KR100344567B1 - 오스테나이트계금속에대한침탄처리방법및그에따라제조되는오스테나이트계금속제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오스테나이트계 금속에 대한 침탄처리방법 및 그에 따라 제조되는 오스테나이트계 금속제품에 관한 것으로서,

침탄처리에 앞서 불소계 가스분위기하에서 오스테나이트계 금속을 가열상태로 유지하고 이어서 침탄처리시의 온도를 680℃이하의 온도로 설정해서 침탄처리하는 것을 특징으로 한다.

Description

오스테나이트계 금속에 대한 침탄처리방법 및 그에 따라 제조되는 오스테나이트계 금속제품

본 발명은 오스테나이트계 금속에 대한 침탄 처리를 실시하고 그 표면을 경질화하는 침탄처리방법 및 그에 따라 제조되는 오스테나이트계 금속제품에 관한 것이다.

오스테나이트계 금속, 특히 오스테나이트계 스테인레스는 고내식성 및 고장식성을 가지기 때문에 가장 널리 사용되고 있다. 특히 볼트, 너트, 나사, 워셔, 핀 등의 패스너류는 상기 특성을 감안하여 오스테나이트계 스테인레스 재료에 의해서 구성되어 있다. 그러나, 상기와 같은 오스테나이트계 스테인레스 제품 그 자체의 재료 강도는 일반적인 탄소 강재와 다르며, 그 많은 부분은 최종 형상으로 완성될 때까지의 중간 가공 공정에서의 강화에 의해서 높아진다. 예를 들면 프레스 가공, 압출 성형 가공, 팬팅(panting) 가공 등에 의해서 오스테나이트계 스테인레스 자체의 결정 구조를 치밀화시켜 재료 강도를 향상시키는 것이 실시되고 있다. 이와 같은 중간 가공 공정에서의 재료 강도의 강화 정도는 볼트, 너트등의 형상에 대한 제약 또는 압출 성형 가공 등에 있어서 금형 비용등의 제약이 있기 때문에 자연히 한계가 생긴다. 따라서, 볼트, 너트, 나사등의 오스테나이트계 스테인레스 제품에 대해서 조일 때의 재료 강도와 늘어붙음 방지(anti-seizure) 등 강판에 대한 태핑(tapping)능력 등이 요구되는 때에는 ①경질 크롬 도금 또는 Ni--P등의 습식 도금을 실시하거나 ②물리 증착(physical vapor deposition, PVD)등의 피막 코팅을 실시하거나 ③질화와 같은 침투 경화 처리를 하는 것 등이 실시되고 있다.

그러나, 상기와 같은 습식 도금과 PVD등과 같은 피막 코팅에 대해서는 오스테나이트계 스테인레스 제품의 표면에 형성된 피막의 박리 등이 생기고, 제품 수명이 짧아진다고 하는 문제가 생긴다.

또한, 질화와 같은 침투 경화 처리중에, 질화 처리는 오스테나이트계 스테인레스 재료의 표면으로부터 내부에 질소 원자를 침투시켜 그 표면층을 경질 질화층으로 형성하는 방법이다. 이 방법으로는 오스테나이트계 스테인레스 제품의 표면 경도는 향상하지만 가장 중요한 내식성의 저하가 생긴다고 하는 큰 문제가 있다. 또한, 스테인레스 제품의 표면 조도(surface roughness)가 나빠지며 표면이 팽창되거나 자성을 띄는 단점도 있다. 상기와 같이 질화에 의해서 내식성의 저하가 생기는 것은 질화 경화층 중에 있어서 오스테나이트계 스테인레스 재료 자체가 가지고 있는 크롬 함유 원자(이 크롬 원자에 의해서 내식성의 향상이 실현된다)가 질화에 의해 CrN, Cr₂N이라고 하는 크롬 질화물이 되어 소비되어 그 함유량이 저하하는 것에 의한 것이라고 생각된다. 또한, 상기와 같은 질화물의 생성에 의해서, 표면이 팽창하거나 표면 조도가 나빠지는 등의 문제가 생긴다.

상기 침투 경화 처리외의 다른 방법으로는 침탄법이 존재한다. 그러나, 종래의 침탄법은 오스테나이트계 스테인레스 제품의 표면을 탄소분을 함유하는 가스와 접촉시켜 표면층 중에 탄소 원자를 침투시켜, 경질인 탄소층을 형성하는 것이다. 이와 같은 침탄법에 있어서는 탄소 원자의 침투성과 고용 한도를 고려하여 일반적으로 철의 A₁변태점인 700℃이상의 온도에서 침탄 처리가 처리되지만 철의 재결정 온도를 훨씬 넘는 온도(철의 재결정 온도는 약 450℃)로 장시간 유지되어 오스테나이트계 스테인레스 재료 자체가 가지는 강도가 현저하게 저하하는 큰 결점이 있다. 이와 같은 침탄법은 상기와 같이 침탄에 의해서 재료 자체의 강도가 꽤 저하하는 결점이 있기 때문에 원래가 그만큼 큰 재료 경도를 가지고 있지 않은 오스테나이트계 스테인레스 제품에 대해서는 그 적용이 고려되고 있지 않다. 또한, 앞에서 설명한 바와 같이 볼트, 너트, 나사 등의 패스너류 등에 대한 강도의 향상은 상기와 같이 프레스, 압출, 팬팅 등에 의해서, 재료 전체의 강도 향상을 실현시키고 있기 때문에 침탄법에 의해서 표면 경도만을 향상시킨다고 하는 기술의 적용은 고려되고 있지 않는 것이 실정이다.

본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로 본 발명의 목적은 오스테나이트계 금속 자체의 강도를 저하시키지 않고 표면 경도를 대폭 향상시키고, 더욱이 오스테나이트계 금속 자체의 우수한 내식성의 손상없이 경질 표면층을 갖는 오스테나이트계 금속에 대한 침탄처리 방법 및 그것에 의해 제조된 오스테나이트계 금속 제품을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 침탄 처리에 앞서 불소계 가스 분위기하에서 오스테나이트계 금속을 가열상태로 유지하고, 다음으로 침탄 처리할 때의 온도를 680℃이하의 온도로 설정하여 침탄 처리하는 오스테나이트계 금속에 대한 침탄 처리 방법을 제 1 요지로 하고, 그 침탄 처리 방법에 의해서 얻어진 표면으로부터 10～70㎛의 깊이의 표면층이 탄소 원자의 침입에 의해서 경화하여 침탄경화층으로 형성되며, 상기 침탄경화층의 경도가 마이크로비커스 경도에서 700～1050(HV)로 형성되며, 상기 침탄경화층 중에는 조대 크롬 탄화물 입자가 존재하지 않는 오스테나이트계 금속 제품을 제 2의 요지로 한다.

