JPH0699796B2 - 耐食性鋼部品の製造方法 - Google Patents

耐食性鋼部品の製造方法

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JPH0699796B2
JPH0699796B2 JP17281288A JP17281288A JPH0699796B2 JP H0699796 B2 JPH0699796 B2 JP H0699796B2 JP 17281288 A JP17281288 A JP 17281288A JP 17281288 A JP17281288 A JP 17281288A JP H0699796 B2 JPH0699796 B2 JP H0699796B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐食性鋼部品の製造方法に関する。
連続する２回の溶融塩熱処理によって鋼部品の耐食性を
改良することは周知である。第１の溶融塩熱処理は青酸
カリ／シアン酸カリウム浴中で580℃２時間行なわれ
る。第２の熱処理は水酸化カリウム、水酸化ナトリウ
ム、及び硝酸カリウムを含む塩浴中で400℃約10分間焼
入れが行なわれる。この焼入れは水焼入れによって行な
われる。もし、製品の酸化表面を仕上面に戻すことが重
要であるならば焼入れの次に、酸化浴中で20分間約400
℃での再処理を行い、この段階でのラッピング仕上げを
行なうことが必要となる。
上記工程は下記の如き多くの不具合を受ける。
1.有毒な化学薬品が用いられ環境汚染となる。
2.比較的無害の炭酸塩を製造するために初期硬化処理か
らもたらされた有毒なシアン化物塩を酸化するために２
重の酸化が必要である。
3.酸化処理後の水焼入れは該処理によってもたらされた
塩を除去するのに必須である。これは次に汚水処理問題
を発生させる。
少なくとも上記不具合のいくつかを解消するか又は緩和
することが本発明の目的である。
本発明によれば、下記のような技術的特徴を有する耐食
性鋼部品の製造方法が提供される。
（１）（ア）被合金鋼部品を窒化ガス雰囲気中で熱処理
してその部品にε鉄窒化物表層を作り、（イ）その部品
を冷却し、（ウ）その部品を機械的に表面仕上げし、次
に、（エ）得られた部品を酸化性雰囲気中で熱処理して
主にFe3O4からなる酸化物富化表面層を形成し、この表
面層が１マイクロメートルを超えない厚さであることを
特徴とする耐食性鋼部品の製造方法。
（２）前記冷却工程（イ）が焼入れであって、前記酸化
性雰囲気中での熱処理（エ）は550℃を超えた温度で行
ないその冷却は焼入れ（オ）によって行ない、前記冷却
工程（イ）の焼入れおよび前記焼入れ（オ）はその部品
温度が550℃以下になる前に焼入れされるものであっ
て、それらによって鋼のミクロ組織のフェライト地に固
溶状態で窒素を保持させることを特徴とする（１）記載
の耐食性鋼部品の製造方法。
（３）硫黄含有化合物を前記酸化性雰囲気中に導入して
鉄の硫化物を生じさせ、それによって前記部品の表面層
が鉄硫化物を含有することを特徴とする（１）記載の耐
食性鋼部品の製造方法。
すなわち、本発明によれば、非合金鋼部品の表面にε鉄
窒化物または炭窒化物表面層を形成するための窒化ガス
雰囲気での熱処理工程と、その後酸化物富化表面層をも
うけるためのその部品の酸化工程の間で、冷却し、機械
的表面仕上げすることを第１の特徴とするものである。
また、本発明の第２の特徴は前記窒化ガス雰囲気および
酸化雰囲気の熱処理の冷却をともに焼入れとするもので
あり、これは鉄固溶体として含有する窒素の減少を防止
する効果があり、このことによって鋼部品の疲労特性が
保持されるためである。本発明での窒化浸炭処理は前記
窒素を鋼のフェライト中に固溶させるものであり、この
