JPS59179776A - レ−ザ−による純鉄・低炭素鋼の浸炭焼入れ表面硬化方法 - Google Patents
レ−ザ−による純鉄・低炭素鋼の浸炭焼入れ表面硬化方法Info
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- JPS59179776A JPS59179776A JP5327583A JP5327583A JPS59179776A JP S59179776 A JPS59179776 A JP S59179776A JP 5327583 A JP5327583 A JP 5327583A JP 5327583 A JP5327583 A JP 5327583A JP S59179776 A JPS59179776 A JP S59179776A
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- 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
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/60—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using solids, e.g. powders, pastes
- C23C8/62—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using solids, e.g. powders, pastes only one element being applied
- C23C8/64—Carburising
- C23C8/66—Carburising of ferrous surfaces
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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、純鉄又は低炭素鋼の表面に、耐摩耗性を向上
するため、レーザー焼入れによシ浸炭焼入れ表面硬化層
を形成するレーザー浸炭焼入れ表面硬化方法に関するも
のである。
するため、レーザー焼入れによシ浸炭焼入れ表面硬化層
を形成するレーザー浸炭焼入れ表面硬化方法に関するも
のである。
従来のレーザー焼入れ表面硬化方法は、被加工材として
炭素含有量が多くて焼きが入９やすい中・高炭素鋼２合
金鋼及び鋳鉄などに対し１表面にレーザー焼入れを施し
、高硬度光面硬化層を形成し、耐摩耗性を向上させて機
械部品、装置等の寿命を向上させていた。
炭素含有量が多くて焼きが入９やすい中・高炭素鋼２合
金鋼及び鋳鉄などに対し１表面にレーザー焼入れを施し
、高硬度光面硬化層を形成し、耐摩耗性を向上させて機
械部品、装置等の寿命を向上させていた。
しかし、下記のような従来のレーザー焼入れ表面硬化方
法は、純鉄又は低炭素鋼に対して適用できない欠点があ
る。すなわち、純鉄又は低炭素鋼は、炭素含有量が少な
いために、焼きがほとんど入らず、レーザー焼入れによ
る表面硬化を行ってモ硬さの高いマルテンサイト組織が
得られないため、耐摩耗性の優れた表面硬化層を得るこ
とは極めて困難である。
法は、純鉄又は低炭素鋼に対して適用できない欠点があ
る。すなわち、純鉄又は低炭素鋼は、炭素含有量が少な
いために、焼きがほとんど入らず、レーザー焼入れによ
る表面硬化を行ってモ硬さの高いマルテンサイト組織が
得られないため、耐摩耗性の優れた表面硬化層を得るこ
とは極めて困難である。
本発明は、上記のような欠点を除去することを目的とす
るもので、純鉄又は低炭素鋼に対し、耐摩耗性の極めて
優れた高硬度茨面硬化層を形成させるレーザー浸炭焼入
れ表面硬化方法を提供するものである。
るもので、純鉄又は低炭素鋼に対し、耐摩耗性の極めて
優れた高硬度茨面硬化層を形成させるレーザー浸炭焼入
れ表面硬化方法を提供するものである。
以下１本発明によるレーザー浸炭焼入れ表面硬化方法に
ついて説明する。
ついて説明する。
（１）まず、レーザー反射を防止し、かつ、炭素を含み
浸炭効果を生じさせる物質（例えば、黒色塗料、黒色マ
ジックインキなどの有機物質やグラファイトカーボン）
を純鉄又は低炭素鋼の被加工材光面に被覆し、黒色皮膜
処理を施す。黒色皮膜を被覆する方法としては、スプレ
ー、浸漬、はけ塗ｐ等のうち、適宜の方法を選択する。
浸炭効果を生じさせる物質（例えば、黒色塗料、黒色マ
ジックインキなどの有機物質やグラファイトカーボン）
を純鉄又は低炭素鋼の被加工材光面に被覆し、黒色皮膜
処理を施す。黒色皮膜を被覆する方法としては、スプレ
ー、浸漬、はけ塗ｐ等のうち、適宜の方法を選択する。
