JP3523415B2 - Iron-based alloy member having Fe-Al diffusion layer and method of manufacturing the same - Google Patents
Iron-based alloy member having Fe-Al diffusion layer and method of manufacturing the sameInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は，Ｆｅ−Ｃｒステン
レス鋼の基材と高い硬度を有するＦｅ−Ａｌ拡散層でな
る鉄基合金部材およびその製造方法に関するものであ
る。この鉄基合金部材は歯車や軸受け等の摺動部材，あ
るいは電気カミソリやバリカン等の刃のための材料とし
て使用されるだろう。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an iron-based alloy member comprising a Fe--Cr stainless steel substrate and a high hardness Fe--Al diffusion layer, and a method for producing the same. This iron-based alloy member will be used as a material for sliding members such as gears and bearings, or blades such as electric razors and clippers.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来において，炭素工具鋼，高炭素ステ
ンレス鋼および析出硬化型ステンレス鋼が歯車や軸受け
などの摺動部材や切削工具に使用されている。これらの
鋼は優れた靱性と耐衝撃性を備えているものの，寿命の
長い摺動部材や切削工具を提供するにあたっては表面硬
度や耐摩耗性の点で必ずしも十分とは言えない。この問
題点を改善するために，優れた耐摩耗性と硬度を有する
アルミナやジルコニア等のセラミック材を使用すること
が提案されている。しかしながら，セラミック材の破壊
靱性は鋼部材のそれに比べ著しく劣っていることや，摺
動部材や切削工具の種々の形状にセラミック材を加工す
る際の困難性から鋼部材の場合とは別の問題点が生じ
る。2. Description of the Related Art Conventionally, carbon tool steel, high carbon stainless steel and precipitation hardening stainless steel have been used for sliding members such as gears and bearings and cutting tools. Although these steels have excellent toughness and impact resistance, they cannot always be said to be sufficient in terms of surface hardness and wear resistance in providing long-life sliding members and cutting tools. In order to solve this problem, it has been proposed to use a ceramic material such as alumina or zirconia having excellent wear resistance and hardness. However, the fracture toughness of ceramic materials is significantly lower than that of steel members, and the difficulty in processing ceramic materials into various shapes of sliding members and cutting tools is another problem different from steel members. A point occurs.
【０００３】例えば，特開平４−２５０９９５号公報は
電気カミソリ用の刃材料とその製造方法について開示し
ている。この刃材料は高硬度非磁性ステンレス鋼，鉄−
マンガン合金，べリリウム−銅合金のような基材，基材
の金属元素，例えば，ニッケルと鉄，とアルミニウムと
の金属間化合物層，および金属間化合物層上のアルミナ
層で構成されている。この刃材料は，ニッケル箔とアル
ミニウム箔をニッケル箔がアルミニウム箔と基材の間に
挟まれるように基材上に積み重ね，このようにして得ら
れたクラッド材を真空中あるいは酸化雰囲気中で加熱す
ることによりＮｉＡｌやＮｉ3 Ａｌの金属間化合物層と
アルミナ層を基材上に形成して作成される。熱処理が真
空中で実施される場合，そのクラッド材を４００〜６５
０℃の温度で１〜２０分間加熱し，一方，熱処理が酸化
雰囲気中で実施される場合は６００〜１０００℃の温度
で５〜２０時間加熱するとしている。しかしながら，基
材へのニッケル原子の拡散速度がアルミニウム原子のそ
れに比べ非常に遅く，またニッケル原子が基材へのアル
ミニウム原子の拡散を抑制することから，基材と金属間
化合物層の間の密着性が十分でないという問題がある。For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-250995 discloses a blade material for an electric razor and a method for producing the same. This blade material is made of high hardness non-magnetic stainless steel, iron-
It is composed of a base material such as a manganese alloy and a beryllium-copper alloy, a metal element of the base material, for example, an intermetallic compound layer of nickel, iron, and aluminum, and an alumina layer on the intermetallic compound layer. This blade material is formed by stacking a nickel foil and an aluminum foil on a substrate so that the nickel foil is sandwiched between the aluminum foil and the substrate, and heating the clad material thus obtained in a vacuum or an oxidizing atmosphere. Thus, an intermetallic compound layer of NiAl or Ni 3 Al and an alumina layer are formed on a base material. If the heat treatment is carried out in a vacuum, the cladding should be 400-65
The heating is performed at a temperature of 0 ° C. for 1 to 20 minutes, whereas when the heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere, the heating is performed at a temperature of 600 to 1000 ° C. for 5 to 20 hours. However, the diffusion rate of nickel atoms into the base material is much slower than that of aluminum atoms, and nickel atoms suppress the diffusion of aluminum atoms into the base material. There is a problem that the nature is not enough.
【０００４】英国特許１２７８０８５号公報は，高温高
圧雰囲気中における耐硫化性を有するアルミニウム拡散
被覆鋼を教示している。この被覆鋼はアルミニウム拡散
被覆法によって形成された表面層を有する鋼部材で構成
されている。この被覆法は８００〜９５０℃の温度で行
なう熱処理として特徴づけられる。表面層はアルミニウ
ム合金のみからなり，３００μｍを越えない厚みを有し
ている。また，この表面層の表面領域のＡｌ含有量は３
０重量％以下である。例えば，この被覆鋼に使用される
鋼としては，０．５重量％以下の炭素，および０．１〜
１．２重量％のモリブデン，１０重量％以下のクロム，
４．５重量％以下のニッケルから選択される少なくとも
一つの元素を含む合金鋼を挙げることができる。アルミ
ニウム拡散被覆法としては，粉末充填法，ガス法，セラ
ミック吸着法および熱間浸積拡散法等を利用することが
できる。しかしながら，表面層のＡｌ含有量が３０重量
％以下であるので，Ａｌ5 Ｆｅ2 ，Ａｌ3 ＦｅおよびＡ
ｌ13Ｆｅ4 のような硬質のＡｌ−Ｆｅ金属間化合物を表
面層中に形成することは困難である。ゆえに，この表面
層は高硬度および耐摩耗性を提供するのに十分とは言え
ないだろう。[0004] GB 1278085 teaches an aluminum diffusion coated steel which is resistant to sulfidation in a high temperature and high pressure atmosphere. This coated steel is constituted by a steel member having a surface layer formed by the aluminum diffusion coating method. This coating method is characterized as a heat treatment performed at a temperature of 800-950 ° C. The surface layer is made only of an aluminum alloy and has a thickness not exceeding 300 μm. The Al content in the surface region of this surface layer is 3
0% by weight or less. For example, the steel used for this coated steel is 0.5% by weight or less of carbon, and 0.1 to
1.2% by weight molybdenum, up to 10% by weight chromium,
An alloy steel containing at least one element selected from nickel of 4.5% by weight or less can be given. As the aluminum diffusion coating method, a powder filling method, a gas method, a ceramic adsorption method, a hot immersion diffusion method, or the like can be used. However, since the Al content of the surface layer is 30% by weight or less, Al 5 Fe 2 , Al 3 Fe and A
It is difficult to form the Al-Fe intermetallic compounds hard such as l 13 Fe 4 in the surface layer. Therefore, this surface layer may not be sufficient to provide high hardness and wear resistance.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従って本発明は、寿命
の長い電気カミソリやバリカン等の刃，あるいは摺動部
材を提供するという目的において，従来の鋼部材では表
面硬度や耐摩耗性の点で必ずしも十分とは言えず，鋼材
の強度と靱性を維持しつつ，且高い硬度と耐摩耗性を有
するような材料を開発することを課題とするものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the object of the present invention is to provide a long-life blade, such as an electric razor or a clipper, or a sliding member, in terms of the surface hardness and wear resistance of conventional steel members. It is not always sufficient, and an object of the present invention is to develop a material having high hardness and wear resistance while maintaining the strength and toughness of a steel material.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明にかかる鉄基合金
部材は，Ｆｅ−Ｃｒ系ステンレス鋼の基材と基材上に設
けられたＦｅ−Ａｌ拡散層で構成されている。基材であ
るＦｅ−Ｃｒ系ステンレス鋼はビッカース硬度で４００
あるいはそれ以上の硬度を有する。一方，拡散層は以下
の点に特徴がある：
(1）拡散層の厚さは２〜５０μｍの範囲である；
(2）拡散層は，拡散層の全体積に対して少なくとも９０
体積％のＡｌ−Ｆｅ金属間化合物を含む：
(3）拡散層の表面から少なくとも２μｍ深さまでのＡｌ
含有量は３５〜６５重量％である，ここに重量％は拡散
層の少なくとも２μｍ深さまでの領域の総重量に基づく
ものである。The iron-based alloy member according to the present invention comprises an Fe--Cr stainless steel base and an Fe--Al diffusion layer provided on the base. The base material Fe-Cr stainless steel has a Vickers hardness of 400.
Alternatively, it has a higher hardness. On the other hand, the diffusion layer is characterized by the following points: (1) The thickness of the diffusion layer is in the range of 2 to 50 μm; (2) The diffusion layer has at least 90% of the total volume of the diffusion layer.
(3) Al from the surface of the diffusion layer to a depth of at least 2 μm.
The content is between 35 and 65% by weight, where the weight% is based on the total weight of the diffusion layer at least up to a depth of 2 μm.
【０００７】したがって，本発明の第１の目的は，Ｆｅ
−Ｃｒ系ステンレス鋼を基材とし，その基材上に設けら
れたＦｅ−Ａｌ拡散層を有する鉄基合金部材を提供する
ことであり，それにより基材の強度と靭性を維持しつつ
高い硬度と耐摩耗性を提供することができるのである。
本発明にあたっては，拡散層が，Ａｌ2Ｆｅ,Ａｌ5Ｆ
ｅ2，Ａｌ3ＦｅおよびＡｌ13Ｆｅ4から選択される少な
くとも一つの金属間化合物を含むことが好ましいとされ
ている。また，本発明の拡散層の外表面でのＸ線回折に
より得られるＸ線回折プロファイルにおいて，上記金属
間化合物の主ピーク高さをＰ１とし，ＡｌＦｅおよびＡ
ｌＦｅ ３の主ピーク高さをＰ２とするとき，ピーク比
（％）が１００×Ｐ１/(Ｐ１＋Ｐ２）で定義され，その
ピーク比が少なくとも１０％となるような量で上記金属
間化合物が拡散層に含まれている。 Therefore, the first object of the present invention is to provide
-To provide an iron-based alloy member having a Cr-based stainless steel as a base material and having an Fe-Al diffusion layer provided on the base material, thereby maintaining a high hardness while maintaining the strength and toughness of the base material. And abrasion resistance can be provided.
In the present invention, the diffusion layer is made of Al 2 Fe, Al 5 F
It is said that it preferably contains at least one intermetallic compound selected from e 2 , Al 3 Fe and Al 13 Fe 4 . In the X-ray diffraction profile obtained by X-ray diffraction on the outer surface of the diffusion layer according to the present invention, the main peak height of the intermetallic compound is defined as P1, and AlFe and A
When the main peak height of 1Fe 3 is P2, the peak ratio (%) is defined as 100 × P1 / (P1 + P2), and the intermetallic compound is diffused in such an amount that the peak ratio is at least 10%. that it has been included in the.
【０００８】本発明にあたっては，基材として６６〜８
１．９重量％の鉄，１５〜２０重量％のクロム，３〜１
３重量％のニッケル；および以下の(i）〜(iii）のいず
れか一つを含む，(i）３〜６重量％の銅，(ii)炭素と窒
素の合計が０．０１〜０．２重量％，および(iii）０．
５〜２重量％のアルミニウム，を含む析出硬化型ステン
レス鋼を使用することが好ましい。また，基材として７
３〜８９．９重量％の鉄，１０〜１９重量％のクロム，
０．１〜１．２重量％の炭素，３重量％以下のニッケル
を含む高炭素ステンレス鋼を使用することも好ましい。In the present invention, 66 to 8
1.9% by weight iron, 15-20% by weight chromium, 3-1
3% by weight of nickel; and (i) 3 to 6% by weight of copper, including any one of the following (i) to (iii): (ii) The total of carbon and nitrogen is 0.01 to 0. 2% by weight, and (iii) 0.
It is preferable to use precipitation hardening stainless steel containing 5 to 2% by weight of aluminum. In addition, 7
3 to 89.9% by weight of iron, 10 to 19% by weight of chromium,
It is also preferred to use a high carbon stainless steel containing 0.1-1.2% by weight of carbon and 3% by weight or less of nickel.
【０００９】本発明にかかる鉄基合金部材は，基材とし
て上記した析出硬化型ステンレス鋼を使用する場合，以
下の製造方法によって作成される。すなわち，アルミニ
ウム層を基材の表面に形成し，アルミニウム被覆基材を
得る。次にアルミニウム被覆基材を４５０〜６００℃の
温度で０．５〜４時間加熱し，基材の硬度をビッカース
硬度で４００あるいはそれ以上にするとともに，アルミ
ニウム原子と鉄原子をそれぞれの基材およびアルミニウ
ム層に相互拡散させ，被覆基材の表面にＦｅ−Ａｌ拡散
層を形成するのである。When the above-mentioned precipitation hardening type stainless steel is used as the base material, the iron-based alloy member according to the present invention is produced by the following manufacturing method. That is, an aluminum layer is formed on the surface of the substrate to obtain an aluminum-coated substrate. Next, the aluminum-coated base material is heated at a temperature of 450 to 600 ° C. for 0.5 to 4 hours, and the hardness of the base material is increased to 400 or more in Vickers hardness. It is interdiffused with the aluminum layer to form an Fe-Al diffusion layer on the surface of the coating substrate.