ため前記焼入れを２工程ともに採用することは重要な要
因となっている。また、後述するごとく、機械的表面仕
上げを窒化浸炭熱処理と酸化熱処理の中間で実施するの
は、鋼特性としての耐食性に最も大きな効果があるため
である。他方、窒化浸炭処理では表面粗度が増大し、ま
た酸化工程では耐食性に効果の大なる酸化層が形成され
るため、両工程の中間以外で機械的表面仕上げを採用す
ることは耐食性の向上に効果をもたらさず不利益となる
からである。次に本発明の各熱処理工程の詳細について
説明する。
ε鉄窒化物表面層を形成するために窒化ガス雰囲気中で
熱処理する工程はアンモニア、アンモニア及び吸熱ガ
ス、アンモニア及び発熱ガス又はアンモニア及び窒素で
あって二酸化炭素、一酸化炭素、空気、水蒸気及びメタ
ンのうちの少なくとも１つを含有する雰囲気中で550な
いし720℃の範囲の温度で４時間以内行なわれる。用語
“吸熱ガス”及び“発熱ガス”は当業界でよく理解され
ている。二酸化炭素、一酸化炭素、空気、水蒸気及び発
熱ガスは酸化性ガスである。
二酸化炭素、メタン及び吸熱ガスは炭化性ガスである。
ε鉄窒化物表面層が約25マイクロメートルの厚さを有す
るように熱処理操作を行なうことが好ましい。約25マイ
クロメートルより大きな厚さによって表面層の剥離又は
割れが生ずる。約25マイクロメートルの層の厚みは660
℃45分間の熱処理で典型的に得られる。そのような層の
厚さはまた570℃３時間又は610℃90分間の熱処理でも得
られる。
しかしながら、熱処理温度及び時間は25マイクロメート
ル未満、例えば15マイクロメートルの層厚さを作るよう
に決められる。例えば２時間、570℃の熱処理は16ない
し20マイクロメートルの層厚さを作ることが出来る。
本発明によって製造される部品は、良好な耐食性を付与
するためのワックス被覆処理を必要としないで、表面は
良好である。
通常硬化クロムメッキされる例えばダンパーロッド又は
ピストンロッドの場合、窒化ガス雰囲気中で処理された
後、部品は所望の媒体で冷却され、次に例えば0.2マイ
クロメートルRa未満の表面粗さにラッピング又は他の機
械的表面仕上法が行なわれる。このラッピング又は研摩
法は冷却に使用される溶媒に依存して製品表面に形成さ
れる酸化膜を取り除く。ラッピング又は研摩工程の後に
部品は300ないし600℃の温度で酸化せしめられる。実際
の温度は鋼部品に要求される外観に、特にその特性に依
存する。もしも部品がダンパーロッドのように非常に高
度の疲労強度を要しない部品ならば、ストリッピングさ
れなかった発熱ガスの温度に依存して、酸化熱処理は35
0ないし450℃で約５ないし15分間行なわれるのが好まし
い。しかしながら、良好な疲労強度のために、部品は50
0ないし600℃、より好ましくは550ないし600℃で熱処理
されるのが好ましく、続いて鋼のミクロ組織のフェライ
ト地の固溶体中に窒素を保持するために焼入れを行な
う。ストリッピングされなかった発熱ガスの代わりに、
蒸気、空気又は酸素と窒素の他の混合物、二酸化炭素及
び窒素の混合物又は二酸化炭素のみ、又はこれらの混合
物のような酸化性ガスを用いてもよい。
焼入れは油／水エマルジョン内で行なわれるのが好まし
い。酸化され次に油／水エマルジョン内に焼入れされた
部品の場合、美学的に好ましい黒色仕上げが得られる。
中間酸化工程を入れずに、油／水エマルジョン内へ直接
焼入れすることは黒色仕上げを与えず、酸化物層が0.1
マイクロメートルのみの厚さの灰色仕上げを得る。しか
しながら、油／水エマルジョン内にすでに酸化された部
品を焼入れすることはある程度酸化の度合を増加し、そ
れによって色を黒ずませる。
油／水エマルジョン内での焼入れの間蒸気がエマルジョ
ン内で部品の周りで小さなポケットとして作られる冷却
速度を与える。これは歪みのない最大の特性（例えば1.
