JPS5983761A - 耐摩耗性鉄鋼製品 - Google Patents
耐摩耗性鉄鋼製品Info
- Publication number
- JPS5983761A JPS5983761A JP19414582A JP19414582A JPS5983761A JP S5983761 A JPS5983761 A JP S5983761A JP 19414582 A JP19414582 A JP 19414582A JP 19414582 A JP19414582 A JP 19414582A JP S5983761 A JPS5983761 A JP S5983761A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- surface layer
- steel
- steel product
- metal compound
- 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
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (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、耐１ψ４゛Ｌ性を有する鉄鋼製品に関するも
のである。
のである。
従来、鉄鋼の表面硬度及び耐摩耗性を向上せしめる手段
として、（ａｌモリブデン、タングステン等の高融点金
属を溶射する方法、（ｂｌ硬質クロームメッキ等の電気
メッキによる方法、（ｃ）浸炭焼入れ法、浸炭窒化法、
ガス軟窒化法、塩浴窒化法、イオン窒化法等の表面硬化
熱処理法、（ｄｌｌ−記表面硬化熱処理を行なった後、
Ｍｏ 、 Ｗ 、 Ｃｒ 、 Ｔｉ 、 Ｎｉ 。
として、（ａｌモリブデン、タングステン等の高融点金
属を溶射する方法、（ｂｌ硬質クロームメッキ等の電気
メッキによる方法、（ｃ）浸炭焼入れ法、浸炭窒化法、
ガス軟窒化法、塩浴窒化法、イオン窒化法等の表面硬化
熱処理法、（ｄｌｌ−記表面硬化熱処理を行なった後、
Ｍｏ 、 Ｗ 、 Ｃｒ 、 Ｔｉ 、 Ｎｉ 。
ＴｉＣ、ＴｉＮ等をイオンブレーティング法、スパッタ
リング法等により被覆する二重コーティング処理法等が
行なわれている。」二重（ａ）の方法によるときは、後
加工か面倒であり、かつ密着性が悪く使用中剥離するお
それかあると共に均一な被覆を行なうには問題かある。
リング法等により被覆する二重コーティング処理法等が
行なわれている。」二重（ａ）の方法によるときは、後
加工か面倒であり、かつ密着性が悪く使用中剥離するお
それかあると共に均一な被覆を行なうには問題かある。
また（ｂｌの方法によるときは、同様に剥離を生じ易く
、かつ廃液処理」二の問題かある。上記（Ｃ）の方法は
比較的安価で多量生産に適し一般に行なわれているが、
充分な削欠性を得るにはなお問題がある。
、かつ廃液処理」二の問題かある。上記（Ｃ）の方法は
比較的安価で多量生産に適し一般に行なわれているが、
充分な削欠性を得るにはなお問題がある。
これに対し上記（ｄ）の方法は、耐摩耗性については前
記各方法に比して優れているが、（Ｃ］の方法のような
単独の表面硬化処理法と同様の欠点を有しており密着性
にもなお問題がある。
記各方法に比して優れているが、（Ｃ］の方法のような
単独の表面硬化処理法と同様の欠点を有しており密着性
にもなお問題がある。
例えば、高硬度の金属化合物層を浸炭焼入れ層上に積層
するときは、浸炭層に存在する残留オーステナイトの使
用中の分解による変形によって被覆層が剥離する問題が
あり、ε−Ｆｅ２．、Ｎやγ’−Ｆｅ４Ｎ等の化合物層
を有する窒化層上に積層するききはこれらの化合物ｊ−
は脆弱で欠落し易く、また部品全体の靭性も低下するの
で、厳しい条件１ぐての実用時に問題となる。
するときは、浸炭層に存在する残留オーステナイトの使
用中の分解による変形によって被覆層が剥離する問題が
あり、ε−Ｆｅ２．、Ｎやγ’−Ｆｅ４Ｎ等の化合物層
を有する窒化層上に積層するききはこれらの化合物ｊ−
は脆弱で欠落し易く、また部品全体の靭性も低下するの
で、厳しい条件１ぐての実用時に問題となる。
本発明はかかる点に鑑み、鉄鋼材に窒素拡散表面層のみ
を形成し、該窒素拡散表面層上面にＴｉＣ。
を形成し、該窒素拡散表面層上面にＴｉＣ。
ＴｉＮ等の高硬度金属化合物層を被着せしめることによ
り両層の密着性を良好とし、かつ耐摩耗性に優れた鉄鋼
製品を得ることを目的とするものである。