【００１０】一方，基材として上記した高炭素ステンレ
ス鋼を使用する場合，本発明にかかる鉄基合金部材は以
下の製造方法によって作成される。すなわち，アルミニ
ウム層を基材の表面に形成し，アルミニウム被覆基材を
得る。次にアルミニウム被覆基材を９００〜１１００℃
の温度で１５〜１８０秒間加熱し，それによりアルミニ
ウム原子と鉄原子をそれぞれの基材およびアルミニウム
層に相互拡散させ，被覆基材の表面にＦｅ−Ａｌ拡散層
を形成するのである。その後，拡散層の形成された被覆
基材をその熱処理温度から少なくとも１０℃／秒の冷却
速度で冷却し，それにより基材の硬度をビッカース硬度
で４００あるいはそれ以上に上昇させる。On the other hand, when the above-mentioned high carbon stainless steel is used as the base material, the iron-based alloy member according to the present invention is produced by the following manufacturing method. That is, an aluminum layer is formed on the surface of the substrate to obtain an aluminum-coated substrate. Next, the aluminum coated substrate is heated to 900 to 1100 ° C.
At a temperature of 15 to 180 seconds, whereby aluminum atoms and iron atoms are mutually diffused into the respective base material and the aluminum layer, thereby forming an Fe-Al diffusion layer on the surface of the coating base material. Thereafter, the coated substrate on which the diffusion layer has been formed is cooled at a cooling rate of at least 10 ° C./sec from the heat treatment temperature, thereby increasing the hardness of the substrate to 400 or more in Vickers hardness.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下，本発明の実施の形態を説明
する。本発明の鉄基合金部材は，Ｆｅ−Ｃｒステンレス
鋼の基材と基材上に形成されたＦｅ−Ａｌ拡散層を含む
ものである。鉄基合金部材の基材は，４００あるいはそ
れ以上のビッカース硬度を有する。本発明の鉄基合金部
材が電気カミソリやバリカン等の切削工具の刃に使用さ
れる場合は，特に，基材として，６６〜８１．９重量％
の鉄，１５〜２０重量％のクロム，３〜１３重量％のニ
ッケル；および以下の(i）〜(iii）のいずれか一つを含
む，(i）３〜６重量％の銅，(ii)炭素と窒素の合計が
０．０１〜０．２重量％，および(iii）０．５〜２重量
％のアルミニウム，を含む析出硬化型ステンレス鋼，あ
るいは７３〜８９．９重量％の鉄，１０〜１９重量％の
クロム，０．１〜１．２重量％の炭素，３重量％以下の
ニッケルを含む高炭素ステンレス鋼を使用することが好
ましい。Embodiments of the present invention will be described below. The iron-based alloy member of the present invention includes a base material of Fe-Cr stainless steel and a Fe-Al diffusion layer formed on the base material. The base material of the iron-based alloy member has a Vickers hardness of 400 or more. When the iron-based alloy member of the present invention is used for a blade of a cutting tool such as an electric razor or a clipper, particularly, 66 to 81.9% by weight as a base material.
Iron, 15 to 20% by weight chromium, 3 to 13% by weight nickel; and (i) 3 to 6% by weight copper, including any one of the following (i) to (iii): ) A precipitation hardening stainless steel containing 0.01-0.2% by weight of carbon and nitrogen in total and (iii) 0.5-2% by weight of aluminum, or 73-89.9% by weight of iron; It is preferred to use a high carbon stainless steel containing 10 to 19 wt% chromium, 0.1 to 1.2 wt% carbon, and 3 wt% or less nickel.
【００１２】本発明の鉄基合金部材のＦｅ−Ａｌ拡散層
の厚さは，２〜５０μｍの範囲にある。拡散層の厚さが
２μｍ以下である時，鉄基合金部材に十分な耐摩耗性を
付与するのに十分でなく，５０μｍ以上である時は，拡
散層の表面硬度や靱性が低下したり，拡散層に隣接する
基材の硬度が低下するといった問題が生じる。特に，本
発明の鉄基合金部材がシャープエッジを有する刃物に使
用される場合は，シャープエッジでの欠けの発生を防ぐ
ため，拡散層の厚みを５〜１５μｍとすることが好まし
い。[0012] The thickness of the Fe-Al diffusion layer of the iron-based alloy member of the present invention is in the range of 2 to 50 µm. When the thickness of the diffusion layer is 2 μm or less, it is not sufficient to impart sufficient wear resistance to the iron-based alloy member. When the thickness is 50 μm or more, the surface hardness and toughness of the diffusion layer decrease, There is a problem that the hardness of the base material adjacent to the diffusion layer is reduced. In particular, when the iron-based alloy member of the present invention is used for a cutting tool having a sharp edge, the thickness of the diffusion layer is preferably set to 5 to 15 μm in order to prevent chipping at the sharp edge.
【００１３】拡散層の表面から少なくとも２μｍ深さま
でのＡｌ含有量は３５〜６５重量％である，ここに重量
％は拡散層の少なくとも２μｍ深さまでの領域の総重量
に基づくものである。このＡｌ含有量が３５重量％以下
である時，拡散層の外表面に高い硬度と優れた耐摩耗性
を付与するのに適切でない。一方，Ａｌ含有量が６５重
量％以上である時，硬度の低い純アルミニウムあるいは
Ｆｅ−Ａｌ固溶体が好ましくない量で拡散層に形成され
てしまう。The Al content from the surface of the diffusion layer to a depth of at least 2 μm is 35-65% by weight, where the weight percentage is based on the total weight of the region of the diffusion layer to a depth of at least 2 μm. When the Al content is less than 35% by weight, it is not suitable for imparting high hardness and excellent wear resistance to the outer surface of the diffusion layer. On the other hand, when the Al content is 65% by weight or more, an unpreferable amount of pure aluminum or Fe-Al solid solution having low hardness is formed in the diffusion layer.
【００１４】例えば，およそ１０μｍの厚さを有する拡
散層の断面ＳＥＭ写真が図１に示されている。また，そ
のＳＥＭ写真上の水平線に沿って線分析した時のＡｌ，
ＦｅおよびＣｒのEPMAプロファイルが図２に示されてい
る。図２中の点Ｄｏは拡散層の最表面に対応している。
参照番号２１によって示されているＡｌのEPMAプロファ
イルは，拡散層が高濃度のＡｌを含む表面領域を有し，
拡散層中のＡｌ濃度がその表面領域からおよそ１０μｍ
の深さに向かって徐々に減少していることを示してい
る。一方，ＦｅおよびＣｒのEPMAプロファイルはそれぞ
れ参照番号２２と２３によって示されている。拡散層中
のＦｅおよびＣｒの濃度は，拡散層の外表面からおよそ
１０μｍの深さに向かって徐々に増加している。図２
中，参照番号２４で示されているのはＳＥＭ写真を撮影
するために拡散層上に設けたニッケル被膜である。For example, a cross-sectional SEM photograph of a diffusion layer having a thickness of about 10 μm is shown in FIG. Moreover, when the line analysis was performed along the horizontal line on the SEM photograph, Al,
The EPMA profiles for Fe and Cr are shown in FIG. A point Do in FIG. 2 corresponds to the outermost surface of the diffusion layer.
The EPMA profile of Al, indicated by reference number 21, shows that the diffusion layer has a surface area containing a high concentration of Al,
Al concentration in the diffusion layer is about 10 μm from its surface area
It gradually decreases toward the depth. On the other hand, the EPMA profiles of Fe and Cr are indicated by reference numerals 22 and 23, respectively. The concentrations of Fe and Cr in the diffusion layer gradually increase from the outer surface of the diffusion layer to a depth of about 10 μm. FIG.
The reference numeral 24 denotes a nickel coating provided on the diffusion layer for taking a SEM photograph.
【００１５】図３は，およそ１０μｍの厚みを有する拡
散層の外表面から深さ方向におけるＡｌおよびＣｒ含有
量を示している。これらのＡｌとＣｒの含有量は，Ｘ線
マイクロアナリシスによって質量分析して得た値であ
る。図３中，Ａｌ含有量を示す曲線は，拡散層の表面か
らおよそ２μｍの深さ内のＡｌ含有量がその２μｍの厚
み範囲の拡散層の総重量に対して４５〜６０重量％であ
ることを示している。６０重量％のＡｌ含有量は約７６
原子％に匹敵するので，拡散層の表面にはＡｌ3Ｆｅが
形成されていると推測される。FIG. 3 shows the Al and Cr contents in the depth direction from the outer surface of the diffusion layer having a thickness of about 10 μm. These contents of Al and Cr are values obtained by mass spectrometry by X-ray microanalysis. In FIG. 3, the curve showing the Al content indicates that the Al content within a depth of about 2 μm from the surface of the diffusion layer is 45 to 60% by weight based on the total weight of the diffusion layer in the thickness range of 2 μm. Is shown. Al content of 60% by weight is about 76
It is estimated that Al 3 Fe is formed on the surface of the diffusion layer because it is equivalent to atomic%.
【００１６】この拡散層の外表面から深さ方向における
ビッカース硬度の変化が図４に示されている。硬度は２
ｇ重の荷重の下で測定された。図４の結果より，拡散層
の外表面からおよそ６μｍの深さの範囲にわたって約１
１４０の高い硬度が安定に得られていることがわかる。
拡散層のこの範囲は，実質的に図３に示された３５〜６
０重量％のＡｌ含有量の範囲に対応している。硬度は，
この高硬度を示す領域からおよそ１０μｍの深さに向か
って徐々に減少していき，最終的に基材硬度のおよそ５
００に到達している。FIG. 4 shows a change in Vickers hardness in the depth direction from the outer surface of the diffusion layer. Hardness is 2
It was measured under a g-weight load. From the results of FIG. 4, it can be seen that about 1 μm is
It can be seen that a high hardness of 140 is stably obtained.
This range of the diffusion layer is substantially between 35 and 6 shown in FIG.
This corresponds to a range of the Al content of 0% by weight. The hardness is
From the region showing high hardness, it gradually decreases toward the depth of about 10 μm, and finally has a base material hardness of about 5 μm.
00 has been reached.
【００１７】拡散層の構成は，Ｘ線回折により同定する
ことが可能である。例えば，上記拡散層のＸ線回折プロ
ファイルの一例が図５に示されている。このＸ線プロフ
ァイルは，Ｃｕｋα線を使用し，加速電圧および電流を
４０ｋＶ，２００ｍＡとして，通常の２θ−θゴニオメ
−タを有するＸ線回折装置を使用して測定されたもので
ある。Ｘ線は拡散層の表面に照射された。このＸ線プロ
ファイルは本発明の拡散層がＦｅとＡｌとの複数の金属
間化合物を含むことを示唆している。Ａｌ3 Ｆｅのピー
クはＡｌ5 Ｆｅ2 ，およびＡｌ13Ｆｅ4 のピークと重な
っていて，それらを個々に同定できないことがわかる。
したがって，図５のＸ線プロファイル中○印で示された
ピークは，Ａｌ3 Ｆｅ，Ａｌ5 Ｆｅ2,およびＡｌ13Ｆｅ
4 から選択される少なくとも一つの金属間化合物の存在
を意味していると理解できるだろう。また，図５のＸ線
プロファイル中×印で示されたＡｌ2 Ｆｅの幾つかのピ
ークは，○印で示される金属間化合物のピークと重なっ
ている。さらに，△印で示されるＡｌＦｅのピークは，
□印で示されるＡｌＦｅ3 のピークと重なっている。結
果として，このＸ線プロファイルの拡散層は，Ａｌ2 Ｆ
ｅ，ＡｌＦｅ3 ，およびＡｌ3 Ｆｅ，Ａｌ5 Ｆｅ2,およ
びＡｌ13Ｆｅ4 の少なくとも一つを含むと結論づけるこ
とができるだろう。また，図２に示されるように，拡散
層の外表面付近にＡｌ濃度の高い表面領域が形成されて
いることと，図４に示されているように拡散層のその表
面領域の硬度が高いことから，Ａｌ3 Ｆｅ，Ａｌ5 Ｆｅ
2,およびＡｌ13Ｆｅ4 のような高硬度，高Ａｌ濃度の金
属間化合物が比較的多くの量で拡散層の外表面付近に存
在していると推測される。The structure of the diffusion layer can be identified by X-ray diffraction. For example, an example of the X-ray diffraction profile of the diffusion layer is shown in FIG. The X-ray profile was measured using a Cukα ray, an acceleration voltage and a current of 40 kV, and 200 mA, using an ordinary X-ray diffractometer having a 2θ-θ goniometer. X-rays were applied to the surface of the diffusion layer. This X-ray profile suggests that the diffusion layer of the present invention contains a plurality of intermetallic compounds of Fe and Al. It can be seen that the peaks of Al 3 Fe overlap with the peaks of Al 5 Fe 2 and Al 13 Fe 4 , and that they cannot be individually identified.
Therefore, the peaks indicated by the circles in the X-ray profile in FIG. 5 are Al 3 Fe, Al 5 Fe 2 , and Al 13 Fe
It will be understood that this signifies the presence of at least one intermetallic compound selected from the group consisting of: In addition, some peaks of Al 2 Fe indicated by x in the X-ray profile in FIG. 5 overlap with peaks of the intermetallic compound indicated by ○. Further, the peak of AlFe indicated by the mark is
The peak overlaps with the AlFe 3 peak indicated by the square mark. As a result, the diffusion layer of this X-ray profile is Al 2 F
It can be concluded that it contains at least one of e, AlFe 3 , and Al 3 Fe, Al 5 Fe 2 , and Al 13 Fe 4 . Further, as shown in FIG. 2, a surface region having a high Al concentration is formed near the outer surface of the diffusion layer, and the hardness of the surface region of the diffusion layer is high as shown in FIG. Therefore, Al 3 Fe, Al 5 Fe
It is presumed that intermetallic compounds having a high hardness and a high Al concentration such as Al 2 and Al 13 Fe 4 are present in the vicinity of the outer surface of the diffusion layer in a relatively large amount.
