專利名稱：：奧氏體不銹鋼之滲碳方法及由其制得之奧氏體不銹鋼制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是關(guān)于一種對奧氏體不銹鋼施予滲碳處理而將其表面硬化以增進(jìn)其耐蝕性之滲碳處理方法及由其制得之奧氏體不銹鋼制品。由于奧氏體不銹鋼具有高耐蝕性及高裝飾性，故已廣泛被使用。因?yàn)榫哂猩鲜龅奶匦?，故螺栓、螺帽、螺絲、墊圈及銷子等等固定用零件多使用該奧氏體不銹鋼材料制作。又，例如食品機(jī)械或化學(xué)工廠、原子能領(lǐng)域等要求高耐蝕性領(lǐng)域之機(jī)械及設(shè)備所用的各種軸類、輪葉、楔具、彈簧、鍵條、管子等構(gòu)件以及多種機(jī)械零部件亦使用奧氏體不銹鋼制品。但，如上述的奧氏體不銹鋼制品大都是和一般碳鋼材不同，均需要在其制造成最終形狀前通過中間加工程序強(qiáng)化其材料之強(qiáng)度。例如，通過壓制加工、擠壓成形加工、沖壓加工等所代表之冷加工及溫加工而使奧氏體不銹鋼本身之結(jié)晶構(gòu)造致密化，即藉加工硬化謀求材料強(qiáng)度之增進(jìn)。但，藉此等中間加工強(qiáng)化材料之方法，在應(yīng)用于螺栓及螺帽等時，因其形狀而受限制，又例如擠壓成形加工等時，則因模具成本等而受限制，故強(qiáng)化之程度自有一限度。為此，對于螺栓、螺帽及螺絲等固定用零件及泵軸、軸承及彈簧等奧氏體不銹鋼制品特別要求表面剛性或防止熱膠著(anti-saizure)等特性時，通常要進(jìn)行例如(1)硬質(zhì)鍍鉻或鍍Ni-P等濕式鍍金層，(2)物理蒸鍍(physicalvaperdeposition，PVD)等皮膜涂覆，或(3)氮化或滲碳等滲透硬化處理。然而，依上述之濕式鍍金層及PVC等皮膜涂覆時，制品表面形成的皮膜易發(fā)生剝離等，因此反而有縮短制品壽命的問題。因此，滲碳等滲透硬化處理廣為人所探討。上述滲透硬化處理中，氮化處理是使氮原子自奧氏體不銹鋼材料的表面滲入至其內(nèi)部之一種方法。依此方法雖然可增進(jìn)制品的表面硬度，但卻有降低其重要之耐蝕性的大問題。即，在氮化硬化層中，奧氏體不銹鋼材料本身含有的鉻原子(由此鉻原子顯現(xiàn)耐蝕性的增進(jìn))會變成CrN.Cr2N等鉻氮化物而消耗，導(dǎo)致母材中之固熔鉻量之減少，引起耐蝕性之降低。更有甚者，由此種氮化物之生成引發(fā)諸如制品表面之膨脹或粗化，甚或帶磁性等多種問題。另外，上述滲透硬化處理之另一種方法為滲碳法。傳統(tǒng)上常用之滲碳法是使制品的表面與含碳?xì)怏w接觸而使碳原子滲透于表層部以形成硬質(zhì)的滲碳層。依此種滲碳法時考慮碳原子之滲透速度及固熔限度，通常在鐵的A1變態(tài)點(diǎn)，即700℃以上之溫度下實(shí)行滲碳處理。此時，因需在遠(yuǎn)超過鐵的再結(jié)晶溫度(鐵的再結(jié)晶溫度約為450℃)下長時間保持，結(jié)果有由于加工硬化而強(qiáng)化之奧氏體不銹鋼之母材因再結(jié)晶等而軟化，致使制品強(qiáng)度顯著降低之重大缺點(diǎn)。加之，在如上述之高溫下使奧氏體不銹鋼滲碳時，在滲碳層中會有鉻碳化物析出，亦即由于奧氏體不銹鋼之固熔鉻成份因碳化物之生成而消耗，使母材中之固熔鉻量降低，引起耐蝕性顯著降低之問題。