5ミリメートル未満の厚さの部品は800MPa以下の降伏強
度を有することが出来る）を有する部品となす。
酸化後油／水エマルジョン内への焼入れはかなり良好な
耐食性のある黒色表面、そして必要ならば残留油膜によ
って、ベアリング特性を改良した黒色表面を作り出す。
特定の実施態様では、50％アンモニアと50％吸熱ガスの
混合物雰囲気で570℃、約２時間の熱処理によって形成
されたε鉄窒化物表面層を得た後、鋼部品は２秒間外気
に曝され表面酸化を受け、水中油エマルジョン浴に浸漬
される。この実施態様では、このエマルジョンは商標EV
COQUENCH GWで販売される可溶油と水とを油：水の体積
比を1:6に混合して作られる。焼入れされている部品は5
50℃より高い温度でされているので得られる部品は、腐
食に対してかなり良好な抵抗を有し、その表面内への油
の吸収からみて良好なベアリング特性を有する。また美
的に好ましい表面に加えて、良好な疲労強度と降伏強度
を有する。
本発明によって製造される部品は窒化雰囲気に曝された
後、冷却され、表面研摩され、酸化されるものであり、
汚水処理問題を発生させることによる不利益がある硬質
クロムメッキよりも経済的な製造を可能とする。
さらに、そのガス処理は前記塩浴処理より安い。なぜな
ら、特に後者は二重の酸化工程を要するからである。
本発明に従って製造された非合金鋼部品は硬質の耐摩耗
層と、かなり良好な耐湿及び耐塩噴霧腐食性を有する表
面を有する。そのような部品はまた研摩硬質クロムメッ
キと同じ低い摩擦係数を有し、それによって製品は摺動
用材に用いることが可能である。さらに、そのような部
品は耐湿性及び耐塩噴霧に大きなプラスになるかなり低
い湿潤性を与える高表面張力を有し、また好ましい美的
外観（酸化処理で用いられる温度による光沢のある青／
黒色）を有する。さらに固溶体中に窒素を維持する550
℃からの焼入れが行なわれた鋼部品は良好な疲労強度、
降伏強度をも有する。
本発明の方法は、全てガス特性により塩浴熱処理工程に
関連する汚水問題が回避される利点を有する。
本発明の方法はメッキ又は塩浴装置の他の資本投資を要
さずに、現状のガス雰囲気熱処理プラントを用いて加工
業者によって実施される。
本発明による、ガス状態での酸化への酸素誘導機構は酸
素吸収によってのみでなく、窒素の置換によるものであ
ることがわかった。
窒化ガス雰囲気中での部品の熱処理中に用いられ得る雰
囲気に関する前の議論から、いくつかの実施態様におい
て、鋼部品に形成される層はε鉄窒化物表層よりむしろ
ε鉄炭化窒素であろうと理解されよう。従って用語“ε
鉄窒化物層”はこの記載で、添加請求内で解釈される必
要がある。
酸化に対して酸素誘導機構が酸素の吸収によってのみよ
り窒素の置換によることは、周知の塩浴熱処理されそし
て酸化された製品表面と外観上同じであることは驚くべ
きことである。そのような塩浴熱処理されそして酸化さ
れた製品はI.V.Etchellsによる“塩浴炭化窒素化への新
しい手引き”（金属の熱処理1981年４月85−88ページ）
内に製品の表面から2.5マイクロメートルの深さに酸素
と窒素を共に高含有させるものとして開示されている。
これ以下酸素含有量は急速に低下し、一方窒素含有量は
比較的ゆっくり低下する。従って、本発明の方法によっ
て同じ組織が得られることを結論づけられる。しかしな
がら上記文献の記述のものでない。
本発明の好ましい実施例では表面層部は実質的に窒素原
子がない。
酸素原子によって実質的にすべての窒素原子が置換され
る表面層部分は少なくとも0.2より好ましくは少なくと
も0.3マイクロメートルの深さになるのが好ましい。
腐食に対する酸化表面の抵抗は主にFe3O4の形態で少な
くとも0.1マイクロメートルの深さに、そして時に１マ
イクロメートルより深く迄の鉄酸化物の支配、によって
説明される。しかしながら、酸化物剥離を避けるために
鉄酸化物が１マイクロメートルを越えない深さにあるこ
とが好ましい。
１つの実施態様において、表面層部はその表面すぐ下の
表面部ではFe3O4の成分に近い成分を有し、一方深さを
増すとこの成分はFeO含有量を増加する。そのような表
面層は水／油エマルジョン中に焼入れする前に、ε鉄窒
化物を有する製品を空気に曝すことによって製造され
る。
