JPH06228732A - Method for nitriding austenitic stainless steel product - Google Patents

Method for nitriding austenitic stainless steel product

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JPH06228732A
JPH06228732A JP1469093A JP1469093A JPH06228732A JP H06228732 A JPH06228732 A JP H06228732A JP 1469093 A JP1469093 A JP 1469093A JP 1469093 A JP1469093 A JP 1469093A JP H06228732 A JPH06228732 A JP H06228732A
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JP
Japan
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stainless steel
austenitic stainless
nitriding
product
steel product
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP1469093A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Tawara
正昭 田原
Haruo Senbokutani
春男 仙北谷
Kenzo Kitano
憲三 北野
Tadashi Hayashida
忠司 林田
Teruo Minato
輝男 湊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daido Hoxan Inc
Original Assignee
Daido Hoxan Inc
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Publication date
Application filed by Daido Hoxan Inc filed Critical Daido Hoxan Inc
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Publication of JPH06228732A publication Critical patent/JPH06228732A/en
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  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a product combining high corrosion resistance with high surface hardness by heating and holding an austenitic stainless steel product under a chlorine gas atmosphere and then nitriding the product by heating and holding it at specific temp. under a nitriding atmosphere. CONSTITUTION:An austenitic stainless steel product is heated and held, e.g. at about 300-550 deg.C under a chlorine gas atmosphere, by which the penetrability of N atoms is improved. As the austenitic stainless steel material, stainless steels containing >=22wt.% Cr and further >=1.5% Mo can also be used, other than the ordinary 18-8 stainless steel. Subsequently, this product is held in a heated state at <=450 deg.C, preferably about 380-420 deg.C, under a nitriding atmosphere containing NH3, etc. By the procedure, the surface layer of the product is formed into a dense and uniform nitrided layer of about 10-50mum thickness. It is preferable to further clean the nitrided layer with an HNO3-containing strong mixed acid solution. By this method, the high hardness product excellent in corrosion resistance and having about Hv900-1200 Vickers hardness can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高度の耐蝕性と高い表
面硬度の双方を備えたオーステナイト系ステンレス製品
の窒化方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of nitriding an austenitic stainless steel product having both high corrosion resistance and high surface hardness.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、ステンレス製品、特にクロム
含有量が略18重量%(以下「%」と略す)でニッケル
含有量が略8%の18−8系ステンレス製品は、高耐蝕
性および優れた加工性を有するため、最も広く使用され
ている。ただ、これらの素材は、焼入れ硬化性を備えて
おらず、加工硬化性による硬度の向上も大きくない。こ
のため、高い摩擦強度が要求される部品の素材として応
用されるのは不向きであって、一般に、例えば焼入れ硬
化性を有するマルテンサイト系ステンレス製品で代用さ
れる場合が多い。しかし、最近では、上記18−8系ス
テンレス製品を窒化硬化して硬度を向上させたものも増
加してきている。このステンレス製品の窒化温度は、通
常、550〜570℃程度に設定され、低温でも480
℃程度に設定される。
2. Description of the Related Art Conventionally, stainless steel products, particularly 18-8 series stainless steel products having a chromium content of about 18% by weight (hereinafter abbreviated as "%") and a nickel content of about 8%, have high corrosion resistance and excellent corrosion resistance. It is most widely used because of its workability. However, these materials do not have quench-hardenability, and work-hardenability does not significantly improve hardness. Therefore, it is unsuitable for application as a material for parts requiring high frictional strength, and in general, for example, a martensitic stainless steel product having a quench hardening property is often used as a substitute. However, recently, the number of 18-8 type stainless steel products whose hardness is improved by nitriding and hardening is increasing. The nitriding temperature of this stainless steel product is usually set to about 550 to 570 ° C.
It is set to about ℃.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記マ
ルテンサイト系ステンレス製品および18−8系ステン
レス窒化製品のいずれの場合も、未処理のオーステナイ
ト系ステンレス製品に比べて耐蝕性が非常に低くなると
いう欠点を有している。特に、上記窒化硬化した18−
8系ステンレス製品における耐蝕性劣化は、本発明者ら
の研究の結果、つぎのような原因によるものと考えられ
る。すなわち、形成された窒化層中に、結晶Cr窒化物
(CrN,Cr2 N等)が生成することにより、固溶C
r濃度が大幅に低下し、ステンレス本来の耐蝕性保持機
能を果たすべき不働態皮膜の形成に必要不可欠な活性C
rが皆無となってしまうからである。したがって、ステ
ンレス製品に窒化処理を施す場合、耐蝕性を犠牲にしな
ければならず、このためオーステナイト系ステンレス製
品の窒化硬化での硬度の向上による応用は、限定された
ものとなっていた。
However, both the martensitic stainless steel product and the 18-8 stainless steel nitride product have a very low corrosion resistance as compared with the untreated austenitic stainless steel product. have. In particular, the nitriding-hardened 18-
As a result of the research conducted by the present inventors, the deterioration in corrosion resistance of the 8 series stainless steel products is considered to be caused by the following causes. That is, crystalline Cr nitrides (CrN, Cr 2 N, etc.) are generated in the formed nitride layer, so that solid solution C is formed.
Activated C, which is indispensable for the formation of a passive film that should have the original corrosion resistance retention function of stainless steel, with a significantly reduced r concentration.
This is because r is completely lost. Therefore, when nitriding a stainless steel product, the corrosion resistance must be sacrificed, which limits the application of the austenitic stainless steel product by improving the hardness in nitriding hardening.

【0004】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、優れた耐蝕性を備え、しかも高い表面硬度をも
備えたオーステナイト系ステンレス製品の窒化方法の提
供をその目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a method for nitriding an austenitic stainless steel product having excellent corrosion resistance and high surface hardness.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、塩素系ガス雰囲気下において、オーステ
ナイト系ステンレス製品を加熱状態で保持し、ついでこ
れを窒化雰囲気下において450℃以下の加熱状態で保
持して、オーステナイト系ステンレス製品の表面層を窒
化層に形成するオーステナイト系ステンレス製品の窒化
方法を第一の要旨とし、上記のようにしてオーステナイ
ト系ステンレス製品の表面層を窒化層に形成したのち、
HNO3 を含む強混酸溶液に接触させ、その表面を清浄
化するオーステナイト系ステンレス製品の窒化方法を第
二の要旨とする。
In order to achieve the above object, the present invention is to hold an austenitic stainless steel product in a heated state in a chlorine-based gas atmosphere, and then keep it in a nitriding atmosphere at 450 ° C. or lower. The first gist is the method of nitriding the austenitic stainless steel product, which is formed by holding the heated state and forming the surface layer of the austenitic stainless steel product in the nitrided layer. After forming,
A second gist is a method of nitriding an austenitic stainless steel product which is brought into contact with a strong mixed acid solution containing HNO 3 to clean the surface thereof.

