JPH06122957A - フェライト系ステンレス材の表面処理方法 - Google Patents
フェライト系ステンレス材の表面処理方法Info
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- JPH06122957A JPH06122957A JP27324592A JP27324592A JPH06122957A JP H06122957 A JPH06122957 A JP H06122957A JP 27324592 A JP27324592 A JP 27324592A JP 27324592 A JP27324592 A JP 27324592A JP H06122957 A JPH06122957 A JP H06122957A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 表面硬度が高くて、耐磨耗性、母材硬度およ
び母材靭性が十分なものとなるフェライト系ステンレス
材の表面処理方法を提供する。 【構成】 窒素を含む減圧雰囲気中にＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ
−Ａｌ系フェライト合金をセットしグロー放電を生起さ
せて窒化処理することによりフェライト合金表面に窒化
物層を生成させるようにするフェライト系ステンレス材
の表面処理方法であって、前記フェライト合金の組成
が、Ｃｒ：２０〜４０重量％、Ｎｉ：２〜３０重量％、
Ａｌ：２〜１５重量％、Ｚｒ，Ｙ，Ｈｆ，Ｃｅ，Ｌａ，
ＮｄおよびＧｄのうちのいずれか１種または２種以上：
０．０５〜３．０重量％、Ｔｉ：０〜０．５重量％、残
部：Ｆｅからなる組成であることを特徴とする。
び母材靭性が十分なものとなるフェライト系ステンレス
材の表面処理方法を提供する。 【構成】 窒素を含む減圧雰囲気中にＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ
−Ａｌ系フェライト合金をセットしグロー放電を生起さ
せて窒化処理することによりフェライト合金表面に窒化
物層を生成させるようにするフェライト系ステンレス材
の表面処理方法であって、前記フェライト合金の組成
が、Ｃｒ：２０〜４０重量％、Ｎｉ：２〜３０重量％、
Ａｌ：２〜１５重量％、Ｚｒ，Ｙ，Ｈｆ，Ｃｅ，Ｌａ，
ＮｄおよびＧｄのうちのいずれか１種または２種以上：
０．０５〜３．０重量％、Ｔｉ：０〜０．５重量％、残
部：Ｆｅからなる組成であることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、表面硬度が高くて、
耐磨耗性、母材硬度および母材靭性がいずれも十分であ
って、刃物、ギア、シャフトなどの部品に適するものが
得られるフェライト系ステンレス材の表面処理方法に関
する。
耐磨耗性、母材硬度および母材靭性がいずれも十分であ
って、刃物、ギア、シャフトなどの部品に適するものが
得られるフェライト系ステンレス材の表面処理方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、母材硬度や母材靭性の十分な金属
材の表面にセラミックのコーテング層を形成し、表面硬
度や耐磨耗性を上げる試みがなされている。セラミック
のコーテング層の形成方法には、溶射、ＰＶＤ、ＣＶＤ
が挙げられる。しかしながら、溶射では緻密なコーテン
グ層が形成出来ないため、十分な表面硬度の確保ができ
ず、ＰＶＤやＣＶＤではコーテング層の厚みや密着強度
が不足するため結果的に表面硬度や耐磨耗性を上げるこ
とが出来ない。
材の表面にセラミックのコーテング層を形成し、表面硬
度や耐磨耗性を上げる試みがなされている。セラミック
のコーテング層の形成方法には、溶射、ＰＶＤ、ＣＶＤ
が挙げられる。しかしながら、溶射では緻密なコーテン
グ層が形成出来ないため、十分な表面硬度の確保ができ
ず、ＰＶＤやＣＶＤではコーテング層の厚みや密着強度
が不足するため結果的に表面硬度や耐磨耗性を上げるこ
とが出来ない。
【０００３】一方、従来、鋼やＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系鋼の
表面に、（例えば、ＮＨ3 ガスの熱分解を伴う）ガス窒
化や（例えば、Ｎ2 ガスやＮＨ3 ガスのグロー法でによ
る分解を伴う）イオン窒化で窒化物層を生成イオン窒化
で窒化物層を生成させることで表面硬度や耐磨耗性を上
げる方法がある。この窒化による方法は、表面にコーテ
ング層を積層するのではなく、鋼の表面から少し内部の
間を窒化物に変える方法であるため、剥離・欠落の心配
はなくてＨｖ＝１０００程度の表面硬度になる。ただ、
母材硬度がＨｖ＝２００程度と随分低く十分でない。焼
き入れで母材硬度を予め上げても、窒化温度が焼鈍温度
に近くて、結局、Ｈｖ＝３５０程度の母材硬度の確保に
留まる。
表面に、（例えば、ＮＨ3 ガスの熱分解を伴う）ガス窒
化や（例えば、Ｎ2 ガスやＮＨ3 ガスのグロー法でによ
る分解を伴う）イオン窒化で窒化物層を生成イオン窒化
で窒化物層を生成させることで表面硬度や耐磨耗性を上
げる方法がある。この窒化による方法は、表面にコーテ
ング層を積層するのではなく、鋼の表面から少し内部の
間を窒化物に変える方法であるため、剥離・欠落の心配
はなくてＨｖ＝１０００程度の表面硬度になる。ただ、
母材硬度がＨｖ＝２００程度と随分低く十分でない。焼
き入れで母材硬度を予め上げても、窒化温度が焼鈍温度
