスである請求項1〜3のいずれか一項に記
載のオーステナイト系金属に対する浸炭処理方法。
4. The method for carburizing austenitic metal according to claim 1, wherein the austenitic metal is austenitic stainless steel.
【請求項5】 オーステナイト系金属が、ニッケルを3
2重量%以上含有するNi基合金である請求項1〜4の
いずれか一項に記載のオーステナイト系金属に対する浸
炭処理方法。
5. An austenitic metal comprising nickel
The method for carburizing an austenitic metal according to any one of claims 1 to 4, wherein the method is a Ni-based alloy containing 2% by weight or more.
【請求項6】 表面から10〜70μmの深さの表面層
が炭素原子の浸入によって硬化して浸炭硬化層に形成さ
れ、この浸炭硬化層の硬度がマイクロビッカース硬度で
700〜1050(HV)に形成され、上記浸炭硬化層
中には粗大クロム炭化物粒子が存在していないことを特
徴とするオーステナイト系金属製品。
6. A surface layer having a depth of 10 to 70 μm from the surface is hardened by infiltration of carbon atoms to form a carburized hardened layer, and the hardness of the carburized hardened layer becomes 700 to 1050 (HV) in terms of micro Vickers hardness. An austenitic metal product formed, wherein coarse chromium carbide particles are not present in the carburized hardened layer.
【請求項7】 オーステナイト系金属がオーステナイト
系ステンレスである請求項6に記載のオーステナイト系
金属製品。
7. The austenitic metal product according to claim 6, wherein the austenitic metal is an austenitic stainless steel.
【請求項8】 硬質表面層をもつオーステナイト系ステ
ンレス製品の材料が、モリブデンを1.5重量%以上含
有する安定形オーステナイト系ステンレスである請求項
6記載の硬質表面層をもつオーステナイト系金属製品。
8. The austenitic metal product having a hard surface layer according to claim 6, wherein the material of the austenitic stainless product having a hard surface layer is a stable austenitic stainless steel containing 1.5% by weight or more of molybdenum.
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