KR20000005017A - 복합다층(multilayer)재료와복합다층재료의경도를향상시키는방법 - Google Patents

Abstract

개선된 강철 받침의 표면 경도를 나타내는 상기의 언급된 유형의 복합 다층 재료는 강철 받침층과 이에 부착되는 기능층을 포함하여 구성되고, 상기 기판은 합금되지 않았거나 탄소 함량이 0.35% 보다 작은 저 합금 철이며 기능층으로부터 떨어진 표면으로 구성된다. 이러한 복합 다층 재료에 있어서, 그 강철 기판이 적어도 그 떨어진 표면 부분에 있어서는 그 강철 기판 두께의 약 0.1배에 해당하는 깊이에서 보다 1.5인자 또는 그 이상만큼 더 큰 경도를 나타낸다. 그리고 상기 복합 다층 재료의 기능층으로부터 떨어진 표면의 경도를 향상시키는 방법에 있어서, 상기 표면 중 선택된 영역에 조사되어지고 그 조사는 각각의 영역에서 기판층 두께의 1/10깊이까지 투과하며, 그 조사에 의해 야기된 기능층의 온도 증가가 이기능층의 최저 융해점 성분의 융해 온도의 약 80%까지만 미친다.

Description

복합 다층(ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ) 재료와 복합 다층 재료의 경도를 향상시키는 방법

본 발명은 청구항 제6항의 전제부에 있어서 특히 복합 다층 재료 시스템의 표면 경도를 향상시키기 위해 이를 개선시키는 방법일 뿐만 아니라 청구항 제1항의 전제부에 따른 복합 다층 재료에 관한 것이다. 마찰공학적 응용에 있어서 단순한 재료-즉 주석, 납, 창연과 같이 부드러운 상태를 갖는 Al- 또는 Cu-를 기본으로 하는 물질-의 오버레이를 갖는 강철로 구성된 복합다층 재료의 사용은 수년간 알려져 왔다. 롤링에 의한 클래딩, 주조, 소결, 또는 전기도금에 의한 클래딩과 같은 종래의 방법들은 스퍼터링, 증기 침전 또는 플라즈마 코우팅과 같은 새로운 공정을 제외하고 복합 시스템을 생산하는 최상의 방법들이 선행기술을 이루어왔다는 것을 보여주고 있다.

이러한 복합 다층 재료를 생산하는 이들 모든 방법들은 슬라이딩 재료를 갖는 강철받침의 재료를 코우팅 하고 난 후에 금속 작업이나 표면 가공 과정이 행해진다는 사실에 의해 구별되어진다. 이는 롤링에 의한 클래딩, 주조, 소결과 플라즈마 코우팅에 의한 클래딩의 경우에 흔한 것이다. 흔히 성형과정은 또한 전기도금, 스퍼터링과 증기 침적의 경우와 마찬가지로 마지막 오버레이의 응용에 앞서 실행되어진다. 그러한 복합 다층 재료를 생산하기 위한 이들 제조과정들 중 어느 경우에 있어서도 먼저의 마찰적 성질을 최적화하기 위한 목적으로 마지막으로 완성된 성분의 강철받침 재료에 변경은 이루어지지 않아서 임의의 사용 순간에 그 성분의 동작 가능성 또는 유효수명에 관하여 이에 상응하는 불리한 점이 일어나게 된다. 이러한 경우로 두 가지 예가 아래에 인용되어 있다.

현대엔진 구조에서 사용되는 연접 봉 베어링은 강철로 구성된 구조물, 베어링 메탈과 전기도금 또는 다른 표면 코우팅 방법들에 의해 붙여진 임의의 3차 층과 같은 복합 다층 시스템으로 구성되어 있다. 거의 모든 경우에 있어서 출발 물질은 코우팅된 스트립 물질이고, 여기에 연속적인 기능 층이 롤링에 의한 클래딩, 주조 또는 소결에 의한 클래딩의 방법으로 붙여지게 된다. 코우팅 후에 반쯤 완성된 생산품은 프레싱 또는 롤링과 같은 금속 작업 과정을 통해 베어링 셸이 최종 형태를 가질 때까지 수 차례의 롤링 또는 어닐링 과정을 거치게 된다.