（２）次に、レーザーを定位置で照射し、被加工材を連
続移動させる。レーザーの照射条件、及び被加工材の移
動速度・方向は、目的とする表面硬化層の形状、硬さ、
硬化深さによって適宜選択する。
続移動させる。レーザーの照射条件、及び被加工材の移
動速度・方向は、目的とする表面硬化層の形状、硬さ、
硬化深さによって適宜選択する。
このように、レーザー照射を受けた被加工材の表面温度
は高温となるため、黒色皮膜が熱分解して発生機の炭素
を生成し、炭素が被加工材の内部に拡散浸透して浸炭が
行われる。また、被加工材の表面近傍は、高温加熱され
オーステナイト組織になる。このようなレーザー照射方
法により高温加熱された照射部は、非照射部への熱伝導
によって、連続的に急速冷却されるので、浸炭部はオー
ステナイト組織からマルテンサイト組織に結晶組織変態
し、高硬度の浸炭焼入れ表面硬化層を形成する。
は高温となるため、黒色皮膜が熱分解して発生機の炭素
を生成し、炭素が被加工材の内部に拡散浸透して浸炭が
行われる。また、被加工材の表面近傍は、高温加熱され
オーステナイト組織になる。このようなレーザー照射方
法により高温加熱された照射部は、非照射部への熱伝導
によって、連続的に急速冷却されるので、浸炭部はオー
ステナイト組織からマルテンサイト組織に結晶組織変態
し、高硬度の浸炭焼入れ表面硬化層を形成する。
上記のように９本発明方法によれば、純鉄又は低炭素鋼
の表面に耐摩耗性の優れた表面硬化層を極めて簡単に形
成することができる。この野面硬化層は、レーザー照射
条件と被加工材の移動速度・方向を適宜選択することに
より、任意の形状。
の表面に耐摩耗性の優れた表面硬化層を極めて簡単に形
成することができる。この野面硬化層は、レーザー照射
条件と被加工材の移動速度・方向を適宜選択することに
より、任意の形状。
硬さ、硬化深さ、硬化幅とすることができる。また２通
常の浸炭焼入れや、タフトライド処理１イオン窒化処理
などの方法は、いずれも被加工材全体の温度を高くしな
ければならないので、熱変形が太きく、シたがって後工
程として再研摩の工程が必要となる欠点があるが１本発
明方法は被加工材の局部的な表面加熱であるため、被加
工材の熱変形が極めて少なく、再研摩の工程を必要とし
ない。さらに９通常の熱処理方法のような水焼入れや油
焼入れ工程を必要としない等の優れた効果がある。
常の浸炭焼入れや、タフトライド処理１イオン窒化処理
などの方法は、いずれも被加工材全体の温度を高くしな
ければならないので、熱変形が太きく、シたがって後工
程として再研摩の工程が必要となる欠点があるが１本発
明方法は被加工材の局部的な表面加熱であるため、被加
工材の熱変形が極めて少なく、再研摩の工程を必要とし
ない。さらに９通常の熱処理方法のような水焼入れや油
焼入れ工程を必要としない等の優れた効果がある。
本発明方法を適用して大きな効果を上げた一例として、
電磁ブレーキ・クラッチの摩擦円板について説明する。
電磁ブレーキ・クラッチの摩擦円板について説明する。
電磁ブレーキ・クラッチの摩擦円板は、電磁吸引力を利
用するため、磁気特性の良好な純鉄又は低炭素鋼を使用
している。しかし、純鉄又は低炭素鋼は硬さが低く耐摩
耗性に劣るという欠点がある。そのため、摩耗量が大き
くなって使用に堪えなくなシ、電磁ブレーキ・クラッチ
の寿命が短く。
用するため、磁気特性の良好な純鉄又は低炭素鋼を使用
している。しかし、純鉄又は低炭素鋼は硬さが低く耐摩
耗性に劣るという欠点がある。そのため、摩耗量が大き
くなって使用に堪えなくなシ、電磁ブレーキ・クラッチ
の寿命が短く。
かつ摩耗量が大きいため、電磁吸引力が変動してトルク
特性、動作特性も悪くなるという好ましくない現象を引
き起こしていた。そこで、電磁ブレーキの摩擦円板に対
し９本発明による浸炭焼入れ表面硬化方法を実施したと
ころ、電磁ブレーキの寿命を従来の約３倍に延ばすとと
もに１良好なトルク特性、動作特性が得られ、ブレーキ
の制動時間も安定するという極めて大きな効果を上げる
ことができた。
特性、動作特性も悪くなるという好ましくない現象を引
き起こしていた。そこで、電磁ブレーキの摩擦円板に対
し９本発明による浸炭焼入れ表面硬化方法を実施したと
ころ、電磁ブレーキの寿命を従来の約３倍に延ばすとと
もに１良好なトルク特性、動作特性が得られ、ブレーキ
の制動時間も安定するという極めて大きな効果を上げる
ことができた。
次に１本発明方法の一実験例について説明する。
試験片として、電磁軟鉄板（素材ＪＩＳ ５Ｕｙｐｏ
；寸法１００朋Ｘ１００闘×厚さ５馴；ビッカース硬さ
Ｈｖｌｏｏ）ｔｌ−用い、研摩仕上げし十分脱脂する。
；寸法１００朋Ｘ１００闘×厚さ５馴；ビッカース硬さ
Ｈｖｌｏｏ）ｔｌ−用い、研摩仕上げし十分脱脂する。