【0006】[0006]

【作用】すなわち、本発明者らは、ステンレス製品本来
の有する耐蝕性を損なわず、しかも高硬度なステンレス
製品を得るために一連の研究を重ねた。その研究の過程
で、先に述べたように、従来の窒化処理において、ステ
ンレス表面を硬化させる原動力となる結晶Cr窒化物
は、一方では活性Cr濃度を低下させ、ステンレス製品
の有する耐蝕性を失わせてしまう。つまり、形成された
窒化層中に結晶Cr窒化物(CrN,Cr2 N等)が生
成することにより、固溶Cr濃度が大幅に低下し、ステ
ンレス本来の耐蝕性保持機能をはたすべき不働態皮膜の
形成に必要不可欠な活性Crが皆無となってしまうこと
を突き止めた。そして、さらに研究を重ねた結果、この
ような現象は450℃を超えた加熱温度下で窒化硬化処
理を行った場合に顕著であって、これを避けるために
は、ステンレス製品を塩素系ガスを用いて表面処理して
N原子を浸透させやすい状態にした上で、450℃以下
の加熱温度で窒化処理を行うと、ビッカーズ硬度Hv=
900〜1200程度の高い表面硬度を有する窒化層を
形成することができ、しかも従来の高温窒化処理の場合
に比べて相対的に耐蝕性の劣化を小さくできることを見
出し本発明に到達した。そのうえ、420℃以下の温度
で処理し形成された窒化層中には、X線回析法によって
分析した結果、結晶質のCr窒化物や鉄窒化物は確認さ
れず、良好な耐蝕性を持つ窒化硬化層の形成要因は非結
晶質の窒化物の生成によることが判明した。また、上記
のように、表面層を窒化層に形成したのち、HNO3
含む強混酸溶液で清浄化処理(後処理)すると、一層好
適になる。このように、本発明における窒化方法には、
上記のような後処理も含める趣旨である。
That is, the present inventors have conducted a series of studies in order to obtain a stainless steel product having high hardness without impairing the corrosion resistance inherent in the stainless steel product. In the course of the research, as described above, the crystalline Cr nitride, which is the driving force for hardening the stainless steel surface in the conventional nitriding treatment, lowers the active Cr concentration on the one hand and loses the corrosion resistance of the stainless steel product. I will let you. In other words, the formation of crystalline Cr nitrides (CrN, Cr 2 N, etc.) in the formed nitride layer significantly reduces the concentration of solid solution Cr, and a passive film that should have the original corrosion resistance maintaining function of stainless steel. It was found that the active Cr, which is indispensable for the formation of Cr, was completely lost. As a result of further research, such a phenomenon was remarkable when the nitriding hardening treatment was performed at a heating temperature higher than 450 ° C. In order to avoid this, the stainless steel product was treated with a chlorine-based gas. Vickers hardness Hv = when the surface treatment is performed to make it easy for N atoms to permeate and nitriding is performed at a heating temperature of 450 ° C. or lower.
The inventors have found that a nitride layer having a high surface hardness of about 900 to 1200 can be formed, and the deterioration of corrosion resistance can be relatively reduced as compared with the case of the conventional high temperature nitriding treatment, and the present invention has been completed. In addition, as a result of an X-ray diffraction analysis in the nitride layer formed by processing at a temperature of 420 ° C. or lower, no crystalline Cr nitride or iron nitride is confirmed, and good corrosion resistance is obtained. It was found that the formation factor of the nitride hardened layer was due to the formation of amorphous nitride. Further, as described above, after the surface layer is formed into the nitrided layer, a cleaning treatment (post-treatment) with a strong mixed acid solution containing HNO 3 is more preferable. Thus, in the nitriding method of the present invention,
The purpose is to include the post-processing as described above.

【0007】つぎに、本発明を詳しく説明する。Next, the present invention will be described in detail.

【0008】本発明によるオーステナイト系ステンレス
製品は、塩素系ガス雰囲気下においてオーステナイト系
ステンレス製品を加熱状態で保持し、ついで、これを窒
化雰囲気下において特定の温度以下の加熱状態で保持し
てオーステナイト系ステンレス製品の表面層を窒化層に
形成することにより得られる。また、このようにして表
面層を窒化層に形成したのち、HNO3 を含む強混酸溶
液に接触させその表面を清浄化すると一層好適になる。
The austenitic stainless steel product according to the present invention holds the austenitic stainless steel product in a heated state under a chlorine-based gas atmosphere, and then holds the austenitic stainless steel product in a heated state below a specific temperature in a nitriding atmosphere. It is obtained by forming a surface layer of a stainless steel product as a nitride layer. Further, after the surface layer is formed on the nitride layer in this manner, it is more suitable to contact the surface with a strongly mixed acid solution containing HNO 3 to clean the surface.

【0009】上記オーステナイト系ステンレス製品の材
料であるオーステナイト系ステンレス材としては、最も
代表的なステンレス製品である18−8系オーステナイ
ト系ステンレス材料が使用されるが、さらに高い耐蝕性
が要求される場合は、活性クロム量を増加しうるよう
に、クロムを22%以上含有し、かつ常温でオーステナ
イト組織を有するステンレスが用いられる。また、モリ
ブデンを1.5%以上含むオーステナイト系ステンレス
材料を用いても、上記と同様の高い耐蝕性が得られる。
このモリブデンの添加は、上記18−8系オーステナイ
ト系ステンレス材料に対して、一層耐蝕性を向上させる
ようになる。さらに、本発明で用いるオーステナイト系
ステンレス材料には、モリブデンを1.5%以上、クロ
ムを22%以上含有するオーステナイト−フェライト二
相系ステンレス材(SUS329J 1 ,SUS329J
2 )も含まれる。このようなオーステナイト−フェライ
ト二相系ステンレス材に上記処理を施すことによっても
上記と同様の高い耐蝕性が得られるようになる。この場
合には、窒化後、窒化層の最表層をHNO3 ・HF,H
NO3 ・HClのような強酸(混合酸)に浸漬して、表
面から厚み3μm〜5μmを除去すると、耐蝕性が一層
向上する。浸漬温度は常温でも良いが、必要に応じて4
0℃〜50℃まで加熱する。
Material of the above austenitic stainless steel product
The most austenitic stainless steel material
18-8 type austenite, which is a typical stainless steel product
Stainless steel material is used, but higher corrosion resistance
Is required, so that the amount of active chromium can be increased.
Contains 22% or more of chromium and is austener at room temperature.
A stainless steel having an iron structure is used. Also, Mori
Austenitic stainless steel containing 1.5% or more of bude
Even if a material is used, the same high corrosion resistance as above can be obtained.
The addition of this molybdenum is based on the above-mentioned 18-8 type austenite.
Corrosion resistance is improved with respect to stainless steel materials
Like Further, the austenitic type used in the present invention
For stainless steel materials, molybdenum of 1.5% or more, black
Austenite-ferrite containing 22% or more of aluminum
Phase stainless steel (SUS329J 1, SUS329J
2) Is also included. Such austenite-ferrai
By applying the above treatment to the duplex stainless steel material
High corrosion resistance similar to the above can be obtained. This place
In the case of nitriding, HNO3・ HF, H
NO3・ Dip in a strong acid (mixed acid) such as HCl,
By removing the thickness of 3μm to 5μm from the surface, the corrosion resistance is further improved.
improves. The immersion temperature may be room temperature, but if necessary 4
Heat to 0 ° C to 50 ° C.