이 생산 방법에 있어서는 합금 되지 않고 낮은 탄소 함량 및 저 강도 철을 사용하는 것이 가장 일반적이다. 그 이유가 한편으로는 고 강도 철로 구성된 기판이 사용되어 질 때 베어링 프레싱 과정이 기술적으로 어렵다는 것이고, 다른 한편으로는 이러한 유형의 낮은 가격의 생산품들의 경우에 있어서 가격을 고려하는 역할, 즉 더 비싼 철을 사용하지 않는 것이 또 하나의 이유이다. 완성된 베어링에 대한 각자의 제조 과정에 있어서 (예를 들면 반쯤 완성된 제품의 어닐링의 경우와 같이) 그들의 비교적 높은 초기 경도를 옳게 유지하는 것은 불가능하기 때문에 그러한 성분들의 생산에 있어서 작업상 경화되거나 표면이 경화된 받침재료에 의지하는 것 역시 가능하지 않다

그러나 구성요소 크기의 최소화(무게 감소와 그로 인한 낮은 연료소비) 또는 좀 더 강력한 엔진의 구성을 통한 그러한 구성요소들의 증가하는 특정 부하 때문에 베어링 금속층 자체에 대해 매우 높은 요구조건들이 만들어질 뿐만 아니라 강철 받침은 더 큰 압력에 노출 되게 된다. 예를 들면 오늘날 사용되고 있는 것과 같이 낮은 마모 저항을 보여주는 강철의 경우에 높은 부하와 속도로 인해 연접 봉과 베어링 받침 사이에서 발생할 수 있는 어떤 약간의 상대적 움직임은 베어링 받침에 리지(ridge) 형성 또는 융기된 영역의 형태로 마모 현상을 일으킬 것이다. 결과적으로 총면적에 대해서 베어링 접촉 면적의 비가 감소하고 이로인해 열의 분산과 기름 탄소 형성의 야기에 있어서 감소가 있을 것이다. 이들 효과들은 개별적으로 또는 복합적으로 베어링의 결함 있는 기능이나 완전한 고장을 일으킬 것이다.

또 하나의 예는 소위 유압 펌프와 모터에 있어서 방사상의 혹은 축상의 피스톤 기계에 사용되는 판 캠과 원판 캠일 것이다. 종래의 판 캠들은 복합적 물질, 즉 예를 들면 주조에 의한 클래딩 방법에 의해 일반적으로 부착되는 CuPbSn 합금과 같은 특정 베어링 금속의 기능층을 가진 강철 받침으로 구성되어 있다. 만약 과부하 조건에서 상대적 움직임이 복합 다층 재료로서 만들어진 원판 캠의 강철 받침과 이와 대비되는 기계 성분 사이의 그러한 구성성분들에 일어난다면 냉각 용접이 판 캠과 그의 대조물 사이에 일어날 수 있고,이는 마찰 시스템 작동의 손상 내지 그의 완전한 고장을 일으킬 수 있다.

DE-PS 688246 은 철 합금된 베어링 셸을 경화시키는 방법을 기술하고 있는데, 거기에서는 베어링 셸의 오버레이가 기체 불꽃으로 처리되고, 그 베어링 셸을 지탱하고 있는 틀은 동시에 냉각되어 진다. 이 방법은 오직 그 오버레이에만 영향을 미친다.

DE-OS 2209148 은 에너지 방사 재융해 처리 방법에 관한 것인데, 이 방법으로 물질 표면의 정제가 이루어 진다. 좁게 한정되고 서로 연결되지 않은 표면 성분들의 표면은 융해되고 나서 그 구조를 변화시키기 위해 냉각되어진다. 각각의 경우에 적당한 틀의 선택과 제품 또는 구성성분의 재융해 된 표면 성분들의 배열은 각각의 적용과 압력, 마모 문제 그리고 그로부터 일어나는 것들에 달려있다. 그러나 복합 다층 물질의 처리 또는 특히 슬라이딩 성분으로 사용되고 낮은 융해점을 갖는 금속으로 만들어진 복합 다층 물질의 처리에 관해서는 어떠한 세부사항도 주어져 있지 않다.