因此，奧氏體不銹鋼之滲碳處理迄今全未被實(shí)施。本發(fā)明是鑒于上述情形而進(jìn)行了研究開發(fā)，其目的在于提供一種既可形成表面硬度大幅提高且又具有比母材更高耐蝕性之硬質(zhì)表面層之奧氏體不銹鋼的滲碳處理方法及由其制得的奧氏體不銹鋼制品。為了提高奧氏體不銹鋼的表面硬度，本發(fā)明人等在研究過程中探討在鋼的A1變態(tài)點(diǎn)以下之溫度實(shí)施滲碳處理之可能性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在滲碳處理之前或與滲碳處理之間時，以含氟氣體處理，即可使向來被視為不可能之奧氏體不銹鋼的滲碳處理變?yōu)榭赡?，尤其滲碳處理之溫度并不像以往之700℃以上高溫，而是在680℃以下，最好500℃以下之較低溫度領(lǐng)域便可收到良好的滲碳效果。經(jīng)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，以安定型不銹鋼作為上述奧氏體不銹鋼使用時，在滲碳前之中間加工中不會有鐵素體(Ferrite)析出，可維持奧氏體鐵單相之狀態(tài)，因而可以獲得均勻高硬度之滲碳層而且滲碳品不帶磁性。更發(fā)現(xiàn)，在上述奧氏體不銹鋼中如使用安定型不銹鋼，則在滲碳前之中間加工亦不會有鐵素體析出，得以維持奧氏體鐵單相，結(jié)果可得硬度高而均勻之滲碳層而且不帶磁性之滲碳品。尤其上述安定型不銹鋼如果是含鉬量1～6重量％之安定型不銹鋼或含鉻量13～25重量％之安定型不銹鋼時，更能使?jié)B碳層發(fā)揮比母材為優(yōu)的耐蝕性。在此所稱的安定型不銹鋼是指，一種在常溫實(shí)行所定之成型加工仍在金屬組織上不生成鐵素體，整個呈完全的奧氏體鐵相之不銹鋼?？色@得上述之比母材為優(yōu)的耐蝕性之滲碳層的理由雖未完全究明，但依本發(fā)明人等推考可能導(dǎo)因于形成于表層部的C濃化層構(gòu)成障壁層從而阻止金屬離子的擴(kuò)散。結(jié)果，自奧氏體不銹鋼制品之表面得以形成深度達(dá)5～70μm之滲碳表面層，而此滲碳層具有微維克氏硬度(Microvicker′sHardness)500～1050Hv，同時由于該滲碳層系由無鐵素體析出之奧氏體鐵相所構(gòu)成，因而該滲碳層可發(fā)揮高出母材之耐蝕性。又，依此滲碳所得之制品不發(fā)生如以往氮化處理品所遭遇之諸如表面膨脹、表面粗?；葐栴}。上述之鉬是一般所熟悉之鐵素體安定化元素，其對于奧氏體不銹鋼之奧氏體鐵相之安定化具有阻礙影響，因此若將其多量添加時，則必需增加鎳及氮等奧氏體鐵安定化元素之添加量，如此勢必增加原料之成本及制造成本，故鉬之添加量愈少愈佳。通常對安定型不銹鋼之鉬的添加量保持如SUS316系不銹鋼材料所規(guī)定之1.0～2.5重量％范圍，在成本上言較為可取。又，本發(fā)明中所言之不含鉻碳化物粒子之奧氏體鐵相是指，通過金屬材料結(jié)晶構(gòu)造解析上普遍被使用之X-光衍射計(jì)無法確認(rèn)有Cr23C6、Cr7C3及Cr3C2等結(jié)晶性碳化物存在之奧氏體鐵相。即，奧氏體不銹鋼的基相之奧氏體鐵相(即r-相)，其結(jié)晶構(gòu)造為面心立方格子，晶格常數(shù)(a)因?yàn)槭?.59(即a＝3.59)，故藉X-光衍射可得特定之衍射高峰(diffractionpeak)。