【0010】上記オーステナイト系ステンレス製品をそ
の中に入れて処理する塩素系ガス雰囲気に用いる塩素系
ガスとしては、Cl2 ,HCl,CHCl3 等からなる
塩素化合物があげられ、単独でもしくは併せて使用され
る。これらは使用する際にはガス状にして用いられる。
また、これら以外に、分子内にClを含む他の塩素化合
物もガス状にして上記塩素系ガスとして用いることがで
きる。また、このような塩素化合物ガスを熱分解装置で
熱分解させて生成させたCl2 ガスや予めつくられたC
2 ガスも上記塩素系ガスとして用いることもできる。
このような塩素化合物ガスとCl2 ガスとは、場合によ
って混合使用される。そして、上記塩素化合物ガス,C
2 ガス等の塩素系ガスは、それのみで用いることもで
きるが、通常は、N2 ガス等の不活性ガスで希釈されて
使用される。このような希釈されたガスにおける塩素系
ガス自身の濃度は、例えば10000〜100000p
pmであり、好ましくは20000〜70000pp
m、より好ましくは30000〜50000ppmであ
る。
Examples of the chlorine-based gas used in the chlorine-based gas atmosphere in which the austenitic stainless steel product is placed and treated include chlorine compounds such as Cl 2 , HCl and CHCl 3, which are used alone or in combination. To be done. These are used in a gas state when used.
In addition to these, other chlorine compounds containing Cl in the molecule can also be used as the above chlorine-based gas in the form of gas. Further, Cl 2 gas generated by thermally decomposing such a chlorine compound gas in a thermal decomposition apparatus or C prepared in advance
L 2 gas can also be used as the chlorine-based gas.
Such chlorine compound gas and Cl 2 gas are mixed and used depending on the case. Then, the chlorine compound gas, C
The chlorine-based gas such as l 2 gas can be used alone, but it is usually used after being diluted with an inert gas such as N 2 gas. The concentration of the chlorine-based gas itself in the diluted gas is, for example, 10,000 to 100,000 p.
pm, preferably 20,000 to 70,000 pp
m, more preferably 30,000 to 50,000 ppm.

【0011】本発明では、まず、上記濃度の塩素系ガス
雰囲気下に、上記窒化されていないオーステナイト系ス
テンレス製品を入れ、加熱状態で保持し、塩素系化合物
ガスで処理する。この場合、上記加熱保持は、オーステ
ナイト系ステンレス製品を、例えば300〜550℃の
温度に加熱保持することによって行われる。そして、塩
素系ガス雰囲気中での上記オーステナイト系ステンレス
製品の保持時間は、製品の種類や製品の形状寸法,加熱
温度等に応じて適当な時間を選択すればよく、通常は十
数分ないし数十分に設定される。オーステナイト系ステ
ンレス製品をこのような塩素系ガス雰囲気下で処理する
ことにより、「N」原子がステンレス製品の表面から内
部に浸透できるようになる。これは、塩素化によってス
テンレス表面の不働態皮膜が破壊され〔N〕原子が浸透
し易い表面状態となっているためと考えられる。
In the present invention, first, the above-mentioned non-nitrided austenitic stainless steel product is placed in a chlorine-based gas atmosphere of the above concentration, kept in a heated state, and treated with a chlorine-based compound gas. In this case, the heating and holding is performed by heating and holding the austenitic stainless steel product at a temperature of, for example, 300 to 550 ° C. The holding time of the austenitic stainless steel product in the chlorine-based gas atmosphere may be selected as an appropriate time according to the type of product, the shape and size of the product, the heating temperature, etc. Well set. By treating an austenitic stainless steel product under such a chlorine-based gas atmosphere, "N" atoms can permeate from the surface of the stainless steel product to the inside. It is considered that this is because the passivation film on the stainless steel surface is destroyed by chlorination and the [N] atom is easily penetrated.

【0012】上記のように、塩素系ガスの処理により
「N」原子の浸透しやすい状態となっているオーステナ
イト系ステンレス製品は、つぎに窒化雰囲気下において
加熱状態で保持され窒化処理される。この場合、窒化雰
囲気をつくる窒化ガスとしては、NH3 のみからなる単
体ガスが用いられ、またNH3 と炭素源を有するガス
(例えばRXガス)との混合ガス、例えばNH3 とCO
とCO2 との混合ガスも用いられる。両者を混合使用す
ることも行われる。通常は、上記単体ガス、混合ガスに
2 等の不活性ガスを混合して使用される。場合によっ
ては、これらのガスにH2 ガスをさらに混合して使用す
ることも行われる。
[0012] As described above, the austenitic stainless steel product in which the "N" atom is easily permeated by the chlorine-based gas treatment is then held in a heated state in a nitriding atmosphere and subjected to the nitriding treatment. In this case, the nitriding gas to make nitriding atmosphere, a mixed gas of a single gas is used consisting of only NH 3, also gas with NH 3 and a carbon source (e.g. RX gas), for example, NH 3 and CO
A mixed gas of CO 2 and CO 2 is also used. It is also possible to use a mixture of both. Usually, an inert gas such as N 2 is mixed with the above single gas or mixed gas for use. In some cases, H 2 gas may be further mixed with these gases and used.

【0013】このような窒化雰囲気下において、上記フ
ッ化処理のなされたオーステナイト系ステンレス製品が
加熱状態で保持される。この場合、加熱状態の保持は、
従来よりも低温度下、450℃以下に設定される。特に
好ましくは380〜420℃である。これが本発明の最
大の特徴である。すなわち、450℃を超えると、結晶
CrNが窒化層中に生成して活性Cr濃度が低下しステ
ンレスの有する耐蝕性の劣化が生じるからである。特
に、420℃〜380℃の温度範囲で窒化処理すること
により、母材となるオーステナイト系ステンレス自身の
有する優れた耐蝕性と同程度の耐蝕性が得られるように
なる。なお、370℃の窒化処理温度では、24時間窒
化処理しても窒化硬化層が深さ10μm以下にすぎず、
工業的価値に乏しい。窒化処理時間は、通常は10〜2
0時間に設定される。この窒化処理により上記オーステ
ナイト系ステンレス製品の表面層が緻密で均一な、厚み
10〜50μm、一般的には20〜40μmの窒化層
(全体が一層からなる)に形成される。これによりオー
ステナイト系ステンレス製品の母材の硬度がHv=25
0〜450であるのに対して表面硬度はビッカーズ硬度
でHv=900〜1200にも達するようになる。この
時に形成される窒化層の厚みは、基本的に窒化温度と窒
化処理時間に依存している。
In such a nitriding atmosphere, the fluorinated austenitic stainless steel product is held in a heated state. In this case, maintaining the heating state
The temperature is set to 450 ° C. or lower at a lower temperature than before. Particularly preferably, it is 380 to 420 ° C. This is the greatest feature of the present invention. That is, when the temperature exceeds 450 ° C., crystalline CrN is generated in the nitride layer, the active Cr concentration is lowered, and the corrosion resistance of stainless steel is deteriorated. In particular, by performing the nitriding treatment in the temperature range of 420 ° C. to 380 ° C., it is possible to obtain the same corrosion resistance as the excellent corrosion resistance of the austenitic stainless steel that is the base material. At the nitriding treatment temperature of 370 ° C., even if the nitriding treatment is performed for 24 hours, the depth of the nitride hardened layer is 10 μm or less,
Poor industrial value. The nitriding treatment time is usually 10 to 2
It is set to 0 hours. By this nitriding treatment, the surface layer of the austenitic stainless steel product is formed into a dense and uniform nitride layer having a thickness of 10 to 50 μm, generally 20 to 40 μm (the entire layer is composed of one layer). As a result, the hardness of the base material of the austenitic stainless steel product is Hv = 25.
While the surface hardness is 0 to 450, the surface hardness reaches Vv = 900 to 1200 in Vickers hardness. The thickness of the nitride layer formed at this time basically depends on the nitriding temperature and the nitriding treatment time.

