KR20010072424A - 저온에서의 선택적 표피 경화 방법 및 그 제품 - Google Patents

Abstract

저온 침탄에 의하여 선택적으로 표피 경화된 강 제품은 크롬기 니켈 또는 철계 합금(예를 들면, 스테인레스강)으로 만들어진 본체를 포함하고, 이 본체의 제1 부분은 제1 경도 특성을 가지며, 본체의 제2 부분은 제2 경도 특성을 갖고, 제2 부분은 본체 전체보다 작고 실질적으로 카바이드가 없다. 저온 침탄에 의하여 선택적으로 표피 경화하는 방법은 침탄되지 않을 제품의 표면 영역 위에 탄소 차폐 마스크를 적용하는 단계, 침탄될 표면 영역을 활성화시키는 단계, 탄소를 카바이드가 쉽게 형성되는 온도 미만의 온도에서 상기 활성화된 표면 내로 확산시키는 단계, 그리고 탄소 차폐 마스크를 제거하는 단계를 포함한다.

Description

저온에서의 선택적 표피 경화 방법 및 그 제품{SELECTIVE CASE HARDENING PROCESSES AT LOW TEMPERATURE}

잘 알려져 있는 바와 같이, 스테인레스강은 많은 부품 및 조립체에 일반적으로 사용되고 있다. 한 가지 예가 관의 단부 접속용 유체 커플링 부품으로서 사용되는 페룰(ferrule)이다. 스테인레스강이 사용되어야 하는 정도는 용법마다 다르다. 일부 고순도 시스템, 예컨대 반도체 및 생물공학 분야에서는, 예컨대 316L과 같은 저탄소 스테인레스강이 일반적으로 사용된다. 스테인레스강에는 많은 소재(chemistries)가 사용되며, 스테인레스강 이외에 다른 크롬기 니켈계 또는 철계 합금(chromium bearing nickel or ferrous based alloys)이 알려져 있고 사용되고 있다.

일부 스테인레스강 합금의 특성은 다른 강제 합금 재료에 비하여 경도가 상대적으로 낮다는 것이다. 그 결과, 페룰과 같은 몇 가지 용례에 있어서는, 스테인레스강제 제품 또는 부품에는 경화된 표면이 마련되는데, 이를 일반적으로 표피 경화라 하고, 본 명세서에서도 그렇게 부른다. 표피 경화의 개념은 탄소 또는 다른 성분의 풍부화(enrichment)에 의하여 부품의 표면의 비교적 얇은 층을 변환시켜 모금속 합금보다 더 경질로 만드는 것이다. 본 명세서의 설명은 탄소의 풍부화에 의한 제품의 표피 경화와 관련된다. 그러므로, 제품은 그 제품 표면의 표준 성분계 금속이 연화되지 않고 전체적으로 스테인레스강의 성형성을 유지한다.

스테인레스강 합금제 부품은 일반적으로 침탄(侵炭)으로 알려져 있는 방법에 의하여 표피 경화된다. 침탄은 탄소 원자들이 제품의 표면 속으로 확산되게 하는 방법이다. 페룰과 같은 몇 가지 용례에 있어서, 페룰의 특정 부분 또는 영역만을 표피 경화시키는 것이 바람직한데, 본 명세서에서는 이를 선택적인 표피 경화라 부른다. 공지된 선택적 표피 경화 방법은 고온에서 수행된다. 그러나, 표피 경화 방법을 (스테인레스강 합금에 대하여) 약 1000℉ 보다 더 높은 온도에서 행하면 경화된 표면 내에 탄화물의 형성을 촉진한다.