に近くて、結局、Ｈｖ＝３５０程度の母材硬度の確保に
留まる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記事情
に鑑み、表面硬度が高くて、耐磨耗性、母材硬度および
母材靭性がいずれも十分であって、刃物、ギア、シャフ
トなどの部品に適するものが得られるフェライト系ステ
ンレス材の表面処理方法を提供することを課題とする。
に鑑み、表面硬度が高くて、耐磨耗性、母材硬度および
母材靭性がいずれも十分であって、刃物、ギア、シャフ
トなどの部品に適するものが得られるフェライト系ステ
ンレス材の表面処理方法を提供することを課題とする。
【０００５】
【問題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、この発明にかかるフェライト系ステンレス材の表面
処理方法では、窒素を含む減圧雰囲気中にＦｅ−Ｃｒ−
Ｎｉ−Ａｌ系フェライト合金をセットしグロー放電を生
起させることによりフェライト合金表面に窒化物層を生
成させるようにするフェライト系ステンレス材の表面処
理方法であって、前記フェライト合金の組成を、Ｃｒ：
２０〜４０重量％、Ｎｉ：２〜３０重量％、Ａｌ：２〜
１５重量％、Ｚｒ，Ｙ，Ｈｆ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｎｄおよび
Ｇｄのうちのいずれか１種または２種以上：０．０５〜
３．０重量％、Ｔｉ：０〜０．５重量％、残部：Ｆｅと
している。
め、この発明にかかるフェライト系ステンレス材の表面
処理方法では、窒素を含む減圧雰囲気中にＦｅ−Ｃｒ−
Ｎｉ−Ａｌ系フェライト合金をセットしグロー放電を生
起させることによりフェライト合金表面に窒化物層を生
成させるようにするフェライト系ステンレス材の表面処
理方法であって、前記フェライト合金の組成を、Ｃｒ：
２０〜４０重量％、Ｎｉ：２〜３０重量％、Ａｌ：２〜
１５重量％、Ｚｒ，Ｙ，Ｈｆ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｎｄおよび
Ｇｄのうちのいずれか１種または２種以上：０．０５〜
３．０重量％、Ｔｉ：０〜０．５重量％、残部：Ｆｅと
している。
【０００６】この発明では、グロー放電によるＮ2 なし
いＮＨ3 の分解で生じたＮイオンがフェライト合金の表
面層部分と反応し窒化物層が生成されてゆく。つまり、
この発明の場合、フェライト合金表面がイオン窒化され
るのである。窒化物層は主に窒化クロムからなるが、他
に窒化アルミニウムや窒化鉄等も含まれている。この発
明で用いるＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ａｌ系フェライト合金
は、ＮｉＡｌ系Ｂ２相粒子が母相中に分散しており、靭
性のみならず硬度も十分なものである。
いＮＨ3 の分解で生じたＮイオンがフェライト合金の表
面層部分と反応し窒化物層が生成されてゆく。つまり、
この発明の場合、フェライト合金表面がイオン窒化され
るのである。窒化物層は主に窒化クロムからなるが、他
に窒化アルミニウムや窒化鉄等も含まれている。この発
明で用いるＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ａｌ系フェライト合金
は、ＮｉＡｌ系Ｂ２相粒子が母相中に分散しており、靭
性のみならず硬度も十分なものである。
【０００７】減圧雰囲気にセットされるＦｅ−Ｃｒ−Ｎ
ｉ−Ａｌ系フェライト合金は、インゴットから適当な形
にしたもの（例えば、合金板など）に限らず、水アトマ
イズ法により得た合金粉末を圧粉成形し焼結させた焼結
体の形態のものもある。この発明の場合、窒素を含む減
圧雰囲気中へのセット前に、（必要に応じて所定の形状
に成形してから）非酸化性雰囲気で１２５０〜１３５０
℃の範囲の温度に昇温し所定時間保持したあと１０℃／
秒以上の冷却速度で急冷する適切な熱処理が予め施され
ているＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ａｌ系フェライト合金は、Ｎ
ｉＡｌ系Ｂ２相粒子が母相に適切な状態で分散してお
り、より硬度が高いため適当である。１２５０〜１３５
０℃の範囲の温度での保持時間は、材料の厚さに依存す
るが、通常、３０秒〜３０分程度である。
ｉ−Ａｌ系フェライト合金は、インゴットから適当な形
にしたもの（例えば、合金板など）に限らず、水アトマ
イズ法により得た合金粉末を圧粉成形し焼結させた焼結
体の形態のものもある。この発明の場合、窒素を含む減
圧雰囲気中へのセット前に、（必要に応じて所定の形状
に成形してから）非酸化性雰囲気で１２５０〜１３５０
℃の範囲の温度に昇温し所定時間保持したあと１０℃／
秒以上の冷却速度で急冷する適切な熱処理が予め施され
ているＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ａｌ系フェライト合金は、Ｎ
ｉＡｌ系Ｂ２相粒子が母相に適切な状態で分散してお
り、より硬度が高いため適当である。１２５０〜１３５
０℃の範囲の温度での保持時間は、材料の厚さに依存す
るが、通常、３０秒〜３０分程度である。
【０００８】この発明では、窒素を含む減圧雰囲気に
は、例えば、Ｎ2 とＨ2 の混合ガスおよびＮＨ3 ガスの
うちの少なくとも１つのガスを用いる。（Ｎ2 ＋Ｈ2 ）
の混合ガスやＮＨ3 ガスを減圧雰囲気に供給し必要な窒