【0014】上記のような塩素化処理および窒化処理
は、例えば、図1に示すような金属性のマッフル炉で行
われる。すなわち、このマッフル炉内において、まず塩
素系ガスによる処理をし、ついで窒化処理を行う。図1
において、1がマッフル炉、2はその外殻、3はヒー
タ、4は内容器、5はガス導入管、6は排気管、7はモ
ーター、8はファン、11は金網性のかご、13は真空
ポンプ、14は排ガス処理装置、15,16はボンベ、
17は流量計、18はバルブである。この炉1内にオー
ステナイト系ステンレス製品10を入れ、ボンベ16を
流路に接続しCl2等の塩素系ガスを炉1内に導入して
加熱しながら塩素系ガスによる処理をし、ついで排気管
6からそのガスを真空ポンプ13の作用で引き出し排ガ
ス処理装置14内で無毒化して外部に放出する。つぎ
に、ボンベ15を流路に接続し炉1内に窒化ガスを導入
して窒化処理を行い、その後、排気管6、排ガス処理装
置14を経由してガスを外部に排出する。この一連の作
業により塩素系ガスによる処理と窒化処理がなされる。
The above chlorination treatment and nitriding treatment are carried out, for example, in a metallic muffle furnace as shown in FIG. That is, in this muffle furnace, treatment with chlorine gas is first performed, and then nitriding treatment is performed. Figure 1
1, 1 is a muffle furnace, 2 is its outer shell, 3 is a heater, 4 is an inner container, 5 is a gas inlet pipe, 6 is an exhaust pipe, 7 is a motor, 8 is a fan, 11 is a wire mesh cage, and 13 is Vacuum pump, 14 is an exhaust gas treatment device, 15 and 16 are cylinders,
Reference numeral 17 is a flow meter, and 18 is a valve. An austenitic stainless steel product 10 is put in the furnace 1, a cylinder 16 is connected to a flow path, and a chlorine-based gas such as Cl 2 is introduced into the furnace 1 to be heated and treated with the chlorine-based gas, and then an exhaust pipe. The gas is extracted from 6 by the action of the vacuum pump 13 to be detoxified in the exhaust gas treatment device 14 and discharged to the outside. Next, the cylinder 15 is connected to the flow path, a nitriding gas is introduced into the furnace 1 for nitriding treatment, and then the gas is discharged to the outside via the exhaust pipe 6 and the exhaust gas treatment device 14. Through this series of operations, the chlorine-based gas treatment and the nitriding treatment are performed.

【0015】特に、上記塩素系化合物ガスの処理を行う
にあたって塩素系ガスとして、Cl 2 を用いると好適で
ある。すなわち、上記Cl2 は常温、大気圧下でガス状
であり、N2 で希釈して比較的容易に炉内に吹き込むこ
とができる。なお、上記のように450℃以下の低温領
域で窒化する場合、窒化後、窒化層の最表層部できわめ
て薄い高温酸化皮膜が形成される。この高温酸化皮膜
は、経時的に吸湿し、赤錆発生の原因となる。この除去
(清浄化)は、ねじ材のように複雑な形状に形成される
製品では、研磨等の物理的な除去を行うことが難しいこ
とから、上記除去が問題となる。物理的な除去が不可能
な場合には、HNO3 ・HF等の強酸による除去が有効
である。480℃以上の窒化温度で形成される硬化層
は、耐蝕性が極めて悪いので、強酸浸漬により、簡単に
消失してしまうのでこれは採用できないが、本発明に係
るオーステナイト系ステンレス製品は、耐蝕性が母材に
近いため、このような浸漬によっても、大部分の硬化層
を残して酸化スケールを除去できる。なお、スケール除
去は、HNO3 単独では、60℃〜70℃に上昇しても
達成できにくい。上記のようなHNO3 ・HF処理によ
り、赤錆発生の原因となる高温酸化皮膜の除去がなさ
れ、良好な耐蝕性を持つ窒化硬化層が得られるようにな
る。特に、これは、SUS304系のような準安定形の
材料から圧造成形した部品、例えばねじ材に有効であ
る。これら製品は表層部が複雑な形状であることから窒
化後、機械的なスケール除去が困難なため、耐蝕性維持
上好都合である。上記ねじ材には、狭義のねじだけでな
く、各種のねじ,ボルト,ナット,ピン,ブッシュ,リ
ベット等が含まれる。また、強酸は上記のようなHNO
3 −HFだけでなく、HNO3 −HCl等の他の混合酸
があげられる。そして、上記処理は浸漬だけではなくス
プレー等によって、吹きつけて処理することも含まれ
る。
Particularly, the above chlorine-based compound gas is treated.
At the time of chlorine-based gas, Cl 2Is preferable to use
is there. That is, the above Cl2Is gaseous at room temperature and atmospheric pressure
And N2Dilute with and blow it into the furnace relatively easily.
You can In addition, as described above, the low temperature region of 450 ° C or lower
When nitriding in the region, after nitriding, the outermost layer of the nitride layer is not
A thin high temperature oxide film is formed. This high temperature oxide film
Absorbs moisture over time and causes red rust. This removal
(Cleaning) is formed into a complicated shape like a screw material
With products, it is difficult to perform physical removal such as polishing.
Therefore, the above removal becomes a problem. Cannot be physically removed
If not, HNO3・ Effective to remove with strong acid such as HF
Is. Hardened layer formed at nitriding temperature of 480 ° C or higher
Has extremely poor corrosion resistance, so it can be easily
This cannot be adopted because it disappears, but it is not related to the present invention.
Corrosion resistance is the base material for austenitic stainless steel products.
Due to its closeness, even with such immersion, most of the hardened layer
The oxide scale can be removed by leaving. Note that scale removal
HNO is3Alone, even if it rises to 60 ℃ ~ 70 ℃
Hard to achieve. HNO as above3・ By HF processing
The high temperature oxide film that causes red rust cannot be removed.
So that a nitrided hard layer with good corrosion resistance can be obtained.
It In particular, this is a metastable form like the SUS304 system.
Effective for parts that have been forged from materials, for example screw materials
It Since these products have complicated surface layers,
Since it is difficult to remove the mechanical scale after aging, keep corrosion resistance
It is convenient. The above screw materials are not limited to screws in a narrow sense.
Various screws, bolts, nuts, pins, bushes,
Bets etc. are included. In addition, strong acid is HNO as described above.
3-Not only HF but also HNO3-Other mixed acids such as HCl
Can be given. And the above process is not limited to immersion.
It also includes spraying and processing depending on play etc.
It