對此，Cr23C6雖為相同的面心立方格子，但其晶格常數(shù)a＝10.6；Cr7C3為三方晶，其晶格常數(shù)a＝14.0，c＝4.53，而Cr3C2為斜方晶，其晶格常數(shù)a＝5.53，b＝2.821，c＝11.49，因此這些鉻碳化物與上述奧氏體鐵相具有不同的結(jié)晶構(gòu)造及晶格常數(shù)，故其衍射高峰與上述奧氏體鐵相之衍射高峰相異。因此，如在滲碳硬化層有鉻碳化物存在時，其X-光衍射會出現(xiàn)奧氏體鐵單相所無的鉻碳化物之高峰。對此，本發(fā)明之滲碳硬化層是無上述鉻碳化物存在，碳原子是滲入并且固熔致使母相之奧氏體鐵相的格子等會扭曲而呈膨脹之奧氏體鐵相，故藉X-光衍射時不會出現(xiàn)鉻碳化物的高峰。再者，本發(fā)明中所言之安定型不銹鋼，如上所述，是指在常溫加工成所定之制品形狀時，在金屬組織上不生成鐵素體而完全呈奧氏體鐵相之不銹鋼，亦即在如圖4所示之Cr當(dāng)量及Ni當(dāng)量之關(guān)系圖(schaeffer狀態(tài)圖)中，上述Cr當(dāng)量及Ni當(dāng)量在圖中所示之領(lǐng)域(A)范圍內(nèi)之組成之不銹鋼。在此所言之Cr當(dāng)量及Ni當(dāng)量是各別由下式(2)所示之?dāng)?shù)值C當(dāng)量＝Cr重量％+Mo重量％+1.5×Si重量％+0.5×Nb重量％(1)Ni當(dāng)量＝Ni重量％+30×C重量％+0.5×Mn重量％(2)在本發(fā)明中，耐蝕性之評估是將滲碳處理品(本發(fā)明)及未處理之母材(對照品)的試樣保持于同一加速腐蝕環(huán)境下及同一條件下，而以表示腐蝕度指標(biāo)之有意義差值評估。在此所言之加速腐蝕環(huán)境是指鹽水噴霧、生理食鹽水浸漬、Hcl水溶液等酸性溶液浸漬等，但不限定于此?，F(xiàn)將本發(fā)明的實(shí)施詳細(xì)說明于下本發(fā)明是以使用含氟氣體，對含鉬量1～6重量％的安定型奧氏體不銹鋼，或含鉻量13～25重量％之安定型奧氏體不銹鋼實(shí)施預(yù)處理，或與預(yù)處理同時實(shí)施滲碳處理為其技術(shù)要旨。上述安定型奧氏體不銹鋼是指例如含木量1～3重量％之SUS316，SUS316L，SUS317之外，更包括添加有5～6重量％之鉬及添加有作為奧氏體鐵安定化元素之N量0.1～0.4重量％及Ni量22～25重量％之不銹鋼，或不含有鉬而含Cr13～25重量％及Ni8～22重量％之SUS304及SUS310等奧氏體不銹鋼材料。這些材料在本發(fā)明中稱為“母材”。上述安定型奧氏體不銹鋼中之鉬的添加量，雖然以上述1～6重量％為可取范圍，但由成本方面考量，1～3重量％范圍更為可取。此等安定型奧氏體不銹鋼材料是在諸如螺栓、螺帽、螺絲、墊圈、銷(pin)等固定用零件上廣泛被使用。本發(fā)明之奧氏體不銹鋼制品除了上述之固定用零件之外，更包括例如鍵條、表殼、紡織用梭之梭尖(shuttlepoint)，微細(xì)齒輪、刀具等以及各種產(chǎn)業(yè)使用之機(jī)械零件等。如上所述，本發(fā)明是在實(shí)施滲碳處理前或在實(shí)施滲碳處理的同時，于含氟氣體的氣氛下實(shí)施氟化處理。氟化處理所用之含氟氣體為例如NF3、BF3、CF4、HF、SF6、C8F6、WF6、CHF3、SiF4及ClF3等氟化合物氣體。