【００１８】本発明の拡散層は，拡散層の全体積に対し
て少なくとも９０体積％のＡｌ−Ｆｅ金属間化合物を含
んでいる。金属間化合物の体積含有率（Ｖ：体積％）は
以下の式により求めることができる：
Ｖ（体積％）＝１００×Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）
ここに，Ｓ１はＸ線回折プロファイル上に同定されるす
べてのＡｌ−Ｆｅ金属間化合物のピーク面積の合計であ
り，Ｓ２は同Ｘ線プロファイル上で同定される前記Ａｌ
−Ｆｅ金属間化合物以外の純アルミニウムおよび／ある
いはＦｅがＡｌに固溶することにより形成されるＡｌ合
金のピーク面積の合計である。この体積含有率が９０体
積％以下である場合，拡散層中に純アルミニウムおよび
／あるいは硬度の低いＡｌ合金が残留するため，拡散層
の硬度が低下してしまう。例えば，図５のＸ線プロファ
イル上には純アルミニウムおよび硬度の低いＡｌ合金の
ピークは同定されていないので，拡散層中のＦｅ−Ａｌ
金属間化合物の体積含有率は１００％である。The diffusion layer of the present invention contains at least 90% by volume of the Al-Fe intermetallic compound based on the total volume of the diffusion layer. The volume content of the intermetallic compound (V: volume%) can be determined by the following formula: V (vol%) = 100 × S1 / (S1 + S2) where S1 is identified on the X-ray diffraction profile. S2 is the sum of the peak areas of all the Al-Fe intermetallic compounds, and S2 is the Al area identified on the X-ray profile.
-Total peak area of Al alloy formed by dissolving pure aluminum and / or Fe other than Fe intermetallic compound in Al. If the volume content is less than 90% by volume, pure aluminum and / or an Al alloy having a low hardness remain in the diffusion layer, so that the hardness of the diffusion layer decreases. For example, the peaks of pure aluminum and a low hardness Al alloy are not identified on the X-ray profile of FIG.
The volume content of the intermetallic compound is 100%.
【００１９】ところで，図５のＸ線プロファイルには基
材のピークが現れていない。しかしながら，拡散層の厚
みが薄くなるにつれて基材の幾つかのピークが現れてく
るだろう。一方，拡散層の外表面でのＡｌ含有量が65重
量％以上である時，純アルミニウムの幾つかのピークが
同定されるようになるだろう。また，特筆すべきは，ア
ルミナのピークがＸ線プロファイル上に全く観測されな
いことである。換言すれば，本発明の拡散層の表面には
アルミナ層は形成されないのである。さらに，図５のＸ
線プロファイルにはＡｌとＣｒの金属間化合物が同定さ
れていない。しかしながら，仮に少量のＡｌとＣｒの金
属間化合物が拡散層中に形成されたとしても，拡散層の
硬度は低下されないので特に問題にはならない。By the way, no peak of the base material appears in the X-ray profile of FIG. However, some peaks in the substrate will appear as the thickness of the diffusion layer decreases. On the other hand, when the Al content at the outer surface of the diffusion layer is more than 65% by weight, some peaks of pure aluminum will be identified. It should be noted that no alumina peak is observed on the X-ray profile. In other words, no alumina layer is formed on the surface of the diffusion layer of the present invention. Further, X in FIG.
No intermetallic compound of Al and Cr is identified in the line profile. However, even if a small amount of an intermetallic compound of Al and Cr is formed in the diffusion layer, there is no particular problem because the hardness of the diffusion layer is not reduced.
【００２０】本発明の拡散層は，以下の式により定義さ
れるピーク比（Ｐ％）が少なくとも１０％になるような
量で高Ａｌ濃度の金属間化合物を含む：
Ｐ（％）＝１００×Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ２）
ここに，Ｐ１はＡｌ2Ｆｅ，Ａｌ3Ｆｅ，Ａｌ5Ｆｅ2,お
よびＡｌ13Ｆｅ4から選択される少なくとも一つの高Ａ
ｌ濃度の金属間化合物の主ピーク高さであり，Ｐ２はＡ
ｌＦｅおよびＡｌＦｅ3の主ピーク高さである。Ｐ１お
よびＰ２は，拡散層の外表面でのＸ線回折により得られ
るＸ線回折プロファイルから得られる。図５のＸ線プロ
ファイルでは，およそ４３．３°に観察される主ピーク
高さＰ１と４３．７°に観察される主ピーク高さＰ２に
基づいてピーク比を求めることができ，そのピーク比は
９０％である。The diffusion layer of the present invention, a peak ratio which is defined by the equation below (P%) comprises an intermetallic compound having a high Al concentration in an amount such that at least 10%: P (%) = 100 × P1 / (P1 + P2) where P1 is at least one high A selected from Al 2 Fe, Al 3 Fe, Al 5 Fe 2 , and Al 13 Fe 4
1 is the height of the main peak of the intermetallic compound at 1
Main peak heights for lFe and AlFe 3 . P1 and P2 are obtained from an X-ray diffraction profile obtained by X-ray diffraction on the outer surface of the diffusion layer. In the X-ray profile of FIG. 5, the peak ratio can be obtained based on the main peak height P1 observed at approximately 43.3 ° and the main peak height P2 observed at 43.7 °. Is 90%.
【００２１】次に，本発明の鉄基合金部材を作成する方
法について紹介する。基材として，前記した析出硬化型
ステンレス鋼を使用する場合，鉄基合金部材は以下の方
法によって製造される。すなわち，アルミニウム層を基
材の表面に形成し，アルミニウム被覆基材を得る。例え
ば，アルミニウム層は，熱間浸積法，電気鍍金法，真空
蒸着法，クラッド法あるいはサンドウイッチ圧延法等の
手段により作成されるだろう。次にアルミニウム被覆基
材を４５０〜６００℃の温度で０．５〜４時間加熱し，
それによりアルミニウム原子と鉄原子をそれぞれの基材
およびアルミニウム層に相互拡散させ，被覆基材の表面
にＦｅ−Ａｌ拡散層を形成するのである。またこれと同
時に，上記熱処理によって基材に析出硬化が施され，基
材の硬度はビッカース硬度で４００あるいはそれ以上に
増加される。Next, a method for producing the iron-based alloy member of the present invention will be described. When the above-mentioned precipitation hardening stainless steel is used as the base material, the iron-based alloy member is manufactured by the following method. That is, an aluminum layer is formed on the surface of the substrate to obtain an aluminum-coated substrate. For example, an aluminum layer may be created by such means as hot immersion, electroplating, vacuum deposition, cladding, or sandwich rolling. Next, the aluminum-coated substrate is heated at a temperature of 450 to 600 ° C. for 0.5 to 4 hours,
As a result, aluminum atoms and iron atoms are mutually diffused into the base material and the aluminum layer, and a Fe—Al diffusion layer is formed on the surface of the coating base material. At the same time, the base material is subjected to precipitation hardening by the heat treatment, and the hardness of the base material is increased to 400 or more in Vickers hardness.
【００２２】拡散層は，基材の金属元素，例えば，Ｆｅ
およびＣｒ，とアルミニウム層のＡｌの間での相互拡散
を介して形成されるので，拡散層と基材との間に優れた
密着性を提供することが可能である。熱処理温度が４５
０℃以下であったり，保持時間が０．５時間以下であっ
たりすると，拡散層を形成するのに十分な相互拡散が生
じないだけでなく，基材に析出硬化を施すことも困難に
なる。熱処理温度が６００℃上であったり，保持時間が
４時間以上である場合は，基材の析出硬化が過剰に進行
し，基材の硬度が低下してしまうという不都合を生じ
る。したがって，熱処理温度を４５０℃〜６００℃の間
で高く設定するにつれて保持時間を０．５〜４時間の範
囲内で減少させることが好ましい。The diffusion layer is made of a metal element such as Fe
Since it is formed through interdiffusion between Al and the Al layer of the aluminum layer, it is possible to provide excellent adhesion between the diffusion layer and the substrate. Heat treatment temperature is 45
If the temperature is 0 ° C. or less or the holding time is 0.5 hour or less, not only does not cause sufficient interdiffusion to form a diffusion layer, but also it becomes difficult to perform precipitation hardening on the substrate. . If the heat treatment temperature is higher than 600 ° C. or the holding time is 4 hours or more, the precipitation hardening of the base material excessively proceeds and the hardness of the base material is lowered. Therefore, it is preferable to decrease the holding time within the range of 0.5 to 4 hours as the heat treatment temperature is set higher between 450 ° C. and 600 ° C.
【００２３】基材として，前記した高炭素ステンレス鋼
を使用する場合，鉄基合金部材は以下の方法によって製
造される。すなわち，アルミニウム層を基材の表面に形
成し，アルミニウム被覆基材を得る。次にアルミニウム
被覆基材を９００〜１１００℃の温度で１５〜１８０秒
間加熱し，それによりアルミニウム原子と鉄原子をそれ
ぞれの基材およびアルミニウム層に相互拡散させ，被覆
基材の表面にＦｅ−Ａｌ拡散層を形成するのである。そ
の後，拡散層の形成された被覆基材をその熱処理温度か
ら少なくとも１０℃／秒の冷却速度で冷却する。この冷
却ステップにより基材に焼き入れ硬化が施され，基材の
硬度はビッカース硬度で４００あるいはそれ以上に上昇
する。When the above-mentioned high carbon stainless steel is used as the base material, the iron-based alloy member is manufactured by the following method. That is, an aluminum layer is formed on the surface of the substrate to obtain an aluminum-coated substrate. Next, the aluminum-coated substrate is heated at a temperature of 900 to 1100 ° C. for 15 to 180 seconds, whereby aluminum atoms and iron atoms are interdiffused into the respective substrates and the aluminum layer. A diffusion layer is formed. Thereafter, the coated substrate on which the diffusion layer is formed is cooled at a cooling rate of at least 10 ° C./sec from the heat treatment temperature. In this cooling step, the substrate is quenched and hardened, and the hardness of the substrate increases to Vickers hardness of 400 or more.
【００２４】冷却速度が１０℃／秒以下である時，基材
の硬度は焼き入れ硬化により向上されなくなる。一方，
熱処理温度が９００℃以下である場合，十分な焼き入れ
硬化が基材に施されない。熱処理温度が１１００℃以上
であったり，保持時間が１８０秒以上である場合は，拡
散層の硬度および拡散層に隣接する基材の硬度が，Ａｌ
原子の基材中への急速な拡散のために低下する。一方，
保持時間が１５秒以下である場合は，基材の金属元素と
アルミニウム層のＡｌの相互拡散が拡散層を形成するの
に十分な程度に起らないだけでなく，焼き入れ硬化を基
材に均一に施すことができないという不都合を生じる。
したがって，熱処理温度を９００℃〜１１００℃の間で
高く設定するにつれて保持時間を１５〜１８０秒間の範
囲内で減少させることが好ましい。When the cooling rate is less than 10 ° C./sec, the hardness of the substrate cannot be improved by quench hardening. on the other hand,
If the heat treatment temperature is 900 ° C. or less, sufficient quench hardening is not performed on the substrate. When the heat treatment temperature is 1100 ° C. or more or the holding time is 180 seconds or more, the hardness of the diffusion layer and the hardness of the base material adjacent to the diffusion layer are reduced to Al.
Decreases due to rapid diffusion of atoms into the substrate. on the other hand,
If the holding time is 15 seconds or less, not only is the interdiffusion of the metal element of the base material and Al of the aluminum layer not enough to form a diffusion layer, but also the quench hardening is performed on the base material. There is a disadvantage that the coating cannot be performed uniformly.
Therefore, as the heat treatment temperature is set higher between 900 ° C. and 1100 ° C., the holding time is preferably reduced within the range of 15 to 180 seconds.
【００２５】[0025]
【実施例】以下，本発明を実施例によって詳述する。
（実施例１）厚さ３ｍｍの高炭素ステンレス鋼が基材と
して使用された。このステンレス鋼は，１３．５重量％
のＣｒ，１．２重量％のＭｏ，０．４重量％の炭素，残
りが鉄で構成されている。４５μｍの厚みを有するアル
ミニウム層（Ａｌ層）を電気メッキ法により基材の両面
に形成し，３．０９ｍｍの厚みを有するＡｌ被覆基材を
得た。この被覆基材に，表１に示すような大気中，１０
５０℃の温度で１８０秒間の熱処理を施し，その後６０
℃／秒の冷却速度で冷却することにより実施例１の鉄基
合金部材を得た。The present invention will be described below in detail with reference to examples. Example 1 A high carbon stainless steel having a thickness of 3 mm was used as a base material. This stainless steel is 13.5% by weight
Of Cr, 1.2% by weight of Mo, 0.4% by weight of carbon, and the balance of iron. An aluminum layer (Al layer) having a thickness of 45 μm was formed on both surfaces of the substrate by electroplating to obtain an Al-coated substrate having a thickness of 3.09 mm. This coated base material was added to the air, as shown in Table 1,
Heat treatment at a temperature of 50 ° C. for 180 seconds;
The iron-based alloy member of Example 1 was obtained by cooling at a cooling rate of ° C./sec.
【００２６】この鉄基合金部材は，４５μｍの厚みを有
するＦｅ−Ａｌ拡散層を有する。基材のビッカース硬度
は６００で，拡散層の表面硬度は９００である。硬度測
定は２ｇ重の荷重下で行なった。拡散層の外表面でのＸ
線回折を介して得られたＸ線回折プロファイルを用い
て，拡散層中のＡｌ−Ｆｅ金属間化合物の体積率（Ｖ：
体積％）を次式により求めた：
Ｖ（体積％）＝１００×Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）
ここに，Ｓ１はＸ線回折プロファイル上に同定されるす
べてのＡｌ−Ｆｅ金属間化合物のピーク面積の合計であ
り，Ｓ２は同Ｘ線プロファイル上で同定される前記Ａｌ
−Ｆｅ金属間化合物以外の純アルミニウムおよび／ある
いはＦｅが主にＡｌに固溶することにより形成されるＡ
ｌ合金のピーク面積の合計である。実施例１において，
体積率は９７体積％である。This iron-based alloy member has an Fe—Al diffusion layer having a thickness of 45 μm. The Vickers hardness of the substrate is 600, and the surface hardness of the diffusion layer is 900. The hardness was measured under a load of 2 g weight. X on the outer surface of the diffusion layer
Using the X-ray diffraction profile obtained through X-ray diffraction, the volume fraction of the Al-Fe intermetallic compound (V:
V (volume%) = 100 × S1 / (S1 + S2) where S1 is the sum of the peak areas of all the Al—Fe intermetallic compounds identified on the X-ray diffraction profile. And S2 is the Al identified on the X-ray profile.