【0016】なお、上記HFを含む酸溶液によって、高
温酸化皮膜を除去する場合には、その最表層部を3〜5
μm程度除去すれば、酸化皮膜の完全除去が可能とな
る。
When the high temperature oxide film is removed by the above acid solution containing HF, the outermost surface layer of the high temperature oxide film is removed by 3 to 5 parts.
By removing about μm, the oxide film can be completely removed.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上のように、本発明は、塩素系ガス雰
囲気下において、オーステナイト系ステンレス製品を加
熱状態で保持することにより、オーステナイト系ステン
レス製品の表面の不働態皮膜を破壊し、その後、窒化雰
囲気下において450℃以下の加熱状態で保持すること
により窒化処理してオーステナイト系ステンレス製品の
表面層を窒化硬化層に形成する。すなわち、本発明者ら
の研究によれば、オーステナイト系ステンレスは、Cr
等の「N」原子と反応して硬い金属間化合物を生成し易
い元素を含有しており、窒化硬化時にも、先に形成され
た塩素化膜は、「N」原子を透過させることから、窒化
処理時に「N」原子がオーステナイト系ステンレス製品
の表面層に所定の深さ,均一な状態で浸透する。その結
果、オーステナイト系ステンレス製品の表面層のみに緻
密で均質な窒化硬化層を所定の深さで形成することが可
能となり、その表面硬度が大幅に向上するようになる。
しかも、本発明では、従来の高温処理に比べ、低温の4
50℃以下の温度で窒化処理を行うために、オーステナ
イト系ステンレス製品が本来有する特性である高耐蝕性
の劣化が抑制され、高硬度と高耐蝕性の双方の特性を備
えたオーステナイト系ステンレス製品が得られる。この
ような耐蝕性の保持は、特に18−8系ステンレス製品
以上にクロムを含有する、例えば、SUS310のよう
な耐熱鋼として一般に使用されるオーステナイト系ステ
ンレス材料や、モリブデンを1.5%以上含有するオー
ステナイト系ステンレス材料や、モリブデンを1.5%
以上クロムを22%以上含有するオーステナイト−フェ
ライト二相系ステンレス材料を母材に使用する場合に顕
著である。モリブデンを含む場合、クロム濃度は18%
前後であっても、耐蝕性の劣化は見られない。
As described above, the present invention, under the chlorine-based gas atmosphere, by holding the austenitic stainless steel product in a heated state, destroys the passive film on the surface of the austenitic stainless steel product, and then The surface layer of the austenitic stainless steel product is formed into a nitriding hardened layer by nitriding by holding it in a heated state at 450 ° C. or lower in a nitriding atmosphere. That is, according to the study by the present inventors, austenitic stainless steel is
Contains an element that easily reacts with the “N” atom to form a hard intermetallic compound, and the chlorinated film formed earlier also allows the “N” atom to pass through during nitriding and hardening. During the nitriding treatment, “N” atoms penetrate into the surface layer of the austenitic stainless steel product at a predetermined depth and in a uniform state. As a result, it becomes possible to form a dense and uniform nitriding hardened layer with a predetermined depth only on the surface layer of the austenitic stainless steel product, and the surface hardness is significantly improved.
Moreover, in the present invention, as compared with the conventional high temperature treatment, the low temperature 4
Since the nitriding treatment is performed at a temperature of 50 ° C. or less, deterioration of high corrosion resistance, which is an inherent property of austenitic stainless steel products, is suppressed, and an austenitic stainless steel product having both high hardness and high corrosion resistance is provided. can get. In order to maintain such corrosion resistance, in particular, an austenitic stainless steel material generally used as a heat-resistant steel such as SUS310 containing chromium in 18-8 stainless steel or more, and containing 1.5% or more of molybdenum. Austenitic stainless steel material and molybdenum of 1.5%
The above is remarkable when an austenite-ferrite dual phase stainless material containing 22% or more of chromium is used as a base material. When molybdenum is included, the chromium concentration is 18%
Even before and after, no deterioration in corrosion resistance was observed.

【0018】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。
Next, examples will be described together with comparative examples.

【0019】[0019]

【実施例1】固溶化処理を施したままのSUS316板
材(クロム含有量17.7%、ニッケル含有量13%、
モリブデン2%)を準備し、これを図1に示すマッフル
炉1内に入れて、炉1内を充分に真空パージした後、3
00℃に昇温した。そして、その状態で塩素系ガス(C
2 50vol%+N2 50vol%)を入れて炉1内
を大気圧の状態にし、その状態で40分間保持塩素化処
理した。つぎに、上記塩素ガスを炉1内から排出した
後、窒化ガス(NH3 50vol%+N2 25vol%
+H2 25vol%)を導入し、炉1内を420℃に昇
温し、その状態で12時間保持して窒化処理し取り出し
た。
[Example 1] SUS316 plate material as-solution-treated (chromium content 17.7%, nickel content 13%,
Molybdenum (2%) was prepared, and this was placed in the muffle furnace 1 shown in FIG.
The temperature was raised to 00 ° C. And in that state, chlorine-based gas (C
(1 2 50 vol% + N 2 50 vol%) was put in the furnace 1 to the atmospheric pressure state, and in that state, the holding chlorination treatment was carried out for 40 minutes. Next, after the chlorine gas was discharged from the furnace 1, the nitriding gas (NH 3 50 vol% + N 2 25 vol%
+ H 2 ( 25 vol%) was introduced, the temperature inside the furnace 1 was raised to 420 ° C., and the state was maintained for 12 hours to perform nitriding treatment and take out.

【0020】このようにして窒化処理された上記SUS
316板材の表面硬度を調べたところ、ビッカーズ硬度
でHv=800〜880に達しており、窒化硬化層の厚
みは15μmであった。
The above-mentioned SUS nitrided
When the surface hardness of the 316 plate material was examined, it was found that the Vickers hardness reached Hv = 800 to 880, and the thickness of the nitrided and hardened layer was 15 μm.

【0021】また、この窒化処理されたSUS316板
材の耐蝕性を電気化学的に調査するため、アノード分極
曲試験(JIS G 0579に準ずる)に供した。そ
の結果を図2に示す。上記図2から、不働態領域近傍
(破線X)での不働態保持電流のレベルを比較すると、
窒化処理剤板材(曲線A)は窒化処理していない母材
(曲線B)と比べて殆ど劣化していないことがわかる。
Further, in order to electrochemically investigate the corrosion resistance of the nitrided SUS316 plate material, it was subjected to an anode polarization bending test (according to JIS G 0579). The result is shown in FIG. From the above FIG. 2, comparing the levels of the passive state holding current in the vicinity of the passive state region (broken line X),
It can be seen that the nitriding agent plate material (curve A) is hardly deteriorated as compared with the base material (curve B) which is not nitrided.