此等可單獨(dú)或二種以上組合使用。除上述之氣體之外亦可使用分子內(nèi)含有氟原子(F)之其他含氟氣體。更可使用例如上述氟化合物氣體在熱分解裝置熱分解而生成之F2氣體，或其他方法制得之F2氣體。同時，上述之氟化合物氣體與F2氣體之混合氣體亦可使用。上述之氟化合物氣體或F2氣體等含氟氣體可以其本身單獨(dú)使用，但通常是以N2氣體等惰性氣體稀釋后使用。如此稀釋之氣體中，含氟氣體本身之濃度以容積基準(zhǔn)計(jì)，通常為10000～100000ppm，較可取為20000～70000ppm，更可取為30000～50000ppm。上述之NF3在常溫下為氣態(tài)，化學(xué)安定性高，因此使用上極方便。此種NF3氣體通常是與上述之N2氣體組合而在上述濃度范圍內(nèi)使用。上述氟化處理之實(shí)施方法，依本發(fā)明是先將待處理之奧氏體不銹鋼置于爐中，在上述濃度的含氟氣體氣氛下加熱保持而進(jìn)行氟化處理。此時之加熱條件是將奧氏體不銹鋼保持于例如250～600℃，最好為280～450℃溫度范圍，同時保持10至數(shù)10分鐘。將奧氏體不銹鋼在含氟氣體氣氛下，依上述條件處理時，形成于奧氏體不銹鋼表面的含有Cr2O3之鈍態(tài)(passivestate)皮膜即會變?yōu)榉?。此氟化膜比上述之鈍態(tài)膜容易被滲碳用碳原子所滲透，因此奧氏體不銹鋼表面乃因上述之氟化處理變成碳原子易滲透之表面狀態(tài)。經(jīng)上述之氟化處理后，對奧氏體不銹鋼實(shí)施滲碳處理。此時將其加熱保持于680℃以下之溫度，較好為600℃以下溫度，最好為400～500℃溫度，并引入由CO+H2混合氣體組成之滲碳用氣體，或由RX氣體[RX之組份為CO∶23容積％+CO2∶1容積％+H2∶31容積％+H2O∶1容積％+余量之N2]組成之滲碳?xì)怏w，使?fàn)t內(nèi)充滿滲碳用氣體之下進(jìn)行滲碳處理。即，本發(fā)明是將奧氏體不銹鋼保持在其芯部不發(fā)生軟化或熔化之低溫條件下進(jìn)行滲碳處理。上述之CO+H2混合氣體之比率是以CO∶2～10容積％、H2∶30～40容積％較為可取。上述之氟化處理及滲碳處理是在如圖1所示之金屬制的馬弗爐(mufflefumacs)中進(jìn)行。即在此爐中先行氟化處理，繼之再行滲碳處理。圖1中，1為爐、2為其外殼、3為加熱器、4為內(nèi)容器、5為氣體引入管、6為排氣管、7為馬達(dá)、8為風(fēng)扇、11為鐵網(wǎng)制籠、13為真空泵、14為排氣處理裝置、15、16為鋼瓶、17為流量計(jì)、18為閥。于此爐1中放置奧氏體不銹鋼制品10，將鋼瓶16接連于管路及將NF3等含氟氣體一邊引入上述之爐1中一邊加熱進(jìn)行氟化處理，同時藉由真空泵13從排氣管6抽排氣體，經(jīng)排氣處理裝置14使其無毒化后排放至外部。隨后再接連鋼瓶15于管路而將滲碳用氣體引入爐1中進(jìn)行滲碳處理，然后經(jīng)由排氣管6及排氣處理裝置14將氣體排放至外部。經(jīng)此一連串作業(yè)，對制品10進(jìn)行氟化處理及滲碳處理。依上述程序處理時，可以在奧氏體不銹鋼的表面形成相當(dāng)深而均勻之[碳原子]之?dāng)U散滲透層。此滲透層系呈母相之奧氏體鐵相中固熔多量之碳原子而發(fā)生晶格扭曲之狀態(tài)，因此比母材具有顯著為高之硬度且比母材具有更佳之耐蝕性。