り両層の密着性を良好とし、かつ耐摩耗性に優れた鉄鋼
製品を得ることを目的とするものである。
以下、本発明を実施例について図面に基ついて説明する
。
。
実施例／
本例は第１図および第２図に示す。第１図は、母相とし
てＳ／、３Ｃ（炭素鋼）を用いた本発明鉄鋼製品の表面
附近のミクロ組織を示す断面の顕微鏡写真（但し、５％
ナイタールにより腐蝕された写真）であり、鋼製品１の
表面附近は、フェライト組織内にγ’−Ｆｅ４Ｎの針状
晶２が拡散された窒素拡散表面層６とし、その上に直接
高硬度のＴ ｉ Ｎよりなる金属化合物層４が被着され
ている。上記窒素拡散表面層６は、窒素雰囲気における
気相表面処理において処理条件を選択することによって
得られ、金属化合物層４は、例えばスパッタリング処理
によって被着されるものである。
てＳ／、３Ｃ（炭素鋼）を用いた本発明鉄鋼製品の表面
附近のミクロ組織を示す断面の顕微鏡写真（但し、５％
ナイタールにより腐蝕された写真）であり、鋼製品１の
表面附近は、フェライト組織内にγ’−Ｆｅ４Ｎの針状
晶２が拡散された窒素拡散表面層６とし、その上に直接
高硬度のＴ ｉ Ｎよりなる金属化合物層４が被着され
ている。上記窒素拡散表面層６は、窒素雰囲気における
気相表面処理において処理条件を選択することによって
得られ、金属化合物層４は、例えばスパッタリング処理
によって被着されるものである。
上記窒素拡散表面層は、鉄鋼材の靭性を失なわずに、し
かも硬度は母材硬度より高くなり、従って被着される金
属化合物層との硬度差を減少せしめて使用中の削剥離性
を高めることができる。
かも硬度は母材硬度より高くなり、従って被着される金
属化合物層との硬度差を減少せしめて使用中の削剥離性
を高めることができる。
高硬度の金属化合物層４としては、上記ＴｉＮの他に、
Ｔｉ 、 Ｔａ 、 Ｃｒ 、 Ｚｒ 、 Ｓｉ等の窒
化物あるいは炭化物が用いられ、これらはそれぞれの用
途に適合する材料が選択される。
Ｔｉ 、 Ｔａ 、 Ｃｒ 、 Ｚｒ 、 Ｓｉ等の窒
化物あるいは炭化物が用いられ、これらはそれぞれの用
途に適合する材料が選択される。
上記、窒素拡散表面層６及び金属化合物層４を形成する
手段は、勿論限定されるものではないが、真空炉内にて
連続して形成されることが好ましい。
手段は、勿論限定されるものではないが、真空炉内にて
連続して形成されることが好ましい。
次にその７例としてスパッタリング装置を利用し、被処
理物としてＳ／６Ｃ（炭素鋼）、被スパツタリング材と
してＴ１を用い、γ’−Ｆｅ４Ｎよりなる窒素拡散表面
層６とＴｉＮよりなる金属化合物層４を形成する要領に
ついて説明する。
理物としてＳ／６Ｃ（炭素鋼）、被スパツタリング材と
してＴ１を用い、γ’−Ｆｅ４Ｎよりなる窒素拡散表面
層６とＴｉＮよりなる金属化合物層４を形成する要領に
ついて説明する。
第２図に示す如く、スパッタリング処理炉１０は、炉体
１１の中心部に中空状のターゲット１２が設けられ、該
ターゲット１２は、被スパックリング材（Ｔｉ ）をも
って構成され、あるいは被スパックリング材が外周に被
着されてなるもので、該ターゲット１２を取かこみ、か
つ同心状に鉄鋼製品（Ｓ／６’Ｃ）１を支持するための
支持枠１４が配備され、スパッタリング時のクロー放電
を安定させるために、ターゲット１２と鉄鋼製品１との
間に形成される電界と直交して磁界を支えるように、タ
ーゲット１２内には永久磁石１５が、また炉体１１の外
周には電磁コイル１６がそれぞれ配備されている。また
、該スパッタリング処理炉用には、真空ポンプ１７と、
雰囲気ガス供給用ボンベ群１８が接続され、ターゲット
１２と支持枠１４とは、印加電極を切換える転極機１９
に接続され、これらスパッタリング処理炉１ｏと、真空
ポンプ１７と、ボンベ群１８および転極機１９とを主体
としてスパッタリング装置２ｏが構成されている。
１１の中心部に中空状のターゲット１２が設けられ、該
ターゲット１２は、被スパックリング材（Ｔｉ ）をも
って構成され、あるいは被スパックリング材が外周に被
着されてなるもので、該ターゲット１２を取かこみ、か
つ同心状に鉄鋼製品（Ｓ／６’Ｃ）１を支持するための
支持枠１４が配備され、スパッタリング時のクロー放電
を安定させるために、ターゲット１２と鉄鋼製品１との
間に形成される電界と直交して磁界を支えるように、タ
ーゲット１２内には永久磁石１５が、また炉体１１の外
周には電磁コイル１６がそれぞれ配備されている。また
、該スパッタリング処理炉用には、真空ポンプ１７と、
雰囲気ガス供給用ボンベ群１８が接続され、ターゲット