EP 01 30 175 A2 는 받침 셸로 구성된 평 베어링과 강철 셸에 부착된 베어링 메탈 레이어에 대해서 기술하고 있는데, 상기한 베어링 메탈 레이어는 오베레이의 전 넓이에 걸쳐 분포된 오버레이의 영역을 형성하고 있고, 적어도 주행 방향에까지 충분히 뻗어있으며, 그 영역 사이에 베어링 메탈 레이어의 경도와는 다른 경도의 가정된 영역이 있다. 다른 경도의 베어링 메탈 사이에서 일어날 수 있는 문제를 확실히 방지하기 위해서 열처리가 행해진다. 따라서 합금 금속은 주행 방향에 뻗어 있는 영역 내에서 레이저와 전자빔에 의해 녹여진다.

EP 01 30 176 은 평 베어링을 개선시키기 위해서 레이저와 전자빔의 사용에 관한 것이지만 다시 한번 베어링 메탈 레이어만이 다루어진다.

본 발명은 복합 다층 재료와 복합 다층 재료의 경도를 향상시키는 방법에 관한 것이다.

도 1은 평 베어링 셸에 대한 사시도 인데, 그것의 뒷 부분은 고에너지 빔에 의해 열처리를 거치게 된다.

도 2는 도 1에 나타난 평 베어링을 에서 Ⅱ-Ⅱ 라인을 따라가는 영역을 보여준다.

도 3은 깊이의 함수로써 낮은 탄소 철의 경도 선를을 보여주는 도표이고,

도 4는 본 발명에 따른 복합 다층 재료의 부분 확대도이다.

위에서 인용되고 논의된 선행기술의 면에서 볼 때, 본 발명의 목적은 개선된 기계적, 기술적 성질, 특히 개선된 강철 받침의 표면 경도를 나타내는 상기의 언급된 유형의 복합 다층 재료를 제공하는 것이다. 방법의 면에서 본 발명에 근거한 주제는 복합 다층 재료를 슬라이딩 성분용으로 변경하는 방법이며 성분요소의 다른 성질들이 부정적 영향을 받지 않고 전체 시스템의 기계적, 기술적 성질과 위에서 언급한 두가지 예에 관련된 불리한 점들에 대하여 경제적 및 효과적으로 맞서는 방식으로 강철 받침군과 베어링 메탈 기능층을 구성하는 방법이다.

이 목적들, 그리고 명백히 언급되지 않은 다른 목적들은 청구항 제1항의 특징부에 있어서의 특징들을 나타내는 일반적인 복합 다층 재료에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 복합 다층 재료의 더 편리한 발전사항들은 종속 청구항의 주요 주제를 구성한다. 그 방법에 관한 한 청구항 제6항의 주요 주제는 위에 언급된 문제들에 대한 해결책을 제공한다. 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예는 청구항 제6항에 종속되는 종속 청구항에서 보호되어진다.

강철 기판을 제공함에 있어서 강철 기판층과 이에 부착된 적어도 하나의 베어링 금속 기능층을 갖는 복합 다층 재료의 경우에-여기서 그 기판은 탄소 함량이 0.35 %(wt/wt) 보다 작고 기능층으로부터 떨어진 표면으로 구성되어 있으며 멀리 떨어진 표면부분에서의 경도가 강철 기판 두께의 약 0.1배에 해당하는 깊이에서의 경도보다 적어도 1.5 이상의 인자 만큼 더 큰 비합금 또는 저합금 철이다. 여기서 그 경도는 Vickers 경도 HV 0.01 로 측정되고 증가된 경도를 갖는 멀리 떨어진 표면에서 시작하는 그 깊이 또는 두께는 기능층 방향에 수직으로 정해진다.-기능층의 성질에 해로운 영향을 주지 않고 즉각적이지 않은 예견 가능한 방법으로 받침 물질의 마모 저항을 향상시키는 것은 가능하다. 복합 다층 시스템의 받침 물질{예를 들면 베어링 셸의 강철 받침, 원판 캠의 뒷면, 스러스트 워셔의 경우에 내경(內徑) 영역 등}의 특정 영역을 고에너지 빔으로 처리함으로써 -여기서 온도 제어는 그 빔이 받침물질의 전체 두께의 거의 0.1배를 관통하여야 하고, 슬라이딩 물질의 영역에 있어서의 온도증가는 이 물질의 가장 낮은 융해점 성분의 융해온도의 거의 80%에 상당하여야 한다.- 그 강철 기판의 뒷면은 결과적으로 단단해 지는 것이다.