素を含ませるようにするのである。減圧雰囲気の圧力
は、例えば、６５〜１３５０Ｐａ程度（好ましくは、７
００〜９００Ｐａ）である。（Ｎ2 ＋Ｈ2 ）の混合ガス
の場合、Ｎ2 ガスとＨ2 ガスの混合比は、普通、体積比
で１：９〜９：１の範囲が適当である。
は、例えば、Ｎ2 とＨ2 の混合ガスおよびＮＨ3 ガスの
うちの少なくとも１つのガスを用いる。（Ｎ2 ＋Ｈ2 ）
の混合ガスやＮＨ3 ガスを減圧雰囲気に供給し必要な窒
素を含ませるようにするのである。減圧雰囲気の圧力
は、例えば、６５〜１３５０Ｐａ程度（好ましくは、７
００〜９００Ｐａ）である。（Ｎ2 ＋Ｈ2 ）の混合ガス
の場合、Ｎ2 ガスとＨ2 ガスの混合比は、普通、体積比
で１：９〜９：１の範囲が適当である。
【０００９】減圧雰囲気中には、陽極と陰極が対向配置
されており、普通、陰極にフェライト合金をセットし、
両電極間に電圧を印加する。例えば、減圧雰囲気の大き
さ（例えば、イオン窒化炉の大きさ）が、例えば、縦３
０ｃｍ×横３０ｃｍ×高さ３０ｃｍであって、陰極・陽
極間の距離１２ｃｍである場合、両極間に２５０〜３５
０Ｖの直流電圧をかけ、放電電流０．４〜０．８Ａのグ
ロー放電を生起させる。グロー放電の生起保持時間（窒
化時間）は、２〜１０時間程度である。
されており、普通、陰極にフェライト合金をセットし、
両電極間に電圧を印加する。例えば、減圧雰囲気の大き
さ（例えば、イオン窒化炉の大きさ）が、例えば、縦３
０ｃｍ×横３０ｃｍ×高さ３０ｃｍであって、陰極・陽
極間の距離１２ｃｍである場合、両極間に２５０〜３５
０Ｖの直流電圧をかけ、放電電流０．４〜０．８Ａのグ
ロー放電を生起させる。グロー放電の生起保持時間（窒
化時間）は、２〜１０時間程度である。
【００１０】グロー放電生起時にフェライト合金は放電
電流で昇温するが、昇温温度が４００〜７００℃（好ま
しくは５５０〜６００℃）の範囲となるようにする。逆
に言うと、グロー放電生起時のフェライト合金温度が４
００〜７００℃の範囲に収まる放電電流となるようにす
るのである。このようにして、この発明ではフェライト
系ステンレス材が表面処理され、表面に窒化物膜が生成
される。表面処理後の表面硬度はＨｖ＝１０００程度、
母材硬度５００程度である。
電流で昇温するが、昇温温度が４００〜７００℃（好ま
しくは５５０〜６００℃）の範囲となるようにする。逆
に言うと、グロー放電生起時のフェライト合金温度が４
００〜７００℃の範囲に収まる放電電流となるようにす
るのである。このようにして、この発明ではフェライト
系ステンレス材が表面処理され、表面に窒化物膜が生成
される。表面処理後の表面硬度はＨｖ＝１０００程度、
母材硬度５００程度である。
【００１１】続いて、原材料であるＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−
Ａｌ系フェライト合金の含有元素について、その含有量
の限定理由を説明する。この発明の合金は、フェライト
生成元素であるＣｒおよびＡｌと、オーステナイト生成
元素であるＮｉを多量に含有したＦｅ基合金であり、合
金を主としてフェライト相にする理由は、次の通りであ
る。フェライト相の合金は、内部にＮｉＡｌ系Ｂ２相粒
子が分散し、高い母材硬度を有するのに大使、オーステ
ナイト相の合金では母材硬度が低くなる。
Ａｌ系フェライト合金の含有元素について、その含有量
の限定理由を説明する。この発明の合金は、フェライト
生成元素であるＣｒおよびＡｌと、オーステナイト生成
元素であるＮｉを多量に含有したＦｅ基合金であり、合
金を主としてフェライト相にする理由は、次の通りであ
る。フェライト相の合金は、内部にＮｉＡｌ系Ｂ２相粒
子が分散し、高い母材硬度を有するのに大使、オーステ
ナイト相の合金では母材硬度が低くなる。
【００１２】〔Ｃｒ：２０〜４０重量（好ましくは２５
〜４０重量％）〕 Ｃｒは、合金表面に緻密で均一な窒
化物層を形成させるために必要であるが、この発明の合
金ではＮｉを含有するため、合金をフェライト相にする
ためには、Ｎｉが下限値でＡｌが上限値の場合でも２０
重量％以上のＣｒが必要である。Ｎｉ量が下限値、Ａｌ
量が上限値付近、Ｃｒ量が２０重量％未満の合金では窒
化物層の形成が不完全である。このため、Ｃｒの下限は
２０重量％である。また、合金中のＣｒ含有量が増加す
るにつれて脆化の傾向が強くなるので、Ｃｒの上限は４
０wt％である。
〜４０重量％）〕 Ｃｒは、合金表面に緻密で均一な窒
化物層を形成させるために必要であるが、この発明の合
金ではＮｉを含有するため、合金をフェライト相にする
ためには、Ｎｉが下限値でＡｌが上限値の場合でも２０
重量％以上のＣｒが必要である。Ｎｉ量が下限値、Ａｌ
量が上限値付近、Ｃｒ量が２０重量％未満の合金では窒
化物層の形成が不完全である。このため、Ｃｒの下限は
２０重量％である。また、合金中のＣｒ含有量が増加す
るにつれて脆化の傾向が強くなるので、Ｃｒの上限は４
０wt％である。
【００１３】〔Ｎｉ：２〜３０重量％（好ましくは１０
〜３０重量％）〕 Ｎｉは、微細なＮｉＡｌを合金中に
析出させ、母材の機械的性質（例えば、硬度）を向上さ
せるものと推察されるが、Ａｌとの共存下でＮｉＡｌを
析出させるのに不可欠の元素である。機械的性質の向上
に十分効果的であるためには２重量％以上のＮｉを必要
とする。Ｎｉ量が増加すれば、ＮｉＡｌの析出には好都
合であるが、オーステナイト生成元素であるＮｉの含有
量を増加すれば、それに伴ってＣｒおよびＡｌの含有量