그러므로, 크롬기 니켈계 또는 철계 합금으로 제조되는 제품의 형태로서, 카바이드의 형성없이 제품의 전체 면적 보다 작은 표면적에 걸쳐 선택적으로 표피 경화되는 새로운 제품을 제공하는 것이 요망된다. 본 발명의 또 다른 목적은 카바이드의 형성을 촉진하지 않는 저온에서 선택적으로 표피 경화시키는 침탄 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명은 관 커플링 페룰과 같은 스테인레스강이나 기타의 다른 합금 제품의 처리 기술에 관한 것이다. 더 구체적으로 말하면, 본 발명은 실질적으로 카바이드를 형성하지 않고 그러한 제품을 선택적으로 표피 경화시키는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 어떤 부품 및 소정 배열의 부품의 물리적 형태를 취할 수 있는데, 본 발명의 바람직한 실시예 및 방법을 본 명세서에 상세히 설명하는 한편, 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면에 도시한다.

도 1은 종래의 페룰의 종단면도이고,

도 2a 내지 2d는 저온 침탄 방법을 사용하는 선택적인 표피 경화 방법을 개략적으로 보여주는 도면이다.

본 발명의 한 가지 실시예에 따르면, 본체가 크롬기 니켈계 또는 철계 합금을 포함하며, 본체의 제1 부분은 제1 경도 특성을 갖고 제2 부분은 제2 경도 특성을 가지며, 제2 부분은 본체 전체보다 작고 실질적으로 카바이드가 거의 없는 것을 특징으로 하는 제품이 제공된다.

본 발명의 또한, 한 가지 실시예로서, 제품의 선택된 표면 부분 위에 탄소 차폐 마스크를 배치하는 단계와; 제품의 마스크가 배치되지 않은 부분을 활성화하는 단계와; 제품의 마스크가 배치되지 않은 부분을 실질적으로 카바이드가 없게 유지하면서 침탄시키는 단계를 포함하는 선택적으로 표피 경화된 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 전술한 것 및 기타의 양태나 장점은 당업자가 첨부 도면을 참고로 후술되는 설명을 읽으면 명확해 질 것이다.

도 1에는 종래의 페룰(10)이 도시되어 있다. 이 페룰(10)은 본 발명에 사용될 수 있는 수없이 많은 제품 및 부품 중 한 가지 예에 불과한 것이다. 본 명세서에서는 316형 스테인레스강 페룰을 참고로 본 발명을 설명하지만, 그러한 설명은 본질적으로 예시적인 것으로서 한정의 의미로 해석되지는 말아야 한다. 본 발명은 표피 경화될 크롬기 니켈계 또는 철계 합금으로 제조되는 어떤 부품이나 제품에도 적용된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예를 스테인레스강 합금으로 제조된 제품을 특별히 참고하여 설명하지만, 그러한 설명은 본질적으로 예시적인 것으로서 한정의 의미로 해석되지는 말아야 한다. 한정의 의미없이 몇 가지만 예를 든다면, 본 발명은 합금 316 스테인레스강, 합금 316L 스테인레스강 및 합금 304 스테인레스강, 합금 600, 합금 C-276 및 합금 20 Cb를 비롯한 크롬기 철계 또는 니켈계 합금 소재에 적용 가능하다.

페룰(10)은 도 1에 부분적인 단면도로만 도시되어 있다. 이 특정의 페룰은 2 페룰 시스템(two ferrule system)의 일부로서 사용되는 후방 페룰이다. 이러한 페룰의 형태를 비롯하여 그러한 페룰 및 페룰 시스템은 잘 알려져 있는 것으로서 미국 특허 제4,915,427호 및 제3,103,373호에 충분히 설명되어 있는데, 이들 특허의 설명은 참고로 여기에 인용된다.