-A formed by pure aluminum and / or Fe other than Fe intermetallic compound mainly dissolving in Al
1 is the sum of the peak areas of the alloys. In Example 1,
The volume ratio is 97% by volume.
【００２７】さらに，Ａｌ−Ｆｅ金属間化合物のピーク
比（Ｐ：％）を次式により求めた：
Ｐ（％）＝１００×Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ２）
ここに，Ｐ１はＡｌ2 Ｆｅ，Ａｌ3 Ｆｅ，Ａｌ5 Ｆｅ2,
およびＡｌ13Ｆｅ4 のような高Ａｌ濃度の金属間化合物
の主ピーク（およそ４３．３°）でのピーク高さであ
り，Ｐ２はＡｌＦｅおよびＡｌＦｅ3 の主ピーク（およ
そ４３．７°）でのピーク高さである。実施例１におい
て，ピーク比は４０％である。Further, the peak ratio (P:%) of the Al—Fe intermetallic compound was determined by the following equation: P (%) = 100 × P1 / (P1 + P2) where P1 is Al 2 Fe, Al 3 Fe , Al 5 Fe 2 ,
And the peak height at the main peak (about 43.3 °) of an intermetallic compound having a high Al concentration such as Al 13 Fe 4 , and P2 is the main peak (about 43.7 °) of AlFe and AlFe 3. Is the peak height. In Example 1, the peak ratio is 40%.
【００２８】拡散層の外表面からおよそ２μｍの深さ内
に含まれるＡｌ含有量がＸ線マイクロアナリシス法によ
り決定された。実施例１において，そのＡｌ含有量は４
５重量％である。ここに，重量％は拡散層のおよそ２μ
ｍ深さの領域の総重量に基づくものである。実施例１と
同様の分析および測定が以下に示す実施例と比較例に対
しても実施された。The Al content within a depth of about 2 μm from the outer surface of the diffusion layer was determined by X-ray microanalysis. In Example 1, the Al content was 4
5% by weight. Here, the weight% is about 2μ of the diffusion layer.
Based on the total weight of the area at m depth. The same analysis and measurement as in Example 1 were performed on the following Examples and Comparative Examples.
【００２９】（実施例２）厚さ０．２ｍｍの高炭素ステ
ンレス鋼が基材として使用された。このステンレス鋼
は，１３．５重量％のＣｒ，１．２重量％のＭｏ，０．
４重量％の炭素，残りが鉄で構成されている。アルミ箔
を基材の両面に配置して積層体を得た後，その積層体を
圧延して２０μｍの厚みのアルミニウム層（Ａｌ層）を
有するＡｌ被覆基材を得た。この被覆基材に，表１に示
すような大気中，９７５℃の温度で１２０秒間の熱処理
を施し，その後１５℃／秒の冷却速度で冷却することに
より実施例２の鉄基合金部材を得た。 Example 2 A high carbon stainless steel having a thickness of 0.2 mm was used as a base material. This stainless steel contains 13.5% by weight of Cr, 1.2% by weight of Mo, 0.1% by weight.
It is composed of 4% by weight of carbon and the balance of iron. After a laminate was obtained by disposing aluminum foil on both sides of the substrate, the laminate was rolled to obtain an Al-coated substrate having an aluminum layer (Al layer) having a thickness of 20 μm. The coated base material was subjected to a heat treatment at a temperature of 975 ° C. for 120 seconds in the air as shown in Table 1 and then cooled at a cooling rate of 15 ° C./second to obtain an iron-based alloy member of Example 2. Was .
【００３０】この鉄基合金部材は，２０μｍの厚みを有
するＦｅ−Ａｌ拡散層を有し，基材のビッカース硬度は
４８０で，拡散層の表面硬度は１０２０である。
（実施例３）厚さ０．１ｍｍの高炭素ステンレス鋼が基
材として使用された。このステンレス鋼は，１６．５重
量％のＣｒ，０．４重量％のＭｏ，０．９重量％の炭
素，残りが鉄で構成されている。厚みが１５μｍのアル
ミ箔を基材の両面に配置して積層体を得た後，その積層
体を圧延して０．１２ｍｍの厚みを有するＡｌ被覆基材
を得た。この被覆基材に，表１に示すような大気中，１
０００℃の温度で３０秒間の熱処理を施し，その後１０
℃／秒の冷却速度で冷却することにより実施例３の鉄基
合金部材を得た。This iron-based alloy member has a Fe—Al diffusion layer having a thickness of 20 μm, the Vickers hardness of the substrate is 480, and the surface hardness of the diffusion layer is 1020. Example 3 A high carbon stainless steel having a thickness of 0.1 mm was used as a base material. This stainless steel is composed of 16.5% by weight of Cr, 0.4% by weight of Mo, 0.9% by weight of carbon, and the balance iron. An aluminum foil having a thickness of 15 μm was arranged on both sides of the substrate to obtain a laminate, and the laminate was rolled to obtain an Al-coated substrate having a thickness of 0.12 mm. The coated substrate was placed in the atmosphere as shown in Table 1
Heat treatment at a temperature of 000 ° C for 30 seconds.
The iron-based alloy member of Example 3 was obtained by cooling at a cooling rate of ° C./sec.
【００３１】この鉄基合金部材は，１３μｍの厚みを有
するＦｅ−Ａｌ拡散層を有し，基材のビッカース硬度は
５００で，拡散層の表面硬度は１０００である。
（実施例４）厚さ０．２ｍｍの高炭素ステンレス鋼が基
材として使用された。このステンレス鋼は，１２．５重
量％のＣｒ，０．７重量％の炭素，残りが鉄で構成され
ている。アルミ箔を基材の両面に配置して積層体を得た
後，その積層体を圧延して８μｍの厚みのアルミニウム
層（Ａｌ層）を有するＡｌ被覆基材を得た。この被覆基
材に，表１に示すような大気中，９００℃の温度で１８
０秒間の熱処理を施し，その後３０℃／秒の冷却速度で
冷却することにより実施例４の鉄基合金部材を得た。This iron-based alloy member has an Fe—Al diffusion layer having a thickness of 13 μm. The Vickers hardness of the base material is 500, and the surface hardness of the diffusion layer is 1000. (Example 4) High carbon stainless steel having a thickness of 0.2 mm was used as a base material. This stainless steel is composed of 12.5% by weight of Cr, 0.7% by weight of carbon, and the balance iron. After a laminate was obtained by disposing aluminum foil on both sides of the substrate, the laminate was rolled to obtain an Al-coated substrate having an aluminum layer (Al layer) having a thickness of 8 μm. The coated substrate was exposed to air at a temperature of 900 ° C. as shown in Table 1 for 18 hours.
A heat treatment was performed for 0 second, and thereafter, the iron-based alloy member of Example 4 was obtained by cooling at a cooling rate of 30 ° C./second.
【００３２】この鉄基合金部材は，８μｍの厚みを有す
るＦｅ−Ａｌ拡散層を有し，基材のビッカース硬度は４
２０で，拡散層の表面硬度は１１００である。
（実施例５）厚さ０．３ｍｍの高炭素ステンレス鋼が基
材として使用された。このステンレス鋼は，１４重量％
のＣｒ，１．１重量％の炭素，残りが鉄で構成されてい
る。アルミ箔を基材の両面に配置して積層体を得た後，
その積層体を圧延して１５μｍの厚みのアルミニウム層
（Ａｌ層）を有するＡｌ被覆基材を得た。この被覆基材
に，表１に示すような大気中，１１００℃の温度で１５
秒間の熱処理を施し，その後２０℃／秒の冷却速度で冷
却することにより実施例５の鉄基合金部材を得た。This iron-based alloy member has an Fe—Al diffusion layer having a thickness of 8 μm, and has a Vickers hardness of 4
At 20, the surface hardness of the diffusion layer is 1100. Example 5 A high carbon stainless steel having a thickness of 0.3 mm was used as a base material. 14% by weight of this stainless steel
Of Cr, 1.1% by weight of carbon, and the balance of iron. After arranging aluminum foil on both sides of the substrate to obtain a laminate,
The laminate was rolled to obtain an Al-coated substrate having an aluminum layer (Al layer) having a thickness of 15 μm. The coated substrate was exposed to air at a temperature of 1100 ° C. for 15
A heat treatment for 2 seconds was performed, and then the cooling was performed at a cooling rate of 20 ° C./second, whereby an iron-based alloy member of Example 5 was obtained.
【００３３】この鉄基合金部材は，１５μｍの厚みを有
するＦｅ−Ａｌ拡散層を有し，基材のビッカース硬度は
５５０で，拡散層の表面硬度は８１０である。
（実施例６）厚さ０．１８ｍｍの高炭素ステンレス鋼を
基材として使用した。このステンレス鋼は，１４重量％
のＣｒ，１．０重量％の炭素，残りが鉄で構成されてい
る。厚みが３μｍのＡｌ被覆層をＡｌの真空蒸着法によ
り基材の両面に形成し，Ａｌ被覆基材を得た。この被覆
基材に，表１に示すようなアルゴンと窒素の混合ガス雰
囲気中，１０００℃の温度で１５秒間の熱処理を施し，
その後１０℃／秒の冷却速度で冷却することにより実施
例６の鉄基合金部材を得た。This iron-based alloy member has an Fe—Al diffusion layer having a thickness of 15 μm. The Vickers hardness of the base material is 550, and the surface hardness of the diffusion layer is 810. (Example 6) A high carbon stainless steel having a thickness of 0.18 mm was used as a base material. 14% by weight of this stainless steel
Of Cr, 1.0% by weight of carbon, and the balance of iron. An Al coating layer having a thickness of 3 μm was formed on both surfaces of the substrate by a vacuum evaporation method of Al to obtain an Al-coated substrate. This coated substrate was subjected to a heat treatment at a temperature of 1000 ° C. for 15 seconds in a mixed gas atmosphere of argon and nitrogen as shown in Table 1,
Thereafter, the iron-based alloy member of Example 6 was obtained by cooling at a cooling rate of 10 ° C./sec.
【００３４】この鉄基合金部材は，３μｍの厚みを有す
るＦｅ−Ａｌ拡散層を有し，基材のビッカース硬度は５
５０で，拡散層の表面硬度は７００である。
（実施例７）厚さ０．１５ｍｍの高炭素ステンレス鋼が
基材として使用された。このステンレス鋼は，１３．５
重量％のＣｒ，１．２重量％のＭｏ，０．４重量％の炭
素，残りが鉄で構成されている。アルミ箔を基材の両面
に配置して積層物を得た後，その積層物を圧延して１０
μｍの厚みのアルミニウム層（Ａｌ層）を有するＡｌ被
覆基材を得た。この被覆基材に，表１に示すような大気
中，９７５℃の温度で３０秒間の熱処理を施し，その後
１５℃／秒の冷却速度で冷却することにより実施例７の
鉄基合金部材を得た。This iron-based alloy member has an Fe—Al diffusion layer having a thickness of 3 μm, and has a Vickers hardness of 5
At 50, the surface hardness of the diffusion layer is 700. Example 7 A high carbon stainless steel having a thickness of 0.15 mm was used as a base material. This stainless steel is 13.5
It is composed of wt% Cr, 1.2 wt% Mo, 0.4 wt% carbon, and the balance iron. After arranging aluminum foil on both sides of the substrate to obtain a laminate, the laminate is rolled to obtain a laminate.
An Al-coated substrate having an aluminum layer (Al layer) having a thickness of μm was obtained. The coated base material was subjected to a heat treatment at a temperature of 975 ° C. for 30 seconds in the atmosphere shown in Table 1 and then cooled at a cooling rate of 15 ° C./second to obtain an iron-based alloy member of Example 7. Was.
【００３５】この鉄基合金部材は，１０μｍの厚みを有
するＦｅ−Ａｌ拡散層を有し，基材のビッカース硬度は
５００で，拡散層の表面硬度は１１４０である。
（実施例８）厚さ０．５ｍｍの高炭素ステンレス鋼が基
材として使用された。このステンレス鋼は，１３．５重
量％のＣｒ，１．２重量％のＭｏ，０．４重量％の炭
素，残りが鉄で構成されている。厚みが６μｍのアルミ
箔を基材の両面に配置して積層物を得た後，その積層物
を圧延してＡｌ被覆基材を得た。この被覆基材に，表１
に示すような大気中，９２５℃の温度で６０秒間の熱処
理を施し，その後３０℃／秒の冷却速度で冷却すること
により実施例８の鉄基合金部材を得た。This iron-based alloy member has an Fe—Al diffusion layer having a thickness of 10 μm. The Vickers hardness of the base material is 500, and the surface hardness of the diffusion layer is 1140. Example 8 A 0.5 mm thick high carbon stainless steel was used as a substrate. This stainless steel is composed of 13.5% by weight of Cr, 1.2% by weight of Mo, 0.4% by weight of carbon, and the balance iron. After arranging aluminum foil having a thickness of 6 μm on both sides of the substrate to obtain a laminate, the laminate was rolled to obtain an Al-coated substrate. Table 1
Then, a heat treatment was performed in the atmosphere at 925 ° C. for 60 seconds in the atmosphere as shown in (1), and then cooling was performed at a cooling rate of 30 ° C./sec.