본 발명자들은 오스테나이트계 금속에 대한 표면 경도를 향상시키기 위해서 일련의 연구를 거듭한 과정에서 침탄 처리시에 불소계 가스로 전처리하면 오스테나이트계 스테인레스등의 오스테나이트계 금속에 대한 강의 A₁변태점 이하의 온도에서의 침탄 처리가 가능하게 되는 것은 아닌가라고 착상하여 이것에 기초하여 일련의 연구를 거듭했다. 이 연구 과정에서 상기에서 착상한 바와 같이 침탄처리에 앞서 또는 침탄처리와 동시에 불소계 가스로 처리하면 종래 불가능시되어왔던 침탄처리가 가능하게 되는 것이며, 특히 그 침탄처리의 온도도 종래와 같은 700℃이상의 온도가 아니라 680℃이하의 온도, 가장 바람직하게는 500℃보다도 저온으로 하면 보다 효과적인 침탄을 실현할 수 있는 것을 발견했다. 그리고, 이와 같이 함으로써 오스테나이트계 스테인레스제품 등의 오스테나이트계 금속제품의 표면으로부터 10～70㎛ 깊이의 표면층이 침탄층으로 형성되고 상기 침탄층의 경도가 마이크로비커스 경도로 520～1180Hv, 가장 바람직하게는 700～1050Hv로 형성되고 또한 그 침탄층 중에 조대 크롬 탄화물 입자가 석출되지 않는 것을 발견하여 본 발명에 도달했다. 이와 같이 해서 제조된 침탄처리품은 표면층이 경질로 되어 있으며, 또한 오스테나이트계 금속 자체가 가지는 내식성은 거의 손상되어 있지 않다. 또한, 표면이 팽창되거나 표면 조도가 나빠지는 등의 단점도 없다.

상기 조대 크롬 탄화물 입자는 통상 0.1～5㎛이지만, 이것보다 미세한 크롬 탄화물이어도 상기 탄화층 중에 함유되어 있어도 표면 경도의 향상 등의 효과의 실현에는 지장이 없다. 또한, 침탄층 중의 탄소 농도를 그 상한이 2.0중량% 내지 그 근방으로 했을 매에는 표면 경도의 향상 효과가 한층 커진다. 또한, 오스테나이트계 금속 제품을 구성하는 오스테나이트계 스테인레스 재료등의 오스테나이트계 금속의 재질이 니켈을 32중량% 이상 또는 몰리브덴을 1.5중량% 이상 함유하는 안정형 오스테나이트계 스테인레스 등의 오스테나이트계 금속일 때에는 침탄에 의한 내식성의 저하가 더욱 작아지는 효과가 얻어지게 된다.

다음에, 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다.

본 발명은, 오스테나이트계 금속에 대해서 불소 가스를 이용하여 전처리한 후, 또는 전처리와 동시에 침탄처리를 실시한다.

상기 오스테나이트계 금속으로서는 오스테나이트계 스테인레스, 예를 들면 철을 50 중량%(이하「wt%」라고 한다) 이상 함유하고, 크롬을 10wt% 이상 함유하는 오스테나이트계 스테인레스등을 들 수 있다. 구체적으로는 SUS 316, SUS 304 등의 18-8계 스테인레스재나, 크롬을 23wt%, 니켈을 13wt% 함유하는 오스테나이트계 스테인레스인 SUS 310 이나 309, 또한 크롬 함유량이 23wt%, 몰리브덴을 2wt% 함유하는 오스테나이트 페라이트 2상계 스테인레스재 등을 들 수 있다. 또한 내열강인 인콜로이(incoloy)(Ni 30～45wt%, Cr 10wt% 이상, 나머지 Fe 등)도 포함된다. 또한 상기 오스테나이트계 금속에는 니켈 45wt% 이상, 크롬 20wt%, 철 30wt%, 그 외 몰리브덴 등을 함유하는 니켈기 합금도 포함된다. 이와 같이 본 발명에 있어서 오스테나이트계 금속이란, 상온에서 실질적(실질적이란 60wt% 이상이 오스테나이트상을 가지는 것을 말한다)으로 오스테나이트상을 나타내는 모든 금속을 의미하고, 따라서 Ni를 오스테나이트 안정화원소인 Mn으로 치환한 것 같은 Fe - Cr - Mn계 금속도 포함된다. 본 발명에서는 이들을 모재라고 한다.

이와 같은 오스테나이트계 금속 재료로 형성되는 오스테나이트계 금속중에 특히 오스테나이트계 스테인레스재는 볼트, 너트, 나사, 워셔, 핀 등과 같은 패스너류등에 많이 사용되고 있다. 본 발명에 있어서 오스테나이트계 스테인레스 제품등의 오스테나이트계 금속 제품이라고 하는 것은 상기와 같은 패스너류를 포함하는 것 외에, 체인류, 시계 케이스, 방적용의 스핀들 선단, 미세 치차, 나이프등 각종 스테인레스 제품을 들 수 있다.

다음에, 상기 오스테나이트계 금속에 대해서 침탄처리에 앞서, 또는 침탄처리와 동시에 불소계 가스 분위기하에서 불화 처리가 실시된다. 이 불화 처리에는 불소계 가스가 이용된다. 상기 불소계 가스로는 NF₃, BF₃, CF₄, HF, SF₆, C₂F₆, WF₆, CHF₃, SIF₄, CIF₃등으로 이루어지는 불소 화합물 가스를 들 수 있으며, 이것들은 단독으로 또는 2가지 이상 겸해서 사용된다. 또한 이 가스 이외에 분자내에 불소(F)를 함유하는 다른 불소계 가스도 상기 불소계 가스로서 이용할 수 있다. 또한 이와 같은 불소 화합물 가스를 열분해 장치에서 열분해시켜서 생성시킨 F₂가스나, 미리 만들어진 F₂가스도 상기 불소계 가스로서 이용할 수 있다. 이와 같은 불소 화합물 가스와 F₂가스는 경우에 따라서 혼합사용된다. 그리고 상기 불소 화합물 가스, F₂가스 등의 불소계 가스는 그것만으로 사용할 수도 있지만, 통상은 N₂가스 등의 불활성 가스로 희석되어 사용된다. 이와 같은 희석된 가스에 있어서의 불소계 가스 자체의 농도는 용량기준으로, 예를 들면 10000～100000 ppm 이고, 바람직하게는 20000～70000 ppm, 보다 바람직하게는 30000～50000 ppm 이다. 이 불소계 가스로서 가장 실용성을 가지고 있는 것은 NF₃이다. 상기 NF₃는 상온에서 가스상이고, 화학적 안정성이 높으며, 취급이 용이하다. 이와 같은 NF₃가스는 통상 상기 N₂가스와 조합시켜서 상기 농도 범위내에서 사용된다.

