JPH10102233A - 表面硬化Ｆｅ−Ａｌ系合金の製造方法 - Google Patents
表面硬化Ｆｅ−Ａｌ系合金の製造方法Info
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- JPH10102233A JPH10102233A JP25266396A JP25266396A JPH10102233A JP H10102233 A JPH10102233 A JP H10102233A JP 25266396 A JP25266396 A JP 25266396A JP 25266396 A JP25266396 A JP 25266396A JP H10102233 A JPH10102233 A JP H10102233A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 剛性、靭性に優れ、且つ耐摩耗性にも優れる
と共に密着性の強い表面硬化層を有する表面硬化Ｆｅ−
Ａｌ系合金の製造する。 【解決手段】 ４５０℃以上５５０℃以下での熱処理に
より硬化するＦｅ合金の基材の表面に０．５〜１５重量
％のＦｅを含有するＡｌ合金の表面層を形成する。この
得られた材料を上記基材の硬化に適した温度、時間で熱
処理し、上記材料中のＦｅとＡｌを拡散させ、基材のＦ
ｅ及び表面層のＡｌ合金に含有されるＦｅと表面層のＡ
ｌ合金のＡｌとの間に金属間化合物を形成し、表面に厚
さ２〜５０μｍの表面硬化層を形成すると同時に母材の
強度も増大させる。
と共に密着性の強い表面硬化層を有する表面硬化Ｆｅ−
Ａｌ系合金の製造する。 【解決手段】 ４５０℃以上５５０℃以下での熱処理に
より硬化するＦｅ合金の基材の表面に０．５〜１５重量
％のＦｅを含有するＡｌ合金の表面層を形成する。この
得られた材料を上記基材の硬化に適した温度、時間で熱
処理し、上記材料中のＦｅとＡｌを拡散させ、基材のＦ
ｅ及び表面層のＡｌ合金に含有されるＦｅと表面層のＡ
ｌ合金のＡｌとの間に金属間化合物を形成し、表面に厚
さ２〜５０μｍの表面硬化層を形成すると同時に母材の
強度も増大させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高い剛性、靭性、
高い表面硬度、耐摩耗性を必要とする部品、例えば歯車
や軸受等の機構部品や刃物、特に摺動を繰り返す刃物、
工具等に利用できる表面硬化Ｆｅ−Ａｌ系合金の製造方
法に関するものである。
高い表面硬度、耐摩耗性を必要とする部品、例えば歯車
や軸受等の機構部品や刃物、特に摺動を繰り返す刃物、
工具等に利用できる表面硬化Ｆｅ−Ａｌ系合金の製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】歯車や軸受などの機構部品や刃物、特に
摺動を繰り返すような刃物や工具には工具鋼、高炭素ス
テンレス鋼、析出硬化型ステンレス鋼等が利用されてい
たが、これらの材料は靭性には優れるが、表面硬度はあ
まり高くないため、耐摩耗性が悪く、消耗が激しかっ
た。このため表面硬度が高いセラミックスの利用も考え
られているが、靭性に欠け、また加工も困難であるため
に利用は難しい。そこで上記合金にアルミナなどをＰＶ
ＤやＣＶＤ等によりコーティングした材料も存在する
が、形成される表面硬質層の厚さが０．１μｍオーダー
であり、密着等の問題もあるため耐摩耗性等の表面硬質
層が関係する特性の改善には至っていない。また５００
℃前後に硬化温度域があるＦｅ合金の表面に純Ａｌ層を
形成し、硬化処理温度でＡｌを拡散させて、金属間化合
物を形成して表面層を硬化させる場合、処理温度が低い
ので長時間の処理を施さないと、Ａｌの拡散が不十分で
最表面にＡｌ層が残存し、表面が柔らかくなり、表面硬
度を要する用途には適さなくなる。
摺動を繰り返すような刃物や工具には工具鋼、高炭素ス
テンレス鋼、析出硬化型ステンレス鋼等が利用されてい
たが、これらの材料は靭性には優れるが、表面硬度はあ
まり高くないため、耐摩耗性が悪く、消耗が激しかっ
た。このため表面硬度が高いセラミックスの利用も考え