【００３６】この鉄基合金部材は，５μｍの厚みを有す
るＦｅ−Ａｌ拡散層を有し，基材のビッカース硬度は４
５０で，拡散層の表面硬度は１１５０である。
（実施例９）厚さ２ｍｍの高炭素ステンレス鋼を基材と
して使用した。このステンレス鋼は，１３．５重量％の
Ｃｒ，１．２重量％のＭｏ，０．４重量％の炭素，残り
が鉄で構成されている。厚みが３０μｍのＡｌ被覆層を
Ａｌの真空蒸着法により基材の両面に形成し，Ａｌ被覆
基材を得た。この被覆基材に，表１に示すようなアルゴ
ンと窒素の混合ガス雰囲気中，１１００℃の温度で９０
秒間の熱処理を施し，その後２０℃／秒の冷却速度で冷
却することにより実施例９の鉄基合金部材を得た。This iron-based alloy member has an Fe—Al diffusion layer having a thickness of 5 μm, and has a Vickers hardness of 4
At 50, the surface hardness of the diffusion layer is 1150. (Example 9) A high carbon stainless steel having a thickness of 2 mm was used as a base material. This stainless steel is composed of 13.5% by weight of Cr, 1.2% by weight of Mo, 0.4% by weight of carbon, and the balance iron. An Al coating layer having a thickness of 30 μm was formed on both surfaces of the substrate by a vacuum deposition method of Al to obtain an Al-coated substrate. The coated substrate was heated at 1100 ° C. in a mixed gas atmosphere of argon and nitrogen as shown in Table 1.
A heat treatment for 2 seconds was performed, and then cooling was performed at a cooling rate of 20 ° C./second to obtain an iron-based alloy member of Example 9.
【００３７】この鉄基合金部材は，３０μｍの厚みを有
するＦｅ−Ａｌ拡散層を有し，基材のビッカース硬度は
５５０で，拡散層の表面硬度は６３０である。
（実施例１０）厚さ０．５ｍｍの析出硬化型ステンレス
鋼を基材として使用した。このステンレス鋼は１８重量
％のＣｒ，１２重量％のＮｉ，炭素と窒素の合計が０．
１重量％，残りが鉄で構成されている。厚みが１３μｍ
のアルミ箔を基材の両面に配置して積層物を得た後，そ
の積層物を圧延して厚みが０．４８ｍｍのＡｌ被覆基材
を得た。この被覆基材をさらに冷間圧延して最終的にそ
の厚みを０．２ｍｍにした。この被覆基材に，表１に示
すようなアルゴンガス中，５５０℃の温度で２時間の熱
処理を施し，実施例１０の鉄基合金部材を得た。This iron-based alloy member has a Fe—Al diffusion layer having a thickness of 30 μm, the Vickers hardness of the base material is 550, and the surface hardness of the diffusion layer is 630. (Example 10) A precipitation hardening stainless steel having a thickness of 0.5 mm was used as a base material. This stainless steel contains 18% by weight of Cr, 12% by weight of Ni, and a total of carbon and nitrogen of 0.1%.
1% by weight, with the balance being iron. 13μm thick
Was placed on both sides of the substrate to obtain a laminate, and the laminate was rolled to obtain an Al-coated substrate having a thickness of 0.48 mm. The coated substrate was further cold-rolled to a final thickness of 0.2 mm. This coated substrate was subjected to a heat treatment at 550 ° C. for 2 hours in an argon gas as shown in Table 1 to obtain an iron-based alloy member of Example 10.
【００３８】この鉄基合金部材は，５μｍの厚みを有す
るＦｅ−Ａｌ拡散層を有し，基材のビッカース硬度は５
５０で，拡散層の表面硬度は１１００である。
（実施例１１）厚さ０．５ｍｍの析出硬化型ステンレス
鋼を基材として使用した。このステンレス鋼は１８重量
％のＣｒ，１２重量％のＮｉ，炭素と窒素の合計が０.
１重量％，残りが鉄で構成されている。厚みが９μｍの
アルミ箔を基材の両面に配置して積層物を得た後，その
積層物を圧延して厚みが０．４８ｍｍのＡｌ被覆基材を
得た。この被覆基材をさらに冷間圧延して最終的にその
厚みを０．２ｍｍにした。この被覆基材に，表１に示す
ようなアルゴンガス中，５００℃の温度で４時間の熱処
理を施し，実施例１１の鉄基合金部材を得た。This iron-based alloy member has an Fe—Al diffusion layer having a thickness of 5 μm, and has a Vickers hardness of 5
At 50, the surface hardness of the diffusion layer is 1100. (Example 11) A precipitation hardening type stainless steel having a thickness of 0.5 mm was used as a base material. This stainless steel contains 18% by weight of Cr, 12% by weight of Ni, and a total of carbon and nitrogen of 0.1%.
1% by weight, with the balance being iron. An aluminum foil having a thickness of 9 μm was disposed on both sides of the substrate to obtain a laminate, and the laminate was rolled to obtain an Al-coated substrate having a thickness of 0.48 mm. The coated substrate was further cold-rolled to a final thickness of 0.2 mm. The coated substrate was subjected to a heat treatment at a temperature of 500 ° C. for 4 hours in an argon gas as shown in Table 1 to obtain an iron-based alloy member of Example 11.
【００３９】この鉄基合金部材は，３μｍの厚みを有す
るＦｅ−Ａｌ拡散層を有し，基材のビッカース硬度は４
５０で，拡散層の表面硬度は１１００である。
（実施例１２）厚さ０．５ｍｍの析出硬化型ステンレス
鋼を基材として使用した。このステンレス鋼は１８重量
％のＣｒ，１２重量％のＮｉ，炭素と窒素の合計が０．
０５重量％，残りが鉄で構成されている。厚みが９μｍ
のアルミ箔を基材の両面に配置して積層物を得た後，そ
の積層物を圧延して厚みが０．４８ｍｍのＡｌ被覆基材
を得た。この被覆基材をさらに冷間圧延して最終的にそ
の厚みを０．２ｍｍにした。この被覆基材に，表１に示
すようなアルゴンガス中，６００℃の温度で２時間の熱
処理を施し，実施例１２の鉄基合金部材を得た。This iron-based alloy member has an Fe—Al diffusion layer having a thickness of 3 μm, and has a Vickers hardness of 4
At 50, the surface hardness of the diffusion layer is 1100. (Example 12) A precipitation hardening type stainless steel having a thickness of 0.5 mm was used as a base material. This stainless steel contains 18% by weight of Cr, 12% by weight of Ni, and a total of carbon and nitrogen of 0.1%.
05% by weight, with the balance being iron. 9 μm thick
Was placed on both sides of the substrate to obtain a laminate, and the laminate was rolled to obtain an Al-coated substrate having a thickness of 0.48 mm. The coated substrate was further cold-rolled to a final thickness of 0.2 mm. The coated substrate was subjected to a heat treatment at a temperature of 600 ° C. for 2 hours in an argon gas as shown in Table 1 to obtain an iron-based alloy member of Example 12.
【００４０】この鉄基合金部材は，３μｍの厚みを有す
るＦｅ−Ａｌ拡散層を有し，基材のビッカース硬度は５
００で，拡散層の表面硬度は８５０である。
（実施例１３）厚さ１ｍｍの析出硬化型ステンレス鋼を
基材として使用した。このステンレス鋼は１６重量％の
Ｃｒ，４重量％のＮｉ，４重量％Ｃｕ，残りが鉄で構成
されている。厚みが６μｍのアルミ箔を基材の両面に配
置して積層物を得た後，その積層物を圧延してＡｌ被覆
基材を得た。この被覆基材に，表１に示すような大気
中，４９０℃の温度で４時間の熱処理を施し，実施例１
３の鉄基合金部材を得た。This iron-based alloy member has an Fe—Al diffusion layer having a thickness of 3 μm, and has a Vickers hardness of 5
At 00, the surface hardness of the diffusion layer is 850. (Example 13) A precipitation hardening stainless steel having a thickness of 1 mm was used as a base material. This stainless steel is composed of 16% by weight of Cr, 4% by weight of Ni, 4% by weight of Cu and the balance of iron. After arranging aluminum foil having a thickness of 6 μm on both sides of the substrate to obtain a laminate, the laminate was rolled to obtain an Al-coated substrate. The coated substrate was subjected to a heat treatment at a temperature of 490 ° C. for 4 hours in the atmosphere as shown in Table 1, and
3 was obtained.
【００４１】この鉄基合金部材は，５μｍの厚みを有す
るＦｅ−Ａｌ拡散層を有し，基材のビッカース硬度は４
００で，拡散層の表面硬度は１１５０である。
（実施例１４）厚さ０．２ｍｍの析出硬化型ステンレス
鋼を基材として使用した。このステンレス鋼は１７重量
％のＣｒ，７重量％のＮｉ，１重量％Ａｌ，残りが鉄で
構成されている。固溶化熱処理が１０００℃で基材に施
された。厚みが６μｍのアルミ箔をこの処理基材の両面
に配置して積層物を得た後，その積層物を圧延してＡｌ
被覆基材を得た。この被覆基材に，表１に示すような大
気中，５７５℃の温度で１．５時間の熱処理を施し，実
施例１４の鉄基合金部材を得た。This iron-based alloy member has an Fe—Al diffusion layer having a thickness of 5 μm, and has a Vickers hardness of 4
At 00, the surface hardness of the diffusion layer is 1150. (Example 14) A precipitation hardening stainless steel having a thickness of 0.2 mm was used as a base material. This stainless steel is composed of 17% by weight of Cr, 7% by weight of Ni, 1% by weight of Al and the balance of iron. A solution heat treatment was applied to the substrate at 1000 ° C. An aluminum foil having a thickness of 6 μm is placed on both sides of the treated base material to obtain a laminate, and the laminate is rolled to obtain an aluminum foil.
A coated substrate was obtained. This coated substrate was subjected to a heat treatment at a temperature of 575 ° C. for 1.5 hours in the air as shown in Table 1 to obtain an iron-based alloy member of Example 14.
【００４２】この鉄基合金部材は，６μｍの厚みを有す
るＦｅ−Ａｌ拡散層を有し，基材のビッカース硬度は４
００で，拡散層の表面硬度は１１００である。
（実施例１５）厚さ０．２ｍｍの析出硬化型ステンレス
鋼を基材として使用した。このステンレス鋼は１７重量
％のＣｒ，７重量％のＮｉ，１重量％Ａｌ，残りが鉄で
構成されている。固溶化熱処理が１０５０℃で基材に施
された。厚みが３μｍのＡｌ被覆層をＡｌの真空蒸着法
により基材の両面に形成し，Ａｌ被覆基材を得た。この
被覆基材に，表１に示すような大気中，５７５℃の温度
で１．５時間の熱処理を施し，実施例１５の鉄基合金部
材を得た。This iron-based alloy member has an Fe—Al diffusion layer having a thickness of 6 μm, and has a Vickers hardness of 4
At 00, the surface hardness of the diffusion layer is 1100. (Example 15) A precipitation hardening type stainless steel having a thickness of 0.2 mm was used as a base material. This stainless steel is composed of 17% by weight of Cr, 7% by weight of Ni, 1% by weight of Al and the balance of iron. A solution heat treatment was applied to the substrate at 1050 ° C. An Al coating layer having a thickness of 3 μm was formed on both surfaces of the substrate by a vacuum evaporation method of Al to obtain an Al-coated substrate. This coated substrate was subjected to a heat treatment at 575 ° C. for 1.5 hours in the air as shown in Table 1 to obtain an iron-based alloy member of Example 15.
【００４３】この鉄基合金部材は，３μｍの厚みを有す
るＦｅ−Ａｌ拡散層を有し，基材のビッカース硬度は４
１０で，拡散層の表面硬度は９５０である。
（比較例１）厚さ０．１５ｍｍの高炭素ステンレス鋼が
基材として使用された。このステンレス鋼は，１３．５
重量％のＣｒ，１．２重量％のＭｏ，０．４重量％の炭
素，残りが鉄で構成されている。アルミ箔を基材の両面
に配置して積層体を得た後，その積層体を圧延して１０
μｍの厚みのアルミニウム層（Ａｌ層）を有するＡｌ被
覆基材を得た。この被覆基材に，表１に示すような大気
中，１１５０℃の温度で１２０秒間の熱処理を施し，そ
の後２０℃／秒の冷却速度で冷却することにより比較例
１の鉄基合金部材を得た。This iron-based alloy member has an Fe—Al diffusion layer having a thickness of 3 μm, and has a Vickers hardness of 4
At 10, the surface hardness of the diffusion layer is 950. Comparative Example 1 A high carbon stainless steel having a thickness of 0.15 mm was used as a base material. This stainless steel is 13.5
It is composed of wt% Cr, 1.2 wt% Mo, 0.4 wt% carbon, and the balance iron. After the aluminum foil is placed on both sides of the substrate to obtain a laminate, the laminate is rolled to obtain a laminate.
An Al-coated substrate having an aluminum layer (Al layer) having a thickness of μm was obtained. This coated substrate was subjected to a heat treatment at a temperature of 1150 ° C. for 120 seconds in the atmosphere shown in Table 1 and then cooled at a cooling rate of 20 ° C./second to obtain an iron-based alloy member of Comparative Example 1. Was.
【００４４】この鉄基合金部材は，１０μｍの厚みを有
するＦｅ−Ａｌ拡散層を有し，基材のビッカース硬度は
３００で，拡散層の表面硬度は４００である。Ｘ線回折
結果より，拡散層は高Ａｌ濃度の金属間化合物（Ａｌ2
Ｆｅ, Ａｌ5 Ｆｅ2, Ａｌ3ＦｅおよびＡｌ13Ｆｅ4)を
含まないことが確認された。一方，別の金属間化合物
（ＡｌＦｅおよびＡｌＦｅ3)は拡散層内に形成されてい
ることが確認されたので，拡散層中のＦｅ−Ａｌ金属間
化合物の体積率のみ計算可能であった。This iron-based alloy member has an Fe—Al diffusion layer having a thickness of 10 μm. The Vickers hardness of the base material is 300, and the surface hardness of the diffusion layer is 400. From the results of X-ray diffraction, the diffusion layer was found to have a high Al concentration of the intermetallic compound (Al 2
Fe, Al 5 Fe 2 , Al 3 Fe and Al 13 Fe 4 ). On the other hand, since it was confirmed that another intermetallic compound (AlFe and AlFe 3 ) was formed in the diffusion layer, only the volume ratio of the Fe—Al intermetallic compound in the diffusion layer could be calculated.