他の実施態様では、表面直下の表面層はFe2O3の成分に
近い成分を有し、深さを増すと、その成分はFe3O4の成
分に徐々に近くなる。そのような成分はε鉄窒化物層を
有する部品を完全に空気中で冷却せしめることによって
得られる。C.Dawes,D.F.Tranter,及びC.G.Smithによる
“非合金鋼自動車部品の設計及び製造へ応用された場合
の炭化窒素化及び窒化の再評価”と題した論文中での開
示に注意が払われている。この論文はバーミンガムで19
79年５月22日から24日迄に、金属学会及びアメリカの金
属学会で開催された“熱処理79′”と題されたシンポジ
ウム中で公開されたものである。この論文でε表面層を
作るためにガス相工程で処理される非合金鋼の開示があ
る。ガス熱処理に続く材料の“空冷”はその論文で言及
されている。しかしながら、これは空気中すなわち酸化
性雰囲気中の冷却を意味するものでない。用語“空冷”
は徐冷を意味し、急冷工程である油焼入れと冷却方法を
区別する技術用語として用いられた。実際“空冷”はよ
り正確には“ガス冷却”と記載されている。というのは
ε層を作るために熱処理工程中に用いられる同じガス状
の窒化雰囲気で冷却が行なわれた。全ての実験が小さな
密閉焼入れ炉で行なわれたと、本論文が述べていること
が注目される。密閉焼入れ炉では、炉画室と接続し、且
つその炉画室として同じ包囲壁内に含まれ、それで２つ
の画室内への空気の流入を防ぐようになっている一つの
画室で焼入れが行なわれる。論文中で“空冷”と称され
ている冷却の場合、試験片は焼入れ油中に焼入れせずに
自然に冷却するように炉内に止められた。空気中での冷
却が生じなかったことは、窒化含有量がε鉄窒化物と一
致するレベルにあるという論文中の第２図から推定もさ
れる。更に前記論文中で用いられている“空冷”の正し
い意味は、用語“空冷”が冷却を行なう空気の利用より
はむしろ油なしの保護を意味することが明確に示され
る。
本発明によって得られた効果を説明するために、４つの
軟鋼試験パネル（低炭素（0.10％）鋼−英国規格BS9700
45 M10）約25mm2及び0.55mm厚は570℃で２時間、50％ア
ンモニアと50％吸熱ガス混合物（一酸化炭素、二酸化炭
素、窒素及び水素）の雰囲気中で熱処理された。熱処理
後、４つの試験パネルを種々の方法で冷却および酸化し
た。窒化後の機械的表面仕上げは省略した実験である。
試験片１を熱処理域から直接取り出して、同じ熱処理雰
囲気中で水のない焼入れ油中ですぐに焼入れした。その
油はQUENDILLA WA22の名で英国石油によって販売されて
いる。この操作を密閉焼入れ炉中で行なった。
試験片２を炉から取り除き、20℃５秒間空気中に曝し、
次に商標EVOCQUENCHGWで売られている可溶油と水を、
油：水の体積比を1:5.5に混合することによって作られ
た水−油エマルジョン内に焼入れした。
試験片３を熱処理炉から取り出すことによって冷却し、
20℃、１秒間空気中に曝し、商標ILOTEMP4で売られてい
る可溶油を油：水体積比を1:10に混合することによって
作られた水−油エマルジョン内に焼入れた。
試験片４を炉から取り除き単に完全に空気中で20℃で冷
却させた。
冷却後、種々の試験片を下記の如く分析し、得た結果を
第１表ないし第６表に示す。
油焼入された試験片をまず脱脂し、次に１×10-8トール
の圧力以下に排気されたAuger電子分光計内に導入し、
試験片中の表面に吸収されたガスを取り除くために１晩
中この減圧下に置く。
４つの全ての試験片を、水素及びヘリウムを除く全ての
元素で分析し第１層のほぼ0.1原子％迄測定した。Auger
電子分光計で真空圧は１×10-8トール、電子ビームエネ
ルギは１−3keV、ビーム電気は１マイクロアンペア及び
エネルギ範囲は20−1700eVであった。層間分析は、次に
行なわれる層を除くためのイオンビームスパッタリング
と接続するAuger電子分光計を用いて行なった。イオン
ビームスパッタリング技術では、アルゴンイオンを3keV
のエネルギで且つ、５×10-5トールのガス圧下で75と15
0マイクロアンペア・cm2の電流密度で行なった。この分
析の結果は以下第１ないし第４表で与えられる。更に、
イオンスパッター損傷から離れた面積の試験片１と３