상기 불화 처리에 대해서 보다 상세하게 설명하면, 본 발명에서는 우선 로내에 미처리된 오스테나이트계 금속을 넣어, 상기 농도의 불소계 가스 분위기하에 가열상태로 유지하여 불화 처리한다. 이 경우 가열유지는 오스테나이트계 금속 자체를, 예를 들면 250～600℃, 바람직하게는 280 ～ 450℃의 온도로 유지함으로써 실시된다. 상기 불소계 가스 분위기중에서의 상기 오스테나이트계 금속의 유지시간은 통상 10 수 분～수십 분으로 설정된다. 오스테나이트계 금속을 이와 같은 불소계 가스 분위기하에서 처리함으로써 오스테나이트계 금속의 표면에 형성된 Cr₂O₃를 함유하는 부동태 피막이 불화막으로 변화한다. 이 불화막은 부동태 피막에 비해서 침탄에 사용되는 탄소원자의 침투가 용이하게 된다고 예상되며, 오스테나이트계 금속의 표면은 상기 불화처리에 의해 「C」 원자의 침투가 용이한 표면상태가 되는 것이라고 추측된다.

다음에, 전술한 바와 같이 불소 처리를 실시한 후, 침탄 처리를 실시한다. 침탄 처리는 상기 오스테나이트계 금속 자체를 680℃ 이하의 온도, 바람직하게는600℃ 이하의 온도, 보다 바람직하게는 400～500℃의 온도로 가열하고, CO₂+H₂로 이루어지는 침탄용 가스, 또는 RX [RX의 성분은 CO 23용량% (이하 「vol%」 라고 한다), CO₂1 vol%, H₂31 vol%, H₂O 1 vol%, 나머지 부분 N₂] +CO₂로 이루어지는 침탄용 가스 등을 이용하여 로내를 침탄용 가스 분위기로 하여 실시된다. 이와 같이 본 발명에서는 침탄 처리를 오스테나이트계 금속의 심부의 연화·용체화를 일으키지 않는 저온에서 실시하는 것이며, 이것이 최대의 특징이다. 이 경우 상기 CO₂+H₂의 비율은 CO₂2～10 vol%, H₂30～40 vol%가 바람직하고, RX+CO₂는 RX가 80～90 vol%, CO₂가 3～7 vol%의 비율이 바람직하다. 또한 침탄에 사용하는 가스는 CO+CO₂+H₂도 이용된다. 이 경우 각각의 비율은 CO 32～43 vol%, CO₂2～3 vol%, H₂55～65 vol%의 비율이 적합하다.

이와 같이 처리함으로써 오스테나이트계 금속의 표면에「탄소」의 확산침투층이 깊고 균일하게 형성된다. 이 침투층은 기상(基相)인 γ-상중에 다량의 C가 용해하여 격자왜곡을 일으키는 형태이기 때문에, 모재에 비해서 현저하게 경도의 향상이 실현되고, 또한 내식성도 모재와 같은 정도를 유지하고 있다. 예를 들면 대표적인 오스테나이트계 스테인레스인 SUS 316 판조각을 샘플로 하고, 이것을 로내에 넣어 NF₃+N₂(NF₃10 vol%, N₂90 vol%)의 불소계 가스 분위기하에 있어서, 300℃에서 40분간 불화 처리하고, 다음에 상기 불소계 가스를 로에서 배출한 후, 침탄용 가스인 CO+CO₂+H₂(CO 32 vol%, CO₂3 vol%, H₂65 vol%)를 로내에 도입하여 450℃에서 16시간 유지하여 침탄 처리했다. 그 결과 SUS 316 판재의 표면에 표면 경도 Hv = 880 (심부 230～240), 깊이 20μm의 경화층이 형성되었다. 이 경화 샘플을 JIS 2371의 염수 분무 시험에 이용한 바, 480 시간이 지나도 전혀 녹이 생기지 않았다. 또한 상기 경화층은 경화층의 내부식 시험에 이용되는 비루라 시약(산성 피크린산 알코올 용액)에서도 에칭되지 않고, 왕수에 의해서 겨우 에칭되었다. 또한 상기 경화 샘플은 표면조도도 거의 악화하지 않고, 팽창에 의한 치수 변화 및 자성도 생기지 않았다. 그리고 본 발명자들은 오스테나이트계 금속 조각의 종류, 침탄 처리 온도 등을 여러가지로 조합시켜서 연구를 거듭한 결과 침탄 처리 온도가 600℃를 넘으면 오스테나이트계 금속의 심부의 연화가 생기기 쉬운데다가 경화층의 내식성이 저하하는 것을 알았다. 내식성의 견지에서 말하면 특히 침할 처리 온도는 600℃ 이하, 바람직하게는 500℃ 이하로 설정하면 좋은 결과를 내는 것을 알아냈다. 보다 바람직한 침탄 처리 온도는 상기 설명한 바와 같이 400 ～500℃ 이다. 또한 본 발명자들의 연구 결과, 오스테나이트계 금속 중에서도 니켈을 다량으로 함유하는 안정형 오스테나이트계 스테인레스 또는 몰리브덴을 함유하는 안정형 오스테나이트계 스테인레스만큼 경화후에도 내식성이 양호하다는 것이 명확해졌다.