【００４５】（比較例２）厚さ０．１８ｍｍの高炭素ス
テンレス鋼が基材として使用された。このステンレス鋼
は，１３．５重量％のＣｒ，１．２重量％のＭｏ，０．
４重量％の炭素，残りが鉄で構成されている。アルミ箔
を基材の両面に配置して積層体を得た後，その積層体を
圧延して１０μｍの厚みのアルミニウム層（Ａｌ層）を
有するＡｌ被覆基材を得た。この被覆基材に，表１に示
すような大気中，８５０℃の温度で６０秒間の熱処理を
施し，その後３０℃／秒の冷却速度で冷却することによ
り比較例２の鉄基合金部材を得た。Comparative Example 2 A high carbon stainless steel having a thickness of 0.18 mm was used as a substrate. This stainless steel contains 13.5% by weight of Cr, 1.2% by weight of Mo, 0.1% by weight.
It is composed of 4% by weight of carbon and the balance of iron. After the aluminum foil was arranged on both sides of the substrate to obtain a laminate, the laminate was rolled to obtain an Al-coated substrate having an aluminum layer (Al layer) having a thickness of 10 μm. The coated base material was subjected to a heat treatment at 850 ° C. for 60 seconds in the air as shown in Table 1 and then cooled at a cooling rate of 30 ° C./second to obtain an iron-based alloy member of Comparative Example 2. Was.
【００４６】この鉄基合金部材は，１０μｍの厚みを有
するＦｅ−Ａｌ拡散層を有し，基材のビッカース硬度は
３５０で，拡散層の表面硬度は１２００である。
（比較例３）厚さ０．１５ｍｍの高炭素ステンレス鋼が
基材として使用された。このステンレス鋼は，１３．５
重量％のＣｒ，１．２重量％のＭｏ，０．４重量％の炭
素，残りが鉄で構成されている。アルミ箔を基材の両面
に配置して積層体を得た後，その積層体を圧延して１０
μｍの厚みのアルミニウム層（Ａｌ層）を有するＡｌ被
覆基材を得た。この被覆基材に，表１に示すような大気
中，９７５℃の温度で５秒間の熱処理を施し，その後１
５℃／秒の冷却速度で冷却することにより比較例３の鉄
基合金部材を得た。This iron-based alloy member has an Fe—Al diffusion layer having a thickness of 10 μm. The Vickers hardness of the base material is 350, and the surface hardness of the diffusion layer is 1200. Comparative Example 3 A high carbon stainless steel having a thickness of 0.15 mm was used as a base material. This stainless steel is 13.5
It is composed of wt% Cr, 1.2 wt% Mo, 0.4 wt% carbon, and the balance iron. After the aluminum foil is placed on both sides of the substrate to obtain a laminate, the laminate is rolled to obtain a laminate.
An Al-coated substrate having an aluminum layer (Al layer) having a thickness of μm was obtained. This coated substrate was subjected to a heat treatment at a temperature of 975 ° C. for 5 seconds in the air as shown in Table 1, and thereafter,
By cooling at a cooling rate of 5 ° C./sec, an iron-based alloy member of Comparative Example 3 was obtained.
【００４７】この鉄基合金部材は，１０μｍの厚みを有
するＦｅ−Ａｌ拡散層を有し，基材のビッカース硬度は
３５０で，拡散層の表面硬度は３５０である。Ｘ線回折
結果より，拡散層は高Ａｌ濃度の金属間化合物（Ａｌ2
Ｆｅ, Ａｌ5 Ｆｅ2,Ａｌ3 ＦｅおよびＡｌ13Ｆｅ4)を含
まないことが確認された。一方，別の金属間化合物（Ａ
ｌＦｅおよびＡｌＦｅ3)は拡散層内に形成されているこ
とが確認されたので，拡散層中のＦｅ−Ａｌ金属間化合
物の体積率のみ計算可能であった。また，拡散層は純Ａ
ｌを含むことも確認されている。This iron-based alloy member has an Fe—Al diffusion layer having a thickness of 10 μm. The Vickers hardness of the substrate is 350, and the surface hardness of the diffusion layer is 350. From the results of X-ray diffraction, the diffusion layer was found to have a high Al concentration of the intermetallic compound (Al 2
Fe, Al 5 Fe 2 , Al 3 Fe and Al 13 Fe 4 ). On the other hand, another intermetallic compound (A
Since it was confirmed that 1Fe and AlFe 3 ) were formed in the diffusion layer, only the volume ratio of the Fe—Al intermetallic compound in the diffusion layer could be calculated. The diffusion layer is pure A
It has also been confirmed that it contains l.
【００４８】（比較例４）厚さ０．１５ｍｍの高炭素ス
テンレス鋼が基材として使用された。このステンレス鋼
は，１３．５重量％のＣｒ，１．２重量％のＭｏ，０．
４重量％の炭素，残りが鉄で構成されている。アルミ箔
を基材の両面に配置して積層体を得た後，その積層体を
圧延して１０μｍの厚みのアルミニウム層（Ａｌ層）を
有するＡｌ被覆基材を得た。この被覆基材に，表１に示
すような大気中，９７５℃の温度で２４０秒間の熱処理
を施し，その後１５℃／秒の冷却速度で冷却することに
より比較例４の鉄基合金部材を得た。Comparative Example 4 A high carbon stainless steel having a thickness of 0.15 mm was used as a substrate. This stainless steel contains 13.5% by weight of Cr, 1.2% by weight of Mo, 0.1% by weight.
It is composed of 4% by weight of carbon and the balance of iron. After the aluminum foil was arranged on both sides of the substrate to obtain a laminate, the laminate was rolled to obtain an Al-coated substrate having an aluminum layer (Al layer) having a thickness of 10 μm. The coated base material was subjected to a heat treatment at 975 ° C. for 240 seconds in the atmosphere shown in Table 1 and then cooled at a cooling rate of 15 ° C./second to obtain an iron-based alloy member of Comparative Example 4. Was.
【００４９】この鉄基合金部材は，１０μｍの厚みを有
するＦｅ−Ａｌ拡散層を有し，基材のビッカース硬度は
４００で，拡散層の表面硬度は４５０である。Ｘ線回折
結果より，拡散層は高Ａｌ濃度の金属間化合物（Ａｌ2
Ｆｅ, Ａｌ5 Ｆｅ2,Ａｌ3 ＦｅおよびＡｌ13Ｆｅ4)を含
まないことが確認された。一方，別の金属間化合物（Ａ
ｌＦｅおよびＡｌＦｅ3)は拡散層内に形成されているこ
とが確認されたので，拡散層中のＦｅ−Ａｌ金属間化合
物の体積率のみ計算可能であった。This iron-based alloy member has an Fe—Al diffusion layer having a thickness of 10 μm. The Vickers hardness of the base material is 400, and the surface hardness of the diffusion layer is 450. From the results of X-ray diffraction, the diffusion layer was found to have a high Al concentration of the intermetallic compound (Al 2
Fe, Al 5 Fe 2 , Al 3 Fe and Al 13 Fe 4 ). On the other hand, another intermetallic compound (A
Since it was confirmed that 1Fe and AlFe 3 ) were formed in the diffusion layer, only the volume ratio of the Fe—Al intermetallic compound in the diffusion layer could be calculated.
【００５０】（比較例５）厚さ０．１５ｍｍの高炭素ス
テンレス鋼が基材として使用された。このステンレス鋼
は，１３．５重量％のＣｒ，１．２重量％のＭｏ，０．
４重量％の炭素，残りが鉄で構成されている。アルミ箔
を基材の両面に配置して積層体を得た後，その積層体を
圧延して１０μｍの厚みのアルミニウム層（Ａｌ層）を
有するＡｌ被覆基材を得た。この被覆基材に，表１に示
すような大気中，９７５℃の温度で３０秒間の熱処理を
施し，その後３℃／秒の冷却速度で冷却することにより
比較例５の鉄基合金部材を得た。Comparative Example 5 A high carbon stainless steel having a thickness of 0.15 mm was used as a substrate. This stainless steel contains 13.5% by weight of Cr, 1.2% by weight of Mo, 0.1% by weight.
It is composed of 4% by weight of carbon and the balance of iron. After the aluminum foil was arranged on both sides of the substrate to obtain a laminate, the laminate was rolled to obtain an Al-coated substrate having an aluminum layer (Al layer) having a thickness of 10 μm. The coated base material was subjected to a heat treatment at a temperature of 975 ° C. for 30 seconds in the atmosphere as shown in Table 1 and then cooled at a cooling rate of 3 ° C./second to obtain an iron-based alloy member of Comparative Example 5. Was.
【００５１】この鉄基合金部材は，１０μｍの厚みを有
するＦｅ−Ａｌ拡散層を有し，基材のビッカース硬度は
３８０で，拡散層の表面硬度は１１５０である。
（比較例６）厚さ３ｍｍの高炭素ステンレス鋼が基材と
して使用された。このステンレス鋼は，１４重量％のＣ
ｒ，０．２重量％の炭素，残りが鉄で構成されている。
６０μｍの厚みを有するアルミニウム層（Ａｌ層）を電
気メッキ法により基材の両面に形成し，Ａｌ被覆基材を
得た。この被覆基材に，表１に示すような大気中，１１
００℃の温度で１５０秒間の熱処理を施し，その後６０
℃／秒の冷却速度で冷却することにより比較例６の鉄基
合金部材を得た。This iron-based alloy member has an Fe—Al diffusion layer having a thickness of 10 μm, the Vickers hardness of the base material is 380, and the surface hardness of the diffusion layer is 1150. Comparative Example 6 A high carbon stainless steel having a thickness of 3 mm was used as a base material. This stainless steel contains 14% by weight of C
r, 0.2% by weight of carbon, with the balance being iron.
An aluminum layer (Al layer) having a thickness of 60 μm was formed on both sides of the substrate by an electroplating method to obtain an Al-coated substrate. The coated base material was placed in the air as shown in Table 1
Heat treatment at a temperature of 00 ° C. for 150 seconds,
By cooling at a cooling rate of ° C./sec, an iron-based alloy member of Comparative Example 6 was obtained.
【００５２】この鉄基合金部材は，６０μｍの厚みを有
するＦｅ−Ａｌ拡散層を有する。基材のビッカース硬度
は４６０で，拡散層の表面硬度は９５０である。
（比較例７）厚さ０．２７ｍｍの高炭素ステンレス鋼が
基材として使用された。このステンレス鋼は，９重量％
のＣｒ，０．５重量％の炭素，残りが鉄で構成されてい
る。厚みが１μｍのＡｌ被覆層をＡｌの真空蒸着法によ
り基材の両面に形成し，Ａｌ被覆基材を得た。この被覆
基材に，表１に示すような大気中，９５０℃の温度で１
５秒の熱処理を施し，その後１０℃／秒の冷却速度で冷
却することにより比較例７の鉄基合金部材を得た。This iron-based alloy member has an Fe—Al diffusion layer having a thickness of 60 μm. The Vickers hardness of the substrate is 460, and the surface hardness of the diffusion layer is 950. Comparative Example 7 A high carbon stainless steel having a thickness of 0.27 mm was used as a base material. 9% by weight of this stainless steel
Of Cr, 0.5% by weight of carbon and the balance of iron. An Al coating layer having a thickness of 1 μm was formed on both surfaces of the substrate by a vacuum deposition method of Al to obtain an Al-coated substrate. The coated substrate was exposed to air at a temperature of 950 ° C. as shown in Table 1 for 1 hour.
The iron-based alloy member of Comparative Example 7 was obtained by performing a heat treatment for 5 seconds and then cooling at a cooling rate of 10 ° C./second.
【００５３】この鉄基合金部材は，１μｍの厚みを有す
るＦｅ−Ａｌ拡散層を有し，基材のビッカース硬度は４
５０である。拡散層の厚さが薄いため，拡散層の表面硬
度，Ａｌ含有量，ピーク比および体積率は計算できなか
った。
（比較例８）厚さ０．５ｍｍの析出硬化型ステンレス鋼
を基材として使用した。このステンレス鋼は１８重量％
のＣｒ，１２重量％のＮｉ，炭素と窒素の合計が０．０
５重量％，残りが鉄で構成されている。基材は０．２ｍ
ｍの厚みになるように冷間圧延された。厚みが１μｍの
Ａｌ被覆層をＡｌの真空蒸着法により基材の両面に形成
し，Ａｌ被覆基材を得た。この被覆基材に，表１に示す
ようなアルゴンガス中，６００℃の温度で２時間の熱処
理を施し，比較例８の鉄基合金部材を得た。This iron-based alloy member has an Fe—Al diffusion layer having a thickness of 1 μm, and has a Vickers hardness of 4
50. Due to the small thickness of the diffusion layer, the surface hardness, Al content, peak ratio and volume ratio of the diffusion layer could not be calculated. Comparative Example 8 A precipitation-hardened stainless steel having a thickness of 0.5 mm was used as a base material. 18% by weight of this stainless steel
Of Cr, 12% by weight of Ni, and the sum of carbon and nitrogen is 0.0
5% by weight, with the balance being iron. Substrate is 0.2m
It was cold rolled to a thickness of m. An Al coating layer having a thickness of 1 μm was formed on both surfaces of the substrate by a vacuum deposition method of Al to obtain an Al-coated substrate. The coated base material was subjected to a heat treatment at a temperature of 600 ° C. for 2 hours in an argon gas as shown in Table 1 to obtain an iron-based alloy member of Comparative Example 8.