【0022】[0022]

【比較例1】窒化処理温度を500℃に、また窒化処理
時間を8時間に変えた。それ以外は実施例1と同様にし
てSUS316板材を塩素化処理および窒化処理した。
このようにして窒化処理された上記SUS316板材の
表面硬度を調べたところ、ビッカーズ硬度でHv=11
50〜1250に達しており、窒化硬化層の厚みはμm
であった。
Comparative Example 1 The nitriding temperature was changed to 500 ° C. and the nitriding time was changed to 8 hours. Otherwise, the SUS316 plate was chlorinated and nitrided in the same manner as in Example 1.
When the surface hardness of the above-mentioned SUS316 plate material subjected to the nitriding treatment was examined, Hv = 11 in Vickers hardness
50 to 1250, and the thickness of the hardened nitride layer is μm.
Met.

【0023】また、この窒化処理されたSUS316板
材の耐蝕性を電気化学的に調査するため、上記と同様に
アノード分極曲試験に供した。その結果を図3に示す。
上記図3から、不働態領域近傍(破線X)での不働態保
持電流密度レベルのオーダーを比較すると、窒化処理済
板材(曲線C)は窒化処理していない母材(曲線D)と
比べて3桁以上の差を有し耐蝕性が著しく劣化している
ことがわかる。
Further, in order to electrochemically investigate the corrosion resistance of the nitrided SUS316 plate material, it was subjected to an anodic polarization test as described above. The result is shown in FIG.
From the above FIG. 3, comparing the order of the passivity holding current density level in the vicinity of the passivation region (broken line X), the nitrided plate material (curve C) is compared with the non-nitrided base material (curve D). It can be seen that there is a difference of three digits or more and the corrosion resistance is significantly deteriorated.

【0024】さらに、上記実施例1品および比較例1品
を、JIS 2371に基づく塩水噴霧試験(SST)
に供したところ、比較例1品は、1.5時間で錆が発生
した。これに対して、実施例1品は320時間を超えて
も錆が生じなかった。このように、実施例1品および比
較例1品の双方とも窒化処理したにもかかわらず、実施
例1品に錆が生じなかったのは、実施例1品の窒化硬化
層が非晶質に近い構造からなり、窒化処理前の母材組織
が完全なオーステナイト組織からなるため、Cr活量が
充分残存しているためと考えられる。
Further, the product of Example 1 and the product of Comparative Example 1 were subjected to a salt spray test (SST) according to JIS 2371.
As a result, the product of Comparative Example 1 generated rust in 1.5 hours. On the other hand, the product of Example 1 did not rust even after 320 hours. As described above, the rust did not occur in the product of Example 1 despite the fact that both the product of Example 1 and the product of Comparative Example 1 were subjected to the nitriding treatment. This is considered to be because the base material structure before nitriding has a close structure and a complete austenite structure, so that the Cr activity remains sufficient.

【0025】[0025]

【実施例2】SUS316板材(クロム含有量17.8
%、ニッケル含有量12%、モリブデン2%)の加工板
材(内部硬度Hv=310〜320)を準備し、この表
面を1000番のエメリペーパーとバフ研磨によって仕
上げた。ついで、これに、実施例1と同様に塩素化処理
を施した後、実施例と同様にして、390℃で36時間
窒化処理した。このサンプルの表面硬度は、Hv=10
50〜1080で硬化層の厚み(深さ)は20μmであ
った。さらに、このサンプルをSST試験に供したとこ
ろ、600時間を経ても発錆しなかった。
Example 2 SUS316 plate material (chrome content 17.8)
%, Nickel content 12%, molybdenum 2%), a processed plate material (internal hardness Hv = 310 to 320) was prepared, and the surface was finished by emery paper No. 1000 and buffing. Then, this was subjected to chlorination treatment in the same manner as in Example 1, and then subjected to nitriding treatment at 390 ° C. for 36 hours in the same manner as in Example. The surface hardness of this sample is Hv = 10
At 50 to 1080, the thickness (depth) of the cured layer was 20 μm. Furthermore, when this sample was subjected to the SST test, it did not rust even after 600 hours.

【0026】[0026]

【実施例3】Crを24.9%,Niを19.1%含有
するSUS310板材の冷間圧延品(内部硬度Hv=3
70〜390)を準備した。これを実施例1と同様の方
法により塩素化処理および窒化処理した。このようにし
て窒化処理された上記SUS310板材の表面硬度を調
べたところ、ビッカーズ硬度でHv=980〜1020
に達しており、窒化硬化層の厚みは15μmであった。
ついで、この窒化処理されたSUS310板材の耐蝕性
を電気化学的に調査するため、前記と同様にしてアノー
ド分極曲試験(JIS G 0579)に供した。その
結果を図4に示す。上記図4から、不働態領域近傍(破
線X)での高蝕電流密度レベルを比較すると、窒化処理
済板材(曲線E)は窒化処理していない母材(曲線F)
と比べて1桁程度の差であって良好な耐蝕性を有してい
ることがわかる。
Example 3 Cold-rolled SUS310 plate material containing 24.9% Cr and 19.1% Ni (internal hardness Hv = 3
70-390) was prepared. This was chlorinated and nitrided by the same method as in Example 1. When the surface hardness of the SUS310 plate material thus nitrided was examined, Hv = 980 to 1020 in Vickers hardness.
And the thickness of the nitriding hardened layer was 15 μm.
Then, in order to electrochemically investigate the corrosion resistance of the nitrided SUS310 plate material, it was subjected to an anode polarization bending test (JIS G 0579) in the same manner as described above. The result is shown in FIG. From FIG. 4 above, comparing the high corrosion current density levels in the vicinity of the passive state region (broken line X), the nitrided plate material (curve E) is the base material that is not nitrided (curve F).
It is understood that it has a good corrosion resistance with a difference of about one digit as compared with.

【0027】さらに、上記実施例3品をSST試験にか
けた。その結果、680時間を超えても錆は発生しなか
った。これは、実施例3品は、冷間加工に起因した表面
に欠陥を多く有していても窒化処理後も安定に不働態皮
膜を保持するに充分なCr活量が残存しているためであ
ると考えられる。
Further, the product of Example 3 was subjected to the SST test. As a result, rust did not occur even after 680 hours. This is because the product of Example 3 has a large amount of defects on the surface caused by cold working, but has sufficient Cr activity remaining to stably retain the passive film even after the nitriding treatment. It is believed that there is.