を増加させる必要がある。しかし、Ｎｉ量が３０重量％
を越えると、Ｃｒ量を増加させねばならず、そうすると
脆化し易くなるので、Ｎｉの上限値は３０重量％であ
る。
〜３０重量％）〕 Ｎｉは、微細なＮｉＡｌを合金中に
析出させ、母材の機械的性質（例えば、硬度）を向上さ
せるものと推察されるが、Ａｌとの共存下でＮｉＡｌを
析出させるのに不可欠の元素である。機械的性質の向上
に十分効果的であるためには２重量％以上のＮｉを必要
とする。Ｎｉ量が増加すれば、ＮｉＡｌの析出には好都
合であるが、オーステナイト生成元素であるＮｉの含有
量を増加すれば、それに伴ってＣｒおよびＡｌの含有量
を増加させる必要がある。しかし、Ｎｉ量が３０重量％
を越えると、Ｃｒ量を増加させねばならず、そうすると
脆化し易くなるので、Ｎｉの上限値は３０重量％であ
る。
【００１４】〔Ａｌ：２〜１５重量％〕 Ａｌは、微細
なＮｉＡｌを合金中に析出させ母材硬度を十分に確保す
るために不可欠な元素である。そのためには、２重量％
以上のＡｌを含有することが必要である。Ａｌ含有量の
増加は、ＮｉＡｌの析出に有利であるが、１５重量％を
越えると合金の加工性が低下するので、Ａｌの上限は１
５重量％である。
なＮｉＡｌを合金中に析出させ母材硬度を十分に確保す
るために不可欠な元素である。そのためには、２重量％
以上のＡｌを含有することが必要である。Ａｌ含有量の
増加は、ＮｉＡｌの析出に有利であるが、１５重量％を
越えると合金の加工性が低下するので、Ａｌの上限は１
５重量％である。
【００１５】〔Ｚｒ，Ｙ，Ｈｆ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｎｄおよ
びＧｄのうちのいずれか１種または２種以上：０．０５
〜３．０重量％（好ましくは０．０５〜２．０重量）〕
これらの各添加元素は、材料の加工性を改善するため
に入れられるのであるが、その効果を期待するには０．
０５重量％以上で含有させることが必要であり、他方、
３．０重量％を越えて含有すると、合金の加工性は逆に
劣化の方向に転じるので上限は３．０重量％である。
びＧｄのうちのいずれか１種または２種以上：０．０５
〜３．０重量％（好ましくは０．０５〜２．０重量）〕
これらの各添加元素は、材料の加工性を改善するため
に入れられるのであるが、その効果を期待するには０．
０５重量％以上で含有させることが必要であり、他方、
３．０重量％を越えて含有すると、合金の加工性は逆に
劣化の方向に転じるので上限は３．０重量％である。
【００１６】〔Ｔｉ：０〜０．５重量％〕 Ｔｉは必要
に応じて添加されるものであり、材料の加工性を改善す
るが、０．５重量％を越えて含有すると、合金特性の劣
化等を招来するため、上限は０．５重量％に抑えるよう
にする。 〔Ｆｅ：残部〕 以上の成分の他をＦｅが占める。ただ
し、残部が完全にＦｅである場合のみに限定されず、不
可避的に不純物としてＦｅ中に存在するもの（Ｓｉ等）
があってもよい。
に応じて添加されるものであり、材料の加工性を改善す
るが、０．５重量％を越えて含有すると、合金特性の劣
化等を招来するため、上限は０．５重量％に抑えるよう
にする。 〔Ｆｅ：残部〕 以上の成分の他をＦｅが占める。ただ
し、残部が完全にＦｅである場合のみに限定されず、不
可避的に不純物としてＦｅ中に存在するもの（Ｓｉ等）
があってもよい。
【００１７】この発明の方法で表面処理したフェライト
系ステンレス材は、例えば、刃物、ギア、シャフトなど
の部品に用いられるが、これ以外の用途に用いることが
出来ることは言うまでもない。
系ステンレス材は、例えば、刃物、ギア、シャフトなど
の部品に用いられるが、これ以外の用途に用いることが
出来ることは言うまでもない。
【００１８】
【作用】この発明にかかるフェライト系ステンレス材の
表面処理方法では、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ａｌ系フェライ
ト合金の表面は、イオン窒化により、密着力の強い緻密
で厚い窒化物層で覆われるため、十分な表面硬度（Ｈｖ
＝１０００程度）および耐磨耗性が確保されることにな
る。
表面処理方法では、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ａｌ系フェライ
ト合金の表面は、イオン窒化により、密着力の強い緻密
で厚い窒化物層で覆われるため、十分な表面硬度（Ｈｖ
＝１０００程度）および耐磨耗性が確保されることにな
る。
【００１９】また、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ａｌ系フェライ
ト合金の組成が、十分な母材硬度と母材靱性が確保され
る適切な組成であり、イオン窒化では７００℃程度以下
の比較的低い温度で窒化処理がなされており、Ｆｅ−Ｃ
ｒ−Ｎｉ−Ａｌ系フェライト合金の十分な母材硬度と母
材靱性が窒化処理後も、合金を所定の形状に成形したよ
うな場合にも、合金の変形が起こり難く十分な寸法精度
が出るようになる。Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ａｌ系フェライ
ト合金を１０００℃を越える高温酸化雰囲気で酸化し合
金表面にアルミナ皮膜を形成すれば、やはり十分な表面
硬度と耐磨耗性が確保されるのであるが、１０００℃を
越える高温であるため合金の変質や変形を招き易い。こ
の発明のように、７００℃程度以下の比較的低い温度で