페룰(10)은 테이퍼진 노우즈부(12), 중앙의 본체(14) 및 후방의 구동면(16)을 특징으로 한다. 관 커플링에 있어서, 후방 구동면(16)은 너트의 벽과 접촉하며, 이 너트는 페룰(10)의 노우즈를 전방 페룰(도시하지 않음)의 후방에 있는 캠 작용 마우스(camming mouth) 속으로 축방향으로 밀어 넣는다. 특히 이러한 작용은 페룰(10)의 노우즈부(12)가 반경 방향 내측으로 이동되어 관의 단부를 파지하도록한다. 도 1에 도시된 페룰(10)의 형태는 본질적으로 예시적인 것으로서, 특정 페룰 시스템에 따라 실질적으로 변동된다. 페룰(10)은 단일 페룰 시스템에도 사용될 수 있는데, 이 경우에는 노우즈부(12)가 전방 커플링 요소의 캠 작용 마우스 속으로 밀려들어간다.

전적으로 그런 것은 아니지만 페룰(10)에 일반적으로 사용되는 재료는 316 스테인레스강 합금이다. 관 단부와의 파지를 향상시키도록 페룰을 이동시키기 위하여, 몇 가지 용례에 있어서는 페룰(10)을 표피 경화시키는 것이 요망된다. 추가로, 몇 가지 용례에 있어서는, 페룰(10)의 몇 부분만 표피 경화시키는 것도 또한 요망된다. 예를 들면, 노우즈부(12)를 선택적으로 표피 경화시킬 수 있으면, 많은 경우에 페룰 시스템의 전체 성능이 개선될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "표피 경화"라 함은 페룰(10)의 표면에 비교적 얇은 침탄층을 제공하여 페룰(10)에 사용된 모금속에 비하여 표면 경도를 향상시키는 것을 의미한다. 침탄은 페룰(10)의 표면 경화를 위하여 바람직한 방법으로서, 본 발명의 한 가지 양태에 따르면, 페룰(10)의 전체 부분보다 작은 선택된 영역 위에서 페룰을 선택적으로 표피 경화시킬 수 있는 신규한 침탄 공정을 사용한다. 그러나, 전체 부분을 표피 경화시키는 것이 요망되는 경우에도 본 발명의 침탄 방법을 사용할 수 있다.

"침탄"이라 함은 일반적으로 탄소 원자를 고용되게 모재 합금 내로 확산시키는 방법을 말한다. 탄소 원자를 스테인레스강 내로 확산시키기 위해서는, 크롬 산화물층이 제거되어야 한다. 이러한 단계는 일반적으로 활성화 또는탈부동태화(de-passivation)로 알려져 있다. 산화물층은 탄소 원자에 대한 실질적인 장벽을 제공하기 때문에, 표면을 활성화시켜야 한다. 표면은 일단 활성화되면 높은 온도에서의 확산에 의하여 침탄될 수 있다.

침탄을 높은 온도, 예컨대 (스테인레스강 합금에 대하여) 1000℉보다 더 높은 온도에서 행함으로써 확산 공정을 가속시킬 수 있다. 그러나, 그와 같이 높은 온도에서의 확산은 탄소/크롬 분자인 카바이드를 쉽고 신속하게 생성시킬 수 있다. 카바이드는 경우에 따라 모재 합금의 크롬을 환원시키는 경향이 있다.

카바이드의 형성을 방지하거나 또는 실질적으로 배제시키기 위하여, 본 발명은 카바이드 형성 촉진 온도 미만의 온도에서 수행되는 선택적인 표피 경화를 위한 침탄 방법을 고려한다. 예를 들면, 316 스테인레스강과 같은 많은 크롬기 합금의 경우, 카바이드는 1000℉보다 높은 침탄 온도에서 쉽게 형성되는 경향이 있다. 그러므로, 본 발명의 선택적인 표피 경화 방법은 스테인레스강 합금에 대하여 약 1000℉ 미만의 온도에서 수행된다. 침탄이 발생하는 시간 간격도 또한 카바이드의 형성에 영향을 미친다. 심지어 1000℉ 미만의 온도에서도, 모금속이 충분한 시간 간격에 걸쳐 탄소원에 노출되면 카바이드가 형성될 수 있다. 본 발명의 다른 한 가지 양태에 따르면, 침탄은 카바이드 형성 촉진 온도 보다 낮은 온도에서, 그리고 카바이드가 형성될 수 있게 하는 시간 간격보다 짧은 시간 간격 동안 수행된다. 그러므로, 본 발명은 선택적인 표피 경화 과정 중에 카바이드의 형성을 실질적으로 방지하는 시간-온도 구배를 고려한다.