を、次に30mmの鋼球と１マイクロメートルのダイヤモン
ドペーストを研摩剤として用いてボールクレータを施し
た。該Auger電子分光計を用いてクレータ直径にわたる
走査線を作り、そしてこれらの線の元素成分を２×10-6
メートルと22×10-6メートル間の多くの深さで測定し
た。
元素成分は初め原子パーセントで読まれ次に重量％で計
算され下記に示された。
0.1％より多量の検出し得る全ての元素の重量％を記録
した。
更に各層の種々の元素成分のより詳細な測定を、試験片
３の新しい面積の最初の2.3マイクロメートルのところ
で行なった。得られた結果を以下第７表に示す。
上の各表を考慮すれば、各試験片に行なった熱処理工程
は、ε鉄窒化物層を20マイクロメートルを十分に超える
深さに迄作る工程であることが理解される。ε鉄炭化窒
素層は、多孔質及び非多孔質域からなり、その多孔質域
は試験片の表面から約10マイクロメートルの深さ下方に
伸び、そして非多孔質はそれの下に存在する。20マイク
ロメートルの深さで、ε鉄炭化窒素層は典型的に92重量
％の鉄、7.4重量％の窒素、0.4重量％の炭素及び0.2重
量％の酸素の成分を有する。
試験片１の場合、全ての層の元素成分はNaumann及びLan
gesheid（Eisen htten-wesen 1965年第36677号）で定
義される鉄−炭素−窒素の３元のε鉄炭化窒素域と一致
する。
試験片１の層もLight Foot及びJackによって“白層形成
有無による窒化の運動”（鉄鋼協会の熱処理と合同委員
会によって組織された1973年熱処理会議の会報）で報告
されたε相に対して、Ｘが０ないし１である理想的な鉄
窒化物式Fe2N1-Xとも一致する。窒素含有量は7.5と11重
量％の間にある。
情報をより明確に示すために試験片１ないし４それぞれ
の層中の鉄と窒素鉄と酸素、又は鉄、酸素と窒素含有量
をプロットしたグラフである添付第１ないし第４図で説
明する。選択された層域は表面から16×10-9ないし約40
0×10-9メートルに伸びる層である。グラフにプロット
した最初の測定値は16×10-9メートルの場合であり、試
験片は外面から他の汚染を除去すべく初めにイオンスパ
ッタリングを受けた。
上記の表及び図面から理解されるように、空気中での単
独又は初め空気中で、そして油／水エマルジョンでの焼
入れが続く熱処理後試験片の酸化は、酸素で窒素を置換
することになる。窒素の置換は最も外側の表面層部分
（すなわち0.1マイクロメートルと１マイクロメートル
間で変化する深さ）ではすべてであり、焼入れ前に試験
片が暖かい間空気中に暴露される時間と、焼入れでの冷
却速度にも依存する。部分的な窒素の置換はある場合
は、１マイクロメートルを越える深さに続く。
試験片２と３は主にFe3O4の形で、少なくとも0.1マイク
ロメートルの深さに、そして時には１マイクロメートル
以上の深さに鉄酸化物のために耐腐食性があった。
試験片４では極端な表面の鉄と酸素の比はFe2O3の成分
に近い成分を示し、深さが層内で増すにつれて、成分は
Fe3O4の成分に徐々に近くなる。
試験片２と３では、鉄と酸素の比は外側表層部でFe3O4
に近い組織を示し内側になるにつれてFeOが増加する。
第２及び第３表、そして第２及び第３図から焼入前温度
での空気中の時間制御と、焼入溶媒での冷却速度制御は
外側表面層部からの窒素の置換についてかなり限界であ
ることが理解されよう。
最後に、各表と図の調査から酸素は格子からある場合
は、全体的に他の場合は約0.15マイクロメートルの深さ
に窒素が約90％残存する少ない範囲で、窒素を置換する
ことが明らかであろう。これは酸素が窒化物格子内に容
易に吸収されると報告されている、塩浴窒化に続けて行
なう塩浴酸化によって、得られるとの報告された効果と
は全く対照的である。
第５図に関してみれば、初めの４つのブロックは炭化窒
素化せしめた部品を、特定の時間550°以上で空気中に
暴露し、次に水／油エマルジョン中で焼入れしたものに
関する。最後のブロックは空気中に暴露しないで直接油
中に、炭化窒素化した部品の焼入れに関する。
本明細書で説明した鋼部品は、ε鉄窒化物表面層を作る
ために処理され、油焼入され、脱脂され（又は保護雰囲
気下で徐冷され）次に脱水油中に浸漬され、それによっ