以代表性之奧氏體不銹鋼之SUS313板材作為試樣，利用圖1所示之馬弗爐1實(shí)行氟化處理及滲碳處理之例子說明于次。首先在NF3+N2(NF310容積％，N290容積％)之含氟氣體氣氛下及在溫度350℃下實(shí)行氟化處理20分鐘，待將上述含氟氣體自爐排出后，將滲碳用氣體之CO+CO2+H2混合氣體(CO38容積％+CO22容積％+H260容積％)引入爐中，于450℃下保持18小時進(jìn)行滲碳處理。結(jié)果在該試樣SUS316板材之表面形成了表面硬度Hv＝850(芯部Hv＝220～230)、深度20μm之硬化層。對此形成有硬化層之試樣依JIS2371實(shí)施鹽水噴霧試驗(yàn)，結(jié)果經(jīng)過480小時以上仍完全無生銹跡象。上述之硬化層全不被不銹鋼組織之耐蝕試驗(yàn)用試藥(酸性苦味酸醇溶液)蝕刻，只勉強(qiáng)被王水蝕刻，而且該硬化試樣之表面粗度殆無惡化，同時亦不發(fā)生源自膨脹之尺寸變化以及亦不帶任何磁性。本發(fā)明人等另將奧氏體不銹鋼片之種類、滲碳處理溫度等作多種之組合進(jìn)一步調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，滲碳處理溫度超過600℃時，不但奧氏體不銹鋼之芯部易發(fā)生軟化，且會使硬化層之耐蝕性大幅降低之一事實(shí)。即，由耐蝕性觀點(diǎn)言，滲碳處理溫度宜在600℃以下，更好為設(shè)定在500℃以下，便可獲得良好結(jié)果，最佳之滲碳處理溫度則在400～500℃范圍。滲碳處理溫度高到超過450℃時，在硬化層之表面或可能發(fā)生微量之Cr23C6等碳化物析出之現(xiàn)象，但依本發(fā)明，將該滲碳處理品浸漬于上述之HF+HNO3溶液或HCl+HNO3溶液等強(qiáng)酸中，便可將該析出碳化物去除掉，從而確保高于母材之耐蝕性及硬度高于Hv＝850以上之表面硬度。又，依上述方法滲碳處理之奧氏體不銹鋼制品，其表面形成之滲碳硬化層的表面有時會因滲碳而變?yōu)楹谏?，同時會因存在于滲碳?xì)夥罩兄倭垦踉佣谏鲜鰸B碳硬化層的最表面層形成鐵系內(nèi)部氧化層。但此種內(nèi)部氧化層可藉浸漬于上述之HF+HNO3溶液或HCl+HNO3溶液等強(qiáng)酸中，與去除上述之析出碳化物之同時將其一并去除，去除后，仍可確保高于母材之耐蝕性及Hv＝850以上之表面硬度。同時，經(jīng)上述強(qiáng)酸之浸漬處理去除內(nèi)部氧化層之后之奧氏體不銹鋼制品仍顯示與滲碳處理前同樣之輝度。圖2所示之X-光衍射圖譜C為SUS316板材在480℃滲碳處理后，在濃度HF5容積％+HNO315容積％溶液之強(qiáng)酸中浸漬20分鐘后之處理品的X-光衍射圖。由其中可知完全無碳化物存在。對此加以更詳細(xì)說明如下。即，對滲碳處理后之處理品表面詳予觀察結(jié)果發(fā)現(xiàn)在其表面至深2～3μm的部分有呈暗色之層存在，藉X-光衍射確認(rèn)其為鐵的內(nèi)部氧化層。產(chǎn)生此內(nèi)部氧化層之原因經(jīng)推測為，在400～800℃范圍之含CO氣氛環(huán)境是滲碳反應(yīng)()及Fe的氧化反應(yīng)()可同時共存的領(lǐng)域，因而在此環(huán)境下實(shí)施滲碳處理結(jié)果形成上述的內(nèi)部氧化層。