JPH10330906A

JPH10330906A - オーステナイト系ステンレス製品の製法

Info

Publication number: JPH10330906A
Application number: JP16538097A
Authority: JP
Inventors: Kenzo Kitano; 憲三北野; Kanji Aoki; 寛治青木; Tomoki Shirahata; 知己白幡
Original assignee: Daido Hoxan Inc
Current assignee: Daido Hoxan Inc
Priority date: 1997-06-05
Filing date: 1997-06-05
Publication date: 1998-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】基本組成に近い安価な汎用型のオーステナイト
系ステンレスの表面に浸炭層を形成させることにより、
優れた耐蝕性と、高い表面剛性とを付与するオーステナ
イト系ステンレス製品の製法を提供する。【解決手段】母材がオーステナイト相を呈するオーステ
ナイト系ステンレス製品を、炭化水素系ガス雰囲気下で
グロー放電を発生させて４００℃〜５００℃の温度で保
持することにより、炭素原子を拡散浸透させて表面層に
浸炭層を形成させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オーステナイト系
ステンレスに高い表面剛性と高度の耐蝕性とを付与する
オーステナイト系ステンレス製品の製法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来から、耐蝕性が重視される分野に使
用されるオーステナイト系ステンレスは、一般に鉄を基
材としてクロムを１８重量％，ニッケルを８重量％含有
させた基本組成のものであり、一般に「１８−８ステン
レス」と呼ばれているものである。また、この１８−８
ステンレスに、１〜３重量％のモリブデン（Ｍｏ）を含
有させたオーステナイト系ステンレスも汎用鋼種として
多用されている。

【０００３】これらの汎用型のオーステナイト系ステン
レスとしては、ＪＩＳにおいて、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ
３１６等を中心に、用途や特性に合わせて多くの鋼種が
規格化されている。これらのなかでもＳＵＳ３０４は、
最も多用される代表的な汎用鋼種であるが、使用される
環境によっては耐蝕性が不充分な場合がある。例えば、
有機，無機の酸や塩類，薬品類，海水，ハロゲンガス，
ＳＯ₂等の強い腐食性環境下では、上記ＳＵＳ３０４等
の１８−８ステンレスを用いた金属製品では腐食されて
しまい、安定した使用ができない。そこで、上記のよう
な腐食性環境下においては、上記基本組成の１８−８ス
テンレスにモリブデンを３〜７重量％まで多量に含有さ
せた高耐蝕性のステンレス鋼が用いられることがある。
つまり、これら高耐蝕性のステンレス鋼は、モリブデン
の添加により、ステンレスの耐蝕性機能の源である不働
態皮膜が強化されるものと考えられる。そして、海水や
硫酸等の腐食性環境用としては、モリブデンを５〜７重
量％まで含有させた鋼種も開発されている。ところが、
上記モリブデンはフェライト安定化元素であるため、多
量に添加すると、オーステナイト系ステンレスのオース
テナイト相を安定化させる必要が生じ、オーステナイト
安定化元素であるニッケルや銅，窒素（Ｎ）等を多量に
添加させなければならなくなる。さらに、上記のような
強い腐食性環境下では、オーステナイト系ステンレス以
外に、２６Ｃｒ−４Ｍｏ，２９Ｃｒ−４Ｍｏ−２Ｎｉ等
の高クロム含有フェライト系ステンレスや、ハステロ
イ，モネル等のニッケル基合金材料やチタン合金材料が
用いられたり、あるいは、プラスチック材料，セラミッ
ク材料等の非金属材料等が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記高
耐蝕性のステンレス鋼は、添加元素が増加することから
くる原料コストや製鋼コストが高くなるだけでなく、市
場流通性も低いことから、材料自体が高価なものにな
る。しかも、難加工性で溶接性も悪いことから量産性に
も劣り、成形加工，溶接等の加工コストも高くなる。し
たがって、上記高耐蝕性のステンレス鋼を原料とした金
属製品は、上記ＳＵＳ３０４等の汎用鋼種を使用したも
のと比べてはるかに割高となる。また、ニッケル基合金
材料やチタン合金材料では、上記高耐蝕性向ステンレス
よりもさらに材料コスト，加工コストが高くなる。ま
た、樹脂材料，セラミック材料等の非金属材料を用いる
場合には、機械的強度等の信頼性の面で金属材料に劣
り，適用範囲が限定される。

【０００５】また、オーステナイト系ステンレス製品
は、焼き入れによって強度を向上させることが不可能
で、製品形状を成形するまでに行われる塑性加工で生じ
る加工硬化に依存している。このため、炭素鋼や合金鋼
等を焼き入れすることにより得られるような表面剛性を
得ることはできず、機械部品として耐蝕性と同時に耐焼
付き性や耐磨耗性等を要求される場合には、湿式めっき
やＰＶＤ等のコーティング処理が施されるのが一般的で
ある。ところが、これらの表面処理は、高価であるだけ
でなく、コーティング層が剥離しやすい等、表面剛性も
不充分な場合な場合が多かった。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、基本組成に近い安価な汎用型のオーステナイト
系ステンレスの表面に浸炭層を形成させることにより、
優れた耐蝕性と、高い表面剛性とを付与するオーステナ
イト系ステンレス製品の製法の提供をその目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のオーステナイト系ステンレス製品の製法
は、母材がオーステナイト相を呈するオーステナイト系
ステンレス製品を、炭化水素系ガス雰囲気下でグロー放
電を発生させて４００℃〜５００℃の温度で保持するこ
とにより、炭素原子を拡散浸透させて表面層に浸炭層を
形成させることを要旨とする。

【０００８】本発明者らは、強い腐食性環境下での使用
に耐える安価な金属製品を得ることを目的として一連の
研究を重ねる過程で、汎用されている安価なオーステナ
イト系ステンレスに対して表面処理を施すことにより、
その耐蝕性をさらに向上させることができるのではない
かと想起し、オーステナイト系ステンレスに対する表面
処理に関して種々実験を繰り返した。その結果、オース
テナイト系ステンレスを母材とした金属製品を、炭化水
素系ガス雰囲気下でグロー放電を発生させて４００〜５
００℃の温度で保持することにより、炭素原子を拡散浸
透させ、表面層に形成された浸炭層が、芯部よりもはる
かに高い硬度を示すだけでなく、母材であるオーステナ
イト系ステンレスよりもはるかに良好な耐蝕性を示し、
これによって得られた金属製品が強い腐食環境下におい
ても安定して使用できるようになることを突き止め、本
発明に到達した。

【０００９】すなわち、本発明は、オーステナイト系ス
テンレスがオーステナイト相を呈するうえで最小限のニ
ッケル，クロムあるいはモリブデンを含有する基本組成
の安価な汎用型ステンレスを使用し、この汎用型ステン
レスを加工して得られた金属製品の表面に炭素原子を拡
散浸透させたものであり、これにより、高い表面剛性を
示すとともに、厳しい腐食環境下であっても良好な耐蝕
性を発揮し、しかも汎用鋼種を用いることから安価な金
属製品が得られるのである。

【００１０】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態につ
いて詳しく説明する。

【００１１】本発明は、汎用型のオーステナイト系ステ
ンレスを所定の製品形状に加工して得られたオーステナ
イト系ステンレス品を用いる。

【００１２】上記オーステナイト系ステンレスとして
は、オーステナイト相を呈したステンレスであれば、特
に限定されるものではなく、例えば、ＪＩＳに規定され
るＳＵＳ３０４およびＳＵＳ３１６を中心に、Ｃｒ，Ｎ
ｉ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｎ，Ｎｂ，Ｔｉ等の有価合金元
素を、その要求特性に応じて所定量添加したオーステナ
イト系ステンレスをいう。なお、Ｎｉを全てＭｎで置換
したＦｅ−Ｃｒ−Ｍｎ系の非磁性特殊ステンレスも含ま
れる。したがって、ほとんどのＳＵＳ３００系統のステ
ンレスや、ＳＵＳ２０１やＳＵＳ２０２等の鋼種が含ま
れる。これらのなかでも、モリブデンを含有するＳＵＳ
３１６は、もともと耐蝕性の向上を主眼におかれたもの
で母材自体の耐蝕性もＳＵＳ３０４よりは良く、しかも
比較的オーステナイト相が安定であるため、本発明に好
適に用いられる。また、ＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６等
のような安価な汎用型のステンレスに限られず、ＳＵＳ
３１７，ＳＵＳ３１０等の上記汎用型ステンレスよりも
耐蝕性のよいオーステナイト系ステンレスを母材として
使用することにより、その母材よりも耐蝕性のよい浸炭
層を形成させ、一層優れた耐蝕性を発揮させることがで
きる。

【００１３】すなわち、本発明で使用するオーステナイ
ト系ステンレス品としては、常温においてフェライトの
生成がなくオーステナイト相を呈していればよい。した
がって、常温での加工によってもフェライトの生成がな
い安定型のオーステナイト系ステンレスを用いれば、よ
り好ましい。また、ＳＵＳ３０１やＳＵＳ３０４は、オ
ーステナイト相が不安定で、強度の冷間加工によってフ
ェライトが生成し、本発明によっても耐蝕性が劣化する
場合がある。このため、ＳＵＳ３０１やＳＵＳ３０４を
用いる場合には、加工度が低いオーステナイト系ステン
レス製品が好ましい。また、加工によってフェライトが
析出したオーステナイト系ステンレス品であっても、固
溶化処理等により、完全にオーステナイト相を呈するよ
うにすれば、本発明に使用することができる。

【００１４】本発明は、上記母材がオーステナイト相を
呈するオーステナイト系ステンレス品を、炭化水素系ガ
ス雰囲気下でグロー放電を発生させて４００〜５００℃
の温度で保持することにより、炭素を拡散浸透させて表
面層に浸炭層を形成させる。

【００１５】本発明における浸炭処理は、例えば、図１
に示す炉で行われる。この炉は、水冷された炉壁１７内
が、隔壁６によって処理室１と循環用ガス加熱室２とに
分割されている。上記処理室１には開閉扉３が設けら
れ、内部にワーク（オーステナイト系ステンレス品）４
を載置する治具５が設けられている。１６は温度センサ
ー、１１は真空計、７は真空排気穴である。上記循環用
ガス加熱室２には、循環用ファン１０が設けられ、内部
にはヒータ８が設けられている。９はヒータ８用の電極
である。上記処理室１および循環用ガス加熱室２には、
炭化水素ガスボンベ１８，Ｈ₂ガスボンベ１９およびＡ
ｒガスボンベ１５が連通し、それぞれ反応ガス（炭化水
素ガス＋Ｈ₂ガス）およびＡｒガスが供給されるように
なっている。１３は炭化水素ガスとＨ₂ガスを所定割合
で混合させる反応ガス制御装置である。そして、処理室
１内の治具５には、放電用電源１２のマイナス側が接続
されるとともに、炉壁１７には上記放電用電源１２のプ
ラス側が接続されている。これにより、ワーク４が陰極
に、炉壁１７が陽極になり、処理室１内に反応ガスを適
当に減圧した状態で流すとともに両極間に印加すると、
グロー放電が起こるようになっている。１４は放電量を
調節してワーク４の温度を調節する温度調節装置であ
る。

【００１６】このようなグロー放電装置は、従来から鋼
の窒化処理に利用されているイオン窒化炉装置の改良品
であり、６５０℃以下の低温領域でも有効な加熱を行
い、炭素源が使用されることによって発生するすす等の
汚染を最小限にするようになっている。

【００１７】上記炉を用いてオーステナイト系ステンレ
ス品への浸炭処理は、例えば、つぎのようにして行われ
る。まず、開閉扉３を開けて処理室１内の治具５上にワ
ーク４を載置し、開閉扉３を閉じる。ついで、Ａｒ＋Ｈ
₂混合ガスで処理室１内を１５〜２０分間パージを行
う。つぎに、ヒータ８用の電極９に通電してヒータ８を
加熱するとともに循環用ファン１０を作動させる。上記
ヒータ８は処理室１内を均一に昇温させるためにＡｒ＋
Ｈ₂混合ガスを加熱するためのもので、５００℃以下の
低温下では輻射伝熱の寄与が小さいため、対流伝熱を強
化する目的で強力な循環用ファン１４によって攪拌す
る。この加熱と同時に、処理室１内を０．５〜１Ｔｏｒ
ｒまで真空排気を行う。処理室１内が所定温度に近くな
ると、放電用電源１２を入れ、ワーク４（陰極）と炉壁
１７（陽極）との間でグロー放電を起こさせ、このグロ
ー放電によってもワーク４の加熱を行う。このときのグ
ロー電圧は最終的に３００〜４００Ｖになり、電流は最
大で１０〜３０Ａになる。そして、ヒータ８用の電極９
を停止し、１０〜１５分後Ｈ₂＋Ｃ₃Ｈ₈もしくはＨ₂
＋ＣＨ₄の反応ガスを炉内に供給し、所定時間保持す
る。

【００１８】反応ガスを導入する前に、ワーク表面をス
パッタリングで活性化しておくことが重要である。スパ
ッタリングは、例えば、４００〜５００℃の温度領域に
おいて、０．５〜５．０Ｔｏｒｒ程度のＡｒ＋Ｈ₂混合
ガス雰囲気でグロー加熱することにより、高温のガスイ
オンを金属表面に打ち込み、最表面の数原子層の金属を
気化蒸発させることにより、酸化皮膜や吸着汚染層を除
去するようして行われる。この操作が適切でなければ、
形成される浸炭層が不充分になり、極端な場合は浸炭層
が形成されなくなることもある。

【００１９】炭素源の炭化水素としては、通常ＣＨ₄が
用いられるが、Ｃ₃Ｈ₈，Ｃ₄Ｈ₁₀，Ｃ₂Ｈ₆，Ｃ₂Ｈ
₄等の他の炭化水素ガスも使用可能である。これらのガ
スは、Ｈ₂ガスと混合させた反応ガスとして炉内に導入
される。このときの反応ガス中の炭化水素濃度は、通常
３〜５％程度で十分である。また、炭化水素濃度は浸炭
処理の処理時間を通じて常に一定濃度に保つ必要がな
い。むしろ、前半を３〜５％の濃度に保持し、後半を
０．１〜０．５％の低濃度にして操業するのが好まし
い。

【００２０】上記のようにして、オーステナイト系ステ
ンレス品の表面層に浸炭層が形成される。この浸炭層
は、製品の表面から、５〜５０μｍの厚さに設定するの
が好ましく、２０〜３０μｍであれば一層好ましい。す
なわち、５μｍ未満では良好な耐蝕性を得るのに不充分
であり、５０μｍを超えると、処理時間が長くなってコ
スト的に不利になるからである。

【００２１】一般に、オーステナイト系ステンレスは、
７００℃以上の高温での浸炭処理や、５００〜６００℃
での窒化処理によって表面硬化を行うと耐蝕性が著しく
劣化する。したがって、オーステナイト系ステンレスへ
の浸炭処理や窒化処理は、耐蝕性を犠牲にして例外的に
行われているにすぎなかった。また、４００〜６００℃
の低温度域での浸炭は、工業プロセスとして困難と考え
られていたため、実施されることもなかった。本発明者
らは、図１に示すような装置を用い、炭化水素ガスを炭
素源として用い、４００〜５００℃の処理温度でオース
テナイト系ステンレス製品の表面に浸炭層を形成するこ
とに成功した。この浸炭層は、表面から５〜５０μｍ程
度と、従来の処理法で得られる浸炭層の厚さよりはるか
に薄いが、表面硬さはマイクロビッカース硬度でＨｖ６
００〜１０００程度を示し、Ｈｖ２００〜２２０程度の
芯部の硬度よりもはるかに高い硬度になる。

【００２２】本発明の方法で４９０℃で浸炭処理したと
きの浸炭処理品および未処理品のＸ線回折結果を図２に
示す。図に示すように、浸炭処理品のチャートにクロム
炭化物のピークは認められず、母材（未処理品）とほぼ
同等のパターンを示すことが明らかで、浸炭層は、クロ
ム炭化物粒子が存在しないオーステナイト相からなるの
である。また、浸炭処理品は、回折ピークの位置が母材
に比べて各指数面でも低角度側にずれており、格子定数
ａが母材よりも約２．７％程度増大している。すなわ
ち、上記浸炭処理品は、オーステナイト相に格子歪が生
じていることがわかる。この格子歪は、炭素が高濃度に
侵入固溶したことにより、格子が等方に膨張したもので
あり、この歪みが浸炭層を硬化させているものと考えら
れる。なお、上記Ｘ線回折は、ＲＩＮＴ１５００装置を
用い、５０ｋＶ，４０ｍＡ，Ｃｕターゲットの条件下で
行った。

【００２３】すなわち、本発明における浸炭処理で形成
される浸炭層は、オーステナイト相の面心立方格子の隙
間に炭素原子が侵入型に固溶し、等方に膨張した面心立
方格子の結晶（オーステナイト相）から形成されてい
る。このように、従来の浸炭処理法で高クロム鋼を浸炭
したときのように、クロム炭化物が析出せず、耐蝕性の
向上に寄与するクロムが減少しないことから、耐蝕性の
劣化がないものと考えられる。また、本発明によって浸
炭した浸炭処理品が、母材以上の耐蝕性を有することの
理由は、現在のところ明白でないが、最表面の不働態皮
膜直下に高濃度のＣバンドが形成され、金属イオンや自
由電子の運動バリヤーが形成されるためと推測される。
そして、上記浸炭層が高い硬度を示すのは、上記格子歪
みにより転位が増加することに基づくものと考えられ
る。なお、上記のようなクロム炭化物粒子が存在しない
オーステナイト相とは、Ｘ線回折によって、Ｃｒ
₂₃Ｃ₆，Ｃｒ₇Ｃ₃，Ｃｒ₃Ｃ₂等の結晶質のクロム炭
化物が確認できないオーステナイト相をいう。

【００２４】このように、本発明では、浸炭処理の温度
が４００〜５００℃と、上記一般の浸炭温度領域よりは
るかに低いことから、ステンレス等の高クロム鋼を高温
で浸炭したときに生じるＣｒ₃Ｃ₂，Ｃｒ₇Ｃ₃，Ｃｒ
₂₃Ｃ₆等のクロム炭化物が形成されない。そして、浸炭
層がクロム炭化物が存在しないオーステナイト相からな
るため、固溶クロムがクロム炭化物の生成に消費され
ず、浸炭処理品の耐蝕性が低下しない。

【００２５】図３に、本発明における浸炭処理を行った
オーステナイト系ステンレス製品の浸炭層のＥＰＭＡ線
分析結果を示す。図３からわかるとおり、表面から約３
０μｍにわたって浸炭層が形成され、最表面での炭素濃
度は２重量％強を示している。この数値は、１１００℃
における純鉄のオーステナイト相への炭素の固溶度
（１．７重量％）よりも大きい。このように、本発明で
は、形成される浸炭層の炭素濃度が非常に高くなること
が特徴であり、浸炭層が高硬度を示す一因となっている
と考えられる。

【００２６】本発明において、図１に示す炉から取り出
した直後のサンプルは、黒色を呈している。その表層
は、ごく薄くではあるが酸化層（処理後の冷却時に生じ
ているものと思われる）が存在している。これを５０〜
６５℃のＨＮＯ₃＋ＨＦ溶液に１５〜３０分浸漬して酸
洗処理（仕上げ処理）すると、母材と同様の金属光沢の
表面が得られる。ここで、ＨＮＯ₃＋ＨＦ溶液の濃度
は、ＨＮＯ₃：１０〜２０重量％＋ＨＦ：１〜７重量％
程度が好ましい。この酸洗処理を行った後でも、処理前
と殆ど変わらない表面剛性を備えている。

【００２７】厳密には、この酸洗処理の前後で浸炭層の
厚みや硬度が変化するが、使用されているオーステナイ
ト系ステンレス材の性状によって変化の程度が異なる。
母材として、オーステナイト相が不安定なＳＵＳ３０１
系オーステナイト系や、冷間加工でフェライト相が発生
しやすいＳＵＳ３０４系の場合、酸洗処理後の浸炭層厚
みは、処理前と比べて減少する。しかし、ＳＵＳ３１
６，ＳＵ３０５，ＳＵＳ３１０のようなオーステナイト
相の安定な材料では、浸炭層の厚みに大きな変化はな
い。これらのことは、浸炭層の耐蝕性の高さに依存して
いるのである。すなわち、ＳＵＳ３０１やＳＵＳ３０４
を用いると、母材と同様程度の耐蝕性を示し、ＳＵＳ３
１６やＳＵＳ３１０を用いると、母材以上の耐蝕性を示
す。

【００２８】なお、浸炭処理後の酸洗処理としては、Ｈ
ＮＯ₃＋ＨＦ溶液による浸漬洗浄処理に限るものではな
く、ＨＣｌ＋ＨＮＯ₃溶液や、ＨＮＯ₃溶液，Ｈ₂ＳＯ
₄＋ＨＮＯ₃溶液等を用いた浸漬洗浄処理でもよい。こ
こで、ＨＣｌ＋ＨＮＯ₃溶液の濃度は、ＨＣｌ：５〜２
０重量％＋ＨＮＯ₃：１５〜４０重量％程度が好まし
く、ＨＮＯ₃溶液の濃度は、１０〜３０重量％程度が好
ましい。なお、上記酸洗処理に用いる溶液の液温として
は、５０〜６５℃に限らず、６５℃を超えてもよいし、
５０℃未満でもよい。また、仕上げ処理としては、酸洗
処理でなくても、機械的研磨や化学研磨あるいは電解研
磨でもよい。

【００２９】つぎに、実施例について説明する。

【００３０】

【実施例１】ＳＵＳ３１６（Ｃｒ１７％，Ｎｉ１３．５
％，Ｍｏ２．５％，Ｃ０．０５％）圧延品（厚み２ｍ
ｍ，芯部硬度Ｈｖ２１０〜２２０）の小片、ＳＵＳ３０
４（Ｃｒ１８．５％，Ｎｉ８．５％，Ｃ０．０４％）板
材（厚み１．５ｍｍ，芯部硬度Ｈｖ１８０）の小片を、
図１に示す装置において下記の条件で浸炭処理をした。
ＳＵＳ３１６小片の浸炭処理品の浸炭層の厚みは２５μ
ｍであり、浸炭層の硬度はＨｖ８１０〜８２０であっ
た。また、ＳＵＳ３０４小片の浸炭処理品の浸炭層の厚
みは２０μｍであり、浸炭層の硬度はＨｖ９８０〜１０
００であった。〔処理条件〕反応ガス：９７％Ｈ₂＋３％Ｃ₃Ｈ₈ 処理時間：８時間圧力：１Ｔｏｒｒ温度：４９０℃ グロー放電条件：２８０〜３００Ｖ，５〜７Ａ酸洗：１５％ＨＮＯ₃−５％ＨＦ，６０℃×２０分

【００３１】それぞれの小片について、本発明における
浸炭処理品と未処理品を、硫酸もしくは塩酸に浸漬した
時の重量減少を測定した結果を図４および図５に示す。
また、浸炭処理品の表面層金属組織写真を図６および図
７に示す。塩酸および硫酸いずれの酸に浸漬した場合で
も、浸炭処理品は、未処理品よりも重量減少が少なく、
良好な耐蝕性を示すことがわかる。また、硫酸に浸漬し
た場合には、ＳＵＳ３０４の浸炭処理品よりもＳＵＳ３
１６の浸炭処置品の方が良好な耐蝕性を示すことがわか
る。

【００３２】

【実施例２】軟質のＳＵＳ３０４の圧延板の小片（厚み
２ｍｍ，芯部硬度Ｈｖ１７０），硬質のＳＵＳ３０４の
圧延板の小片（厚み２ｍｍ，芯部硬度Ｈｖ２５０）およ
びＳＵＳ３０５製のシャフト片（直径６ｍｍ）ならびに
ＳＵＳ３１６の圧延板小片（厚み２ｍｍ，芯部硬度Ｈｖ
２９０）を準備した。これらのサンプルを図１に示す炉
において、下記の条件で浸炭処理を行った。〔処理条件〕反応ガス：９５％Ｈ₂＋５％ＣＨ₄ 処理時間：１２時間圧力：１．５Ｔｏｒｒ温度：４７０℃ グロー放電条件：２８０〜３００Ｖ，５〜７Ａ酸洗：１５％ＨＮＯ₃−５％ＨＦ，５５℃×２０分

【００３３】上記各サンプルの浸炭処理品について、酸
洗前および酸洗後それぞれの浸炭層の厚みと表面（浸炭
層）硬度および芯部硬度を調査した。その結果を下記の
表１に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】上記表１からわかるように、いずれのサン
プルも浸炭処理により、厚み２０〜２０数μｍ程度の浸
炭層が形成され、Ｈｖ９８０〜１１５０程度の表面硬度
が得られている。浸炭処理品を酸洗することにより、浸
炭層の厚みは減少し表面硬度も低下するが、ＳＵＳ３１
６材では、厚みの減少も硬度低下も少ないことがわか
る。