유리한 실시 예에서 그 강철 기판층의 두께는 0.2에서 20 mm 의 범위에 있다. 그 기판의 두께는 약 0.5에서 15 mm 의 범위에 있는 것이 특히 선호된다.

본 발명에 따른 복합 다층 재료들의 강철 기판층은 비 합금 또는 저 합금 철이다.

비합금 철의 경우라면 상기한 강철은 0.03 에서 0.06 %(wt/wt) 범위의 탄소 함량을 갖는 것이 바람직하다.

낮은 정도의 합금 철의 경우라면 후자는 다음과 같이 구성되는 것이 유리하다.

탄소 함량은 0.35 %까지

망간 함량은 0.8 %까지

인의 함량은 0.035 %까지

황의 함량은 0.03 %까지

알루미늄의 함량은 0.1 %까지

실리콘의 함량은 0.12 %까지

크롬의 함량은 1.5 %까지

니켈의 함량은 3 %까지

합금 성분(탄소는 제외하고)의 총합은 5 % 이내이고, 모든 퍼센트는 무게 퍼센트(wt/wt)이다.

본 발명은 또한 복합 다층 재료, 특히 슬라이딩 성분들의 표면 경도를 향상 시키는 방법에 관한 것인데-이 슬라이딩 성분들은 비합금 또는 저합금 철로된 기판층과 이에 부착된 적어도 하나의 베어링 메탈의 기능층으로 구성되며, 그 기판층은 기능적 층들로부터 떨어진 표면으로 구성된다. 그리고 이 슬라이딩 성분들은 레이저 또는 전자빔과 같은 고에너지 빔의 조사에 의해 조사되어진 표면에 대해 상대적으로 이동되어진다.- 멀리 떨어진 표면은 적어도 선택된 영역에서 조사되어지고, 그 조사는 각각의 영역에서 기판층 두께의 약 1/10 의 깊이까지 조사된다는 점 및 그 조사에 의해 야기되는 기능층의 온도증가가 단지 이 기능층의 가장 낮은 융해점 성분의 융해 온도의 약 80%에만 미친다는 점을 특징으로 한다.

본 발명에 기해 사용된 절차는 열처리가 마지막 부분에서 실행되고 그로 인하여 슬라이딩 성분의 평균 제조 주기가 그의 모든 구성성분 단계에서 유지되어진다는 이점을 제공한다. 그 것은 재융해 과정이 아니기 때문에 변경된 영역의 여떠한 기계적 재 작업도 (예를 들면 연삭[硏削], 터닝등) 필요하지 않다. 게다가 그 방법은 환경 친화적이다. 받침 물질의 마모 저항을 개선시키는 다른 방법들, 예를 들면 코우팅 과정들은 비용(재 작업시 필요한) 또는 온도를 이유로 제거되어 진다.(탄소 처리, 질소처리와 같은 분산 과정들)

받침 물질의 구조적 변경이 그 두께의 최대 깊이의 0.1배에만 미치기 때문에 뒤틀리기 쉬운 가는 제품을 처리하는 것까지도 가능해진다. 오버레이 물질은 이 열처리에 의해 영향을 받지 않게 된다.