【0028】[0028]

【実施例4】Crを24.9%,Niを19.1%含有
する上記実施例2品と同様のSUS310板材の冷間圧
延品(内部硬度Hv=370〜390)を、実施例2と
同様の研磨した後、図1に示す熱処理炉に入れ、炉内を
充分真空パージして400℃に昇温した。その状態で、
塩素系ガス(Cl2 50vol%+N2 50vol%)
を単位時間当たり炉容積(11リットル)の10倍の流
量で10分間吹き込んだ。その後、同温度で窒化ガス
(NH3 50vol%+N2 25vol%+H225
%)を導入し、8時間経過させた。その後、窒化ガスを
遮断して、塩素系ガスを10分間吹き込んだ後、再び窒
化ガスで8時間窒化処理を行った。このようにして窒化
処理したSUS310板材の表面硬度は、上記実施例2
品と略同じであったが、硬化層の厚み(深さ)は10μ
mであった。さらに、SST試験を行った結果、680
時間を経ても発錆は生じなかった。
Example 4 A cold rolled product of SUS310 plate material (internal hardness Hv = 370 to 390) similar to the product of Example 2 containing 24.9% of Cr and 19.1% of Ni was used as Example 2. After the same polishing, it was placed in the heat treatment furnace shown in FIG. 1, the inside of the furnace was sufficiently vacuum-purged, and the temperature was raised to 400 ° C. In that state,
Chlorine gas (Cl 2 50vol% + N 2 50vol%)
Was blown for 10 minutes at a flow rate 10 times the furnace volume (11 liters) per unit time. Then, at the same temperature, nitriding gas (NH 3 50 vol% + N 2 25 vol% + H 2 25
%) Was introduced for 8 hours. Then, the nitriding gas was shut off, a chlorine-based gas was blown in for 10 minutes, and then the nitriding gas was again subjected to nitriding treatment for 8 hours. The surface hardness of the SUS310 plate material thus nitrided is the same as in Example 2 above.
It was almost the same as the product, but the thickness (depth) of the cured layer was 10μ
It was m. Furthermore, as a result of performing an SST test, 680
No rusting occurred over time.

【0029】[0029]

【実施例5】Crを22.7%,Niを13%含有する
オーステナイト系ステンレス圧延材(SUS309)を
準備した。このサンプルを母材とし、実施例1と同様の
方法により塩素化処理および窒化処理した。このように
して窒化処理された上記オーステナイト系ステンレス材
の表面硬度を調べたところ、ビッカーズ硬度はHv=1
070〜1080であって、窒化硬化層の厚みは18μ
mであった。ついで、これをSST試験に供した。その
結果、680時間を超えても錆は生じなかった。
Example 5 An austenitic stainless rolled material (SUS309) containing 22.7% Cr and 13% Ni was prepared. Using this sample as a base material, chlorination treatment and nitriding treatment were performed in the same manner as in Example 1. When the surface hardness of the austenitic stainless steel material thus nitrided was examined, the Vickers hardness was Hv = 1.
070 to 1080, and the thickness of the nitrided hard layer is 18 μm.
It was m. Then, this was subjected to the SST test. As a result, rust did not occur even after 680 hours.

【0030】[0030]

【実施例6】Cr含有量が19%,Ni含有量が9%の
オーステナイト系ステンレス材(XM7)を用いて、タ
ッピングねじおよびソケットスクリューを圧造成形し
た。このサンプルを、実施例1と同様の方法により塩素
化処理および窒化処理した。このようにして窒化処理さ
れた上記オーステナイト系ステンレス材の表面硬度を調
べたところ、ビッカーズ硬度でHv=1050〜108
0に達しており、窒化硬化層の厚みは16μmであっ
た。ついで、この窒化処理されたオーステナイト系ステ
ンレスねじおよびソケットスクリューをSST試験に供
した。その結果、24時間で点赤錆が発生した。そし
て、点赤錆が発生した後、さらに48時間SST試験に
保持したが、発錆の程度は比較例1品の発錆の程度と比
べても著しく軽微であった。
Example 6 Using austenitic stainless steel material (XM7) having a Cr content of 19% and a Ni content of 9%, a tapping screw and a socket screw were formed by forging. This sample was chlorinated and nitrided by the same method as in Example 1. When the surface hardness of the austenitic stainless steel material subjected to the nitriding treatment in this way was examined, it was Hv = 1050-108 in Vickers hardness.
0, and the thickness of the nitrided hard layer was 16 μm. Then, the nitrided austenitic stainless steel screws and socket screws were subjected to an SST test. As a result, red rust occurred in 24 hours. After the red rust occurred, the SST test was further held for 48 hours, and the degree of rusting was remarkably slight as compared with the degree of rusting of the product of Comparative Example 1.

【0031】[0031]

【実施例7】実施例6品で準備したタッピングねじおよ
びソケットスクリューを実施例1と同様の方法で塩素化
処理および窒化処理した。ただし、窒化温度を380℃
以上に、また窒化処理時間を20時間に変えた。このよ
うにして窒化処理されたサンプルの表面硬度はHv=7
50〜780で、窒化硬化層の厚み(深さ)は8μmで
あった。さらに、SST試験では40時間で点赤錆が発
生したが、続いて48時間経過しても発錆の程度は比較
例1品である500℃窒化処理品よりもはるかに軽微で
あった。
Example 7 The tapping screw and socket screw prepared in Example 6 were chlorinated and nitrided in the same manner as in Example 1. However, the nitriding temperature is 380 ° C.
Above, the nitriding treatment time was changed to 20 hours. The surface hardness of the sample thus nitrided is Hv = 7.
At 50 to 780, the thickness (depth) of the nitrided hard layer was 8 μm. Further, in the SST test, red rust was generated at 40 hours, but even after 48 hours, the degree of rusting was much smaller than that of the 500 ° C. nitriding treated product of Comparative Example 1.

【0032】以上の実施例で明らかなように、450℃
以下の温度で窒化処理することにより、450℃を超え
た温度で窒化処理した場合に比べて、相対的に耐蝕性の
向上が見受けられるが、例えば、その程度は、窒化処理
前の母材の加工状態や材料成分,処理温度等によって影
響される。一般に、オーステナイト系ステンレス製品
は、何らかの加工が施され、材料強度を付加して供され
るため表面欠陥が多く発生している。そして、例えば、
SUS304のような18−8系ステンレス材の場合、
適用条件によっては、たとえ400℃以下の窒化処理を
行っても耐蝕性の保持は充分ではないことも考えられ、
このような場合では、現在耐熱鋼として使用されている
ような、上記18−8系ステンレス材よりもクロムを多
量に含有するオーステナイト系ステンレス材あるいはモ
リブデンを1.5%以上含有するオーステナイト系ステ
ンレス材を用い、上記のようにして窒化処理することに
よって母材に近い耐蝕性を期待できるようになる。
As is clear from the above examples, 450 ° C.
By performing the nitriding treatment at the temperature below, it can be seen that the corrosion resistance is relatively improved as compared with the case where the nitriding treatment is performed at a temperature higher than 450 ° C. It is affected by processing conditions, material composition, processing temperature, etc. Generally, an austenitic stainless steel product is subjected to some processing and added with material strength, so that many surface defects occur. And, for example,
In the case of 18-8 series stainless steel material such as SUS304,
Depending on the application conditions, it may be considered that the corrosion resistance is not sufficiently retained even if nitriding treatment at 400 ° C or lower is performed.
In such a case, an austenitic stainless steel material containing a larger amount of chromium than the above 18-8 stainless steel material or an austenitic stainless material containing 1.5% or more of molybdenum, which is currently used as heat resistant steel. It is possible to expect the corrosion resistance close to that of the base material by performing the nitriding treatment using the above as described above.