【００５４】この鉄基合金部材は，１μｍの厚みを有す
るＦｅ−Ａｌ拡散層を有し，基材のビッカース硬度は５
００である。拡散層の厚さが薄いため，拡散層の表面硬
度，Ａｌ含有量，ピーク比および体積率は計算できなか
った。
（比較例９）厚さ０．５ｍｍの析出硬化型ステンレス鋼
を基材として使用した。このステンレス鋼は１８重量％
のＣｒ，１２重量％のＮｉ，炭素と窒素の合計が０．０
５重量％，残りが鉄で構成されている。厚みが９μｍの
アルミ箔を基材の両面に配置して積層物を得た後，その
積層物を圧延して厚みが０．４８ｍｍのＡｌ被覆基材を
得た。この被覆基材をさらに冷間圧延して最終的にその
厚みを０．２ｍｍにした。この被覆基材に，表１に示す
ようなアルゴンガス中，６００℃の温度で０．３時間の
熱処理を施し，比較例９の鉄基合金部材を得た。This iron-based alloy member has an Fe—Al diffusion layer having a thickness of 1 μm, and has a Vickers hardness of 5
00. Due to the small thickness of the diffusion layer, the surface hardness, Al content, peak ratio and volume ratio of the diffusion layer could not be calculated. (Comparative Example 9) A precipitation hardening stainless steel having a thickness of 0.5 mm was used as a base material. 18% by weight of this stainless steel
Of Cr, 12% by weight of Ni, and the sum of carbon and nitrogen is 0.0
5% by weight, with the balance being iron. An aluminum foil having a thickness of 9 μm was disposed on both sides of the substrate to obtain a laminate, and the laminate was rolled to obtain an Al-coated substrate having a thickness of 0.48 mm. The coated substrate was further cold-rolled to a final thickness of 0.2 mm. The coated substrate was subjected to a heat treatment at 600 ° C. for 0.3 hours in an argon gas as shown in Table 1 to obtain an iron-based alloy member of Comparative Example 9.
【００５５】この鉄基合金部材は，３μｍの厚みを有す
るＦｅ−Ａｌ拡散層を有し，基材のビッカース硬度は４
００で，拡散層の表面硬度は３００である。Ｘ線回折結
果より，拡散層は高Ａｌ濃度の金属間化合物（Ａｌ2 Ｆ
ｅ, Ａｌ5 Ｆｅ2,Ａｌ3 ＦｅおよびＡｌ13Ｆｅ4)を含ま
ないことが確認された。一方，別の金属間化合物（Ａｌ
ＦｅおよびＡｌＦｅ3)は拡散層内に形成されていること
が確認されたので，拡散層中のＦｅ−Ａｌ金属間化合物
の体積率のみ計算可能であった。また，拡散層は純Ａｌ
を含むことも確認されている。This iron-based alloy member has an Fe—Al diffusion layer having a thickness of 3 μm, and has a Vickers hardness of 4
At 00, the surface hardness of the diffusion layer is 300. From the results of X-ray diffraction, the diffusion layer was found to have a high Al concentration of the intermetallic compound (Al 2 F).
e, Al 5 Fe 2 , Al 3 Fe and Al 13 Fe 4 ). On the other hand, another intermetallic compound (Al
Since Fe and AlFe 3 ) were confirmed to be formed in the diffusion layer, only the volume ratio of the Fe-Al intermetallic compound in the diffusion layer could be calculated. The diffusion layer is pure Al
It has also been confirmed to contain
【００５６】（比較例１０）厚さ０．５ｍｍの析出硬化
型ステンレス鋼を基材として使用した。このステンレス
鋼は１８重量％のＣｒ，１２重量％のＮｉ，炭素と窒素
の合計が０．０５重量％，残りが鉄で構成されている。
厚みが９μｍのアルミ箔を基材の両面に配置して積層物
を得た後，その積層物を圧延して厚みが０．４８ｍｍの
Ａｌ被覆基材を得た。この被覆基材をさらに冷間圧延し
て最終的にその厚みを０．２ｍｍにした。この被覆基材
に，表１に示すようなアルゴンガス中，６００℃の温度
で６時間の熱処理を施し，比較例１０の鉄基合金部材を
得た。(Comparative Example 10) A precipitation-hardening stainless steel having a thickness of 0.5 mm was used as a base material. This stainless steel is composed of 18% by weight of Cr, 12% by weight of Ni, a total of 0.05% by weight of carbon and nitrogen, and the balance of iron.
An aluminum foil having a thickness of 9 μm was disposed on both sides of the substrate to obtain a laminate, and the laminate was rolled to obtain an Al-coated substrate having a thickness of 0.48 mm. The coated substrate was further cold-rolled to a final thickness of 0.2 mm. This coated substrate was subjected to a heat treatment at a temperature of 600 ° C. for 6 hours in an argon gas as shown in Table 1 to obtain an iron-based alloy member of Comparative Example 10.
【００５７】この鉄基合金部材は，３μｍの厚みを有す
るＦｅ−Ａｌ拡散層を有し，基材のビッカース硬度は４
５０で，拡散層の表面硬度は４５０である。Ｘ線回折結
果より，拡散層は高Ａｌ濃度の金属間化合物（Ａｌ2 Ｆ
ｅ, Ａｌ5 Ｆｅ2,Ａｌ3 ＦｅおよびＡｌ13Ｆｅ4)を含ま
ないことが確認された。一方，別の金属間化合物（Ａｌ
ＦｅおよびＡｌＦｅ3)は拡散層内に形成されていること
が確認されたので，拡散層中のＦｅ−Ａｌ金属間化合物
の体積率のみ計算可能であった。This iron-based alloy member has an Fe—Al diffusion layer having a thickness of 3 μm, and has a Vickers hardness of 4
At 50, the surface hardness of the diffusion layer is 450. From the results of X-ray diffraction, the diffusion layer was found to have a high Al concentration of the intermetallic compound (Al 2 F).
e, Al 5 Fe 2 , Al 3 Fe and Al 13 Fe 4 ). On the other hand, another intermetallic compound (Al
Since Fe and AlFe 3 ) were confirmed to be formed in the diffusion layer, only the volume ratio of the Fe-Al intermetallic compound in the diffusion layer could be calculated.
【００５８】（比較例１１）厚さ０．５ｍｍの析出硬化
型ステンレス鋼を基材として使用した。このステンレス
鋼は１８重量％のＣｒ，１２重量％のＮｉ，炭素と窒素
の合計が０．０５重量％，残りが鉄で構成されている。
厚みが９μｍのアルミ箔を基材の両面に配置して積層物
を得た後，その積層物を圧延して厚みが０．４８ｍｍの
Ａｌ被覆基材を得た。この被覆基材をさらに冷間圧延し
て最終的にその厚みを０．２ｍｍにした。この被覆基材
に，表１に示すようなアルゴンガス中，６５０℃の温度
で２時間の熱処理を施し，比較例１１の鉄基合金部材を
得た。(Comparative Example 11) A precipitation hardening stainless steel having a thickness of 0.5 mm was used as a base material. This stainless steel is composed of 18% by weight of Cr, 12% by weight of Ni, a total of 0.05% by weight of carbon and nitrogen, and the balance of iron.
An aluminum foil having a thickness of 9 μm was disposed on both sides of the substrate to obtain a laminate, and the laminate was rolled to obtain an Al-coated substrate having a thickness of 0.48 mm. The coated substrate was further cold-rolled to a final thickness of 0.2 mm. This coated substrate was subjected to a heat treatment at 650 ° C. for 2 hours in an argon gas as shown in Table 1 to obtain an iron-based alloy member of Comparative Example 11.
【００５９】この鉄基合金部材は，３μｍの厚みを有す
るＦｅ−Ａｌ拡散層を有し，基材のビッカース硬度は４
５０で，拡散層の表面硬度は５００である。
（比較例１２）厚さ１ｍｍの析出硬化型ステンレス鋼を
基材として使用した。このステンレス鋼は１６重量％の
Ｃｒ，４重量％のＮｉ，４重量％Ｃｕ，残りが鉄で構成
されている。固溶化熱処理が１０５０℃で基材に施され
た。厚みが６μｍのアルミ箔をこの処理基材の両面に配
置して積層物を得た後，その積層物を圧延してＡｌ被覆
基材を得た。この被覆基材に，表１に示すようなアルゴ
ンガス中，４００℃の温度で４時間の熱処理を施し，比
較例１２の鉄基合金部材を得た。This iron-based alloy member has an Fe—Al diffusion layer having a thickness of 3 μm, and has a Vickers hardness of 4
At 50, the surface hardness of the diffusion layer is 500. (Comparative Example 12) A precipitation-hardened stainless steel having a thickness of 1 mm was used as a base material. This stainless steel is composed of 16% by weight of Cr, 4% by weight of Ni, 4% by weight of Cu and the balance of iron. A solution heat treatment was applied to the substrate at 1050 ° C. An aluminum foil having a thickness of 6 μm was arranged on both sides of the treated substrate to obtain a laminate, and the laminate was rolled to obtain an Al-coated substrate. The coated substrate was subjected to a heat treatment at a temperature of 400 ° C. for 4 hours in an argon gas as shown in Table 1 to obtain an iron-based alloy member of Comparative Example 12.
【００６０】この鉄基合金部材は，５μｍの厚みを有す
るＦｅ−Ａｌ拡散層を有し，基材のビッカース硬度は３
００で，拡散層の表面硬度は２５０である。また，拡散
層に純Ａｌが含まれていることが確認された。実施例１
〜１５および比較例１〜１２において，基材の組成およ
び熱処理条件が表１にまとめられている。また，Ｆｅ−
Ａｌ拡散層の厚さ（μｍ）および表面硬度（Ｈｖ），拡
散層の外表面からおよそ２μｍの深さ内に含まれるＡｌ
含有量（重量％），拡散層の全体積に対するＦｅ−Ａｌ
金属間化合物の体積率(vol％），金属間化合物のＸ線ピ
ーク比（％）および基材のビッカース硬度（Ｈｖ）が表
２に示されている。This iron-based alloy member has an Fe—Al diffusion layer having a thickness of 5 μm, and has a Vickers hardness of 3
At 00, the surface hardness of the diffusion layer is 250. It was also confirmed that the diffusion layer contained pure Al. Example 1
Table 1 summarizes the composition of the substrate and the heat treatment conditions in Comparative Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 12. In addition, Fe-
The thickness (μm) and surface hardness (Hv) of the Al diffusion layer, Al contained within a depth of about 2 μm from the outer surface of the diffusion layer
Content (% by weight), Fe-Al based on the total volume of the diffusion layer
Table 2 shows the volume ratio (vol%) of the intermetallic compound, the X-ray peak ratio (%) of the intermetallic compound, and the Vickers hardness (Hv) of the base material.
【００６１】[0061]
【表１】 [Table 1]
【００６２】[0062]
【表２】 [Table 2]
【００６３】図６は上記実施例と比較例の結果に基づい
て求められた拡散層の表面硬度（縦軸）と拡散層のＡｌ
含有量（横軸）との関係を示している。Ａｌ含有量が３
５〜６５重量％の範囲内にある時，６００〜１２００の
間の高い硬度が得られることが図６の曲線から理解され
るだろう。反対に，Ａｌ含有量が３５重量％以下であっ
たり，６５重量％以上であったりすると，拡散層の硬度
が著しく低下することがわかる。FIG. 6 shows the surface hardness (vertical axis) of the diffusion layer obtained based on the results of the above embodiment and comparative example, and the Al of the diffusion layer.
The relationship with the content (horizontal axis) is shown. Al content is 3
It can be seen from the curves in FIG. 6 that when in the range of 5 to 65% by weight, a high hardness between 600 and 1200 is obtained. Conversely, when the Al content is 35% by weight or less or 65% by weight or more, the hardness of the diffusion layer is significantly reduced.
【００６４】比較例６では拡散層の硬度が９５０で，基
材の硬度が４６０であり，それぞれ高い硬度を示してい
るが，電気カミソリ用刃をこの比較例６の鉄基合金部材
で作成したところ，拡散層の厚さが厚い（＝６０μｍ）
ため刃先で多数の欠けが発生した。図７は上記実施例と
比較例の結果に基づいて求められた拡散層の表面硬度
（縦軸）とピーク比（横軸）との関係を示している。ピ
ーク比が１０％あるいはそれ以上である時，６００〜１
２００の間の高い硬度が得られることが図７の曲線から
理解されるだろう。In Comparative Example 6, the hardness of the diffusion layer was 950, and the hardness of the base material was 460, indicating high hardness. The electric razor blade was made of the iron-based alloy member of Comparative Example 6. However, the thickness of the diffusion layer is large (= 60 μm)
As a result, a number of chips occurred at the cutting edge. FIG. 7 shows the relationship between the surface hardness (vertical axis) of the diffusion layer and the peak ratio (horizontal axis) obtained based on the results of the above-described example and comparative example. When the peak ratio is 10% or more, 600 to 1
It can be seen from the curves in FIG. 7 that a high hardness between 200 is obtained.
【００６５】このように，本発明の鉄基合金部材は基材
のビッカース硬度を４００あるいはそれ以上に保ちつ
つ，拡散層の高い硬度を提供するので，電気カミソリや
バリカン等の刃や歯車や軸受けのような摺動部材に好ん
で使用されるだろう。As described above, the iron-based alloy member of the present invention provides a high hardness of the diffusion layer while maintaining the Vickers hardness of the base material at 400 or more, so that the blade, the gear, the bearing, etc. It will be used preferably for sliding members such as.