이 오버레이 물질이 주석, 납 그리고 창연(蒼鉛)과 같이 낮은 융해점의 성분들로 구성되었다면 온도 부하가 너무 크지 않게 하는 것이 특히 중요하다. 이는 변경된 층에 인접한 기능층이 알루미늄-주석 합금(예를들면 AlSn20Cu) 또는 알루미늄 청동(예를 들면 CuPb22SN) 또는 구리 아연 합금(예를 들면 CuZn31Si) 또는 주석 청동(예를 들면 CuSn8) 이루어진 경우에 특히 그러하다. 만약 슬라이딩 성분에 관해서 최적화 된 구조가 손상되지 않으려면 알루미늄 청동(예를 들면 CuAl8) 이나 구리 아연 합금(예를 들면 CuSn8) 또는 주석 청동(예를 들면 CuSn8) 과 같은 베어링 합금들은 너무 높은 온도 부하에 노출되지 않아야 한다. 단위면적당 공급되는 에너지는 200-300 Watt.sec/㎠ 인데 특히 250 Watt.sec/㎠ 가 양호하며, 처리되어질 바탕물질의 표면에의 고에너지 빔의 나머지 시간은 0.8에서 1.2 초인데 1초가 더 양호하다. 에너지 입력은 처리된 표면의 온도가 받침 물질의 융해 온도 밑에 있도록 되어있어야 한다.

에너지 입력은 전자나 레이저 총의 파워에 의해 그리고 빔의 공급 비율에 의해 제어되어지는데 여기서 또한 조사효과와 온도증가에 관계되는 요구조건들은 충족되어져야 한다.

전체 표면의 열처리를 확실히 하기 위해서 고에너지 빔은 미리 정해진 통로를 따라 처리되어진 표면위로 운반되어 지는데 그 통로의 공간은 그 빔의 초점 지름보다 작다. 슬라이딩 성분이 그 빔위로 움직여지는 것 또는 그 빔이 슬라이딩 성분으로 인도 되는 것이 가능하다. 고 에너지 빔은 또한 처리된 표면을 따라 격자 방향으로 인도되는 것이 더 양호하다.

냉각은 자기 담금질(quenching)효과에 의해, 즉 그 성분요소의 내부로의 열분산에 의해 얻어지는 것이 바람직하지만 액체 질소를 사용하여 고에너지 빔으로 처리 후 바로 액체 질소에 그 성분을 완전히 담금으로써 얻어질 수도 있는데 이와 같이 함으로써 담금질 효과가 일어난다.

열처리는 에너지 입력과 처리된 표면에의 고에너지 조사 공급을 변화시킴으로써 제어될 수 있는데 이와같은 방식으로 해서 프로그램 처리중에는 높은 마찰 압력을 받기 쉬운 영역이 낮은 마찰 압력을 받기 쉬운 영역보다 더 집중적으로 강화되어진다. 슬라이딩 성분의 선택된영역에만 고에너지 조사로 처리하는 것 그리고 그러한 영역에만 경도의 증가를 가져오는 것이 가능하다.

열처리는 비합금 또는 저 합금 철의 받침 물질에 실행되는 것이 더 양호하다. 비합금 철의 열처리의 경우에 상기한 철은 탄소 함량이 거의 0.1%가 양호하며 0.03에서 0.06%가 더 양호하다. 그러한 탄소 함량( 언급할 만큼 가치가 있는 다른 합금을 갖지 않은)을 갖는 강철의 경우에 강철 베어링 금속 합성물에 실행된 테스트는 놀랍게도 강철 표면의 현저한 경도가 전자빔에 의하여 이루어 질 수 있다는 사실을 보여준다. 상기의 경도를 150에서 180%로 증가시키는 것이 가능하다고 판명된다.

저 합금 철이 사용될 때에는 그 후자가 다음과 같은 구성을 갖는 것이 선호된다: 탄소 함량은 0.35% 까지, 망간의 함량은 0.8% 까지, 인의 함량은 0.035% 까지, 황의 함량은 0.03% 까지, 알루미늄의 함량은 0.12% 까지, 실리콘의 함량은 0.12% 까지, 크롬의 함량은 1.5% 까지, 그리고 니켈의 함량은 3% 까지이다.

부분적으로 효과적임, 그리고 원하는 경도 깊이의 면에서 사용된 에너지 조사의 정확한 제어가능성을 통해 이루어진 처리 과정의 융통성으로 인해 적용 분야는 평 베어링과 같이 복합 물질에만 한정되지 않는다. 대신에 마찰 압력을 받은 엔진 성분들(스러스트 워셔나 부시)이나 슬라이딩 성분들은 일반적으로 받침 물질의 최적화를 겪게 될 수도 있다.

