钢铁部件和钢铁部件的制造方法技术

一种钢铁部件，在钢铁制的被处理材料的至少一部分叠层有碳浓度比上述被处理材料高且为1.0wt.％以下的多个层，上述多个层中最表面层的碳浓度最高。一种钢铁部件的制造方法，至少包括：在钢铁制的被处理材料的至少一部分，喷雾包含碳的粉体，形成碳浓度比上述被处理材料高的第一层的工序；和在上述第一层的至少一部分，喷雾包含碳的粉体，形成碳浓度比上述第一层高的第二层的工序，包含上述第一层和上述第二层的多个层的碳浓度为1.0wt.％以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及钢铁部件及其制造方法。
技术介绍
驱动零件、齿轮、轴承等机械零件在经常施加较高的负荷的环境下使用，因此，要 求较高的机械强度、例如硬度和疲劳强度。这种机械零件可以使用碳钢、铬钢、铬钼钢、镍铬 钼钢等机械结构用钢。 就机械结构用钢而言，要求：表面的抗疲劳性高、材料本身为了确保零件的耐冲 击性而确保韧性的这样的在外部和内部相反的性质。作为材料，大多数以例如像低合金钢 (由JIS-G4104规定的SCM415等）那样的、碳浓度较低、韧性较高的材料为母材，实施使 碳固溶于材料表面而提高碳浓度，并提高硬度和抗疲劳性的浸碳处理或浸碳氮化处理。 但是，仅仅进行碳扩散时，表面固化层的碳浓度分布保持倾斜，不易较厚地形成必 要的碳浓度的组织。另外，当要增厚表面固化层时，在表面上过量浸碳（过浸碳），表面固化 层脆化。例如，专利文献1中公开了一种方法，在母材表面形成高碳钢或高碳低合金钢的硬 质覆膜，然后通过加热处理将母材和硬质覆膜扩散接合，来确保期望的强度。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开平11 一 222663号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题 但是，专利文献1的方法中存在如下课题，作为被处理材料的母材和高碳钢的覆 膜的碳浓度差较大，在母材和覆膜之间易于产生剥离。 本专利技术的目的在于：使被处理材料和表面固化层不易剥离。 用于解决课题的方案 为了实现上述目的，采用例如请求保护的范围所记载的方案。 专利技术效果 根据本专利技术，可以使被处理材料和表面固化层不易剥离。【附图说明】 图1是钢铁部件的结构图的例子。 图2是钢铁部件的结构图的例子。 图3是说明对被处理材料形成第一层、第二层的方法的工序图的例子。 图4是第二实施例所示的钢铁部件的示意图的例子。 图5是表示第二实施例所示的钢铁部件的截面的示意图的例子。 图6是说明第二实施例所示的钢铁部件的形成方法的工序图的例子。【具体实施方式】 本专利技术的钢铁部件在被处理材料（钢铁部件）的表面具备多层碳浓度比被处理材 料高的层（高碳钢层）。高碳钢层的碳浓度全部为1. 〇wt. %以下，最接近表面的层的碳浓 度最高。 图1中表示本专利技术的实施方式。在被处理材料101的至少一部分，将碳浓度比被 处理材料高且为1. 〇wt. %以下的高碳钢层即第一层102、第二层103依次叠层，形成钢铁部 件100。使第二层的碳浓度比第一层高。另外，图2中表示另一实施方式。本实施方式中，在图1所示的钢铁部件的第二层 上叠层碳浓度比第二层高、且碳浓度为1. 〇wt. %以下的第三层104。 作为实施表面处理的被处理材料的例子，可以列举低碳钢、低碳合金钢。例如可以 列举：铬钢、铬钼钢、铬钼镍钢、铬锰钢、铬镍钢（不锈钢）等韧性较高的材料，各自的合金组 成由JIS、ASTM等国内外的各种标准所限定。 要求在被处理材料上覆盖的多个高碳钢层的碳浓度均比被处理材料高，且为 l.Owt. %以下。通过使各层的碳浓度比被处理材料高，能够形成疲劳强度优异的层。另外， 通过将各层的碳浓度设为1. 