て脱水油がε鉄窒化物表面層の吸収剤外部に吸収される
部品表面よりも優れた耐腐食性を有する。
下の第８表は種々のタイプの鋼部品の耐腐食性を比較し
たものである。
第８表 試験片No. 塩噴霧抵抗（時間） １ ０ ２ 17 ３ 96 ４ 150＋ 塩噴霧抵抗はASTM規格B117−64、すなわち部品を95＋2/
−３゜Fに維持された塩噴霧室で塩噴霧に曝され、その塩
噴霧は蒸留水95に対して、塩の重量５＋／−１だけ溶解
し、そして95゜Fで霧状にされ、その集合溶液が6.5ない
し7.2の範囲のpHを有するように調節されることによっ
て調整される。塩噴試験から除去した後、部品を流水中
で洗浄し、乾燥し、そして赤錆の発生を調査する。どん
な赤錆を示す部品も不具合があった。
上記第８表で、各試験片は以下の通りである。
試験片１＝そのままの、すなわち未処理鋼部品。
試験片２＝本発明の方法で最初のガス熱処理、続いて油
焼入れ、そして脱脂（又は保護雰囲気下での徐冷）によ
って作られたε鉄窒化物を有する鋼部品 試験片３＝次に脱水油中に浸漬させた試験片２の鋼部
品。
試験片４＝表面に0.2マイクロメートルのラッピング仕
上を施した、本発明に係るε鉄窒化物層と酸化物富化表
面層とを有する鋼部品 試験片４の場合、実際の塩噴霧抵抗は表面仕上に依存す
る。特定の実施例では、処理された鋼部品は最終表面仕
上げが0.13〜0.15マイクロメートルRaを有する緩衝器ピ
ストン棒である。そのような部品は250時間の塩噴霧抵
抗を有するのがわかった。
疲労特性における改善が第９表の試験から明らかにな
る。
疲労特性を標準0.30″（7.6mm）径のNPL試験片でNPLタ
イプの２点負荷回転ビーム機械を用いて評価した。
上記第９表において、 試験片５は処理していない鋼部品であり、 試験片６は、50％アンモニアおよび50％吸熱性ガス混合
物の雰囲気中で、570℃にて約２時間熱処理し、続いて
油焼入れしたε鉄窒化物表面層が形成されている鋼部品
であり、 試験片７は、上記試験片６のように作ったε鉄窒化物層
のある鋼部品を、その後に塩混合物の供給者によって推
奨されるようなナトリウム／水酸化カリウム／硝酸ナト
リウム塩浴混合物（「Degussa ABl salt」として市販さ
れている）中で400℃の温度にて酸化した鋼部品であ
り、 試験片８は、試験片６での熱処理によって形成したε鉄
窒化表面層のある鋼部品を蒸気中にて540℃にて30分間
酸化し、続いて油焼入れした鋼部品である。
上記の試験片７による塩浴処理を用いる酸化は、疲労特
性を試験片５のレベルにほぼ戻るまで低下させるらし
い。このことは固溶体から析出してくる窒素によって引
き起こされる。試験片８による気相酸化技術は非常に広
い温度範囲にわたって適用できる。したがって、油焼入
れが後続する550℃での制御された酸化プロセスを用い
ることによって、試験片６による熱処理で得た改善され
た疲労特性が維持される。
このことは高温において窒素の多くが固溶体中に残り、
かつその後の油焼入れによっても固溶体中に維持される
ので起きる。
本発明の特定実施例を記述する。
長さ230mm、直径12.5mmおよび初期表面粗さ（Ra）0.13
ないし0.15μｍの緩衝器ピストン棒を、低炭素鋼（BS97
0−045M10）棒材を機械加工することによって作り、50
％アンモニアおよび50％吸熱性ガス混合物（一酸化炭
素、二酸化炭素、窒素および水素）の雰囲気中で570℃
にて２時間熱処理した。次に、この棒を上記熱処理にて
使用したのと同じ雰囲気の保護下においてゆっくりと冷
却した。得られた棒はその表面に厚さ20μｍのε鉄窒化
物層を有しており、かつ表面粗さ（Ra）は0.64μｍであ
った。
ピストン棒は高表面仕上げを必要とするので、この段階
で棒を表面粗さ（Ra）0.13μｍまでラップした。
これに続いて棒を燃焼の水分を含有する発熱性ガス混合
物中で、400℃にて10分間酸化して厚さ0.5μｍの酸化物
富化表面層を形成した。そして、ピストン棒を水焼入れ
によって冷却した。
ピストン棒は上述した塩水噴霧試験によると250時間の
塩水噴霧抵抗を有することがわかった。
上述の特定実施例の変更態様として、棒を発熱性ガス混
合物中で400℃にて15分間酸化したが、この15分間サイ
クルの少なくとも５分間は亜硫酸ガスを、炉雰囲気中0.