すむ場合は、合金の変質や変形を回避できるため、非常
に実用的と言える。
ト合金の組成が、十分な母材硬度と母材靱性が確保され
る適切な組成であり、イオン窒化では７００℃程度以下
の比較的低い温度で窒化処理がなされており、Ｆｅ−Ｃ
ｒ−Ｎｉ−Ａｌ系フェライト合金の十分な母材硬度と母
材靱性が窒化処理後も、合金を所定の形状に成形したよ
うな場合にも、合金の変形が起こり難く十分な寸法精度
が出るようになる。Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ａｌ系フェライ
ト合金を１０００℃を越える高温酸化雰囲気で酸化し合
金表面にアルミナ皮膜を形成すれば、やはり十分な表面
硬度と耐磨耗性が確保されるのであるが、１０００℃を
越える高温であるため合金の変質や変形を招き易い。こ
の発明のように、７００℃程度以下の比較的低い温度で
すむ場合は、合金の変質や変形を回避できるため、非常
に実用的と言える。
【００２０】Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ａｌ系フェライト合金
が、非酸化性雰囲気で１２５０〜１３５０℃の範囲の温
度に昇温し所定時間保持したあと１０℃／秒以上の冷却
速度で急冷する適切な熱処理が予め施されている場合
は、より母材硬度が高く好ましい。
が、非酸化性雰囲気で１２５０〜１３５０℃の範囲の温
度に昇温し所定時間保持したあと１０℃／秒以上の冷却
速度で急冷する適切な熱処理が予め施されている場合
は、より母材硬度が高く好ましい。
【００２１】
【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。この発
明は、下記の実施例に限らないことは言うまでもない。 −実施例１− 表１に示す組成の鋳塊を圧延し、板厚０．１ｍｍにした
後、真空雰囲気中、１２５０℃に昇温、３０分間保持し
た後、窒素ガスを導入し、５０℃／秒の速度で急冷し、
研磨・洗浄して、イオン窒化するべきＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ
−Ａｌ系フェライト合金を得た。
明は、下記の実施例に限らないことは言うまでもない。 −実施例１− 表１に示す組成の鋳塊を圧延し、板厚０．１ｍｍにした
後、真空雰囲気中、１２５０℃に昇温、３０分間保持し
た後、窒素ガスを導入し、５０℃／秒の速度で急冷し、
研磨・洗浄して、イオン窒化するべきＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ
−Ａｌ系フェライト合金を得た。
【００２２】続いて、イオン窒化炉の炉壁を陽極、試料
台を陰極として炉内試料台上に吊し、表２にみるよう
に、炉内雰囲気を窒素ガスと水素ガスのガス混合比１：
１（体積比）とし、雰囲気圧力８００Ｐａにした後、陽
極・陰極間に３００Ｖの直流電圧を印加し、印加電力１
５０Ｗでグロー放電させ、合金を５５０℃（窒化温度）
に加熱、３時間（窒化時間）保持し、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ
−Ａｌ系フェライト合金をイオン窒化し、窒化クロムを
主成分とする厚み約５μｍの窒化物膜を形成した。
台を陰極として炉内試料台上に吊し、表２にみるよう
に、炉内雰囲気を窒素ガスと水素ガスのガス混合比１：
１（体積比）とし、雰囲気圧力８００Ｐａにした後、陽
極・陰極間に３００Ｖの直流電圧を印加し、印加電力１
５０Ｗでグロー放電させ、合金を５５０℃（窒化温度）
に加熱、３時間（窒化時間）保持し、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ
−Ａｌ系フェライト合金をイオン窒化し、窒化クロムを
主成分とする厚み約５μｍの窒化物膜を形成した。
【００２３】表面処理後のフェライト系ステンレス材の
母材硬度と表面硬度の測定結果を表３に示す。 −実施例２− 合金組成が表１の通りであり、印加電力、ガス混合比、
窒化温度、窒化時間が表２の通りである他は、実施例１
と同じようにしてイオン窒化処理し、窒化クロムを主成
分とする厚み約３μｍの窒化物膜を形成した。母材硬度
と表面硬度の測定結果は表３の通りである。
母材硬度と表面硬度の測定結果を表３に示す。 −実施例２− 合金組成が表１の通りであり、印加電力、ガス混合比、
窒化温度、窒化時間が表２の通りである他は、実施例１
と同じようにしてイオン窒化処理し、窒化クロムを主成
分とする厚み約３μｍの窒化物膜を形成した。母材硬度
と表面硬度の測定結果は表３の通りである。
【００２４】−実施例３− 合金組成が表１の通りであり、印加電力、ガス混合比、
窒化温度、窒化時間が表２の通りである他は、実施例１
と同じようにしてイオン窒化処理し、窒化クロムを主成
分とする厚み約１０μｍの窒化物膜を形成した。母材硬
度と表面硬度の測定結果は表３の通りである。
窒化温度、窒化時間が表２の通りである他は、実施例１
と同じようにしてイオン窒化処理し、窒化クロムを主成
分とする厚み約１０μｍの窒化物膜を形成した。母材硬
度と表面硬度の測定結果は表３の通りである。
【００２５】−実施例４− 合金組成が表１の通りであり、印加電力、ガス混合比、
窒化温度、窒化時間が表２の通りである他は、実施例１
と同じようにしてイオン窒化処理し、窒化クロムを主成
分とする厚み約１０μｍの窒化物膜を形成した。母材硬
度と表面硬度の測定結果は表３の通りである。