られているが、靭性に欠け、また加工も困難であるため
に利用は難しい。そこで上記合金にアルミナなどをＰＶ
ＤやＣＶＤ等によりコーティングした材料も存在する
が、形成される表面硬質層の厚さが０．１μｍオーダー
であり、密着等の問題もあるため耐摩耗性等の表面硬質
層が関係する特性の改善には至っていない。また５００
℃前後に硬化温度域があるＦｅ合金の表面に純Ａｌ層を
形成し、硬化処理温度でＡｌを拡散させて、金属間化合
物を形成して表面層を硬化させる場合、処理温度が低い
ので長時間の処理を施さないと、Ａｌの拡散が不十分で
最表面にＡｌ層が残存し、表面が柔らかくなり、表面硬
度を要する用途には適さなくなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
実に鑑みてなされものであって、剛性、靭性に優れ、且
つ耐摩耗性にも優れると共に密着性の強い表面硬化層を
有する表面硬化Ｆｅ−Ａｌ系合金の製造方法を提供する
ことを課題とする。
実に鑑みてなされものであって、剛性、靭性に優れ、且
つ耐摩耗性にも優れると共に密着性の強い表面硬化層を
有する表面硬化Ｆｅ−Ａｌ系合金の製造方法を提供する
ことを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の第１の表面硬化Ｆｅ−Ａｌ系合金の製造方法
は、４５０℃以上５５０℃以下での熱処理により硬化す
るＦｅ合金の基材の表面に０．５〜１５重量％のＦｅを
含有するＡｌ合金の表面層を形成し、この得られた材料
を上記基材の硬化に適した温度、時間で熱処理し、上記
材料中のＦｅとＡｌを拡散させ、基材のＦｅ及び表面層
のＡｌ合金に含有されるＦｅと表面層のＡｌ合金のＡｌ
との間に金属間化合物を形成し、表面に厚さ２〜５０μ
ｍの表面硬化層を形成すると同時に母材の強度も増大さ
せることを特徴とし、また本発明の第２の表面硬化Ｆｅ
−Ａｌ系合金の製造方法は、４５０℃以上５５０℃以下
での熱処理により硬化するＦｅ合金の基材の表面に０．
５〜１０重量％のＦｅを含有するＡｌ合金の表面層を圧
延により積層し、この得られた材料を上記基材の硬化に
適した温度、時間で熱処理し、上記材料中のＦｅとＡｌ
を拡散させ、基材のＦｅ及び表面層のＡｌ合金に含有さ
れるＦｅと表面層のＡｌ合金のＡｌとの間に金属間化合
物を形成し、表面に厚さ２〜５０μｍの表面硬化層を形
成すると同時に母材の強度も増大させることを特徴とす
る。
に本発明の第１の表面硬化Ｆｅ−Ａｌ系合金の製造方法
は、４５０℃以上５５０℃以下での熱処理により硬化す
るＦｅ合金の基材の表面に０．５〜１５重量％のＦｅを
含有するＡｌ合金の表面層を形成し、この得られた材料
を上記基材の硬化に適した温度、時間で熱処理し、上記
材料中のＦｅとＡｌを拡散させ、基材のＦｅ及び表面層
のＡｌ合金に含有されるＦｅと表面層のＡｌ合金のＡｌ
との間に金属間化合物を形成し、表面に厚さ２〜５０μ
ｍの表面硬化層を形成すると同時に母材の強度も増大さ
せることを特徴とし、また本発明の第２の表面硬化Ｆｅ
−Ａｌ系合金の製造方法は、４５０℃以上５５０℃以下
での熱処理により硬化するＦｅ合金の基材の表面に０．
５〜１０重量％のＦｅを含有するＡｌ合金の表面層を圧
延により積層し、この得られた材料を上記基材の硬化に
適した温度、時間で熱処理し、上記材料中のＦｅとＡｌ
を拡散させ、基材のＦｅ及び表面層のＡｌ合金に含有さ
れるＦｅと表面層のＡｌ合金のＡｌとの間に金属間化合
物を形成し、表面に厚さ２〜５０μｍの表面硬化層を形
成すると同時に母材の強度も増大させることを特徴とす
る。
【０００５】このように製造することにより、適切な温
度での加熱によりＦｅ合金の基材は硬化して剛性の改善
がなされると共に基材と表面層との間で相互にＦｅとＡ
ｌの拡散が速やかに進む。その結果、基材が例えば、析
出硬化型ステンレス鋼の場合、ＦｅとＡｌとがＦｅＡｌ
3 、Ｆｅ2 Ａｌ5 等の金属間化合物を形成し、表面が硬
化する。上記したような金属間化合物により表面層の硬
化がなされ、しかもこの表面硬化層は相互拡散により得
られているので、密着性が非常によく、剥離の可能性が