【0033】[0033]

【実施例8】実施例6,実施例7で得られた、窒化処理
済のオーステナイト系ステンレス材(XM7)製のタッ
ピングねじ,ソケットスクリューについて、35℃の6
%のHFを含む15%のHNO3 溶液に1時間浸漬し
て、表面高温酸化層の除去(清浄化)を行った。ついで
除去を終えた製品について、SST試験に供した。その
結果、実施例6および実施例7では24時間で生じた点
赤錆が480時間経過しても発生しなかった。なお、上
記タッピングねじ等の酸洗浄前の表面硬度は、Hv=1
080〜1080、硬化層の深さは16μmであった
が、処理後は、硬度Hv=820〜830、硬化層深さ
は10μmになっていた。一方、比較例1に示す、50
0℃で窒化した316材の場合、同様の酸洗浄の結果、
50μmの硬化層が全て消失して、表面硬度は母材の硬
度を示していた。
[Embodiment 8] The nitriding-processed tapping screw and socket screw made of austenitic stainless steel material (XM7) obtained in Embodiments 6 and 7 were tested at 35 ° C.
The surface high temperature oxide layer was removed (cleaned) by immersing in a 15% HNO 3 solution containing 15% HF for 1 hour. Then, the product that had been removed was subjected to an SST test. As a result, in Example 6 and Example 7, the red rust on the spot which occurred in 24 hours did not occur even after 480 hours had elapsed. The surface hardness of the tapping screw before acid cleaning is Hv = 1.
080 to 1080, the depth of the hardened layer was 16 μm, but after the treatment, the hardness Hv was 820 to 830 and the depth of the hardened layer was 10 μm. On the other hand, as shown in Comparative Example 1, 50
In the case of 316 material nitrided at 0 ° C, as a result of the same acid cleaning,
The hardened layer of 50 μm disappeared entirely, and the surface hardness showed the hardness of the base material.

【実施例9】実施例6のオーステナイト系ステンレス材
にかえて、クロム含有量が23%,モリブデンを2%含
むオーステナイト−フェライト二相系ステンレス材(S
US329J1 )を用いて、タッピングねじおよびソケ
ットスクリューを圧造成形した。このサンプルを実施例
1と同様の方法により塩素化処理および窒化処理した。
このようにして処理された製品の表面硬度を調べたとこ
ろ、ビッカーズ硬度でHv=1100〜1120に達し
ており、窒化層の厚みは20μmであった。ついで、こ
の窒化処理された製品について実施例8と同様のHFを
含む混合酸に同様にして浸漬し、表面酸化層を除去した
ところ、窒化硬化層の厚みが12μmで表面硬度はHv
=880〜900であった。そしてこれをSST試験に
供した。その結果、480時間経過しても点赤錆が生じ
なかった。
[Embodiment 9] In place of the austenitic stainless steel material of Embodiment 6, an austenitic-ferrite dual phase stainless steel material (S containing chrome content 23% and molybdenum 2% (S
US329J 1 ) was used to forge tapping screws and socket screws. This sample was chlorinated and nitrided by the same method as in Example 1.
When the surface hardness of the product thus treated was examined, it was found that the Vickers hardness reached Hv = 1100 to 1120, and the thickness of the nitride layer was 20 μm. Next, this nitriding-treated product was immersed in the same mixed acid containing HF as in Example 8 in the same manner to remove the surface oxide layer. As a result, the nitride hardened layer had a thickness of 12 μm and a surface hardness of Hv.
= 880-900. And this was used for the SST test. As a result, red rust did not occur after 480 hours.

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

【図1】本発明の窒化処理に用いる炉構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a furnace used for nitriding treatment of the present invention.

【図2】本発明により窒化処理されたオーステナイト系
ステンレス材の電流密度と電圧との曲線図である。
FIG. 2 is a curve diagram of current density and voltage of an austenitic stainless steel material subjected to nitriding treatment according to the present invention.

【図3】本発明により窒化処理されたオーステナイト系
ステンレス材の電流密度と電圧との曲線図である。
FIG. 3 is a curve diagram of current density and voltage of an austenitic stainless steel material subjected to nitriding treatment according to the present invention.

【図4】本発明により窒化処理されたオーステナイト系
ステンレス材の電流密度と電圧との曲線図である。
FIG. 4 is a curve diagram of current density and voltage of an austenitic stainless steel material subjected to nitriding treatment according to the present invention.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 塩素系ガス雰囲気下において、オーステ
ナイト系ステンレス製品を加熱状態で保持し、ついで、
これを窒化雰囲気下において450℃以下の加熱状態で
保持してオーステナイト系ステンレス製品の表面層を窒
化層に形成することを特徴とするオーステナイト系ステ
ンレス製品の窒化方法。
1. A chlorine-based gas atmosphere is used to hold an austenitic stainless steel product in a heated state.
A method for nitriding an austenitic stainless steel product, which comprises maintaining the surface of the austenitic stainless steel product as a nitriding layer by holding it in a nitriding atmosphere at a temperature of 450 ° C. or lower.
【請求項2】 請求項1のオーステナイト系ステンレス
製品の窒化方法により、オーステナイト系ステンレス製
品の表面層を窒化層に形成したのち、HNO 3 を含む強
混酸溶液に接触させ、その表面を清浄化することを特徴
とするオーステナイト系ステンレス製品の窒化方法。
2. The austenitic stainless steel according to claim 1.
Made of austenitic stainless steel depending on product nitriding method
After forming the surface layer of the product on the nitride layer, HNO 3Strength including
Characterized by contacting a mixed acid solution and cleaning its surface
Method for nitriding austenitic stainless steel products.
【請求項3】 オーステナイト系ステンレス製品が、ク
ロム含有量が22重量%以上のオーステナイト系ステン
レス材料を用いてなる加工製品である請求項1または2
記載のオーステナイト系ステンレス製品の窒化方法。
3. The austenitic stainless steel product is a processed product using an austenitic stainless steel material having a chromium content of 22% by weight or more.
A method for nitriding the described austenitic stainless steel product.
【請求項4】 オーステナイト系ステンレス製品が、モ
リブデンを1.5重量%以上含むオーステナイト系ステ
ンレス材料を加工した加工製品である請求項1または2
記載のオーステナイト系ステンレス製品の窒化方法。
4. The austenitic stainless steel product is a processed product obtained by processing an austenitic stainless steel material containing 1.5% by weight or more of molybdenum.
A method for nitriding the described austenitic stainless steel product.
【請求項5】 オーステナイト系ステンレス製品が、モ
リブデンを1.5重量%以上含みクロムを22重量%以
上含むオーステナイト−フェライト二相系ステンレス材
料を加工した加工製品である請求項1または2記載のオ
ーステナイト系ステンレス製品の窒化方法。
5. The austenitic stainless steel product according to claim 1, wherein the austenitic stainless steel product is a processed product obtained by processing an austenite-ferrite dual phase stainless steel material containing 1.5% by weight or more of molybdenum and 22% by weight or more of chromium. Nitriding method for stainless steel products.
【請求項6】 オーステナイト系ステンレス製品が、ス
テンレスねじ類である請求項1または2記載のオーステ
ナイト系ステンレス製品の窒化方法。
6. The method for nitriding an austenitic stainless steel product according to claim 1, wherein the austenitic stainless steel product is a stainless screw.
JP1469093A 1993-02-01 1993-02-01 Method for nitriding austenitic stainless steel product Withdrawn JPH06228732A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3428307A1 (en) * 2017-07-10 2019-01-16 fischerwerke GmbH & Co. KG Screw

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