상기와 같은 불화 처리 및 침탄 처리는, 예를 들면 제 1 도에 나타내는 바와 같은 금속제의 머플로에서 실시된다. 즉 이 머플로 내에 있어서 우선 불화 처리를 하고, 다음으로 침탄 처리를 실시한다. 제 1 도에 있어서, ' 1' 이 머플로, ' 2' 는 그 외곽, ' 3' 이 히터, ' 4' 는 내부용기, ' 5' 는 가스 도입관, ' 6' 은 배기관, ' 7' 은 모터, ' 8' 은 팬, ' 11' 은 금속망의 바구니, ' 13' 은 진공펌프, '14' 는 배기가스 처리장치, ' 15, 16' 은 봄베(Bombe), ' 17' 은 유량계, ' 18' 은 밸브이다. 이 로(1)내에, 예를 들면 오스테나이트계 스테인레스 제품(10)을 넣고, 봄베(16)를 유로에 접속하여 NF₃등의 불소계 가스를 로(1)내에 도입하여 가열하면서 불화 처리를 하고, 다음에 배기관(6)에서 그 가스를 진공 펌프(13)의 작용으로 끌어내어 배기가스 처리장치(14)내에서 독성을 제거하여 외부로 방출한다. 다음에 봄베(15)를 유로에 접속하여 로(1)내에 상기 서술한 침탄용 가스를 도입하여 침탄 처리를 실시하고, 그 후 배기관(6), 배기가스 처리장치(14)를 경유하여 가스를 외부로 배출한다. 이 일련의 작업에 의해 불화처리와 침탄 처리가 실시된다.

이와 같이 본 발명의 침탄 처리에 의하면 처리품은 오스테나이트계 금속자체의 고내식성을 유지하는 것이지만, 이것은 다음과 같은 이유에 따른다고 생각된다. 즉 본원 발명에 있어서는 침탄에 앞서 불화 처리를 실시하는 것에 의해 침탄 처리시의 온도를 680℃ 이하의 저온에서 실시하는 것이 가능하게 되지만, 이와 같은 저온에 의한 침탄 처리에 의해 오스테나이트계 금속내에 존재하는 크롬 성분(이것이 내식성을 발휘한다고 생각된다)이 Cr₇C₂나 Cr₂₃C₆등의 탄화물로서 석출 고정되기 어려워지고, 그 석출 고정량이 낮아져서 그것에 의해 오스테나이트계 금속내에 잔존하는 크롬 성분이 많아지기 때문이라고 생각된다. 이것은 제 2 도(b) ～ 제 2 도 (c)에 나타내는 SUS 316의 각 침탄 처리품을 NF₃10 vol%+N₂90 vol%의 불소계 가스 분위기하 300℃에서 40분 불화 처리한 후 CO 32 vol%+CO₂3 vol%+H₂65 vol%의 침탄용 가스 분위기하에서 600℃, 4시간 침탄 처리(제 3 도), 450℃ 16시간 침탄 처리[제 2 도 (b)] 의 경화층의 X선 회절 결과를 미처리품 [제 2 도 (a)] 그것과 비교함으로써 분명하다. 즉 제 3 도에 나타내는 600℃의 침탄에 있어서는 Cr₂₃C₆의 피크가 날카롭고 높다. 이것은 상기 크롬 탄화물이 비교적 많이 석출되어 오스테나이트계 금속내에 잔존하는 크롬 성분이 적어지고 있는 것을 의미한다. 이것에 대해서 450℃에서 침탄 처리한 제 2 도 (b)에 있어서는 Cr₂₃C₆의 피크를 거의 알아 볼 수 없기 때문에, 상기 탄화물의 석출량이 현저하게 작고, 따라서 오스테나이트계 금속내에 잔존하는 크롬 성분이 많아서 내식성이 높은 것으로 보인다.

또한, 침탄 처리품의 경도의 향상은, 탄소원자의 침투에 의한 γ -격자 왜곡이 발생하는 것에 기인하는 것으로 생각된다. 이것은 450℃에서의 침탄 처리품 [제 2 도 (b)] 의 X선 회절에 있어서의 γ -상의 피크 위치 및 480℃에서 침탄처리후 산세정한 제품 [제 2 도 (c)] 의 γ -상의 피크위치가 SUS 316 미처리품의 γ -상의 피크 위치보다도 저각도측(좌측)으로 이동하고 있기 때문에 침탄 처리품 [제 2 도 (b), 제 2 도 (c)] 에는 γ -격자 왜곡이 발생하고 있음이 분명하다. 또한 상기 X선 회절은 RINT 1500 장치를 이용하여 50KV, 200mA, Cu 타겟(target) 조건하에 실시했다.

본원 발명에 있어서는 침탄 처리의 온도가 높아지고 특히 450℃를 넘으면 가령 약간이라도 Cr₂₃C₆등의 탄화물이 경화층의 표면에 석출되는 현상이 생긴다. 그러나 이와 같은 경우라도 그 침탄 처리품을 HF-HNO₃, HCl-HNO₃등의 강산에 침지하면 상기 석출물이 제거되고 모재와 같은 정도의 내식성과, 비커스(Vickers) 경도Hv=850 이상의 높은 표면 경도를 유지할 수 있다. 제 2 도 (c)는 제 2 도 (a)에서 나타내는 SUS 316 판재를 480℃에서 침탄 처리한 후, 농도 5 vol%HF - 15vol%HNO₃의 강산에 20분간 침지한 처리품의 X선 회절챠트이고, 상기 탄화물은 전혀 관찰되지 않는다. 이와 같이 하여 침탄처리된 오스테나이트게 금속, 예를 들면 오스테나이트계 스테인레스 제품은 그 표면에 형성된 침탄경화층의 표면이 침탄에 의해 흑색이 되어 있으며, 또한 경우에 따라서 그 침탄경화층의 최표면층이 철계 내부산화층이 되고 있다. 즉 이와 같은 표면의 내부산화층은 침탄시의 분위기중에 경우에 따라서 다소의 산소원자가 존재하고 있으며, 이 산소원자의 존재에 의해 형성되는 것이다, 이와 같은 내부 산화층의 제거는 상기 서술한 바와 같이 HF-HNO₃, HCl-HNO₃등의 강산에 침지하고, 상기 석출물을 제거함으로써 실시할 수 있으며, 그것에 의해 모재와 같은 정도의 내식성과, 비커스 경도 Hv=850이상의 높은 표면경도를 유지할 수 있다. 그리고 상기 처리에 의해 내부 산화층이 제거된 오스테나이트계 스테인레스제품은 침탄처리를 실시하기 전의 빛이 나는 상태를 나타내게 된다. 이것에 대해서 보다 상세하게 서술하면 침탄처리후에 그 처리품의 표면을 보다 관찰하면 최표층에서 표면에서부터 깊이 2～3μm에 암색을 나타내는 층이 존재하고, 이것이 철의 내부 산화층인 것이 X선 회절에 의해 확인되었다. 이것은 다음과 같이 생각할 수 있다. 즉 400～500℃의 범위에서의 CO를 포함하는 분위기하에서는 침탄 (CO→ CO₂+C)와 동시에 Fe의 산화(4CO₂+3Fe→ 4CO+Fe₃O₄)가 공존하는 영역이고, 이 때문에 상기 내부 산화층이 형성된 것으로 생각할 수 있다. 이와 같은 철의 내부 산화층은700℃이상의 온도에서 처리하는 종래의 침탄처리법에서는 볼 수 없는 것이다. 480℃에서 12시간 침탄처리를 실시한 SUS 316L(C=0.02wt%, Cr=17.5wt%, Ni=12.0wt%, Mo=2.0wt%)계 소켓 볼트 및 워셔(washer)의 예로 더 서술하면, 경화층 깊이는 30μ m, 표면경도는 마이크로 비커스로 Hv=910을 나타냈다. 다음에 흑색의 이 침탄처리품을 50℃로 가열한 5wt% HF-25wt% HNO₃용액에 20분간 침지한 후, 소프트 블러스트(soft blast)를 실시한 바, 거의 침탄처리를 실시하기 전의 빛이 나는 상태의 외관을 갖는 소켓 볼트 및 워셔가 얻어졌다. 이것을 JIS2371의 염수분무시험에 제공한바 2000시간을 지나도 전혀 녹이 발생하지 않았다. 또한 JIS0578의 염화제2철을 이용한 공식(孔食)시험의 결과도 거의 미처리 SUS316재와 같았다.