１２と支持枠１４とは、印加電極を切換える転極機１９
に接続され、これらスパッタリング処理炉１ｏと、真空
ポンプ１７と、ボンベ群１８および転極機１９とを主体
としてスパッタリング装置２ｏが構成されている。
なお、２１は直流電源である。
次にその処理要領を説明すると、先ずスパッタリング処
理とは逆に、支持枠１４を陰極に、ターゲット１２を陽
極に接続して直流電圧を印加し、逆スパツタリング処理
を行なう。このときの処理条件は、 雰囲気 Ｎ２：Ｎ２＝／：Ｊ’ （但し流量比） 炉内圧力 ／ Ｔｏｒｒ 処理時間 ／、２０分 次いでターゲット１２および支持枠１４に対する印加電
極を転極してターゲット１２は陰極に、支持枠は陽極に
接続して直流電圧を印加し、スパッタリング処理を行な
う。この場合の処理条件は次の通りである。
理とは逆に、支持枠１４を陰極に、ターゲット１２を陽
極に接続して直流電圧を印加し、逆スパツタリング処理
を行なう。このときの処理条件は、 雰囲気 Ｎ２：Ｎ２＝／：Ｊ’ （但し流量比） 炉内圧力 ／ Ｔｏｒｒ 処理時間 ／、２０分 次いでターゲット１２および支持枠１４に対する印加電
極を転極してターゲット１２は陰極に、支持枠は陽極に
接続して直流電圧を印加し、スパッタリング処理を行な
う。この場合の処理条件は次の通りである。
雰囲気 Ｎ２ ：Ｎ２ ＝２ ： ／
（但し流量比）
炉内圧力 ｊＸ ／ ＯＴｏｒｒ
処理時間 ２０分
中心磁場 、２００エルステツド
これによって得られた断面ミクロ組織は前記第１図であ
る。
る。
実施例！
本実施例は鋼材としてＳＫＤ ６１ （合金工具鋼）を
使用した例を示すもので、第３図に示す。ただし、処理
要領は前記実施例／と同一であり、図中、６は芯部、７
は窒素拡散表面層、８はＴ ｉ Ｎよりなる金属化合物
層である。
使用した例を示すもので、第３図に示す。ただし、処理
要領は前記実施例／と同一であり、図中、６は芯部、７
は窒素拡散表面層、８はＴ ｉ Ｎよりなる金属化合物
層である。
前記実施例／は、窒素拡散表面層に含まれるγ’−Ｆｅ
４＋’ｌがフェライト結晶粒内に針状晶として現われた
例を示したが、かかる針状晶のγ’−Ｆｅ、ＩＮは一フ
ェライト組織の存在する炭素鋼、鋳鉄では認められるか
、合金工具鋼、構造用低合金鋼、窒化鋼、高速度鋼等で
は、γ’−Ｆｅ４＋’ｌを含む窒素拡散表面層７は芯部
６に比べ、黒くエンチンクされる。この場合においても
窒素拡散表面層７の硬度は、芯部６に対して高＜ 、
ｔｆｉ’７Ｊ例と同様な効果か得られる。
４＋’ｌがフェライト結晶粒内に針状晶として現われた
例を示したが、かかる針状晶のγ’−Ｆｅ、ＩＮは一フ
ェライト組織の存在する炭素鋼、鋳鉄では認められるか
、合金工具鋼、構造用低合金鋼、窒化鋼、高速度鋼等で
は、γ’−Ｆｅ４＋’ｌを含む窒素拡散表面層７は芯部
６に比べ、黒くエンチンクされる。この場合においても
窒素拡散表面層７の硬度は、芯部６に対して高＜ 、
ｔｆｉ’７Ｊ例と同様な効果か得られる。
なお、」１記実施例は、表面層としてＴｉＮよりなる金
属化合物層を示したが、該金属化合物層はこれに限るも
のではなく、例えはＺｒＮ 、 Ｖ／Ｎ 、 ＶＮ等の
窒化物あるいはＴｉＣ、ＺｒＣ、ＷＣ、ＶＣ’、 Ｔａ
Ｃ。
属化合物層を示したが、該金属化合物層はこれに限るも
のではなく、例えはＺｒＮ 、 Ｖ／Ｎ 、 ＶＮ等の
窒化物あるいはＴｉＣ、ＺｒＣ、ＷＣ、ＶＣ’、 Ｔａ
Ｃ。
Ｃｒ３Ｃ２等の炭化物でも勿論可能である。この場合に
おいても、例えは前記実施例／と同一要領（ただし炭化
物を被着する場合は、雰囲気ガスとじて０口Ｈ８等の炭
化水素系カスを使用する）にて形成することかできる。
おいても、例えは前記実施例／と同一要領（ただし炭化
物を被着する場合は、雰囲気ガスとじて０口Ｈ８等の炭
化水素系カスを使用する）にて形成することかできる。
以上の如く本発明によるときは、鋼製品表面を窒素拡散
表面層とすることにより芯部に対し硬度が高められ、か
つ脆弱な窒素化合物層かないので表面に被着される高硬
度の金属化合物層か使用中に剥離することなくまた靭性
も失なわれないから衝撃によって部品全体か破壊するこ
ともなく、良好な耐摩耗性製品が得られる。
表面層とすることにより芯部に対し硬度が高められ、か
つ脆弱な窒素化合物層かないので表面に被着される高硬
度の金属化合物層か使用中に剥離することなくまた靭性
も失なわれないから衝撃によって部品全体か破壊するこ
ともなく、良好な耐摩耗性製品が得られる。
図面は、本発明の実施態様を例示し、第１図および第２
図は実施例／に関し、第１図は鋼製品表面附近の５％ナ
イタールにより腐蝕された断面の顕微鏡写真、第２図は
スパッタリンク装置の説明図、第３図は実施例２に関し
、鋼製品表面附近の５％ナイタールにより腐伺！された
断面の顕微鏡写真である。 １・・・・・・鉄鋼製品、６・・・・・・窒素拡散表面
層、４・・・・・・金属化合物層、７・・・・・・窒素
拡散表面層、８・・・・・・金属化合物層 第３図 第２図 〃
図は実施例／に関し、第１図は鋼製品表面附近の５％ナ
イタールにより腐蝕された断面の顕微鏡写真、第２図は
スパッタリンク装置の説明図、第３図は実施例２に関し
、鋼製品表面附近の５％ナイタールにより腐伺！された
断面の顕微鏡写真である。 １・・・・・・鉄鋼製品、６・・・・・・窒素拡散表面
層、４・・・・・・金属化合物層、７・・・・・・窒素
拡散表面層、８・・・・・・金属化合物層 第３図 第２図 〃
Claims (1)
- （１）鉄鋼イイに窒素１広７ｉＱ表面層が形成され、か
つ該窒素拡散表面層−に而にＴｉＮ 、 ＴｉＣ等の高
硬度金属化合物層が被着されたことを特徴とする耐摩耗
性鉄鋼製品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19414582A JPS5983761A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | 耐摩耗性鉄鋼製品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19414582A JPS5983761A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | 耐摩耗性鉄鋼製品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5983761A true JPS5983761A (ja) | 1984-05-15 |
Family
ID=16319657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19414582A Pending JPS5983761A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | 耐摩耗性鉄鋼製品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5983761A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5595612A (en) * | 1993-05-27 | 1997-01-21 | Balzers Aktiengesellschaft | Workpiece with wear resistance coating |
| DE4416525B4 (de) * | 1993-05-27 | 2008-06-05 | Oerlikon Trading Ag, Trübbach | Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung erhöhter Verschleißfestigkeit auf Werkstückoberflächen, und dessen Verwendung |
-
1982
- 1982-11-04 JP JP19414582A patent/JPS5983761A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5595612A (en) * | 1993-05-27 | 1997-01-21 | Balzers Aktiengesellschaft | Workpiece with wear resistance coating |
| DE4416525B4 (de) * | 1993-05-27 | 2008-06-05 | Oerlikon Trading Ag, Trübbach | Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung erhöhter Verschleißfestigkeit auf Werkstückoberflächen, und dessen Verwendung |
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