窒化温度、窒化時間が表２の通りである他は、実施例１
と同じようにしてイオン窒化処理し、窒化クロムを主成
分とする厚み約１０μｍの窒化物膜を形成した。母材硬
度と表面硬度の測定結果は表３の通りである。
【００２６】−実施例５− 合金組成が表１の通りであるとともに板厚みが１．４ｍ
ｍであり、印加電力、ガス混合比、窒化温度、窒化時間
が表２の通りである他は、実施例１と同じようにしてイ
オン窒化処理し、窒化クロムを主成分とする厚み約２０
μｍの窒化物膜を形成した。母材硬度と表面硬度の測定
結果は表３の通りである。
ｍであり、印加電力、ガス混合比、窒化温度、窒化時間
が表２の通りである他は、実施例１と同じようにしてイ
オン窒化処理し、窒化クロムを主成分とする厚み約２０
μｍの窒化物膜を形成した。母材硬度と表面硬度の測定
結果は表３の通りである。
【００２７】−実施例６− 水アトマイズ法により表１に示す組成の合金粉末を得
て、この粉末を直径３０ｍｍ、高さ５ｍｍの円盤状に圧
粉成形し、真空雰囲気中、１３５０℃に昇温、３時間保
持し焼結させたものを、真空雰囲気中、１２５０℃に昇
温、３０分間保持した後、窒素ガスを導入し、１０℃／
秒の速度で急冷し、研磨・洗浄して、イオン窒化するべ
きＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ａｌ系フェライト合金を得た。
て、この粉末を直径３０ｍｍ、高さ５ｍｍの円盤状に圧
粉成形し、真空雰囲気中、１３５０℃に昇温、３時間保
持し焼結させたものを、真空雰囲気中、１２５０℃に昇
温、３０分間保持した後、窒素ガスを導入し、１０℃／
秒の速度で急冷し、研磨・洗浄して、イオン窒化するべ
きＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ａｌ系フェライト合金を得た。
【００２８】この後、印加電力、ガス混合比、窒化温
度、窒化時間が表２の通りである他は、実施例１と同じ
ようにしてイオン窒化処理し、窒化クロムを主成分とす
る厚み約３０μｍの窒化物膜を形成した。母材硬度と表
面硬度の測定結果は表３の通りである。 −実施例７− 水アトマイズ法により表１に示す組成の合金粉末を得た
後、実施例６と同じようにして、イオン窒化するべきＦ
ｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ａｌ系フェライト合金を得た。
度、窒化時間が表２の通りである他は、実施例１と同じ
ようにしてイオン窒化処理し、窒化クロムを主成分とす
る厚み約３０μｍの窒化物膜を形成した。母材硬度と表
面硬度の測定結果は表３の通りである。 −実施例７− 水アトマイズ法により表１に示す組成の合金粉末を得た
後、実施例６と同じようにして、イオン窒化するべきＦ
ｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ａｌ系フェライト合金を得た。
【００２９】この後、印加電力、ガス混合比、窒化温
度、窒化時間が表２の通りである他は、実施例１と同じ
ようにしてイオン窒化処理し、窒化クロムを主成分とす
る厚み約１５μｍの窒化物膜を形成した。母材硬度と表
面硬度の測定結果は表３の通りである。 −実施例８− 合金組成が表１の通りであり、印加電力、ガス混合比、
窒化温度、窒化時間が表２の通りである他は、実施例１
と同じようにしてイオン窒化処理し、窒化クロムを主成
分とする厚み約５μｍの窒化物膜を形成した。母材硬度
と表面硬度の測定結果は表３の通りである。
度、窒化時間が表２の通りである他は、実施例１と同じ
ようにしてイオン窒化処理し、窒化クロムを主成分とす
る厚み約１５μｍの窒化物膜を形成した。母材硬度と表
面硬度の測定結果は表３の通りである。 −実施例８− 合金組成が表１の通りであり、印加電力、ガス混合比、
窒化温度、窒化時間が表２の通りである他は、実施例１
と同じようにしてイオン窒化処理し、窒化クロムを主成
分とする厚み約５μｍの窒化物膜を形成した。母材硬度
と表面硬度の測定結果は表３の通りである。
【００３０】−実施例９− 合金組成が表１の通りであり、印加電力、ガス混合比、
窒化温度、窒化時間が表２の通りである他は、実施例１
と同じようにしてイオン窒化処理し、窒化クロムを主成
分とする厚み約５μｍの窒化物膜を形成した。母材硬度
と表面硬度の測定結果は表３の通りである。
窒化温度、窒化時間が表２の通りである他は、実施例１
と同じようにしてイオン窒化処理し、窒化クロムを主成
分とする厚み約５μｍの窒化物膜を形成した。母材硬度
と表面硬度の測定結果は表３の通りである。
【００３１】−実施例１０− 合金組成が表１の通りであり、印加電力、ガス混合比、
窒化温度、窒化時間が表２の通りである他は、実施例１
と同じようにしてイオン窒化処理し、窒化クロムを主成
分とする厚み約５μｍの窒化物膜を形成した。母材硬度
と表面硬度の測定結果は表３の通りである。
窒化温度、窒化時間が表２の通りである他は、実施例１
と同じようにしてイオン窒化処理し、窒化クロムを主成
分とする厚み約５μｍの窒化物膜を形成した。母材硬度
と表面硬度の測定結果は表３の通りである。
【００３２】−比較例１− 表１に示す組成の鋳塊を圧延し、板厚０．１ｍｍにした
後、洗浄して、イオン窒化するべきＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系
フェライト合金を得た。合金組成が表１の通りであり、
印加電力、ガス混合比、窒化温度、窒化時間が表２の通