그러한 시간-온도 구배의 일례로서, 카바이드는 1000℉ 보다 높은 온도에서는 316 스테인레스강 중에서 1시간 내에 신속하고도 쉽게 형성된다. 그러나, 이 온도 미만, 예컨대 800-950℉ 범위에서는 약 1 주일 또는, 더 낮은 온도에서는 그 이상까지도 카바이드가 형성되지 않는다. 그러나 이는 단지 한 가지 예이며, 카바이드의 형성을 방지하기 위한 어떤 특별한 침탄 공정에 사용되는 특정 시간-온도 구배는, 반드시 한정되는 것은 아니지만, 침탄 온도와 모금속의 합금 성분을 비롯한 많은 인자에 의해 좌우되게 된다.

도 2a 내지 도 2d는 전형적인 방법으로(그리고 부분적인 단면도로서) 스테인레스강 제품의 선택적인 표피 경화를 위한 본 발명에 따른 바람직한 침탄 방법의 여러 가지 단계를 보여주고 있다. 이 방법의 일반적인 단계는 1) 침탄되지 않을 제품의 표면 영역 위에 탄소 차폐 마스크를 적용하는 단계와; 2) 침탄될 표면 영역을 활성화하는 단계와; 3) 활성화된 표면 영역 내로 탄소를 확산시키는 단계와; 4) 탄소 차폐 마스크를 제거하는 단계이다. 단계 1)은 적어도 2 가지 방법으로 수행할 수 있는데, 제1의 것은 전체 부분 위에 마스크를 적용한 후에 (예를 들면, 에칭에 의하여) 침탄될 표면 영역을 덮은 부분을 제거하는 것이고, 제2의 것은 탄소 차폐 마스크를 단지 부분적으로만 적용하는 것이다.

도 2a에서, 제품(10)에는 전체 표면 영역 위에 탄소 차폐 마스크(20)가 적용된다. 도 2a 내지 도 2d에 있어서는 여러 층의 개별적인 두께와 같은 상대적인 치수가 명확 및 도시와 설명의 편이를 기하기 위하여 크게 과장되어 있다는 것을 유의하는 것이 중요하다.

본 실시예에 있어서, 탄소 차폐 마스크(20)는 어떤 적절한 방법(이 경우에는전기 도금)에 의하여 제품에 적용될 수 있는 구리로 형성된다.

도 2b에는 다음 단계의 결과가 도시되어 있다. 구리재 탄소 차폐 마스크(20)의 몇 부분[본 실시예에 있어서는 노우즈부(22)]을 예컨대 화학적 에칭으로 제거하여 모금속을 노출시켰다. 에칭 공정은 여러 가지 방법으로 수행할 수 있다. 도시된 경우에 있어서는, 노우즈부(22)는 쉽게 접근 가능하며, 구리는 단지 노우즈부(22)를 질산욕에 침지시키기만 하면 에칭될 수 있다. 질산은 제품(10)의 모금속을 침식시키지 않고 구리를 제거한다.

구리가 선택적으로 제거되고, 제품(10)이 다시 공기 중에 배치되는 즉시, 마스크가 적용되지 않은 노출된 부분, 즉 노우즈부(22)는 부동태화 또는 비활성화되고 크롬 산화물층을 형성한다. 이러한 부동태화는 공기에 노출되는 것과 실질적으로 동시에 이루어지며 어떤 스테인레스강에서도 발생한다. 마스크가 적용되지 않은 노우즈부(22) 위에 형성되는 부동태화 산화물층은 탄소 차폐층이다. 마스크가 적용되지 않은 노우즈부(22)를 침탄시키기 위해서는, 그 노우즈부(22)가 활성화되어야 한다.

도 2c에는, 다음 단계가 도시되어 있는데, 이 단계에서는 제품(10) 위에 철층 또는 철 피막(24)이 전기 도금되어 있다. 철 피막(24)은 구리재 마스크(20)와 마스크가 적용되지 않은 영역인 노우즈부(22) 모두를 덮어서 적용된다. 철 피막(24)은, 예를 들면 통상적인 전기 도금 방법에 의하여 적용될 수 있다.

철 피막(24)은 몇 가지 중요한 기능을 수행한다. 우선, 도금 공정이 마스크가 적용되지 않은 노우즈부(22)를 활성화시킨다. 추가의 활성화 공정이 불필요하다. 구리층은 또한 하부의 모금속을 활성화시키지만 이러한 이점은 구리가 탄소에 대하여 친화성이 결여된 층이거나 또는 차폐층이기 때문에 침탄 중에는 이용할 수 없다는 것이 주목된다. 둘째로, 철은 탄소 원자를 하부의 모금속으로 쉽게 통과시키는 것으로 밝혀져 있다. 다시 말해서, 철은 탄소 차폐층이라기 보다는 기본적으로 탄소에 대하여 투과성이다. 또한, 구리층을 덮는 철은 구리에 대하여 보호 실드 또는 마스크로서 작용한다.

본 발명의 한 가지 실시예에 있어서, 탄소 원자는 제품을 일산화 탄소(CO) 가스 중에 노출시키면 제품(10) 속으로 확산된다. 탄소 원자는 철 피막(24)을 통해서 마스크가 적용되지 않은 영역(22)의 저탄소 모금속 속으로 쉽게 확산된다. 확산 온도는 카바이드의 용이한 형성을 방지하기 위하여 1000 ℉ 미만으로 유지된다. 탄소 원자는 철 피막(24)을 통해서 모금속과의 고용체 속으로 확산된다. 본 발명의 이러한 양태에 따르면, 기상 침탄을 허용하는 선택적인 표피 경화 방법이 제공된다. 이 실시예에 있어서, 침탄 가스 혼합물은 1000℉ 미만의 온도, 예컨대 800 내지 980℉ 범위에서 1 기압의 압력의 질소 및 일산화 탄소를 함유한다. 확산 공정은 이렇게 더 낮은 온도에서 제품에 확산될 탄소의 양에 따라 2 주 정도 소요될 수 있다.

당업자라면, 확산 속도가 온도에 종속되기 때문에 확산 시간 간격에 의하여 탄소 경화 표면의 깊이가 결정된다고 하는 것을 이해할 것이다. 시간은 또한 카바이드 형성과 관련된 온도와 연관되기 때문에, 침탄 확산 공정은 특정 사용 합금에 대하여 카바이드의 형성을 방지하는 시간-온도 구배를 사용하여 원하는 표피 깊이를 얻도록 조절되어야 한다. 예를 들면, 카바이드의 형성은 시간과 온도의 함수이기 때문에, 카바이드의 형성을 방지하기 위해서는 확산 공정 중에 시간이 지남에 따라 온도를 높이는 것이 필요할 수도 있다. 확산 온도가 낮을수록 확산 공정은 카바이드의 형성없이 더 길게 지속될 수 있다. 결점은 원하는 확산 깊이에 도달하기 위하여 소요될 수 있는 추가적인 시간이다. 그러나, 많은 경우, 침탄 온도를 카바이드가 쉽게 형성되는 온도, 예컨대 316 스테인레스강에 대하여 1000℉ 미만의 온도로 유지시키면, 제품은 카바이드의 형성없이 충분한 깊이까지 표피 경화될 수 있다.

도 2d는 침탄 후의 최종 결과를 보여준다. 탄소 원자가 마스크가 적용되지 않은 영역, 즉 페룰의 노우즈부(22) 내로 확산된 후에는, 제품(10)의 나머지 부분보다 더 경질의 선택적으로 표피 경화된 부분(30)이 형성된다. 경화된 부분(30)의 상대적 두께는 명확을 기하기 위하여 도면에는 과장되게 도시하였는데, 실제로는 예컨대 0.001-003 인치, 또는 그 미만일 수 있다. 침탄된 부분의 두께는 최종 제품의 원하는 기계적 특성 및 기능적 조건에 따라 달라진다.

도 2d에서, 철 피막(24)과 구리 마스크(20)는 확산 공정 완료 후에, 예컨대 에칭에 의하여 제거되었다. 이들 층들이 제거되면, 표피 경화된 노우즈부(12)를 포함한 제품(10)의 부동태화로 크롬 산화물층을 제공할 수 있다.

당업자라면, 상기 바람직한 방법에 대한 여러 가지 대안을 쉽게 파악할 수 있을 것이다. 예를 들면, 은을 비롯하여, 역시 전기 도금에 의하여 적용되는, 구리 이외의 다른 금속도 탄소 차폐 마스크로서 사용될 수 있다. 몇 가지 용례에 있어서는 금도 또한 적절한 차폐 금속일 수 있다. 다른 금속도 적절한 탄소 차폐 마스크로서 작용할 수 있다.

전술한 바람직한 방법에 있어서, 예컨대 0.5 내지 100%의 일산화탄소를 포함하고 나머지는 질소인 1 기압의 가스 혼합물로 침탄을 수행할 수 있다. 침탄 확산은 800-980 ℉ 범위의 온도 구배 범위 내에서 카바이드의 형성없이 약 2주에 걸쳐 발생할 수 있다.

선택적인 표피 경화에 대안적인 방법은 다음과 같다. 우선, 탄소 차폐 마스크를 표피 경화되지 않을 영역 위에서 제품에 침적시킨다. 이 단계는 제품에 구리 마스크를 적용시키는 것과 관련하여 전술한 것과 동일할 수 있다. 차폐되지 않은 부분을 활성화시키기 위하여, 탄소 차폐 마스크의 침식이나 이동을 수용 가능하게 제한하거나 최소화하는 시간 동안 상승된 온도에서 제품을 1 기압의 질소와 염화수소(HCl)와 같은 할로겐화 수소 가스 혼합물에 노출시킨다. HCl은, 예를 들면 구리재 마스크를 침식시킨다. 시간이 지나면, 구리가 제품으로부터 이동하여 HCl 가스에 실려나가는 경향이 있다. 그러나, HCl은 매우 양호한 활성화 가스이기 때문에 활성화 시간은 짧다. 그러므로, HCl에 대한 제품의 노출 시간 간격은 구리재 마스크의 소실을 방지할 만큼 충분히 짧게 유지되어야 한다. 충분한 활성화 시간을 허용하기 위하여 필요하다면, 더 두꺼운 구리재 마스크를 적용할 수도 있다. 적절한 예시적 온도-시간 구배는 17-100 %의 염화 수소와 나머지 질소의 1 기압의 활성화 가스 혼합물을 사용하는 경우 약 1 시간 동안 600-650 ℉이다. 다른 활성화 가스는 한정하는 것은 아니지만 불화수소(HF)를 포함하며, 부분적으로는 선택된 활성화가스가 사용되는 시간-온도 구배를 결정하게 된다. 이러한 대안적인 활성화 방법은, 침탄될 다음 배치(batch)의 부품이 처리되기 전에 구리 트레이스를 제거하기 위하여 활성화-침탄 챔버를 세정해야 하기 때문에 덜 바람직하다.

가스에 대한 제품의 노출을 비롯하여, 본 명세서에서 설명된 여러 가지 공정은 당업자에게는 잘 알려져 있는 피트 로(pit furnace)와 같은 종래의 일반적으로 사용 가능한 장비를 이용하여 행할 수 있다.

대안적인 방법에 있어서는, 활성화 단계의 완료 후에, 활성화 가스는 가스 챔버로부터 퍼지(purge)되지만, 활성화된 제품의 표면은 대기에 노출되지 않는데, 그렇지 않으면 제품은 즉시 다시 부동태화된다. 활성화 가스는 챔버 내에서 침탄 가스 혼합물과 교체된다. 이러한 예에서, 침탄은 1 기압의 일산화 탄소, 수소 및 질소의 가스 혼합물을 사용하여 행해진다. 이 예에서는 침탄 가스 혼합물에 수소가 부가되는데, 그 이유는 철 피막이 없으면 일산화 탄소 가스가 활성화된 영역을 재부동태화 하는 경향이 있기 때문이다. 예시적인 가스 혼합물은 1 기압의, 5-30 체적%의 일산화 탄소, 10-50 체적%의 수소 및 나머지 질소의 혼합물이다. 또한, 침탄 확산은 소정의 시간-온도 구배 내에서, 그리고 특히 모금속 합금 중에서의 카바이드의 용이한 형성을 허용하거나 촉진하게 되는 온도 미만의 온도에서(스테인레스강 합금의 경우 1000 ℉ 미만, 예를 들면 750-950 ℉ 범위에서) 약 1 주일 동안(역시 시간의 변수는 필요한 침탄 깊이에 따라 다르게 된다) 행해진다.

본 명세서에서 앞에서 설명한 방법에서와 같이 침탄 후에 마스크를 제거하고, 제품을 대기에 노출시키면 제품이 부동태화 된다.

바람직한 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였다. 다른 사람이 본 명세서를 읽고 이해하면 변형예 및 수정예가 떠오를 것임은 분명하다. 그러한 변형예나 수정예는 첨부된 특허 청구 범위의 기술적 범위 또는 그 균등물 범위 내에 포함되도록 의도된다.

Claims (27)

1. 본체가 금속 합금을 포함하고,

   상기 본체의 제1 부분은 제1 경도 특성을 갖고,

   상기 본체의 제2 부분은 제2 경도 특성을 가지며,

   상기 제2 부분은 본체 전체보다 작고 실질적으로 카바이드가 없는 것인 제품.
2. 제1항에 있어서, 상기 본체는 전체적으로 균질한 크롬기 합금을 포함하고, 상기 제2 부분은 실질적으로 카바이드가 없는 침탄된 표면 영역을 포함하는 것인 제품.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2 부분은 본체의 선택된 지점에서 침탄된 영역으로 형성되는 것인 제품.
4. 제1항에 있어서, 상기 합금은 크롬기 철계 또는 니켈계 합금을 포함하는 것인 제품.
5. 제4항에 있어서, 상기 합금은 스테인레스강을 포함하는 것인 제품.
6. 제1항에 있어서, 상기 제2 부분은 상기 제1 부분보다 더 경질의 부분을 형성하도록 상기 본체의 선택된 영역에 걸쳐 탄소가 침입한 표면을 포함하는 것인 제품.
7. 제6항에 있어서, 상기 제2 부분은 실질적으로 카바이드가 없는 것인 제품.
8. 제1항에 있어서, 상기 본체는 페룰인 제품.
9. 본체가 크롬기 합금을 포함하고,

   상기 본체의 제1 부분은 제1 경도 특성을 갖고,

   상기 본체의 제2 부분은 상기 본체의 전체보다 작고, 상기 제1 부분에 비하여 침탄 경화되고, 실질적으로 카바이드가 없는 것인 제품.
10. 제9항에 있어서, 상기 합금은 크롬기 철계 또는 니켈계 합금인 것인 제품.
11. 제9항에 있어서, 상기 제2 부분은 본체의 선택된 부분 위의 침탄 영역을 포함하는 것인 제품.
12. 크롬기 제품을 선택적으로 침탄하는 방법으로서,