低い。したがって、このような表面硬化層を有する材料
は十分な表面硬度を有する耐摩耗性等の性質に優れた材
料となる。また上記第２の表面硬化Ｆｅ−Ａｌ系合金の
製造方法は、基材の表面に０．５〜１０重量％のＦｅを
含有するＡｌ合金の表面層を圧延により積層するために
基材にＦｅを含有するＡｌ合金の表面層を圧延に積層す
るものでも確実に積層でき、また圧延で表面層を簡単に
形成できる。
度での加熱によりＦｅ合金の基材は硬化して剛性の改善
がなされると共に基材と表面層との間で相互にＦｅとＡ
ｌの拡散が速やかに進む。その結果、基材が例えば、析
出硬化型ステンレス鋼の場合、ＦｅとＡｌとがＦｅＡｌ
3 、Ｆｅ2 Ａｌ5 等の金属間化合物を形成し、表面が硬
化する。上記したような金属間化合物により表面層の硬
化がなされ、しかもこの表面硬化層は相互拡散により得
られているので、密着性が非常によく、剥離の可能性が
低い。したがって、このような表面硬化層を有する材料
は十分な表面硬度を有する耐摩耗性等の性質に優れた材
料となる。また上記第２の表面硬化Ｆｅ−Ａｌ系合金の
製造方法は、基材の表面に０．５〜１０重量％のＦｅを
含有するＡｌ合金の表面層を圧延により積層するために
基材にＦｅを含有するＡｌ合金の表面層を圧延に積層す
るものでも確実に積層でき、また圧延で表面層を簡単に
形成できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の表面硬化Ｆｅ−Ａｌ系合
金の製造方法は、マルエージング鋼、析出硬化型ステン
レス鋼に代表される、５００℃前後に硬化熱処理の温度
域があるＦｅ合金の基材の表面に０．５〜１５重量％の
Ｆｅを含有するＡｌ合金の表面層を形成し、その基材の
硬化熱処理温度で熱処理することにより、ＦｅとＡｌを
表面近傍で相互拡散させ、Ａｌを完全に拡散させ、金属
間化合物（例えばＦｅＡｌ3 ）の生成を行い、表面硬化
層を形成すると同時に基材の硬度、剛性も上昇させて得
られるものである。５００℃前後に硬化熱処理温度域が
あるＦｅ合金の基材にＦｅを含有するＡｌ合金の表面層
を形成し、硬化熱処理温度で熱処理することにより、表
面硬化層の形成と基材の硬度、剛性上昇が同時になされ
るため、靭性があり、耐摩耗性に優れた材料を製造で
き、その際、表面層を形成するのが０．５〜１５重量％
のＦｅを含有するＡｌ合金であるため、５００℃前後の
熱処理温度でも１時間程度の短時間でＡｌが完全に拡散
して金属間化合物（例えばＦｅＡｌ3）となり、量産性
も向上する。
金の製造方法は、マルエージング鋼、析出硬化型ステン
レス鋼に代表される、５００℃前後に硬化熱処理の温度
域があるＦｅ合金の基材の表面に０．５〜１５重量％の
Ｆｅを含有するＡｌ合金の表面層を形成し、その基材の
硬化熱処理温度で熱処理することにより、ＦｅとＡｌを
表面近傍で相互拡散させ、Ａｌを完全に拡散させ、金属
間化合物（例えばＦｅＡｌ3 ）の生成を行い、表面硬化
層を形成すると同時に基材の硬度、剛性も上昇させて得
られるものである。５００℃前後に硬化熱処理温度域が
あるＦｅ合金の基材にＦｅを含有するＡｌ合金の表面層
を形成し、硬化熱処理温度で熱処理することにより、表
面硬化層の形成と基材の硬度、剛性上昇が同時になされ
るため、靭性があり、耐摩耗性に優れた材料を製造で
き、その際、表面層を形成するのが０．５〜１５重量％
のＦｅを含有するＡｌ合金であるため、５００℃前後の
熱処理温度でも１時間程度の短時間でＡｌが完全に拡散
して金属間化合物（例えばＦｅＡｌ3）となり、量産性
も向上する。
【０００７】本発明の表面硬化Ｆｅ−Ａｌ系合金の最終
形態は図１に示すように表面に金属間化合物による硬化
層を形成させると同時に母材強度も大きくした合金であ
る。図１で符号１は基材（母材）であり、２はＦｅＡｌ
3 等の金属間化合物が形成された表面硬化層である。４
５０〜５５０℃で硬化熱処理を施すＦｅ合金の基材とし
ては靭性、剛性などを備えている任意の合金を使用でき
るが、好適なものを挙げれば、マルエージング鋼、析出
硬化型ステンレス鋼である。但し、この条件に適する合
金であればこの限りでない。上記のような表面硬化Ｆｅ