りである他は、実施例１と同じようにしてイオン窒化処
理し、窒化クロムを主成分とする厚み約１０μｍの窒化
物膜を形成した。母材硬度と表面硬度の測定結果は表３
の通りである。
後、洗浄して、イオン窒化するべきＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系
フェライト合金を得た。合金組成が表１の通りであり、
印加電力、ガス混合比、窒化温度、窒化時間が表２の通
りである他は、実施例１と同じようにしてイオン窒化処
理し、窒化クロムを主成分とする厚み約１０μｍの窒化
物膜を形成した。母材硬度と表面硬度の測定結果は表３
の通りである。
【００３３】−比較例２− 表１に示す組成の鋳塊を圧延し、板厚０．１ｍｍにした
後、窒素ガス中で８００℃に昇温・３０分保持したあと
徐冷することにより焼鈍し、ついで、窒素ガス中、１０
５０℃に昇温・５分間保持したあと空冷することにより
焼き入れし、ついで、１００℃に昇温・１０分間保持し
たあと空冷することにより焼き戻して、Ｆｅ−Ｃｒ系フ
ェライト合金を得た。
後、窒素ガス中で８００℃に昇温・３０分保持したあと
徐冷することにより焼鈍し、ついで、窒素ガス中、１０
５０℃に昇温・５分間保持したあと空冷することにより
焼き入れし、ついで、１００℃に昇温・１０分間保持し
たあと空冷することにより焼き戻して、Ｆｅ−Ｃｒ系フ
ェライト合金を得た。
【００３４】続いて、イオン窒化炉の炉壁を陽極、試料
台を陰極として炉内試料台上に吊し、表２にみるよう
に、炉内雰囲気を窒素ガスと水素ガスのガス混合比１：
１とし、雰囲気圧力８００Ｐａにした後、陽極・陰極間
に２８０Ｖの直流電圧を印加し、印加電力１６０Ｗでグ
ロー放電させ、合金を５５０℃（窒化温度）に加熱、３
時間（窒化時間）保持し、Ｆｅ−Ｃｒ系フェライト合金
をイオン窒化し、窒化クロムを主成分とする厚み約３μ
ｍの窒化物膜を形成した。
台を陰極として炉内試料台上に吊し、表２にみるよう
に、炉内雰囲気を窒素ガスと水素ガスのガス混合比１：
１とし、雰囲気圧力８００Ｐａにした後、陽極・陰極間
に２８０Ｖの直流電圧を印加し、印加電力１６０Ｗでグ
ロー放電させ、合金を５５０℃（窒化温度）に加熱、３
時間（窒化時間）保持し、Ｆｅ−Ｃｒ系フェライト合金
をイオン窒化し、窒化クロムを主成分とする厚み約３μ
ｍの窒化物膜を形成した。
【００３５】なお、実施例１〜４の表面処理後のフェラ
イト系ステンレス材については、表面から内部に向けて
とった距離と硬度の関係を、図１にグラフ化してあらわ
してある。
イト系ステンレス材については、表面から内部に向けて
とった距離と硬度の関係を、図１にグラフ化してあらわ
してある。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】
【表３】
【００３９】実施例と比較例の硬度測定結果から分かる
ように、この発明のフェライト系ステンレス材の表面処
理方法によれば、十分な母材硬度をも確保できることが
よく分かる。
ように、この発明のフェライト系ステンレス材の表面処
理方法によれば、十分な母材硬度をも確保できることが
よく分かる。
【００４０】
【発明の効果】この発明にかかるフェライト系ステンレ
ス材の表面処理方法の場合、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ａｌ系
フェライト合金の表面は、イオン窒化により、密着力の
強い緻密で厚い窒化物層で覆われ、十分な表面硬度・耐
磨耗性が確保される上、イオン窒化の場合には合金のも
つ十分な母材硬度と母材靱性が保持されるため、表面硬
度が高くて、耐磨耗性、母材硬度および母材靭性がいず
れも十分であって、刃物、ギア、シャフトなどの部品に
適するものが得られるようになり、したがって、この発
明は非常に有用であるということが出来る。
ス材の表面処理方法の場合、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ａｌ系
フェライト合金の表面は、イオン窒化により、密着力の
強い緻密で厚い窒化物層で覆われ、十分な表面硬度・耐
磨耗性が確保される上、イオン窒化の場合には合金のも
つ十分な母材硬度と母材靱性が保持されるため、表面硬
度が高くて、耐磨耗性、母材硬度および母材靭性がいず
れも十分であって、刃物、ギア、シャフトなどの部品に
適するものが得られるようになり、したがって、この発
明は非常に有用であるということが出来る。
【図１】実施例１〜４の表面処理後のフェライト系ステ
ンレス材における表面から内部に向けてとった距離と硬
度の関係をあらわすグラフである。
ンレス材における表面から内部に向けてとった距離と硬
度の関係をあらわすグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中田 一博 大阪市阿倍野区阪南町２−12−８
Claims (4)
- 【請求項１】 窒素を含む減圧雰囲気中にＦｅ−Ｃｒ−
Ｎｉ−Ａｌ系フェライト合金をセットしグロー放電を生
起させて窒化処理することによりフェライト合金表面に
窒化物層を生成させるようにするフェライト系ステンレ
ス材の表面処理方法であって、前記フェライト合金の組
成が、Ｃｒ：２０〜４０重量％、Ｎｉ：２〜３０重量
％、Ａｌ：２〜１５重量％、Ｚｒ，Ｙ，Ｈｆ，Ｃｅ，Ｌ
ａ，ＮｄおよびＧｄのうちのいずれか１種または２種以
上：０．０５〜３．０重量％、Ｔｉ：０〜０．５重量
％、残部：Ｆｅであることを特徴とするフェライト系ス