또한, 상기 침탄경화층에 관해서, 500℃이하의 저온영역에 있어서는 오스테나이트 조직하에서의 C의 확산속도가 상당히 늦기 때문에 가장 경화층이 두꺼워지는 SUS 316L계의 경우에서도 처리온도 490℃, 처리시간 12시간에서 37μm의 침탄경화층을 만들 수 있지만, 또 12시간 침탄시간을 추가해도 전체 침탄경화층은 49 μm밖에 되지 않는다. 70μm의 경화층 깊이를 얻으려면 70시간 이상을 필요하게 되어 이와 같은 장시간 처리는 경제성을 잃을 것이다. 가능한 한 깊은 경화층이 요구되는 드릴 태핑의 경우에도 40μm의 경화층에서 2.3t의 SPCC(냉연강판)가 충분히 드릴링 가능하고, 경제성을 잃지 않는 처리시간의 범위에서 유용한 침탄경화층을 얻을 수 있다.

(발명의 효과)

이상과 같이 본 발명은 침탄 처리에 앞서, 또는 침탄 처리와 동시에 불소계 가스 분위기하에서 오스테나이트계 금속을 가열상태로 유지하기 때문에 침탄 처리시의 온도를 680℃ 이하의 저온으로 할 수 있다. 따라서 오스테나이트계 금속 자체가 가지는 내식성, 고가공성 등을 전혀 손상하지 않고 높은 표면 경도를 실현하는 것이 가능하게 된다. 그리고 본원 발명에서는 침탄처리에 의해 상기와 같은 표면 고도를 향상시킴으로써 오스테나이트계 금속 표면의 표면 조도의 악화현상이나 팽창에 근거한 치수 정밀도의 저하 및 오스테나이트계 금속 자체가 자성을 띠는 등의 불합리함은 전혀 발생하지 않는다.

이와 같이 하여 얻어진 오스테나이트계 스테인레스제품 등의 오스테나이트계 금속제품은 오스테나이트게 금속제품의 표면에서 10～70μm 깊이의 표면층이 탄소원자의 침입에 의해 경화되어 침탄경화층으로 형성되며, 이 침탄경화층의 경도가 마이크로 비커스 경도로 520～1180(Hv), 바람직하게는 700～1050(Hv)으로 형성되어 있다. 또한 상기 침탄경화층 중에 조대 크롬 탄화물 입자가 석출되어 있지 않기 때문에 얻어지는 제품은 오스테나이트계 금속 자체가 갖는 내식성을 갖고, 또 높은 표면경도를 구비하고 있다. 그 때문에 오스테나이트계 금속제품 중 오스테나이트계 스테인레스로 이루어지는, 볼트, 너트, 나사 등의 패스너류에 관해서는 체결시의 강도나 늘어붙음 방지 및 강판에 대한 탭(tap)능력 등이 우수한 성능을 갖고 있으며, 특히 장식성과 동시에 내구성도 요구되는 용도, 예를 들면 자동차용의 실내외에 사용되는 패스너류 등에 유용하다.

다음에, 실시예에 대해서 비교예와 병행해서 설명한다.

(실시예 1 및 비교예 1)

실시예로서 SUS 316 (Cr 함량 18wt%, Ni 함랑 12wt%, Mo 함량 2.5wt%, 나머지 부분 Fe) 및 SUS 304 (Cr 함량 18wt%, Ni 함량 8.5wt%, 나머지부분 Fe)의 2.5mm 두께의 판조각을 각각 준비했다. 또한 니켈기 재료인 NCF 601 (Ni 함량 60wt%, Cr 함량 23wt%, Fe 14wt%) 의 1mm두께의 판조각을 준비했다. 비교예로서 페라이트계 스테인레스인 SUS 430 ( C 함량 0.06wt%, Cr 함량 17.5wt%, 나머지부분 Fe) 및 마르텐사이트계 스테인레스인 SUS 420 J2 (C함량 0.32wt%, Cr함량 13wt%, 나머지부분 Fe)의 2.5mm두께 판조각을 각각 준비했다.

다음에, 이들 재료를 각각 제 1 도에 나타내는 머플로(1)내에 넣고, 로(1)내를 충분히 진공 퍼지한 후, 300℃로 승온시켰다. 그리고 그 상태에서 불소계 가스(NF₃10 vol%+N₂90 vol%)를 넣고, 로(1)내를 대기압과 동압으로 하여 그 상태에서 10분간 불화 처리했다. 다음에 상기 불소계 가스를 로(1)에서 배출한 후, 로(1)내를 450℃까지 가열하고, 그 온도를 유지한 상태에서 침탄용 가스(CO 10vol%, CO₂2 vol%, H₂10 vol%, 나머지부분 N₂)를 도입하여 16시간 유지하고 침탄처리했다.