−Ａｌ合金を製造する本発明の方法は、基本的には溶融
メッキ等により図３に示すようにＦｅ合金の基材１の表
面に（図示した例では両方の面）に表面層として０．５
〜１５重量％のＦｅを含むＡｌ合金層３Ｂを形成し、硬
化に適した条件で加熱処理することにより表面層のＡｌ
合金層及び基材のＦｅ合金の金属を相互に拡散、結合さ
せ、表面に金属間化合物による硬化層を形成させると同
時に母材強度も大きくさせて図１に示す材料を得ること
にある。また図２及び図３に示すようにＦｅ合金の基材
１の表面（図示した例では両方の面）に０．５〜１０重
量％のＦｅを含むＡｌ合金箔３Ａを重ねて圧延によりク
ラッドし、Ｆｅ合金の基材１の表面に０．５〜１０重量
％のＦｅを含むＡｌ合金層３Ｂを形成する場合もある。
上記のように溶融メッキでＡｌ合金層を形成するときＦ
ｅの含有量を０．５〜１５重量％として上限を１５重量
％としたのは、１５重量％を越えると融点が１０００℃
を越えて溶融メッキが困難になるからである。また圧延
によりクラッドしてＡｌ合金層３Ｂを形成するときＦｅ
の含有量を０．５〜１０重量％として上限を１０重量％
としたのは、１０重量％を越えると、合金が硬く、脆く
なり、クラッド圧延に適さないからである。このときＡ
ｌ合金層中のＦｅ濃度及びその厚みを調整することによ
り、基材より硬度の高い層を２〜５０μｍに制御する。
これは、前述の表面硬化層が耐摩耗性等に寄与するには
２μｍ以上あれば十分であり、５０μｍを越えると硬化
層そのものの脆さを生じるようになるからである。
形態は図１に示すように表面に金属間化合物による硬化
層を形成させると同時に母材強度も大きくした合金であ
る。図１で符号１は基材（母材）であり、２はＦｅＡｌ
3 等の金属間化合物が形成された表面硬化層である。４
５０〜５５０℃で硬化熱処理を施すＦｅ合金の基材とし
ては靭性、剛性などを備えている任意の合金を使用でき
るが、好適なものを挙げれば、マルエージング鋼、析出
硬化型ステンレス鋼である。但し、この条件に適する合
金であればこの限りでない。上記のような表面硬化Ｆｅ
−Ａｌ合金を製造する本発明の方法は、基本的には溶融
メッキ等により図３に示すようにＦｅ合金の基材１の表
面に（図示した例では両方の面）に表面層として０．５
〜１５重量％のＦｅを含むＡｌ合金層３Ｂを形成し、硬
化に適した条件で加熱処理することにより表面層のＡｌ
合金層及び基材のＦｅ合金の金属を相互に拡散、結合さ
せ、表面に金属間化合物による硬化層を形成させると同
時に母材強度も大きくさせて図１に示す材料を得ること
にある。また図２及び図３に示すようにＦｅ合金の基材
１の表面（図示した例では両方の面）に０．５〜１０重
量％のＦｅを含むＡｌ合金箔３Ａを重ねて圧延によりク
ラッドし、Ｆｅ合金の基材１の表面に０．５〜１０重量
％のＦｅを含むＡｌ合金層３Ｂを形成する場合もある。
上記のように溶融メッキでＡｌ合金層を形成するときＦ
ｅの含有量を０．５〜１５重量％として上限を１５重量
％としたのは、１５重量％を越えると融点が１０００℃
を越えて溶融メッキが困難になるからである。また圧延
によりクラッドしてＡｌ合金層３Ｂを形成するときＦｅ
の含有量を０．５〜１０重量％として上限を１０重量％
としたのは、１０重量％を越えると、合金が硬く、脆く
なり、クラッド圧延に適さないからである。このときＡ
ｌ合金層中のＦｅ濃度及びその厚みを調整することによ
り、基材より硬度の高い層を２〜５０μｍに制御する。
これは、前述の表面硬化層が耐摩耗性等に寄与するには
２μｍ以上あれば十分であり、５０μｍを越えると硬化
層そのものの脆さを生じるようになるからである。
【０００８】熱処理はＦｅ合金の基材の種類により最適
条件が定まり、その条件と目的とする硬化層の厚さによ
り、当初形成するＡｌ合金層の厚さとＦｅ含有率が定ま
る。一例を挙げると、Ａｌ合金の組成と、厚さは基材が
析出硬化型ステンレス鋼の場合、硬化温度である４７０
〜４９０℃で１時間保持し、表面層のＡｌ元素と基材中
のＦｅが相互に拡散、結合して形成される金属間化合物
が最表面まで達するような条件を満たす必要がある。上
記基材においては、目標とする硬化層の厚さが２〜５０
μｍであれば、Ａｌ合金層中のＦｅの濃度は０．５〜１
５重量％で目標達成可能となる。Ｆｅの組成比が０．５
重量％に満たない状態で、Ｆｅを含有するＡｌ合金を残
存させないようにしようとすれば、熱処理温度を上げな
ければならなく、基材強度を損ねるか、熱処理時間が長
くなって生産性を損なうこととなる。そこで、本発明に
おいては０．５〜１５重量％のＦｅを含むＡｌ合金層を
表面に形成し、望ましくは４７０〜４９０℃で１時間保
持するのが上記要求を満たす材料の製造方法となる。
条件が定まり、その条件と目的とする硬化層の厚さによ
り、当初形成するＡｌ合金層の厚さとＦｅ含有率が定ま
る。一例を挙げると、Ａｌ合金の組成と、厚さは基材が
析出硬化型ステンレス鋼の場合、硬化温度である４７０
〜４９０℃で１時間保持し、表面層のＡｌ元素と基材中
のＦｅが相互に拡散、結合して形成される金属間化合物
が最表面まで達するような条件を満たす必要がある。上
記基材においては、目標とする硬化層の厚さが２〜５０
μｍであれば、Ａｌ合金層中のＦｅの濃度は０．５〜１
５重量％で目標達成可能となる。Ｆｅの組成比が０．５
重量％に満たない状態で、Ｆｅを含有するＡｌ合金を残
存させないようにしようとすれば、熱処理温度を上げな
ければならなく、基材強度を損ねるか、熱処理時間が長
くなって生産性を損なうこととなる。そこで、本発明に
おいては０．５〜１５重量％のＦｅを含むＡｌ合金層を
表面に形成し、望ましくは４７０〜４９０℃で１時間保
持するのが上記要求を満たす材料の製造方法となる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。 ［実施例１］析出硬化型ステンレス鋼（Ｆｅ−１６Ｃｒ
−４Ｎｉ−４Ｃｕ−０．３Ｎｂ）の厚さ１０ｍｍの板を
用意した。この板を窒素雰囲気中で１０４０℃に加熱し
て３０分間保持後水冷した。その両面を粗化した後に両
面に厚さ４０μｍのＡｌ−１０Ｆｅ合金箔を重ねてクラ
ッド圧延して、厚さ９ｍｍの積層材とした。この積層材
を所定の形に切断し、大気中で４８０℃の温度で１時間
加熱を行った。これにより図１に示すようにＦｅＡ
ｌ3 、Ｆｅ2 Ａｌ5 等の金属間化合物を形成し、表面よ
り約３５μｍの表面硬化層を持つＦｅ−Ａｌ系合金材を
得た。
明する。 ［実施例１］析出硬化型ステンレス鋼（Ｆｅ−１６Ｃｒ
−４Ｎｉ−４Ｃｕ−０．３Ｎｂ）の厚さ１０ｍｍの板を
用意した。この板を窒素雰囲気中で１０４０℃に加熱し
て３０分間保持後水冷した。その両面を粗化した後に両
面に厚さ４０μｍのＡｌ−１０Ｆｅ合金箔を重ねてクラ
ッド圧延して、厚さ９ｍｍの積層材とした。この積層材
を所定の形に切断し、大気中で４８０℃の温度で１時間
加熱を行った。これにより図１に示すようにＦｅＡ
ｌ3 、Ｆｅ2 Ａｌ5 等の金属間化合物を形成し、表面よ
り約３５μｍの表面硬化層を持つＦｅ−Ａｌ系合金材を
得た。
【００１０】［実施例２］析出硬化型ステンレス鋼（Ｆ
ｅ−１７Ｃｒ−７Ｎｉ−１．２Ａｌ）の厚さ５ｍｍの板
を用意した。この板を窒素雰囲気中で１０５０℃に加熱
して１時間保持後水冷した。その両面を粗化した後に、
両面に厚さ２０μｍのＡｌ−８Ｆｅ合金箔を重ねてクラ
ッド圧延して、厚さ４，５ｍｍの積層材とした。この積
層材を所定の形に切断し、大気中で５１０℃の温度で６
０分間加熱後、空冷した。これにより図１に示すように
ＦｅＡｌ3 、Ｆｅ2 Ａｌ5 等の金属間化合物を形成し、
表面より約１５μｍの表面硬化層を持つＦｅ−Ａｌ合金
材を得た。
ｅ−１７Ｃｒ−７Ｎｉ−１．２Ａｌ）の厚さ５ｍｍの板
を用意した。この板を窒素雰囲気中で１０５０℃に加熱
して１時間保持後水冷した。その両面を粗化した後に、
両面に厚さ２０μｍのＡｌ−８Ｆｅ合金箔を重ねてクラ
ッド圧延して、厚さ４，５ｍｍの積層材とした。この積
層材を所定の形に切断し、大気中で５１０℃の温度で６
０分間加熱後、空冷した。これにより図１に示すように
ＦｅＡｌ3 、Ｆｅ2 Ａｌ5 等の金属間化合物を形成し、
表面より約１５μｍの表面硬化層を持つＦｅ−Ａｌ合金
材を得た。
【００１１】［実施例３］マルエージング鋼（Ｆｅ−１
８Ｎｉ−１２Ｃｏ−４Ｍｏ−１．７Ｔｉ−０．１Ａｌ）
の厚さ２．５ｍｍの板を用意した。この板を大気中で８
４０℃に加熱して３０分間保持した後空冷した。その両
面を粗化した後に両面に厚さ８μｍのＡｌ−５Ｆｅ合金
箔を重ねてクラッド圧延して、厚さ２．３ｍｍの積層材
とした。この積層材を所定の形に切断し、大気中で５０
０℃で３時間加熱して保持後空冷した。これにより図１
に示すようにＦｅＡｌ3 、Ｆｅ2 Ａｌ5 等の金属間化合
物を形成し、表面より約５μｍの表面硬化層を持つＦｅ
−Ａｌ系合金材を得た。
８Ｎｉ−１２Ｃｏ−４Ｍｏ−１．７Ｔｉ−０．１Ａｌ）
の厚さ２．５ｍｍの板を用意した。この板を大気中で８
４０℃に加熱して３０分間保持した後空冷した。その両
面を粗化した後に両面に厚さ８μｍのＡｌ−５Ｆｅ合金
箔を重ねてクラッド圧延して、厚さ２．３ｍｍの積層材
とした。この積層材を所定の形に切断し、大気中で５０
０℃で３時間加熱して保持後空冷した。これにより図１
に示すようにＦｅＡｌ3 、Ｆｅ2 Ａｌ5 等の金属間化合
物を形成し、表面より約５μｍの表面硬化層を持つＦｅ
−Ａｌ系合金材を得た。
【００１２】［実施例４］マルエージング鋼（Ｆｅ−１
８Ｎｉ−８Ｃｏ−５Ｍｏ−０．４Ｔｉ−０．１Ａｌ）の
厚さ４ｍｍの板を用意した。この板を８５０℃に加熱し
たＡｌ−３Ｆｅ合金の溶湯中に浸し、厚さ５μｍの溶融
メッキを施した後、圧延して厚さ３．９ｍｍの積層材と
した。この積層材を所定の形に切断し、大気中で４８０
℃で３時間加熱して保持後空冷した。これにより図１に
示すようにＦｅＡｌ3 、Ｆｅ2 Ａｌ 5 等の金属間化合物
を形成し、表面より約３μｍの表面硬化層を持つＦｅ−
Ａｌ系合金材を得た。
８Ｎｉ−８Ｃｏ−５Ｍｏ−０．４Ｔｉ−０．１Ａｌ）の
厚さ４ｍｍの板を用意した。この板を８５０℃に加熱し
たＡｌ−３Ｆｅ合金の溶湯中に浸し、厚さ５μｍの溶融
メッキを施した後、圧延して厚さ３．９ｍｍの積層材と
した。この積層材を所定の形に切断し、大気中で４８０
℃で３時間加熱して保持後空冷した。これにより図１に
示すようにＦｅＡｌ3 、Ｆｅ2 Ａｌ 5 等の金属間化合物
を形成し、表面より約３μｍの表面硬化層を持つＦｅ−
Ａｌ系合金材を得た。
【００１３】［比較例１］析出硬化型ステンレス鋼（Ｆ
ｅ−１６Ｃｒ−４Ｎｉ−４Ｃｕ−０．３Ｎｂ）の厚さ８
ｍｍの板を用意した。この板を所定の形状に切断し、窒
素雰囲気中で１０４０℃に加熱して３０分間保持した後
水冷し、その後大気中で４８０℃で１時間加熱して材料
を得た。
ｅ−１６Ｃｒ−４Ｎｉ−４Ｃｕ−０．３Ｎｂ）の厚さ８
ｍｍの板を用意した。この板を所定の形状に切断し、窒
素雰囲気中で１０４０℃に加熱して３０分間保持した後
水冷し、その後大気中で４８０℃で１時間加熱して材料
を得た。
【００１４】［比較例２］高炭素ステンレス鋼（Ｆｅ−
１３．５Ｃｒ−１．２Ｍｏ−０．４Ｃ−０．３Ｓｉ−
０．３Ｍｎ）の厚さ２ｍｍの板を用意した。この板を所
定形状に切断し、Ａｒ雰囲気中で１０５０℃の温度で６
０秒加熱後、毎秒６０℃で冷却を行って材料を得た。
１３．５Ｃｒ−１．２Ｍｏ−０．４Ｃ−０．３Ｓｉ−
０．３Ｍｎ）の厚さ２ｍｍの板を用意した。この板を所
定形状に切断し、Ａｒ雰囲気中で１０５０℃の温度で６
０秒加熱後、毎秒６０℃で冷却を行って材料を得た。
【００１５】［比較例３］アルミナ粉末を加圧成形し、
焼結し、所定の形状に加工し、材料を得た。 ［比較例４］析出硬化型ステンレス鋼（Ｆｅ−１６Ｃｒ
−４Ｎｉ−４Ｃｕ−０．３Ｎｂ）の厚さ１０ｍｍの板を
用意した。この板を窒素雰囲気中で１０４０℃に加熱し
て３０分間保持した後水冷した。その両面を粗化した後
に両面に４０μｍのＡｌ箔を重ねてクラッド圧延して、
厚さ９．５ｍｍの積層材とした。この積層材を所定の形
に切断し、大気中で４８０℃の温度で１時間加熱を行っ
た。これにより、図４に示すように表面層と基材のステ
ンレス鋼の界面近傍には２μｍの厚さのＦｅＡｌ3 、Ｆ
ｅ2 Ａｌ5 の金属間化合物を形成して硬化するが、表面
より約３５μｍはＡｌ層のままのＦｅ−Ａｌ系合金材を
得た。なお、図４で符号１は基材（母材）、２′は界面
にＦｅＡｌ3 等の金属間化合物を形成した部分、４はＡ
ｌ層である。
焼結し、所定の形状に加工し、材料を得た。 ［比較例４］析出硬化型ステンレス鋼（Ｆｅ−１６Ｃｒ
−４Ｎｉ−４Ｃｕ−０．３Ｎｂ）の厚さ１０ｍｍの板を
用意した。この板を窒素雰囲気中で１０４０℃に加熱し
て３０分間保持した後水冷した。その両面を粗化した後
に両面に４０μｍのＡｌ箔を重ねてクラッド圧延して、
厚さ９．５ｍｍの積層材とした。この積層材を所定の形
に切断し、大気中で４８０℃の温度で１時間加熱を行っ
た。これにより、図４に示すように表面層と基材のステ
ンレス鋼の界面近傍には２μｍの厚さのＦｅＡｌ3 、Ｆ
ｅ2 Ａｌ5 の金属間化合物を形成して硬化するが、表面
より約３５μｍはＡｌ層のままのＦｅ−Ａｌ系合金材を
得た。なお、図４で符号１は基材（母材）、２′は界面
にＦｅＡｌ3 等の金属間化合物を形成した部分、４はＡ
ｌ層である。
【００１６】上記実施例１乃至実施例４、比較例１乃至
比較例４で得たもの基材の硬度、表面硬化層の硬度を測
定した結果を表１に示す。この表１の結果より本発明の
実施例のものは靭性や剛性に優れ、表面硬度も高くて耐
摩耗性を有することがわかる。
比較例４で得たもの基材の硬度、表面硬化層の硬度を測
定した結果を表１に示す。この表１の結果より本発明の
実施例のものは靭性や剛性に優れ、表面硬度も高くて耐
摩耗性を有することがわかる。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【発明の効果】本発明は叙述のように４５０℃以上５５
０℃以下での熱処理により硬化するＦｅ合金の基材にＦ
ｅを含有するＡｌ合金の表面層を形成し、基材の硬化熱
処理温度で熱処理するので、表面硬化層の形成と基材の
硬度、剛性上昇が同時になされるため、靭性があり、耐
摩耗性に優れた材料を製造できるものであり、またその
際、表面層を形成するのが０．５〜１５重量％のＦｅを
含有するＡｌ合金であるため、５００℃前後の熱処理温
度でも１時間程度の短時間でＡｌが完全に拡散して金属
間化合物（例えばＦｅＡｌ3 ）となり、量産性も向上す
るものであり、さらに表面硬化層は基材のＦｅ、表面層
のＦｅ、表面層のＡｌの相互拡散により得られるので、
密着性が非常によく、剥離の可能性が低いものである。
０℃以下での熱処理により硬化するＦｅ合金の基材にＦ
ｅを含有するＡｌ合金の表面層を形成し、基材の硬化熱
処理温度で熱処理するので、表面硬化層の形成と基材の
硬度、剛性上昇が同時になされるため、靭性があり、耐
摩耗性に優れた材料を製造できるものであり、またその
際、表面層を形成するのが０．５〜１５重量％のＦｅを
含有するＡｌ合金であるため、５００℃前後の熱処理温
度でも１時間程度の短時間でＡｌが完全に拡散して金属
間化合物（例えばＦｅＡｌ3 ）となり、量産性も向上す
るものであり、さらに表面硬化層は基材のＦｅ、表面層
のＦｅ、表面層のＡｌの相互拡散により得られるので、
密着性が非常によく、剥離の可能性が低いものである。
【図１】本発明により得られたＦｅ−Ａｌ系合金の構造
を説明する説明図である。
を説明する説明図である。
【図２】基材にＡｌ合金箔を積層する状態を説明する説
明図である。
明図である。
【図３】基材に表面層としてのＡｌ合金層を形成した状
態を説明する説明図である。
態を説明する説明図である。
【図４】比較例４で得られたものを説明する説明図であ
る。
る。
１ 基材（母材） ２ ＦｅＡｌ3 等の金属間化合物が形成された表面硬化
層
層
Claims (2)
- 【請求項１】 ４５０℃以上５５０℃以下での熱処理に
より硬化するＦｅ合金の基材の表面に０．５〜１５重量
％のＦｅを含有するＡｌ合金の表面層を形成し、この得
られた材料を上記基材の硬化に適した温度、時間で熱処
理し、上記材料中のＦｅとＡｌを拡散させ、基材のＦｅ
及び表面層のＡｌ合金に含有されるＦｅと表面層のＡｌ
合金のＡｌとの間に金属間化合物を形成し、表面に厚さ
２〜５０μｍの表面硬化層を形成すると同時に母材の強
度も増大させることを特徴とする表面硬化Ｆｅ−Ａｌ系
合金の製造方法。 - 【請求項２】 ４５０℃以上５５０℃以下での熱処理に
より硬化するＦｅ合金の基材の表面に０．５〜１０重量
％のＦｅを含有するＡｌ合金の表面層を圧延により積層
し、この得られた材料を上記基材の硬化に適した温度、
時間で熱処理し、上記材料中のＦｅとＡｌを拡散させ、
基材のＦｅ及び表面層のＡｌ合金に含有されるＦｅと表
面層のＡｌ合金のＡｌとの間に金属間化合物を形成し、
表面に厚さ２〜５０μｍの表面硬化層を形成すると同時
に母材の強度も増大させることを特徴とする表面硬化Ｆ
ｅ−Ａｌ系合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25266396A JP3463481B2 (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | 表面硬化Ｆｅ−Ａｌ系合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25266396A JP3463481B2 (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | 表面硬化Ｆｅ−Ａｌ系合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10102233A true JPH10102233A (ja) | 1998-04-21 |
| JP3463481B2 JP3463481B2 (ja) | 2003-11-05 |
Family
ID=17240503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25266396A Expired - Fee Related JP3463481B2 (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | 表面硬化Ｆｅ−Ａｌ系合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3463481B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150125630A1 (en) * | 2012-04-19 | 2015-05-07 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Method for producing a plug for hot tube-making |
| CN109055890A (zh) * | 2018-08-29 | 2018-12-21 | 南京星乔威泰克汽车零部件有限公司 | 超高强度钢热成形防护复合涂层的制备方法 |
-
1996
- 1996-09-25 JP JP25266396A patent/JP3463481B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150125630A1 (en) * | 2012-04-19 | 2015-05-07 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Method for producing a plug for hot tube-making |
| CN109055890A (zh) * | 2018-08-29 | 2018-12-21 | 南京星乔威泰克汽车零部件有限公司 | 超高强度钢热成形防护复合涂层的制备方法 |
| CN109055890B (zh) * | 2018-08-29 | 2020-04-28 | 南京星乔威泰克汽车零部件有限公司 | 超高强度钢热成形防护复合涂层的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3463481B2 (ja) | 2003-11-05 |
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