본발명의 전형적인 실시예들은 도면의 도움으로 아래에 자세하게 기술되어 있는데 다음과 같다.:

도 1은 순수한 철의 받침 재료3으로 구성된 평 베어링 1을 보여주고 있는데 그 안은 베어링 재료 2로 코우팅 되어있다. 받침 재료 3의 뒷면은 전자빔에 의해 열처리 되어지고 , 그것은 전자총 6에서 발생된다. 여기에 나타난 실시예에서 베어링 셸 1은 정지해 있고 고 에너지 빔 5는 받침 물질 3의 뒷면에 있는 경로 4를 따라 인도되어 진다. 도 1에서 경로 4의 공간은 명확함을 이유로 선택되어진다. 실제 경우에 그 경로는 도 2에서 보는 바와 같이 매우 근접해 있어서 중첩이 된다. 그 경로의 폭은 초점 지역 7에 의해 한정되기 때문에 경로 4의 공간은 초점의 지름보다 더 작게 선택되어 진다. 베어링 재료 2가 이 열처리에 의해 영향을 받지 않게 유지되도록 그 열처리는 받침물질 3의 부분에만 미치는 것으로 명확하게 보여질 수도 있다.

도 3은 낮은 탄소 철로 처리된 전자빔의 깊이의 함수로써 경도 선도를 나타낸다. 그 철은 0.05%의 탄소와 0.25%의 망간으로 구성되어 있다. 단위 면적당 공급된 에너지는 약 1초의 처리 시간에 대해서 250 watt.sec/㎠ 였다. HV 0.01에서 150과 200사이의 경도 차이는 표면과 그 체적 물질 사이에서 일어난다는 것을 명백히 알 수 있다. 몇 개의 샘플이 테스트 되었는데, 모든 샘플에 대해서 동일한 선도가 얻어진다.

도 4는 기능층과 연결되어 있지 않은 받침 재료 3의 표면 3a에서 경화 4a가 본 발명에 따른 처리의 결과 처리된 영역 4a에 탄소의 농축을 통해 일어난다는 것을 보여주고 있다. 받침 3의 비처리된 영역 4b에서 경도(탄소 함유)는 표면 영역 4a 에 고 에너지 빔 5를 실행하기에 앞선 경우와 비교해 볼 때 실제적으로 변화되어 있다.

도 4에서 문자 D는 기능층과 연결되지 않은 표면 O 의 방향, 그리고 그 곳으로부터 멀리 떨어진 지점에서 볼 때 강철 기판 층의 두께 또는 실제 깊이를 나타낸다. 경도도를 결정하기 위해서 조사 영역 4a의 표면 O에서 비커스 경도가 측정되는데 측정 지점 M1과 깊이 0.1D의 측정지점 M2 두 개가 측정된다. 기능층의 방향으로 0.1D, M1으로부터 수직하게 이동함으로써 M1에서 M2에 이르게 된다. M1-M2의 차이는 경도도에 해당한다.

참고 숫자의 목록:

1 베어링 셸, 복합 물질

2 베어링 재료, 기능층

3 받침 재료, 강철 기판층

3a 받침 재료의 표면

4 처리 경로

4a 탄소 농축을 보여주는 처리 영역

4b 비처리 영역

5 고 에너지 빔

6 빔 총

7 초점

상기의 구성성분으로 이루어지는 복합 다층 재료와 그것의 표면 경도를 향상 시킴으로써 본 발명에 의한 재료와 방법은 현대 엔진 구조에서 사용되는 베어링에 적용가능 하다.

Claims (14)

1. 강철 기판층과 이에 부착되는 적어도 하나의 기능층을 포함하여 구성되고, 상기 기판은 합금되지 않았거나 탄소 함량이 0.35% 보다 작은 저 합금 철이며 기능층으로부터 떨어진 표면으로 구성된 것인 복합 다층 재료에 있어서,