얻어진 샘플은 실시예 제품(SUS 316, SUS 304, NCF 601)에 대해서는 표면이 흑색이 되어 있었다. 비교예 제품에 대해서는 이와 같은 흑색 표면화는 생기지 않았다. 다음에 실시예 제품에 대해서 상기 흑색 표면층을 문질러서 떨어뜨리고, 표면경도, 침탄경화층의 깊이를 구했다. 또한 비교예 제품도 대조용으로 동일한 측정을 실시했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

표 1

상기 표 1의 결과에서 분명히 한 바와 같이 실시예 제품은 어느 것이나 침탄처리에 의해 표면경도가 현저하게 향상되어 있고 침탄경화층도 형성되어 있는데 대해, 비교예 제품에서는 그와 같은 현상을 전혀 볼 수 없음을 알 수 있다. 또한 이 실시예의 SUS 316, SUS 304, NCF 601 단면의 현미경 사진을 제 4 도, 제 5 도, 제 6 도에 나타낸다. 이것은 광학 현미경을 이용하여 배율 600배로 촬영한 것이다. 이 도면에 있어서 도면의 하측에서부터 기초층, 침탄경화층, 수지층(새까만 부분)을 나타내고 있다. 또한 상기 수지층은 시료를 수지중에 채워 넣은 상태에 있어서의 매립수지로 이루어지는 층을 말한다.

다음에, 상기 실시예 제품에 대해서 각각 에메리 페이퍼(emery paper)에 의해 연마광택을 내고, JIS 2371 의 염수 분무 시험(SST) 및 15wt% HNO₃의 50℃ 용액에 침지하여 다시 한번 다른 종류의 내식성 시험을 실시하고, 또한 투자율(透磁率)도 측정했다. 그 결과를 SUS 316, SUS 304, NCF 601의 미처리품 및 그 재료를 질화한 질화품과 함께 표 2 에 나타냈다.

표 2

또한 상기 SUS 316, SUS 304, NCF 601에 있어서 비교예가 되는 질화품의 제작은 다음과 같이 하여 실행했다. 즉 상기 실시예에서 이용한 것과 동일한 로를 이용하여 동일 조건에서 동일 불소계 가스를 이용하여 40분간 불화 처리했다. 다음에 상기 불소계 가스를 로내에서 배출한 후 질화 가스(NH₃50vol% + N₂25vol% + H₂25vol%)를 도입하여 로내를 580℃로 승온시켜서 그 상태에서 3시간 유지하여 질화처리했다.

상기 표 2의 결과로부터 실시예 제품은 질화품보다도 SST 녹발생까지의 시간이 길고, 또한 15wt% HNO₃침지에서도 변화가 없으며, 질화품보다도 현저하게 내식성이 우수하다는 것을 알았다. 또한 질화품이 자성을 띠고 있는데 비해 실시예 제품은 자성을 전혀 띠지 않음을 알 수 있다. 또한 실시예 제품은 질화품에 비해서 거의 팽창없이 치수 정밀도가 높은 것도 알 수 있다.

(실시예 2)

SUS 316 (Cr함량 17wt%, Hi 13wt%, Mo 3wt%, 나머지 부분 Fe) 선재로 압조성형한 M6볼트와, 비자성 스테인레스 (Cr함량 17.8wt%, Ni함량 11.5wt%, Mn함량 1.4wt%, N 함량 0.5wt%, 나머지 부분 Fe) 선재로 압조성형한 태핑(Tapping) 나사(직경 4mm) 및 실시예 1에서 사용한 SUS 316판재, SUS 304판재를 샘플로 하여, 제 1 도에 나타내는 로내에 넣어 400℃로 가열, 실시예 1과 동일하게 하여 불화처리했다. 다음에 침탄용 가스와의 혼합가스 (CO 50vol% + H₂10vol% + 나머지부분 N₂)를 로내에 도입하고 그 상태에서 32시간 유지하여 처리했다. 이 경우에는 불화 처리와 침탄 처리가 거의 동시에 실시되었다. 그리고 얻어진 샘플을 공기 블래스트(air blast)를 걸어 표면의 흑색층(1～μm 두께)을 제거하고 표면고도를 측정한 바 SUS 316으로 이루어지는 M6볼트의 경도는 Hv=820, 비자성 태핑나사의 경도는 Hv=260, SUS 316판재의 경도는 Hv=780, SUS 304 판재의 경도는 Hv=830이고, 경화층의 깊이는 각각 18μm, 19μm, 20μm, 21μm였다.

다음에 상기한 바와 같이 하여 얻어진 실시예 제품을 15wt% HNO₃의 60℃용액에 30분 침지하고, 부착된 철분을 완전하게 제거한 후, 상기 SST시험으로 내식성을 시험했다. 그 결과 SUS 316의 볼트, 비자성 스테인레스 나사, SUS 316판재의 3자는 480시간이 넘어도 전혀 녹이 발생하지 않았다. 또한 304판재에 대해서는 71시간 경과후 미미하게 빨갛게 녹이 발생했다. 이 결과로부터 내식성도 상기 실시예와 거의 동일하게 우수한 결과가 얻어짐을 알 수 있다.

(실시예 3)

실시예 1에서 이용한 SUS 316판재, SUS 304판재 및 NCF 601판재를 실시예 1과 동일 형태의 로에 넣어 400℃로 승온하고, 실시예 1에서 이용한 동일의 불소계가스를 도입하여 실시예 1과 동일하게 불화 처리한 후 각 재료를 480℃로 승온시켜서 그 상태에서 침탄용 가스(흡열형 발생가스:RX 30vol%, CO₂2. 5vol%, N₂65vol%로 이루어지는 혼합가스)를 도입했다. 그리고 그 상태에서 12시간 유지한후 꺼냈다. 얻어진 실시예 제품의 표면에는 실시예 1과 동일한 형태의 흑색 스케일이 부착되어 있었다. 그래서 이 흑색 스케일을 제거하기 위해서 강산 침지처리를 실시했다. 즉 상기 강산(HNO₃15vol%, HF 3vol%의 혼합용액)의 50℃용액에 10분 침지한 후, 공기 블래스트에 가볍게 걸었다. 그 결과 흑색 스케일이 제거되고 미처리품(불화처리, 침탄처리가 실시되고 있지 않은 것)과 동일한 표면외관이 되었다. 한편 상기와 같은 강산 침지처리를 실시하지 않고 단순히 불화처리한 후, 침탄처리를 실시한 실시예 제품과 상기 강산 침지처리를 실시한 것을 대비하여 표면경도, 경화층의깊이 및 SST 녹발생 시험을 실시했다. 그 결과는 표 3과 같다.