【００６６】[0066]
【発明の効果】上記のように本発明の鉄基合金部材は，
４００あるいはそれ以上のビッカース硬度を有するＦｅ
−Ｃｒ系ステンレス鋼の基材とその基材の表面に以下の
特徴，(1）拡散層の厚さは２〜５０μｍの範囲である，
(2）拡散層は，拡散層の全体積に対して少なくとも９０
体積％のＡｌ−Ｆｅ金属間化合物を含む，(3）拡散層の
表面から少なくとも２μｍ深さまでのＡｌ含有量は３５
〜６５重量％である（ここに重量％は拡散層の少なくと
も２μｍ深さまでの領域の総重量に基づくものである),
を有するＡｌ−Ｆｅ拡散層で構成されており，その結
果，基材の強度と靱性を損なうことなく高い表面硬度と
耐摩耗性を提供できるものである。また，Ａｌ−Ｆｅ拡
散層は，熱処理中に基材の金属元素，例えば，Ｆｅおよ
びＣｒ，と基材上のアルミニウム層のＡｌの間での相互
拡散を介して形成されるので，拡散層と基材との間に優
れた密着性を提供することが可能である。As described above, the iron-based alloy member of the present invention
Fe having a Vickers hardness of 400 or more
-Cr-based stainless steel substrate and the surface of the substrate have the following features: (1) The thickness of the diffusion layer is in the range of 2 to 50 µm;
(2) The diffusion layer should be at least 90% of the total volume of the diffusion layer.
(3) Al content from the surface of the diffusion layer to a depth of at least 2 μm containing 35% by volume of Al-Fe intermetallic compound is 35%.
６５65% by weight (where% by weight is based on the total weight of the diffusion layer up to at least 2 μm depth),
As a result, high surface hardness and wear resistance can be provided without impairing the strength and toughness of the base material. Also, since the Al—Fe diffusion layer is formed through interdiffusion between the metal elements of the base material, for example, Fe and Cr, and Al of the aluminum layer on the base material during the heat treatment, It is possible to provide excellent adhesion to a substrate.
【００６７】また，拡散層の厚みを５〜１５μｍとする
ことによって，本発明の鉄基合金部材をシャープエッジ
を有する刃物，例えば，電気カミソリやバリカン等の刃
材料として使用する場合に，エッジでの欠けの発生を防
ぐことができ，結果的に高い硬度と耐摩耗性に優れたシ
ャープエッジを提供することができるのである。By setting the thickness of the diffusion layer to 5 to 15 μm, the iron-based alloy member of the present invention can be used as a blade having a sharp edge, for example, a blade material for an electric razor or a clipper. As a result, it is possible to provide a sharp edge having high hardness and excellent abrasion resistance.
【図１】Ａｌ，ＦｅおよびＣｒのＥＰＭＡ(Electron Pr
obe Micro Analysis）プロファイルを有する，本発明の
鉄基合金部材の断面ＳＥＭ写真である。FIG. 1 EPMA (Electron Pr) of Al, Fe and Cr
3 is a cross-sectional SEM photograph of an iron-based alloy member of the present invention having an obe Micro Analysis) profile.
【図２】図１のＥＰＭＡプロファイルの説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an EPMA profile in FIG. 1;
【図３】鉄基合金部材の拡散層の外表面から深さ方向に
おけるＡｌおよびＣｒ含有量の変化を示すグラフであ
る。FIG. 3 is a graph showing changes in Al and Cr contents in a depth direction from the outer surface of a diffusion layer of an iron-based alloy member.
【図４】拡散層の外表面から深さ方向におけるビッカー
ス硬度の変化を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a change in Vickers hardness in a depth direction from an outer surface of a diffusion layer.
【図５】拡散層の外表面でのＸ線回折を介して得られる
Ｘ線回折プロファイルである。FIG. 5 is an X-ray diffraction profile obtained via X-ray diffraction on the outer surface of the diffusion layer.
【図６】拡散層の表面硬度（縦軸）と拡散層の外表面か
らおよそ２μｍの深さ内のＡｌ含有量（横軸）との関係
を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the surface hardness of the diffusion layer (vertical axis) and the Al content within a depth of about 2 μm from the outer surface of the diffusion layer (horizontal axis).
【図７】拡散層の表面硬度（縦軸）とＦｅ−Ａｌ金属間
化合物のピーク比（横軸）との関係を示すグラフであ
る。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the surface hardness of the diffusion layer (vertical axis) and the peak ratio of the Fe—Al intermetallic compound (horizontal axis).
２１ アルミニウムのＥＰＭＡプロファイル ２２ 鉄のＥＰＭＡプロファイル ２３ クロムのＥＰＭＡプロファイル ２４ ニッケル被膜 21 EPMA profile of aluminum 22 EPMA Profile of Iron 23 Chrome EPMA Profile 24 Nickel coating
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 修司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 山田 廣志 愛知県春日井市高森台１−12−24 (72)発明者 岩根 文男 愛知県名古屋市南区泉楽通４−７−３ 真栄マンション泉楽602 (56)参考文献 特開 平６−306573（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−119750（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−250995（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−97940（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−128270（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−176060（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−18410（ＪＰ，Ａ) ステンレス協会編，ステンレス鋼便覧 −第３版−，日本，日刊工業新聞社／藤 吉敏生，1995年 １月24日，Ｐ．184 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 10/48 B26B 1/00 B26B 19/00 C22C 38/00 302 C22C 38/42 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Shuji Yamada 1048 Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Works, Ltd. (72) Inventor Hiroshi Yamada 1-12-24 Takamoridai, Kasugai-shi, Aichi (72) Inventor Fumio Iwane 4-7-3 Izuraku-dori, Minami-ku, Nagoya-shi, Aichi 602 Mae-Ei Apartment Izuraku 602 (56) References JP-A-6-306573 (JP, A) JP-A-7-119750 (JP, A) JP 4-250995 (JP, A) JP-A-53-97940 (JP, A) JP-A-60-128270 (JP, A) JP-A-1-176060 (JP, A) JP-A-7-18410 (JP , A) Stainless Steel Association Handbook-Stainless Steel Handbook-3rd Edition-, Nikkan Kogyo Shimbun / Toshio Fujiyoshi, Japan, January 24, 1995, p. 184 (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) C23C 10/48 B26B 1/00 B26B 19/00 C22C 38/00 302 C22C 38/42
Claims (7)
有する鉄基合金部材： Ｆｅ−Ｃｒ系ステンレス鋼でなる基材，基材の硬度はビ
ッカース硬度で４００あるいはそれ以上である；および
基材表面に形成されたＦｅ−Ａｌ拡散層， 前記拡散層の厚さは２〜５０μｍである， 前記拡散層は拡散層の全体積に対して少なくとも９０体
積％のＦｅ−Ａｌ金属間化合物を含む， 前記拡散層の表面から少なくとも２μｍ深さまでのＡｌ
含有量は３５〜６５重量％である，この重量％は拡散層
の少なくとも２μｍ深さまでの領域の総重量に基づくも
のである,前記拡散層の外表面でのＸ線回折により得ら
れるＸ線回折プロファイルにおいて，前記金属間化合物
の主ピーク高さをＰ１とし，ＡｌＦｅおよびＡｌＦｅ 3
の主ピーク高さをＰ２とするとき，ピーク比（％）が１
００×Ｐ１ /( Ｐ１＋Ｐ２）で定義され，前記拡散層はピ
ーク比が少なくとも１０％となるような量で前記金属間
化合物を含んでいる。1. An iron-based alloy member having an Fe—Al diffusion layer having the following constitution: a base material made of Fe—Cr stainless steel, and the hardness of the base material is 400 or more in Vickers hardness; A Fe-Al diffusion layer formed on the surface of the material, wherein the thickness of the diffusion layer is 2 to 50 µm; and the diffusion layer contains at least 90% by volume of an Fe-Al intermetallic compound based on the total volume of the diffusion layer. Al from the surface of the diffusion layer to a depth of at least 2 μm.
Content is 35 to 65 wt%, the weight percent of this is based on the total weight of the region up to at least 2μm depth of the diffusion layer, resulting et by X-ray diffraction at the outer surface of the diffusion layer
The X-ray diffraction profile of the intermetallic compound
The main peak height of Pt is P1, and AlFe and AlFe 3
When the main peak height is P2, the peak ratio (%) is 1
00 × P1 / ( P1 + P2), and the diffusion layer is
In a quantity such that the work ratio is at least 10%.
Contains compounds .
Ｆｅ2,Ａｌ3ＦｅおよびＡｌ13Ｆｅ4からなるグループか
ら選択される少なくとも一つを含むことを特徴とする請
求項１に記載の鉄基合金部材。2. The method according to claim 1, wherein the intermetallic compound is Al 2 Fe, Al 5
Fe 2, Al 3 Fe and Al 13 ferrous alloy as claimed in claim 1, characterized in that it comprises at least one selected from the group consisting of Fe 4.
ことを特徴とする請求項１に記載の鉄基合金部材。3. The iron-based alloy member according to claim 1, wherein the thickness of the diffusion layer is 5 to 15 μm .
鉄，１５〜２０重量％のクロム，３〜１３重量％のニッ
ケル，および以下の (i ）〜 (iii ）のいずれか一つ： (i ）３〜６重量％の銅， (ii) 炭素と窒素の合計が０．０１〜０．２重量％，およ
び (iii ）０．５〜２重量％のアルミニウム， を含む ことを特徴とする請求項１に記載の鉄基合金部
材。 4. The method according to claim 1, wherein the base material comprises 66 to 81.9% by weight.
Iron, 15-20% by weight of chromium, 3-13% by weight of nickel
Kel, and one of the following (i ) to (iii ): (i ) 3 to 6% by weight of copper, (ii) a total of 0.01 to 0.2% by weight of carbon and nitrogen, and
2. The iron-based alloy member according to claim 1, further comprising (iii ) 0.5 to 2% by weight of aluminum .
鉄，１０〜１９重量％のクロム，０．１〜１．２重量％
の炭素，３重量％以下のニッケルを含むことを特徴とす
る請求項１に記載の鉄基合金部材。 5. The method according to claim 1, wherein the base material comprises 73 to 89.9% by weight.
Iron, 10-19% by weight chromium, 0.1-1.2% by weight
2. The iron-based alloy member according to claim 1, comprising 3% by weight or less of nickel . 3.
を有する鉄基合金部材の製造方法： 基材上にＡｌ表面層を形成しＡｌ被覆基材を得る，前記
基材は，６６〜８１．９重量％の鉄，１５〜２０重量％
のクロム，３〜１３重量％のニッケル；および以下の
(i ）〜 (iii ）のいずれか一つを含む， (i ）３〜６重量％の銅， (ii) 炭素と窒素の合計が０．０１〜０．２重量％以下，
および (iii ）０．５〜２重量％のアルミニウム， 被覆基材を４５０〜６００℃の熱処理温度で０．５〜４
時間保持し，ビッカース硬度で４００あるいはそれ以上
の硬度に基材を硬化させるとともに，Ａｌ原子の基材へ
の拡散とＦｅ原子のＡｌ表面層への拡散の相互拡散に基
づいて被覆基材の表面にＦｅ−Ａｌ拡散層を形成する，
前記拡散層は，拡散層の全体積に対して少なくとも１０
体積％のＦｅ−Ａｌ金属間化合物を含み，かつ拡散層の
厚さが２〜５０μｍになるように形成される。 6.Fe-Al diffusion layer including the following steps
Method for producing iron-based alloy member having Forming an Al surface layer on a substrate to obtain an Al-coated substrate,
The base material is 66-81.9 wt% iron, 15-20 wt%
Of chromium, 3 to 13% by weight of nickel; and
(i ) ~ (iii ) (i ) 3-6% copper by weight, (ii) The sum of carbon and nitrogen is 0.01-0.2% by weight or less,
and (iii ) 0.5-2% by weight aluminum, The coated substrate is heated at a heat treatment temperature of 450 to 600 ° C for 0.5 to 4
Hold for time, 400 or more in Vickers hardness
Hardens the base material to a hardness of
Diffusion based on the diffusion of Fe and the diffusion of Fe atoms into the Al surface layer
Forming an Fe-Al diffusion layer on the surface of the coating substrate,
The diffusion layer has at least 10% of the total volume of the diffusion layer.
Volume% Fe-Al intermetallic compound and the diffusion layer
It is formed to have a thickness of 2 to 50 μm.
を有する鉄基合金部材の製造方法： 基材上にＡｌ表面層を形成しＡｌ被覆基材を得る，前記
基材は，７３〜８９．９重量％の鉄，１０〜１９重量％
のクロム，０．１〜１．２重量％の炭素，３重量％以下
のニッケルを含む； 被覆基材を９００〜１１００℃の熱処理温度で１５〜１
８０秒間保持し，Ａｌ原子の基材への拡散とＦｅ原子の
Ａｌ表面層への拡散の相互拡散に基づいて被覆基材の表
面にＦｅ−Ａｌ拡散層を形成する，前記拡散層は，拡散
層の全体積に対して少なくとも１０体積％のＦｅ−Ａｌ
金属間化合物を含み，かつ拡散層の厚さが２〜５０μｍ
になるように形成され る； 前記被覆基材を熱処理温度から少なくとも１０℃／秒の
冷却速度で冷却し，ビッカース硬度で４００あるいはそ
れ以上の硬度に基材を硬化させる。 7. A method for producing an iron-based alloy member having an Fe—Al diffusion layer, comprising the steps of: forming an Al surface layer on a substrate to obtain an Al-coated substrate ; 0.9% by weight iron, 10-19% by weight
Chromium, 0.1-1.2% by weight carbon, 3% by weight or less
The coated substrate at a heat treatment temperature of 900 to 1100 ° C. for 15 to 1
Holding for 80 seconds, diffusion of Al atoms into the base material and Fe atoms
Table of coated substrates based on interdiffusion of diffusion to Al surface layer
Forming an Fe—Al diffusion layer on the surface, wherein the diffusion layer
At least 10% by volume Fe-Al, based on the total volume of the layer
Contains an intermetallic compound and the thickness of the diffusion layer is 2 to 50 μm
Ru is formed to be in; the coated substrate from the heat treatment temperature of at least 10 ° C. / sec
Cool at the cooling rate and 400 or Vickers hardness.
The substrate is hardened to a higher hardness.
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