【００３６】

【実施例３】実施例１で得られたＳＵＳ３１６小片の浸
炭処理品と、未処理品とについて弱酸性３．５％食塩水
溶液における孔食電位の測定結果を図８に示す。図から
わかるとおり、電位を徐々に上昇させると、未処理材で
は約０．４Ｖ前後の電位で急激に電流密度が上昇してい
る。これに対し浸炭処理品は、上記未処理材の場合より
もはるかに高い約１Ｖまで急激な電流密度の上昇はな
い。すなわち、この測定において急激に電流密度が上昇
した時点で孔食が発生するものと考えられ、本発明の浸
炭処理をしたものは、未処理品に比べ孔食電位が高く、
オーステナイト系ステンレス材において弱点とされてい
る耐孔食性について著しく改善され、母材以上の耐蝕性
を示していることがわかる。なお、孔食電位の測定は、
ＪＩＳ０５７７の規定に準じた条件で行った。

【００３７】

【発明の効果】このように、本発明によれば、基本組成
に近い安価な汎用型のオーステナイト系ステンレスを使
用し、その表面に浸炭層を形成させることにより、耐酸
性，耐海水性，耐薬品性に優れ、高い耐蝕性を有するオ
ーステナイト系ステンレス製品を安価に得ることができ
る。そのため、ボルト，ナット，ねじ等のファスナー類
から、一般産業分野において使用される、機械部品、す
なわち、各種のシャフト類やインペラー，ベアリング，
ばね類，バルブ部品等，多様な機械部品に適用すること
ができる。また、特に、食品機械，化学プラント，半導
体工業等の分野に用いられる機械部品の製法として有望
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における浸炭処理に用いる炉の構成図で
ある。

【図２】ＳＵＳ３１６材のＸ線回折チャートであり、
（ａ）は未処理品、（ｂ）は浸炭処理品である。

【図３】本発明における浸炭処理を行ったオーステナイ
ト系ステンレス製品の浸炭層のＥＰＭＡ線分析結果であ
る。

【図４】ＳＵＳ３１６の浸炭処理品および未処理品の塩
酸浸漬試験結果である。

【図５】浸炭処理品および未処理品の硫酸浸漬試験結果
であり、（ａ）はＳＵＳ３１６材を２０％の硫酸に浸漬
した結果であり、（ｂ）はＳＵＳ３１６材およびＳＵＳ
３０４材を５０％の硫酸に浸漬した結果である。

【図６】ＳＵＳ３１６材の浸炭処理品の断面金属顕微鏡
写真である。

【図７】ＳＵＳ３０４材の浸炭処理品の断面金属顕微鏡
写真である。

【図８】ＳＵＳ３１６材の浸炭処理品および未処理品の
孔食電位測定結果である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】母材がオーステナイト相を呈するオース
テナイト系ステンレス製品を、炭化水素系ガス雰囲気下
でグロー放電を発生させて４００℃〜５００℃の温度で
保持することにより、炭素原子を拡散浸透させて表面層
に浸炭層を形成させることを特徴とするオーステナイト
系ステンレス製品の製法。
【請求項２】オーステナイト系ステンレス製品にスパ
ッタリングをしたのちグロー放電を発生させて炭素原子
を拡散浸透させるようにした請求項１記載のオーステナ
イト系ステンレス製品の製法。
【請求項３】浸炭層が、クロム炭化物粒子が存在しな
いオーステナイト相からなる請求項１または２記載のオ
ーステナイト系ステンレス製品の製法。
【請求項４】浸炭層の深さが５〜５０μｍである請求
項１〜３のいずれか一項に記載のオーステナイト系ステ
ンレス製品の製法。
【請求項５】炭素原子を拡散浸透させたのち最表面層
を除去する仕上げ処理を行う請求項１〜４のいずれか一
項に記載のオーステナイト系ステンレス製品の製法。
【請求項６】オーステナイト系ステンレス製品が、モ
リブデンを１〜６％含有する安定型ステンレスからなる
請求項１〜４のいずれか一項に記載のオーステナイト系
ステンレス製品の製法。
【請求項７】仕上げ処理が、酸洗処理である請求項５
記載のオーステナイト系ステンレス製品の製法。