표 3

상기와 같이 강산 침지처리를 실시하면 그것을 실시하지 않는 것에 비해 내식성이 대폭 향상함을 알 수 있다.

또한 316판재의 강산 침지처리품에 대해서 X선 회절처리를 실시한 결과는 제 2 도 (c)에 나타내는 바와 같고, 제 2 도 (c)에서는 Cr 탄화물은 전혀 동일하게 정해져 있지 않다. 또한 기초 γ -상 격자에 탄소를 다량으로 함유하는 것에 의한 격자 왜곡의 발생에 의해 γ -상의 피크 위치가 미처리재의 그것보다 상당히 저각도측으로 이동하고 있으며, 그것에 의해 큰 격자왜곡이 발생하고 효과의 증거가 된다.

(실시예 4)

실시예 1에서 이용한 SUS 316의 판재를 실시예 1과 동일하게 하여 불화처리를 한 후 600℃로 승온시켰다. 다음에 침탄용 가스(N₂50vol% + RX 50vol%)를 도입하여 4시간 유지한 후 꺼냈다.

이 실시예 제품은 표면경도 Hv=900, 경화층의 깊이 35μm였다. 다음에 표면을 잘 연마한 후 SST 녹발생 시험에 이용했다. 녹발생까지의 시간은 4시간이고, 질화품에 비해서 SST 녹발생 시험의 결과는 양호하지만 침탄품으로서는 불충분하다고 생각된다. 이 실시예 제품의 X선 회절결과는 제 3 도와 같고, Cr 탄화물, Mo 탄화물의 날카로운 회절선이 많이 확인되었다.

(실시예 5)

실시예 2에서 이용한 SUS 316판재로 이루어지는 볼트 및 비자성 스테인레스로 이루어지는 태핑 나사를 이용하고, 실시예 3과 동일하게 불소계 가스와 침탄용가스의 혼합가스를 이용하여, 불화처리와 침탄처리를 동시에 실시했다. 이 경우 온도는 510℃이고, 유지시간은 8시간으로 바꾸었다. 이렇게 해서 얻어진 나사류의 머리부의 표면경도는 Hv=920과 Hv=980이고, 경화층 깊이는 각각 26μm, 28μm이었다.

다음에 실시예 3과 동일하게 하여 강산 침지처리를 실시한 후, 표면 경도를 측정한 결과, 표면경도 Hv=580, Hv=520으로 대폭 저하했다.

이 원인은 실시예 3의 경우보다도 침탄온도가 30℃ 높아졌기 때문에 표면층측에 크롬 탄화물이 많이 석출되고, 그 때문에 내식성 약화부가 크게 되어, 그 부분이 강산에 의해 침식 제거된 것으로부터 표면경도의 저하현상이 발생했기 때문이라고 예측된다.

(실시예 6)

용체화처리(고용화처리)를 실시한 것과 같은 정도의 심부 경도 (Hv=150～160)을 가지는 복수개의 SUS 316(Cr 함량 17.5wt%, Ni 함량 11wt%, Mo 함량 2wt%) 판조각 및 SUS 304(C 함량 0.06wt%, Cr 함량 17.5wt%, Ni 함량 8wt%, 나머지부분 Fe)판조각 및 SUS 316선재에서 압조성형한 M6볼트를 각각 복수개 준비했다. 이런 복수개 준비한 재료 가운데 수개의 판조각 및 볼트를 각각 제 1 도에 나타내는 실험로에 넣어서 320℃로 가열하고, 그 상태에서 불소계 가스(NF₃10vol% + N₂90vol%)를 흡입하여 불소처리한 후 상기 로에서 꺼내서 불화 샘플로 했다.

다음에, 나머지 비불화 샘플과 상기와 같이 해서 불화 처리된 불화 샘플을 같이, 다시 한번 제 1 도에 나타내는 실험로에 넣어서 460℃로 승온시키고, 그 온도를 유지한 상태에서 침탄용 가스(CO 20vol%, H₂75vol%, CO₂1vol%)를 불어 넣어서 12시간 유지하여 침탄 처리했다.

상기와 같이 처리된 샘플 중 불화 샘플(실시예 제품)에 대해서는 각각 표면이 흑색을 띠고 있었다. 이것에 대해서 불화 처리를 하고 있지 않은 비불화 샘플(비교예 제품)에 대해서는 거의 처리전의 외관, 금속광택을 유지하고 있었다. 다음에 상기 실시예 제품에 대해서 표면경도를 조사한 바, 각각 Hv=920～1050의 표면경도를 나타냈다. 또한 실시예 제품의 경화층의 깊이는 각각 20 m～25μm 였다. 다른 한편 불화 처리를 실시하지 않은 비교예 제품에 대해서는 전혀 표면경도의 향상은 볼 수 없었다.

(비교예 2)

실시예 6에서 이용한 SUS 316선재를 압조성형한 M6볼트를 대상으로 했다. 이 볼트는 그 머리부 및 나사산부가 각각 상기 압조성형에 의해 경도가 Hv=350～390에 달하고 있다. 이 볼트를 죠브숍(열처리 수탁가공 메이커)에 의뢰해서 통상의 올케이스형 침탄로에 넣어서 920℃에서 60분 침탄처리를 실시했다.

그 결과 침탄처리된 볼트의 표면경도는 Hv=580～620이 되고 경화층의 깊이는 250μm가 되었다. 그런데 볼트의 머리부 및 나사 산부의 경도는 Hv=230～250으로 현저하게 저하했다. 그리고 이와 같은 침탄처리가 행해진 볼트를 염수 분무시험에 이용한 바, 6시간에 전체면에 적색 녹이 발생했다.