25体積％の濃度となるような量で炉内へ導入した。この
技術が棒表面上の酸化鉄（Fe2O3）の約１％を硫化鉄に
変換し、このことが棒に審美的に好ましい光沢のある黒
色表面を与えた。
硫化の技術は緩衝棒の形の部品に限定されずに、黒色の
耐摩耗性表面を有することが望ましいあらゆる部分につ
いて使用される。表面粗さ（Ra）が0.25μｍより大きな
表面仕上げでは、所望の耐腐食性を与えるためにワック
ス被覆が必要である。硫化を行なうためには酸化炉内の
生じるSO2含有量は、１体積％以下でかつ温度は300℃な
いし600℃の範囲内でよい。すでに形成された酸化鉄の
一部を硫化鉄に転換するためには、酸化熱処理がスター
トした後の段階でSO2を炉内へ通常は加えてよい。
本発明は、低炭素含有量、例えば、0.5％炭素以下の非
合金鋼に特に適用できる。
【図面の簡単な説明】
第１図ないし第４図は鋼部品の表面からの深さ又は距離
に対する試験片の層領域の鉄と窒素、鉄と酸素又は鉄、
酸素と窒素含有量をプロットしたグラフであり、第５図
は酸化物被覆の深さに対する空気中での酸化時間の影響
を示す。
フロントページの続き (31)優先権主張番号 ８２２０４９５ (32)優先日 1982年７月15日 (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） 審判番号 平3−20402 (72)発明者 ジョン デビット スミス イギリス国，ウエスト ミッドランズ，ソ リハル，ラディングトン ドライブ 25 (56)参考文献 特開 昭50−22726（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−113427（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−24533（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−126977（ＪＰ，Ａ) 特公 昭53−371（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ア）非合金鋼部品を窒化ガス雰囲気中で
    熱処理して該部品にε鉄窒化物表層を作り、（イ）該部
    品を冷却し、（ウ）該部品を機械的に表面仕上げし、次
    に、（エ）得られた部品を酸化性雰囲気中で熱処理して
    主にFe3O4からなる酸化物富化表面層を形成し、この表
    面層が１マイクロメートルを超えない厚さであることを
    特徴とする耐食性鋼部品の製造方法。
  2. 【請求項２】前記冷却工程（イ）が焼入れであって、前
    記酸化性雰囲気中での熱処理（エ）は550℃を超えた温
    度で行ないその冷却は焼入れ（オ）によって行ない、前
    記冷却工程（イ）の焼入れおよび該焼入れ（オ）は該部
    品温度が550℃以下になる前に焼入れされるものであっ
    て、それらによって鋼のミクロ組織のフェライト地に固
    溶状態で窒素を保持させることを特徴とする請求項第１
    項記載の耐食性鋼部品の製造方法。
  3. 【請求項３】硫黄含有化合物を前記酸化性雰囲気中に導
    入して鉄の硫化物を生じさせ、それによって前記部品の
    表面層が鉄硫化物を含有することを特徴とする請求項第
    １項記載の耐食性鋼部品の製造方法。
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