此種鐵的內(nèi)部氧化層在700℃以上之溫度處理之傳統(tǒng)滲碳處理法中是不能觀察到的。例如，以在480℃下實(shí)行滲碳處理12小時后的SUS316L(含C0.02重量％、Cr17.5重量％、Ni12.0重量％、Mo2.0重量％)系凹頭螺栓及墊圈為例而言，顯示硬化層深度30μm，表面硬度Hv＝910，但表面為黑色。將此黑色的滲碳處理品浸漬于加溫至50℃之HF5容積％+HNO325容積％溶液20分鐘后，施以輕微噴砂處理，則黑色消除其表面呈現(xiàn)大致如滲碳處理前之輝度。對此制品依JIS2371之鹽水噴霧試驗(yàn)結(jié)果，經(jīng)過2000小時仍無生銹跡象。另對有機(jī)、無機(jī)之耐酸試驗(yàn)以及對生理食鹽水之溶出試驗(yàn)中顯示比母材為優(yōu)的耐蝕性。如上所述，依本發(fā)明之滲碳處理時，處理品可發(fā)揮比奧氏體不銹鋼母材為優(yōu)之耐蝕性。其原因經(jīng)推考可能基于下述二理由。即，第一，本發(fā)明于滲碳前由于先實(shí)施氟化處理使得滲碳處理可在680℃以下之較低溫度實(shí)施，經(jīng)此較低溫的滲碳處理結(jié)果，存在于奧氏體不銹鋼內(nèi)之固熔鉻成份(此成份可發(fā)揮耐蝕性)變?yōu)殡y以析出之Cr7C3或Cr23C6等碳化物而減少其析出量，結(jié)果有較多之固熔鉻成份殘存于奧氏體不銹鋼內(nèi)，于是防止母材之耐蝕性的降落，此一事實(shí)由將SUS315材置于NF310容積+N290容積％之含氟氣體氣氛下在300℃氟化處理40分鐘，然后在CO32容積％+CO23容積％+H261容積％之滲碳用氣體氣氛下在600℃滲碳處理4小時所得之制品(其X-光衍射圖如圖3所示)及在450℃滲碳處理16小時所得之制品(其X-光衍射圖B如圖2所示)之硬化層的X-光衍射結(jié)果與未處理品(其X-光衍射圖A如圖2所示)互相比較即可證明。即，由圖可知，圖3所示在600℃處理之滲碳處理品有Cr23C6之高且尖銳之高峰(peak)顯現(xiàn)。此意味，有較多量之上述鉻碳化物析出，殘存于奧氏體不銹鋼內(nèi)之固熔鉻成份較少。對此，在450℃處理之滲碳處理品(圖2之B)則看不到Cr23C6之高峰。此意味上述之鉻碳化物之析出量微少，殘存于奧氏體不銹鋼內(nèi)之固熔鉻成份多，制品表現(xiàn)高耐蝕性。第二，由于本發(fā)明使用含鉬量1～6重量％之安定型不銹鋼或鉻量13～25重量％之安定型奧氏體不銹鋼，故在其表層部可形成一種源自C濃化層之障壁層，此障壁層發(fā)揮阻止金屬離子擴(kuò)散之功效且由于添加有助于提高奧氏體不銹鋼之耐酸性之鉬成份等效果，使得滲碳硬化層發(fā)揮優(yōu)于母材之耐蝕性。另外，滲碳處理品的硬度的提高可推考基因于碳原子之滲透引發(fā)奧氏體鐵結(jié)晶格子之扭曲。即，450℃之滲碳處理品的X-光衍射之奧氏體鐵相的高峰位置(圖2之B所示)及480℃之滲碳處理后再經(jīng)酸洗之制品之奧氏體鐵相的高峰位置(圖2之C所示)均比SUS316未處理品之奧氏體鐵相的高峰位置(圖2之A所示)朝向低角側(cè)(即左側(cè))移位。此證明上述滲碳處理品(圖2之B及C所示)，之奧氏體鐵結(jié)晶格子已有發(fā)生扭曲之一事實(shí)。