テンレス材の表面処理方法。 - 【請求項２】 Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ａｌ系フェライト合
金は、窒化処理前に、非酸化性雰囲気で１２５０〜１３
５０℃の範囲の温度に昇温し所定時間保持したあと１０
℃／秒以上の冷却速度で急冷する熱処理が施されている
請求項１記載のフェライト系ステンレス材の表面処理方
法。 - 【請求項３】 グロー放電生起中のＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−
Ａｌ系フェライト合金の温度が４００〜７００℃である
請求項１または２記載のフェライト系ステンレス材の表
面処理方法。 - 【請求項４】 減圧雰囲気中の窒素はＮ2 とＨ2 の混合
ガスおよびＮＨ3 ガスのうちの少なくとも１つのガスの
導入による窒素である請求項１から３までのいずれかに
記載のフェライト系ステンレス材の表面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4273245A JP3005371B2 (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | フェライト系ステンレス材の表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4273245A JP3005371B2 (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | フェライト系ステンレス材の表面処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06122957A true JPH06122957A (ja) | 1994-05-06 |
| JP3005371B2 JP3005371B2 (ja) | 2000-01-31 |
Family
ID=17525152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4273245A Expired - Fee Related JP3005371B2 (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | フェライト系ステンレス材の表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3005371B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996039732A1 (fr) * | 1995-06-06 | 1996-12-12 | Fanuc Ltd | Soufflante pour lasers a gaz |
| KR100831022B1 (ko) * | 2007-03-13 | 2008-05-20 | 동아대학교 산학협력단 | 페라이트계 스테인리스 강의 고온 질소 침투 열처리법 |
| JP2013082976A (ja) * | 2011-10-11 | 2013-05-09 | Toyota Gakuen | 窒化処理方法 |
| CN103373013A (zh) * | 2012-04-16 | 2013-10-30 | 财团法人工业技术研究院 | 复合刀具 |
| JP2020044664A (ja) * | 2018-09-14 | 2020-03-26 | 三井化学株式会社 | 建築材料および建築材料の製造方法 |
-
1992
- 1992-10-12 JP JP4273245A patent/JP3005371B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996039732A1 (fr) * | 1995-06-06 | 1996-12-12 | Fanuc Ltd | Soufflante pour lasers a gaz |
| JPH08335731A (ja) * | 1995-06-06 | 1996-12-17 | Fanuc Ltd | ガスレーザ用送風機 |
| US5856992A (en) * | 1995-06-06 | 1999-01-05 | Fanuc Ltd. | Gas laser blower |
| KR100831022B1 (ko) * | 2007-03-13 | 2008-05-20 | 동아대학교 산학협력단 | 페라이트계 스테인리스 강의 고온 질소 침투 열처리법 |
| JP2013082976A (ja) * | 2011-10-11 | 2013-05-09 | Toyota Gakuen | 窒化処理方法 |
| CN103373013A (zh) * | 2012-04-16 | 2013-10-30 | 财团法人工业技术研究院 | 复合刀具 |
| JP2020044664A (ja) * | 2018-09-14 | 2020-03-26 | 三井化学株式会社 | 建築材料および建築材料の製造方法 |
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|---|---|
| JP3005371B2 (ja) | 2000-01-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |