JPS58177460A - 鋼製品の表面処理法 - Google Patents
鋼製品の表面処理法Info
- Publication number
- JPS58177460A JPS58177460A JP5963082A JP5963082A JPS58177460A JP S58177460 A JPS58177460 A JP S58177460A JP 5963082 A JP5963082 A JP 5963082A JP 5963082 A JP5963082 A JP 5963082A JP S58177460 A JPS58177460 A JP S58177460A
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- JP
- Japan
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- steel
- layer
- treatment
- diffused
- nickel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C12/00—Solid state diffusion of at least one non-metal element other than silicon and at least one metal element or silicon into metallic material surfaces
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、鋼製品の耐摩耗性および耐高温腐食性を同時
に向上させるための表面処理法Ｋｉｌ！する。
に向上させるための表面処理法Ｋｉｌ！する。
従来、鋼製品が耐摩耗性を有するようにするためには、
硬度の高い鋼を使用するか、あるいＦ１表面処処理性な
うなどの対策がとられてきた０しかし、同時に耐高温腐
食性が要求される場合には、それ全満足する手段はこれ
までなかった。
硬度の高い鋼を使用するか、あるいＦ１表面処処理性な
うなどの対策がとられてきた０しかし、同時に耐高温腐
食性が要求される場合には、それ全満足する手段はこれ
までなかった。
また、耐高温腐食性のみｔＩｊｌＰ要とする場合に、ク
ロム拡散浸透処理（つまりクロマイズ処理）１行なうこ
とは知られていたが、従来のクロマイズ処理ではり四人
拡散浸透層にσ相が析出しやすく、長時間の使用により
拡散浸透層の割れ、剥離が生じた夛、あるいは十分な加
工ができないなどの欠点を有していた０ ところで、高温下で使用される耐熱性材料は燃焼ガス雰
囲気中で使用されることが多く、その雰囲気によるガス
腐食、酸化、硫化、溶融塩腐食などに起因する高温腐食
が問題となる。その上、最近になって、石炭などの使用
による固体粒子の混入が認められるようにな９、それに
よる摩耗、エロージョンも問題となっている。
ロム拡散浸透処理（つまりクロマイズ処理）１行なうこ
とは知られていたが、従来のクロマイズ処理ではり四人
拡散浸透層にσ相が析出しやすく、長時間の使用により
拡散浸透層の割れ、剥離が生じた夛、あるいは十分な加
工ができないなどの欠点を有していた０ ところで、高温下で使用される耐熱性材料は燃焼ガス雰
囲気中で使用されることが多く、その雰囲気によるガス
腐食、酸化、硫化、溶融塩腐食などに起因する高温腐食
が問題となる。その上、最近になって、石炭などの使用
による固体粒子の混入が認められるようにな９、それに
よる摩耗、エロージョンも問題となっている。
これに咳轟する具体的用途としては、各種ボイラ、ガス
化装置材、熱交換器、加熱炉管０反応管。
化装置材、熱交換器、加熱炉管０反応管。
耐熱構造材などが挙げられる。かかる用途において耐高
温腐食性の改良にはクロム拡散浸透処理が手軽であるが
、耐摩耗性の観点からは、し相の析出によシかえって結
果は好筐しくないものとなったＯ かくして、本発明の目的は、耐高温腐食性會改善するの
に高Ｃｒ合金【使用することなく、シかもすぐれた耐高
温腐食性のみならず、すぐれた耐摩耗性ケも併せもつ鋼
製品を安価に供給する表面処理法を提供することにある
。
温腐食性の改良にはクロム拡散浸透処理が手軽であるが
、耐摩耗性の観点からは、し相の析出によシかえって結
果は好筐しくないものとなったＯ かくして、本発明の目的は、耐高温腐食性會改善するの
に高Ｃｒ合金【使用することなく、シかもすぐれた耐高
温腐食性のみならず、すぐれた耐摩耗性ケも併せもつ鋼
製品を安価に供給する表面処理法を提供することにある
。
ここに、本発ＢＡは鋼製品表面に厚さ５ａｍ以上ＯＮｉ
２Ｏ−７０ＩＩ量ｓおよびＣｒ２５〜８０重量ｓｔ含
むニッケル、クロム合金拡散浸透層【形成すること、お
よびかくして得られる鋼製品をさらに窒化性界囲気下に
１０００〜１３００℃で加熱して、前記ニッケル、クロ
ム合金拡散浸透層Ｏｉｌ素含量ｔｏ、１〜２重量−とす
ることからなる鋼製品ｏｌＩ！ｍｍ理法である。
２Ｏ−７０ＩＩ量ｓおよびＣｒ２５〜８０重量ｓｔ含
むニッケル、クロム合金拡散浸透層【形成すること、お
よびかくして得られる鋼製品をさらに窒化性界囲気下に
１０００〜１３００℃で加熱して、前記ニッケル、クロ
ム合金拡散浸透層Ｏｉｌ素含量ｔｏ、１〜２重量−とす
ることからなる鋼製品ｏｌＩ！ｍｍ理法である。
本発明においては、ニッケル、クロム合金拡散層はいず
れか適宜の手段により形成されたものでよく、特定の形
成方法にのみ制限されるものではない。例えば、本発明
者らが先に開発した下記のような方法がある。まずニッ
ケルハロゲン化物と被処理鋼製品を嵩温下気相で接触さ
せ、鋼表ＩＮＫニッケルを還元析出させてから拡散浸透
させることＫよりニッケル富化層管形成し、さらにこれ
に既知の粉末パック法によるクロマイズ処ｓｙ２行なっ
て、ニッケル、クロム合金拡散浸透層ｔ−形成する。こ
のときの拡散浸透層は厚さ５，１１ｍ未満では所期の耐
高温腐食性を示さない。また、拡散浸透層のニッケルお
よびクロム含有量はそれぞれ２０〜７０重量−および２
５〜８０重量％の範題内となるようにするが、これは両
元素とも余シ少なすぎると耐食性が十分でなくなるため
であり、かつこれは−相を発生させないために必須の条
件である。拡散浸透層のニッケルおよびクロム含有量は
それぞれの金属元素の拡散処理時のポテンシャル（濃［
）？調節することによってコントロールできる。
れか適宜の手段により形成されたものでよく、特定の形
成方法にのみ制限されるものではない。例えば、本発明
者らが先に開発した下記のような方法がある。まずニッ
ケルハロゲン化物と被処理鋼製品を嵩温下気相で接触さ
せ、鋼表ＩＮＫニッケルを還元析出させてから拡散浸透
させることＫよりニッケル富化層管形成し、さらにこれ
に既知の粉末パック法によるクロマイズ処ｓｙ２行なっ
て、ニッケル、クロム合金拡散浸透層ｔ−形成する。こ
のときの拡散浸透層は厚さ５，１１ｍ未満では所期の耐
高温腐食性を示さない。また、拡散浸透層のニッケルお
よびクロム含有量はそれぞれ２０〜７０重量−および２
５〜８０重量％の範題内となるようにするが、これは両
元素とも余シ少なすぎると耐食性が十分でなくなるため
であり、かつこれは−相を発生させないために必須の条
件である。拡散浸透層のニッケルおよびクロム含有量は
それぞれの金属元素の拡散処理時のポテンシャル（濃［
）？調節することによってコントロールできる。
次いで、本発明にあっては、上述のようにして処理し友
鋼製品にさらに窒化処理を施すが、本発明の場合、１０
００〜１３００℃というかなり高い温度で窒化処理１行
なう。従来の窒化処理の行なわれている６００℃程度で
、長時間さらされることは鋼材の機械的性質の劣化が起
り問題である。本発明の高温ガス窒化法ではこのような
問題はなく、比較的容易Ｖこ窒化処理が可能であること
が判明したＯ かくして、本発明ＶＣよれば、表面にクロム窒化物が析
出して表面が硬化し、耐エロージヨンが著しく改善され
るとともに、予め表面ｔ／誼ム富化することによって、
クロム窒化物生成によるクロム固定に敏とず〈耐高温腐
食性の劣化は阻止されるＯ 本発明に係る処理法により十分な耐摩耗性１備えた拡散
浸透層食傷るには、窒素濃度【帆ｌ〜２慢の範囲内とす
る３、この窒Ｘ＃１度が０．１９満のときは十分な電の
＊Ｘが含まれておらず、十分な硬度が得られない。ま之
、窒素拡散浸透層も薄いものとなるので、耐摩耗性が十
分でなくなる。一方、窒素濃度が２チ全越えると、最表
面部のみの硬化が著しくなり、層剥離の問題が生じる。
鋼製品にさらに窒化処理を施すが、本発明の場合、１０
００〜１３００℃というかなり高い温度で窒化処理１行
なう。従来の窒化処理の行なわれている６００℃程度で
、長時間さらされることは鋼材の機械的性質の劣化が起
り問題である。本発明の高温ガス窒化法ではこのような
問題はなく、比較的容易Ｖこ窒化処理が可能であること
が判明したＯ かくして、本発明ＶＣよれば、表面にクロム窒化物が析
出して表面が硬化し、耐エロージヨンが著しく改善され
るとともに、予め表面ｔ／誼ム富化することによって、
クロム窒化物生成によるクロム固定に敏とず〈耐高温腐
食性の劣化は阻止されるＯ 本発明に係る処理法により十分な耐摩耗性１備えた拡散
浸透層食傷るには、窒素濃度【帆ｌ〜２慢の範囲内とす
る３、この窒Ｘ＃１度が０．１９満のときは十分な電の
＊Ｘが含まれておらず、十分な硬度が得られない。ま之
、窒素拡散浸透層も薄いものとなるので、耐摩耗性が十
分でなくなる。一方、窒素濃度が２チ全越えると、最表
面部のみの硬化が著しくなり、層剥離の問題が生じる。
本発明の好適態様にあっては、５重量−以下の酸素ガス
番含む窒素を主体とする（すなわちＮ。
番含む窒素を主体とする（すなわちＮ。
５０％以上の）窒化性ガスを使って輩化処理七行なって
もよく、あるいは（ＮＨ，）、Ｃｏ、（炭酸アンモニウ
ム）の分解ガス１日気【使ってもよい。
もよく、あるいは（ＮＨ，）、Ｃｏ、（炭酸アンモニウ
ム）の分解ガス１日気【使ってもよい。
ρ為〈シて、本発明によれば、耐摩耗性および耐高温腐
食性に丁ぐれた鋼製品が得られるのであるが、この鋼製
品にちらに必要に応じて後熱処、ｍｔ−麹丁ことにより
、拡散浸透層と地鉄との密着力を嵩め、加工性を向上さ
せることができる。この後熱処理は、脚ｌＡ鋼およびＣ
ｒ鋼については６００〜１ｏｏｏ℃、オーステナイトス
テンレス鋼およびそれ以上の高合金銅では１０００〜１
２００ｔｌ：で行なうのが好運しい。
食性に丁ぐれた鋼製品が得られるのであるが、この鋼製
品にちらに必要に応じて後熱処、ｍｔ−麹丁ことにより
、拡散浸透層と地鉄との密着力を嵩め、加工性を向上さ
せることができる。この後熱処理は、脚ｌＡ鋼およびＣ
ｒ鋼については６００〜１ｏｏｏ℃、オーステナイトス
テンレス鋼およびそれ以上の高合金銅では１０００〜１
２００ｔｌ：で行なうのが好運しい。
本発明【適用できる鋼製品は、上述のように、炭素鋼、
低合金鋼、ならびにオーステナイトステンレス鋼および
それ以上の高合金鋼のいずれでもよい。例えば、Ｒ素鋼
ではＳＴＢ ４２ 、 ＳＴＢ ５２など、低合金鋼で
は８ＴＢＡ ２４ 、８ＴＢＡ ２６など、またオース
テナイトステンレス鋼としては、ｃ＜ｏ、ａｓ、Ｃｒ
１５〜２５ ％、 Ｎｉ ８−３０％からなり、さらに
Ｗｂ、Ｔｉ。
低合金鋼、ならびにオーステナイトステンレス鋼および
それ以上の高合金鋼のいずれでもよい。例えば、Ｒ素鋼
ではＳＴＢ ４２ 、 ＳＴＢ ５２など、低合金鋼で
は８ＴＢＡ ２４ 、８ＴＢＡ ２６など、またオース
テナイトステンレス鋼としては、ｃ＜ｏ、ａｓ、Ｃｒ
１５〜２５ ％、 Ｎｉ ８−３０％からなり、さらに
Ｗｂ、Ｔｉ。
Ｍｏ＋ Ｖ、Ｃ１１すどｔＭＬｆｉｌ ７１複合？ ５
５Ｇ１１Ｊ［１テ含んだものが本発明の対象となる。
５Ｇ１１Ｊ［１テ含んだものが本発明の対象となる。
次に実施例に１９本発明會さらに説明する〇実施例
第１表に化学組成を示す各供試材について板状試験材（
寸法：長さ１５ｍＸ幅１５■×厚さ３■）を得、各試験
片に対して下記の表面処理を施した。
寸法：長さ１５ｍＸ幅１５■×厚さ３■）を得、各試験
片に対して下記の表面処理を施した。
（１）クロム拡散浸透処理：
処理方法：粉末パック処理
粉 末： Ｃｒ：Ａｔ１０Ｂ：ＮＨ２Ｃｌ ｚ２９
、５１： ７０％： ０．５（重量比）処理温度： １
１００℃ 処理時間：２時間 雰囲気ガス： Ｈ，５００ｃしｍ１ｎ （６）ガス窒化処理： 雰囲気ガス；市販の窒素ガスボンベよりＮ！ガス供給２
００ ｃｃ／ｒｒＩｉｎ 処理温度：１１５０℃ 処理時間：１時間 （ＩＩＩ）ニッケル、クロム合金拡散浸透処理十ガス窒
化処ｍ： 下記条件下でニッケル拡散処理、クロム拡散処理１次い
でガス窒化処ｆｆｌ’ｉ行なった。
、５１： ７０％： ０．５（重量比）処理温度： １
１００℃ 処理時間：２時間 雰囲気ガス： Ｈ，５００ｃしｍ１ｎ （６）ガス窒化処理： 雰囲気ガス；市販の窒素ガスボンベよりＮ！ガス供給２
００ ｃｃ／ｒｒＩｉｎ 処理温度：１１５０℃ 処理時間：１時間 （ＩＩＩ）ニッケル、クロム合金拡散浸透処理十ガス窒
化処ｍ： 下記条件下でニッケル拡散処理、クロム拡散処理１次い
でガス窒化処ｆｆｌ’ｉ行なった。
（１）ニッケル拡散処理
ＮＩ ＣＬ、 ＋ Ａ ｒ気流中、ｌ１００℃、１時間
加熱後冷却 （２）クロム拡散処理 前記（Ｉ）に同じ。
加熱後冷却 （２）クロム拡散処理 前記（Ｉ）に同じ。
（３）ガス窒化処理
前記＠に同じ。
このようにして得た各試験片について高温腐食試験およ
びエロージョン試験を行なっ几。結果【第２表にまとめ
て示す。第２表には拡散浸透層厚さもあわせて示す。
びエロージョン試験を行なっ几。結果【第２表にまとめ
て示す。第２表には拡散浸透層厚さもあわせて示す。
第 ２ 表
（注）
１）高温腐食試験；
モＡｌｔテ１．５ ： １．５ ： １０割合０Ｋｔ８
０４−Ｎａ、ＳＯ，−Ｆｅｔｕｓ粉末混合物からなる塗
布式を試験片に３０ ｑ／ｃｊの量で塗布し、１ ％Ｂ
０ｒ ５１１０＊アル力リ脱スクール全行ない、試験片
の重量減少金測足する０ ２）エロージョン試験 平均粒度１００ ａｍの人造珪砂？１２０ｇ／ｌｌ１０
割合でＡｒガス流体に混入したガスを使用して、１２０
ｍ、／ ｓｅｅ Ｃ） 流速で衝突角度３０° で試
験片に１時間吹付ける０試験温［Ｆｉ、８ＴＢ４２鋼お
よび２ ’ｙｉ Ｃｒ Ｉ Ｍｏ鋼について［３００
℃、５ＵＳ３４７Ｈ鋼およびＡ１１ｏｙ ８００Ｈ＠
については６５０℃である。試験後、試験片の肉厚減
少會測定する〇 以上の結果からも明らかなように、本発明処理材および
クロム拡散浸透処理材は耐高温腐食性にすぐれ友性能管
示すのに対し、窒化処理材ＫＦｉかなりの高温腐食がみ
られる。一方、耐摩耗性については、窒化処理材および
本発明処理材の性能がともにすぐれてい；ｂＯに対し、
クロム拡散浸透処理材の性能は明らかに劣っている。
０４−Ｎａ、ＳＯ，−Ｆｅｔｕｓ粉末混合物からなる塗
布式を試験片に３０ ｑ／ｃｊの量で塗布し、１ ％Ｂ
０ｒ ５１１０＊アル力リ脱スクール全行ない、試験片
の重量減少金測足する０ ２）エロージョン試験 平均粒度１００ ａｍの人造珪砂？１２０ｇ／ｌｌ１０
割合でＡｒガス流体に混入したガスを使用して、１２０
ｍ、／ ｓｅｅ Ｃ） 流速で衝突角度３０° で試
験片に１時間吹付ける０試験温［Ｆｉ、８ＴＢ４２鋼お
よび２ ’ｙｉ Ｃｒ Ｉ Ｍｏ鋼について［３００
℃、５ＵＳ３４７Ｈ鋼およびＡ１１ｏｙ ８００Ｈ＠
については６５０℃である。試験後、試験片の肉厚減
少會測定する〇 以上の結果からも明らかなように、本発明処理材および
クロム拡散浸透処理材は耐高温腐食性にすぐれ友性能管
示すのに対し、窒化処理材ＫＦｉかなりの高温腐食がみ
られる。一方、耐摩耗性については、窒化処理材および
本発明処理材の性能がともにすぐれてい；ｂＯに対し、
クロム拡散浸透処理材の性能は明らかに劣っている。
このように、本発明による処理法によりはじめて耐高温
腐食性および耐摩耗性の両面にすぐれた゛表面処理材が
祷られるのがわかる。
腐食性および耐摩耗性の両面にすぐれた゛表面処理材が
祷られるのがわかる。
出願人代理人 弁理士
広漸章−
Claims (1)
- 鋼製品表面に厚さ５ｓｍ以上のＮｉ ２Ｇ〜７０重量−
およびＣｒ ２５〜８０電童ｑｂｔ−含むニッケル、ク
ロム合金拡散浸透層を形成すること、およびかくして得
られる鋼製品をさらに窒化性雰囲気下に１０００〜１３
００℃で加熱して、前記ニッケル、クロム合金拡散浸透
層の窒素含量ｔｏ、１〜２１量饅とすることからなる鋼
製品の表面処理法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5963082A JPS58177460A (ja) | 1982-04-12 | 1982-04-12 | 鋼製品の表面処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5963082A JPS58177460A (ja) | 1982-04-12 | 1982-04-12 | 鋼製品の表面処理法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58177460A true JPS58177460A (ja) | 1983-10-18 |
Family
ID=13118740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5963082A Pending JPS58177460A (ja) | 1982-04-12 | 1982-04-12 | 鋼製品の表面処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58177460A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4698675A (en) * | 1986-09-29 | 1987-10-06 | Rca Corporation | Progressive scan display system having intra-field and inter-field processing modes |
-
1982
- 1982-04-12 JP JP5963082A patent/JPS58177460A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4698675A (en) * | 1986-09-29 | 1987-10-06 | Rca Corporation | Progressive scan display system having intra-field and inter-field processing modes |
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