(실시예 7)

SUS 316L재 및 SUS 310재(C=0.06wt%, Cr=25wt%, Ni=20.5wt%) 및 XM7재(C=0.01wt%, Cr=18.5wt%, Ni=9.0wt%, Cu=2.5wt%)로 압조한 M4 소켓볼트 및 SUS 304재로 성형한 M6볼트를 준비하고 모든 머리부의 표면경도를 측정했다. SUS 316L제 볼트;Hv=320, SUS 310제 볼트;Hv=350, XM7제 볼트;Hv=300, SUS 304제 볼트;Hv=400이었다. 다음으로 이들을 제 1 도에 나타낸 로로 350℃로 가열한 시점에서 N₂+ 5vol%NF₃15분간 도입한 후 N₂만으로 전환하고 480℃로 승온했다. 다음으로 H₂20vol% + CO 10vol% + CO₂1vol% + 나머지 N₂의 침탄성 가스를 도입하고 그 분위기중에서 15시간 유지해서 꺼냈다. 전 샘플이 흑색을 띠고 있지만 세정후 표면경도와 탄화경화층 깊이를 측정한 바 SUS 316;Hv=880, 깊이 38㎛, SUS310;Hv=1080, 깊이 30㎛, XM7;Hv=890, 깊이 33㎛, SUS 304;Hv=1080, 깊이 20㎛이었다. 다음으로 탄화경화층의 단면을 왕수로 부식해서 현미경 관찰을 한 바 SUS304 볼트는 경화층, 미경화부와 함께 흑색을 띠고 있는 데 비해 SUS316 및 SUS310으로 이루어지는 볼트는 탄화경화층이 백색을 띄어 밝게 되어 있고 XM7로 이루어지는 볼트는 상기한 양쪽에 비해 약간 암색을 띠고 있다.

다음으로 이들의 샘플의 모두를 50℃의 5wt%HF - 20wt%HNO₃용액에 10분간 침지해서 꺼냈다. 강산침지후의 탄화경화층의 상태는 다음과 같다. SUS 316;Hv=860, 깊이=35㎛, SUS 310;Hv=880, 깊이=28㎛, XM7;Hv=650, 깊이=25㎛, SUS 304,Hv=450, 깊이=5㎛, 또한, SUS316, SUS310, XM7의 산침지품을 JIS 2371의 염수분무시험을 이용했지만 2000시간을 넘어도 녹이발생하지 않았다.

(실시예 8)

실시예 1에서 사용한 SUS316 소켓 볼트를 실시예 1에 나타낸 것과 동일한 불화처리를 실시한 후 510℃에 있어서 H₂20vol% + CO 10vol% + CO₂1vol% + 나머지 N₂로 12시간 유지해서 꺼냈다. 머리부의 표면경도는 Hv=1020, 침탄경화층의 깊이는 45㎛이였다. 다음으로 50℃의 5wt% HF-28wt% HNO₃용액에 10시간 침지해서 꺼내고 경화층 상태를 조사한 바 표면경도 Hv=650, 경화층은 20㎛로 침지전에 비해 감소하고 HF-HNO₃용액에 의해 에칭되어 있는 것을 알았다.

(실시예 9)

Cu분을 2wt% 포함한 SUS316L선재로부터 4mm직경의 드릴태핑 나사(머리아래 길이 25mm)를 압조성형했다. 이것을 실시예 1과 같은 방법에서 침탄처리조건만을 490℃, 처리시간 16시간으로서 침탄처리를 실시햇다. 그 후 처리품을 55℃의 3wt% HF - 15wt% HNO₃용액에 15시간 침지하고 쇼트블래스트를 가했다. 쇼트블래스트후 침탄경화층을 측정한 바 표면경도Hv =890, 경화층 깊이 45㎛이었다. 다음으로 213t의 SPCC를 준비하고 핸드드라이버로 드릴링 테스트를 한 결과 철계침탄품과 거의 동등한 드릴링 성능이 얻어졌다.

(실시예 10)

실시예 1에서 사용한 316L 소켓 볼트와 310 볼트를 실시예 1과 같은 방법으로 불화 처리하고 다음으로 430℃까지 상승시키고 또한 실시예 1과 완전히 같은 침탄성가스를 사용해서 24시간 유지하고 꺼냈다. 이 때의 표면정도는 316재에서 Hv=720, 310재에서 Hv=780, 경화층 두께는 21㎛, 16㎛이였다.

제 1 도는 본 발명의 침탄처리에 사용하는 노의 구성도,

제 2 도 (a)는 SUS316미처리품의 X선 회절도,

제 2 도 (b)는 SUS316판재의 침탄처리를 480℃에서 실시한 처리품의 X선 회절도,

제 2 도 (c)는 SUS316판재의 침탄처리를 480℃에서 실시한 후 강산침지처리를 실시한 처리품의 X선 회절도,

제 3 도는 SUS316판재의 침탄처리를 600℃에서 실시한 처리품의 X선 회절도,

제 4 도는 SUS316판재의 침탄을 450℃에서 실시한 처리품 단면의 현미경 사진도,

제 5 도는 SUS304판재의 침탄을 450℃에서 실시한 처리품 단면의 현미경 사진도,

제 6 도는 NCF601판재의 침탄을 450℃에서 실시한 처리품 단면의 현미경 사진도이다.

Claims (8)

1. 침탄처리에 앞서, 불소계 가스 분위기하에서 오스테나이트계 금속을 가열상태로 유지하고, 이어서 침탄처리시의 온도를 680℃ 이하의 온도로 설정하여 침탄처리하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 금속에 대한 침탄처리방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   침탄처리시의 온도가 400～500℃로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 금속에 대한 침탄처리방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   불소계 가스 분위기하에서의 상기 가열이 오스테나이트계 금속을 250～450℃의 온도 범위내로 하여 실시되는 오스테나이트계 금속에 대한 침탄처리방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   오스테나이트계 금속이 오스테나이트계 스테인레스인 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 금속에 대한 침탄처리방법.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   오스테나이트계 금속이 니켈을 32중량% 이상 함유하는 Ni기 합금인 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 금속에 대한 침탄처리방법.
6. 표면으로부터 10～70㎛의 깊이의 표면층이 탄소원자의 침입에 의해 경화해서 침탄경화층으로 형성되고, 이 침탄경화층의 경도가 마이크로비커스 경도로 700～1050(HV)으로 형성되고, 상기 침탄경화층 중에는 입자직경이 0.1㎛ 이상의 조대 크롬 탄화물 입자가 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 금속제품.
7. 제 6 항에 있어서,

   오스테나이트게 금속이 오스테나이트계 스텐레스인 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 금속제품.
8. 제 6 항에 있어서,

   경질표면층을 가지는 오스테나이트계 스테인레스 제품의 재료가 몰리브덴을 1.5중량 % 이상 함유하는 안정형 오스테나이트계 스테인레스인 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 금속제품.