上述之X-衍射均使用RINT1500型裝置，且在50kv、200mA、Cu靶條件下實(shí)行。又，在500℃以下之較低溫領(lǐng)域時，由于奧氏體鐵組織下之碳(C)的擴(kuò)散速度相當(dāng)緩慢，故形成厚膜需相當(dāng)長之時間，例如可形成最厚之硬化層之SUS316L系之場合，在溫度490℃處理12小時時可形成厚度37μm之滲碳硬化層，但再繼續(xù)實(shí)施12小時之滲碳，其全滲碳硬化層亦只不夠僅達(dá)約49μm。因此，欲獲得深度達(dá)70μm之厚硬化層需時70小時以上。如此長時間之處理似將失去經(jīng)濟(jì)性。然而，縱使要求較厚硬化層之例如攻螺絲(drilltapping)之場合，只要有形成40μm之硬化層即可滿意的鉆設(shè)厚度2.3mm之SPCC(冷軋鋼板)，故，可以在不失經(jīng)濟(jì)性之處理時間范圍內(nèi)獨(dú)得有用之滲碳層。又，若將上述滲碳層中之碳濃度控制于2.0重量％或其附近時，表面硬度之增進(jìn)效果更為顯著。如上述，依據(jù)本發(fā)明時，由于在滲碳處理之前，或于滲碳處理之同時，在含氟氣體氣氛下將奧氏體不銹鋼保持在加熱狀態(tài)，故可將滲碳處理時之溫度設(shè)定在680℃以下。因此，可以在完全不損害奧氏體不銹鋼所具有之良好加工性等之下，形成高表面硬度且又可得優(yōu)于母材之耐蝕性。加之，本發(fā)明由于可藉滲碳處理提高表面硬度，故不致于發(fā)生如氮化處理所難以避免之例如表面粗度之惡化現(xiàn)象或原因于膨脹之尺寸精度之低落及帶磁性等種種缺失。依本發(fā)明所制得之奧氏體不銹鋼制品可允許碳原子滲入而自表面形成深達(dá)5～70μm厚度之滲碳硬化層。此硬化層可形成具500～1180Hv，更佳為500～1050Hv之硬度。又，此硬化層中由于無鉻碳化物析出，整體實(shí)質(zhì)上由奧氏體鐵相構(gòu)成，尤其其最表層部形成有源自C濃化層之障壁層，以致具有較母材為優(yōu)之耐蝕性。因此頗適合用來制造例如螺栓、螺帽、螺絲等固定用零件，及一般產(chǎn)業(yè)所用之機(jī)械零組件例如各種軸類、輪葉、軸承、彈簧及閥零件等多種機(jī)械零件。同時適合作為例如食品機(jī)械、化學(xué)工廠及半導(dǎo)體工業(yè)等領(lǐng)域所用之機(jī)械零件用材料而使用。以下依實(shí)施例具體說明本發(fā)明。實(shí)施例在實(shí)施例中準(zhǔn)備復(fù)數(shù)個之SUS316(含Cr17重量％，Ni13.5重量％，Mo2.5重量％，C0.07重量％及Fe余量)軋板片(2.5mm(厚)×15mm×15mm)及SUS304(含Cr18.5重量％，Ni8.5重量％，C0.08重量％，F(xiàn)e余量)之軋板片(2.5mm(厚)×15mm×15mm)。此等試片之芯部硬度SUS316為Hv＝220～230，SUS304為Hv＝170～180。將此等試片置于圖1所示之爐中加熱至320℃時引入含氟氣體(NF220容積％+N2余量之混合氣體)15分鐘進(jìn)行氟化處理后，吹噴N2氣體使其充滿爐內(nèi)后再引入滲碳用氣體(He31容積％+CO21容積％+CO21容積％+N2余量)在此氣體氣氛下保持于15小時以進(jìn)行滲碳處理。