次に、黒色マジックインキにより幅約３龍、厚さ数十μ
ｍ、長さ８０謳の黒色皮膜処理を行う。その後、試験片
ｔ７００ｍ／分の移動速度で直線移動させながら、レー
デ−（ＣＯ２レーザ−、出力１ｋＷ）を連続照射し、浸
炭焼入れ表面硬化層を形成する。上記実験例により得ら
れた試験片の表面硬化部を一部切断し、断面硬さ分布、
硬化深さ、硬化幅等の金属組織調査を行ったが、高硬度
表面硬化層の形成が認められた。その結果は下記のとお
りである。
ｍ、長さ８０謳の黒色皮膜処理を行う。その後、試験片
ｔ７００ｍ／分の移動速度で直線移動させながら、レー
デ−（ＣＯ２レーザ−、出力１ｋＷ）を連続照射し、浸
炭焼入れ表面硬化層を形成する。上記実験例により得ら
れた試験片の表面硬化部を一部切断し、断面硬さ分布、
硬化深さ、硬化幅等の金属組織調査を行ったが、高硬度
表面硬化層の形成が認められた。その結果は下記のとお
りである。
記
また、上記実験例により得られた試験片の表面硬化部と
未硬化部とを、焼入れ焼戻し後、研摩仕上げした高速度
工具鋼円板（素材５ＫＨ２；寸法。
未硬化部とを、焼入れ焼戻し後、研摩仕上げした高速度
工具鋼円板（素材５ＫＨ２；寸法。
外径３０ｍφ、板厚２１１１１． ビッカース硬さＨ
ｖ ６００）と接触させ、押付荷重２ｋｇ、摩擦速度３
ｍ／秒の条件で摩耗試験を行った。その結果、第１図に
示すように２表面硬化部Ａは未硬化部Ｂよりもはるかに
優れた耐摩耗性を示すことが認められた。
ｖ ６００）と接触させ、押付荷重２ｋｇ、摩擦速度３
ｍ／秒の条件で摩耗試験を行った。その結果、第１図に
示すように２表面硬化部Ａは未硬化部Ｂよりもはるかに
優れた耐摩耗性を示すことが認められた。
以上述べたように１本発明に係るレーザーによる純鉄−
低炭素鋼の浸炭焼入れ表面硬化方法は。
低炭素鋼の浸炭焼入れ表面硬化方法は。
耐摩耗性の極めて優れた表面硬化層を純鉄又は低炭素鋼
の表面に容易に形成させることができ、これらの材料を
使用する機械部品、摺動部品、装置等の寿命を大幅に延
ばす優れた効果がある。
の表面に容易に形成させることができ、これらの材料を
使用する機械部品、摺動部品、装置等の寿命を大幅に延
ばす優れた効果がある。
第１図は本発明方法の一実験例の表面硬化部Ａと未硬化
部Ｂとの摩擦距離に対する摩耗体積の関係を示すグラフ
である。 Ａ：表面硬化部、 Ｂ：未硬化部。
部Ｂとの摩擦距離に対する摩耗体積の関係を示すグラフ
である。 Ａ：表面硬化部、 Ｂ：未硬化部。
Claims (1)
- １、純鉄又は低炭素鋼の表面に炭素を含んだ物質によシ
黒色皮膜処理を施した後、レーザー焼入れ加工によシ浸
炭焼入れ表面硬化層を形成することを特徴とするレーザ
ーによる純鉄・低炭素鋼の浸炭焼入れ表面硬化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5327583A JPS59179776A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | レ−ザ−による純鉄・低炭素鋼の浸炭焼入れ表面硬化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5327583A JPS59179776A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | レ−ザ−による純鉄・低炭素鋼の浸炭焼入れ表面硬化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59179776A true JPS59179776A (ja) | 1984-10-12 |
| JPH0310686B2 JPH0310686B2 (ja) | 1991-02-14 |
Family
ID=12938182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5327583A Granted JPS59179776A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | レ−ザ−による純鉄・低炭素鋼の浸炭焼入れ表面硬化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59179776A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6296663A (ja) * | 1985-10-22 | 1987-05-06 | Univ Nagoya | レ−ザビ−ムによる加炭硬化法 |
| JP2005319019A (ja) * | 2004-05-07 | 2005-11-17 | Bridgestone Sports Co Ltd | ゴルフクラブヘッド |