    제품의 선택된 표면 부분 위에 탄소 차폐 마스크를 배치하는 단계와;

    제품의 마스크가 배치되지 않은 표면 부분을 활성화시키는 단계; 그리고

    제품의 마스크가 배치되지 않은 부분을 실질적으로 카바이드 없이 침탄시키는 단계

    를 포함하는 선택적 침탄 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 마스크를 배치하는 단계가

    전체 제품 위에 탄소 차폐 재료를 침적시키는 단계와;

    상기 탄소 차폐 재료의 부분들을 선택적으로 제거하는 단계

    를 포함하는 것인 선택적 침탄 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 탄소 차폐 재료를 침적시키는 단계는 제품의 표면에 구리 피막을 적용하는 것을 포함하는 것인 선택적 침탄 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 구리 피막은 선택적으로 제거되는 것인 선택적 침탄 방법.
16. 제12항에 있어서, 상기 활성화 단계는 적어도 상기 마스크가 적용되지 않은 영역 위에 금속을 전기 도금하는 것을 포함하는 것인 선택적 침탄 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 금속은 전체 제품에 걸쳐 적용되는 금속 피막을 포함하는 것인 선택적 침탄 방법.
18. 제12항에 있어서, 상기 활성화 단계는 마스크가 배치되지 않은 부분을 상승된 온도에서 할로겐화 수소 가스 혼합물에 노출시키는 것을 포함하는 것인 선택적 침탄 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 침탄 단계는 상기 활성화된 부분을 카바이드가 쉽게 형성되는 온도 미만의 상승된 온도에서 수소 함유 침탄 가스에 노출시키는 것을 포함하는 것인 선택적 침탄 방법.
20. 제12항에 있어서, 상기 침탄 단계는 상기 활성화된 부분을 카바이드가 쉽게 형성되는 온도 미만의 상승된 온도에서 침탄 가스에 노출시키는 것을 포함하는 것인 선택적 침탄 방법.
21. 제12항에 있어서, 상기 마스크는 구리의 전기 도금에 의하여 적용되며, 상기 활성화는 전기 도금되는 철에 의하여 행해지는 것인 선택적 침탄 방법.
22. 제12항에 있어서, 상기 침탄 단계는 스테인레스강 합금에 대해서 1000℉ 이하의 선택된 온도 범위에서, 그리고 이 선택된 온도 범위에서 카바이드의 형성에 필요한 것 보다 짧은 시간 간격 동안 약 1 기압의 압력의 일산화 탄소와 질소의 가스 혼합물을 사용하여 행하는 것인 선택적 침탄 방법.
23. 제품의 선택된 표면 부분 위에 탄소 차폐 마스크를 배치하는 단계와;

    제품의 마스크가 배치되지 않은 표면 부분을 활성화시키는 단계; 그리고

    제품의 마스크가 배치되지 않은 부분을 실질적으로 카바이드 없이 침탄시키는 단계

    를 포함하는 방법에 의하여 제조된 제품.
24. 제23항에 있어서, 상기 침탄 단계 후에 상기 마스크를 제거하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
25. 제12항에 있어서, 상기 침탄 단계 후에 상기 마스크를 제거하는 단계를 더 포함하는 것인 선택적 침탄 방법.
26. 제12항에 있어서, 상기 탄소 차폐 마스크를 배치하는 단계는 제품의 선택된 부분을 구리로 도금하는 단계를 포함하는 것인 선택적 침탄 방법.
27. 제12항에 있어서, 상기 침탄 단계는 카바이드의 형성을 실질적으로 제거하는 시간-온도 구배를 사용하여 행하여지는 것인 선택적 침탄 방법.