繼后將此等處理品浸漬于加溫至55℃之HF3容積％+HNO315容積％溶液中30分鐘以實(shí)行凈化作用，制得表面形成有滲碳硬化層之試片。此等硬化層之深度(即厚度)及表面硬度經(jīng)測定結(jié)果，SUS316之硬化層厚度為32μm，表面硬度為Hv＝980，而SUS304為28μm，Hv＝1080。將上述經(jīng)滲碳處理之SUS316及SUS304試片及各該材料之未處理試片浸漬于加溫至50℃之5容積％HCl水溶液中，經(jīng)過3小時后藉原子吸收分析法測定溶液中之金屬離子的溶出濃度作為耐蝕性之評估依據(jù)。結(jié)果示于下表1。表1<tablesid="table1"num="001"><tablewidth="710">時間(H)溫度(℃)金屬離子溶出濃度(ppm)FeNiCrSUS361未處理3501983040滲碳品3503.60.60.4SUS304未處理350720150180滲碳品3501503328</table></tables>由表1之結(jié)果可知，SUS316之滲碳處理品比未處理品(即母材)具有顯著良好之耐蝕性；而SUS304之滲碳處理品亦同樣顯示比未處理品為佳之耐蝕性。附圖之簡要說明圖1為本發(fā)明滲碳處理所用之爐及附屬裝備之構(gòu)成圖；圖2為SUS316未處理品、SUS316板材在450℃滲碳處理之處理品及SUS316板材在480℃滲碳處理后再予強(qiáng)酸浸漬處理之處理品的X-光衍射圖；圖3為SUS316板材在600℃滲碳處理之處理品的X-光衍射圖；及圖4表示奧氏體不銹鋼的Cr當(dāng)量與Ni當(dāng)量之關(guān)系線圖。權(quán)利要求1.一種奧氏體不銹鋼之滲碳方法，此方法包括于滲碳處理前，在含氟氣體氣氛下將奧氏體不銹鋼保持在加熱狀態(tài)下實(shí)行氟化處理，繼之將滲碳處理時之溫度設(shè)定于680℃以下之溫度實(shí)行滲碳處理，其中該奧氏體不銹鋼為含鉬量1～6重量％之安定型奧氏體不銹鋼或含鉻量13～25重量％之安定型奧氏體不銹鋼，藉上述滲碳處理形成比母材為優(yōu)之耐蝕性之滲碳硬化層。2.權(quán)利要求1之方法，其中滲碳處理時之溫度是設(shè)定在400～500℃范圍。3.權(quán)利要求1或2之方法，其中在含氟氣體氣氛下之氟化處理是將奧氏體不銹鋼加熱至250～450℃之溫度范圍。4.一種奧氏體不銹鋼制品，其特征為母材是由含鉬量1～6重量％之安定型奧氏體不銹鋼或含鉻量13～25重量％之安定型奧氏體不銹鋼構(gòu)成，在其表面至深達(dá)5～70μm之表面層形成有因碳原子滲入而硬化之滲碳硬化層，此硬化層是由不含鉻碳化物粒子之奧氏體鐵相形成，具有微維克氏硬度100～1050Hv，且具有比母材為優(yōu)之耐蝕性全文摘要提供一種在含氟氣體氣氛下加熱保持后，在680℃以下之溫度實(shí)行滲碳處理之奧氏體不銹鋼之滲碳方法及由該方法制得之奧氏體不銹鋼制品；被處理材為含鉬量1～6重量％之安定型奧氏體不銹鋼或含鉻量13～25重量％之安定型奧氏體不銹鋼。經(jīng)上述滲碳處理之制品具有比母材為優(yōu)之耐蝕性滲碳硬化層。文檔編號C23C8/06GK1160774SQ9710105公開日1997年10月1日申請日期1997年1月27日優(yōu)先權(quán)日1996年1月30日發(fā)明者田原正昭,仙北谷春男,北野憲三,林田忠司申請人:大同北產(chǎn)株式會社