   경도는 비커스 경도 HV 0.01로 측정되고 깊이 또는 두께는 증가된 경도를 갖는 떨어진 표면에서부터 기능층의 방향으로 수직하게 결정되는 경우에 그 강철 기판이 적어도 그 떨어진 표면 부분에 있어서는 그 강철 기판 두께의 약 0.1배에 해당하는 깊이에서 보다 1.5 인자 또는 그 이상만큼 더 큰 경도를 나타내는 것을 특징으로 하는 복합 다층 재료.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 강철 기판 층의 두께가 약 0.2에서 20 mm의 범위에 있음을 특징으로 하는 복합다층 재료.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 강철 기판 층의 두께가 약 0.5에서 15mm 의 범위에 있음을 특징으로 하는 복합 다층 재료.
4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 기판층이 0.03%에서 0.06%(wt/wt)의 탄소 함량을 갖는 합금되지 않은 철로 된 것임을 특징으로 하는 복합 다층 재료.
5. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 기판층이 저 합금 철로 된 것이며, 그것은 탄소 함유량이 0.35%까지, 망간 함유량이 0.8%까지, 인 함유량이 0.035%까지, 황의 함유량이 0.03%까지, 알루미늄의 함유량이 0.1%까지, 실리콘의 함유량이 0.12%까지, 크롬의 함유량이 1.5%까지, 니켈의 함유량이 3%까지, 합금 성분의 총량이 5% 이내이고 모든 퍼센트가 무게 퍼센트(wt/wt)인 것을 특징으로 하는 복합 다층 재료.
6. 복합 다층 재료, 특히 비합금 또는 저 합금 철의 기판층과 레이저나 전자빔과 같은 고 에너지빔에 의한 조사에 의해 그곳에 부착된 적어도 하나의 베어링 메탈의 기능층으로 구성되며 그 기판층은 기능층으로부터 떨어진 표면을 포함하고 있으며 조사되어진 표면에 대하여 상대적으로 이동되는 슬라이딩 성분의 표면 경도를 향상시키는 방법에 있어서,

   멀리 떨어진 표면이 적어도 선택된 영역에서는 조사되어지고 그 조사는 각각의 영역에서 기판층 두께의 1/10 깊이까지 투과한다는 점 및 그 조사에 의해 야기된 기능층의 온도 증가가 이 기능층의 최저 융해 점 성분의 융해 온도의 약 80% 까지 에만 미친다는 점을 특징으로 하는 복합 다층 재료의 표면 경도 향상 방법.
7. 제 6항에 있어서,

   단위 면적당 에너지와 고 에너지 조사의 잔여 시간은 강철 기판층의 조사되어진 영역에 있어서 멀리 떨어진 표면이 적어도 초기 경도의 1.5배 만큼 경화 되어 질 정도의 것이라는 점을 특징으로 하는 방법.
8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,

   고 에너지 빔이 미리 정해진, 그리고 그의 공간이 상기 빔의 초점보다 작은 경로를 따라 처리되어진 표면 위로 운반되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 6항 내지 제 8항에 있어서,

   단위 면적당 속도가 3-5 ㎠ 에서 처리되어진 표면 위로 고 에너지 빔이 인도된다는 점을 특징으로 하는 방법.
10. 제 6항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,

    고 에너지 빔이 처리되어진 표면을 따라 격자 방향으로 인도되어 진다는 점을 특징으로 하는 방법.
11. 제 6항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,

    고 에너지 조사에 의해 조사되어진 표면이 자기 억제 효과에 의해 냉각된다는 점을 특징으로 하는 방법.
12. 제 6항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,

    조사 후에 복합 재료가 액체 질소에 의해 억제된다는 점을 특징으로 하는 방법.
13. 제 6항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,

    처리된 표면으로의 에너지 입력과 고 에너지 조사의 공급을 변화시킴으로써 수정이 제어되고 그러한 방식의 결과 조사 과정 중에 더 낮은 마찰 압력을 받기 쉬운 영역보다 더 높은 마찰 압력을 받기 쉬운 영역이 더 강하게 경화 되어지는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 6항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,

    탄소 함량은 0.35% 까지, 망간의 함량은 0.8% 까지, 인의 함량은 0.03% 까지, 알루미늄의 함량은 0.1% 까지, 그리고 실리콘의 함량은 0.12% 까지, 크롬의 함량은 1.5% 까지, 그리고 니켈의 함량은 거의 3% 까지이고 합금 성분은 (탄소는 별도로 하고) 5% 보다 작은 구성의 저 합금 철에 열처리가 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.