| CN100390304C (zh) * | 2002-11-28 | 2008-05-28 | 中国科学院力学研究所 | 金属基体与涂镀层之间的界面激光强韧化方法 |
| WO2015087349A1 (en) | 2013-12-13 | 2015-06-18 | Tata Steel Limited | Multi-track laser surface hardening of low carbon cold rolled closely annealed (crca) grades of steels |
| WO2017150908A1 (ko) * | 2016-03-02 | 2017-09-08 | 부산대학교 산학협력단 | 고내열, 고경도 및 내마모성 코팅막의 형성 방법, 고내열, 고경도 및 내마모성 코팅막 및 이를 포함하는 절삭 공구 |
| CN114150260A (zh) * | 2022-02-07 | 2022-03-08 | 北京煜鼎增材制造研究院有限公司 | 一种低碳钢激光表面渗碳方法 |
-
1983
- 1983-03-29 JP JP5327583A patent/JPS59179776A/ja active Granted
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6296663A (ja) * | 1985-10-22 | 1987-05-06 | Univ Nagoya | レ−ザビ−ムによる加炭硬化法 |
| CN100390304C (zh) * | 2002-11-28 | 2008-05-28 | 中国科学院力学研究所 | 金属基体与涂镀层之间的界面激光强韧化方法 |
| JP2005319019A (ja) * | 2004-05-07 | 2005-11-17 | Bridgestone Sports Co Ltd | ゴルフクラブヘッド |
| US7857712B2 (en) | 2004-05-07 | 2010-12-28 | Bridgestone Sports Co., Ltd. | Golf club head |
| WO2015087349A1 (en) | 2013-12-13 | 2015-06-18 | Tata Steel Limited | Multi-track laser surface hardening of low carbon cold rolled closely annealed (crca) grades of steels |
| US11186887B2 (en) | 2013-12-13 | 2021-11-30 | Tata Steel Limited | Multi-track laser surface hardening of low carbon cold rolled closely annealed (CRCA) grades of steels |
| WO2017150908A1 (ko) * | 2016-03-02 | 2017-09-08 | 부산대학교 산학협력단 | 고내열, 고경도 및 내마모성 코팅막의 형성 방법, 고내열, 고경도 및 내마모성 코팅막 및 이를 포함하는 절삭 공구 |
| US10597781B2 (en) | 2016-03-02 | 2020-03-24 | Pusan National University Industry-University Cooperation Foundation | Method for forming coating film having high heat resistance, high hardness and abrasion resistance, coating film having high heat resistance, high hardness and abrasion resistance, and cutting tool comprising same |
| CN114150260A (zh) * | 2022-02-07 | 2022-03-08 | 北京煜鼎增材制造研究院有限公司 | 一种低碳钢激光表面渗碳方法 |
| CN114150260B (zh) * | 2022-02-07 | 2022-04-29 | 北京煜鼎增材制造研究院有限公司 | 一种低碳钢激光表面渗碳方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0310686B2 (ja) | 1991-02-14 |
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