〇wt. %以下，能够防止在晶界中过量析出网眼状渗碳体，因此， 能够降低表面脆化，并能够形成疲劳寿命较长的层。高碳钢层至少具备第一层、第二层，根 据需要进一步在其上形成一个以上的层，碳浓度从被处理材料向最表面层变高。 在不进行浸碳扩散，而对被处理材料覆盖层来提高钢铁部件方面的碳浓度的情况 下，通过设置多个层，能够缩小层间的碳浓度差，因此，能够减少被处理材料与高碳钢层之 间的剥离、高碳钢层的层间的剥离或裂纹等。另外，能够自由地调节需要的碳浓度和层的厚 度。当层成为三层以上的多层时，即使在最表面层和被处理材料的碳浓度差较大的情况下， 也能够缩小各层的碳浓度差，因此，能够减少被处理材料与层之间的剥离、层间的剥离等。 此外，图中，层间被明确区分，但从碳浓度高的层向低的层产生一些碳扩散，因此， 在层与层的分界存在膜厚方向上缓和的碳浓度的倾斜。本专利技术中，将碳浓度倾斜的部分允 许作为层间（分界）。 各层的碳以外的合金组成没有特别限定，但作为这种钢材的一例，可以列举高碳 钢、高碳合金钢。特别是在形成碳以外的合金元素的组成与被处理材料大致一致的第一层、 第二层、根据需要形成的其上的一层以上的层（以下，称为多个高碳钢层）时，与被处理体 的一体性优异，能够防止局部的复合化合物的产生，故优选，但为了除抗疲劳性之外还要同 时实现耐蚀性和耐热性等其它特性的改善，可以加减其它的合金元素。 另外，多个高碳钢层也可以以相同厚度形成于被处理材料的表面全体上，但也可 以在被处理材料的表面上使各层保持厚度分布，或仅形成于被处理材料的一部分。特别是 如果以机械零件为例，则为旋转轴时可以仅在与轴承的接触部、为齿轮时可以仅在齿顶、为 加压辊时可以仅在与部件的接触部这样的要求特别高的疲劳强度的部位形成各层。这种部 分的处理适合于分别控制要保持韧性的部位和要保持抗疲劳性的部位的特性时。另外，也 可以在被处理材料的表面中，像未形成层的部位、仅形成第一层的部位、形成第一层和第二 层的部位这样的、在被处理材料表面配置分布而形成各层。同样，在第二层上形成的一层以 上的层也可以部分形成于被处理材料上。这种多个高碳钢层的形成方法具有各种方法，作为形成速度和对被处理材料的密 合性优异的方法，例如可以列举：冷喷涂法、蜗杆喷涂法、等离子喷镀法、电弧喷镀法、火焰 喷镀法、堆焊法、气溶胶沉积法等，如图3所示，可以列举逐次形成各层的方法。 (a)准备形成高碳钢层的被处理材料101。 (b)在被处理材料101上形成第一层102。各层的材料为了适于各方法而以粉体、 线材、棒材等形式供给。本图中采用喷雾粉体并堆积于被处理材料的方法。例如使用碳浓 度较低的粉体（第一粉体）通过上述方法进行成膜。该粉体的碳浓度比被处理材料高，且 为l.Owt. %以下。第一粉体也可以使用将碳和其它粉末混合而成的粉体。在形成层时，只 要层整体所包含的碳浓度比被处理材料高且为1. 〇wt. %以下即可。 (c)在第一层102上形成第二层102。关于第二层，使用碳浓度比第一层高的粉体 (第二粉体）成膜于第一层102上。第二粉体也可以与第一粉体同样，使用将碳和其它粉末 混合而成的粉体。在形成层时，只要层整体所包含的碳浓度比第一层高且为l.Owt. %以下 即可。 (d)形成高碳钢层为两层时的钢铁部件100。 如果改变碳浓度不同的多种粉体的混合比，则即使在将高碳钢层设为多层的情况 下，也能够减少层形成所需要的原料种类，故更优选。成膜条件可以根据使用的方法、被处 理材料、各层的材料适当调整，但在将成膜时的被处理材料的温度设为室温以上时，改善成 膜效率，提高各层对被处理材料的密合力，在各层界面上可以进一步促进相互扩散，故优 选。其中，成膜温度优选根据被处理材料、各层的材料的耐热性和耐氧化性等各个条件进行 调整。不仅是上述层的形成，而且也可以之后进一步实施淬火、回火等热处理、浸碳、氮化等 表面处理。 以下，使用【附图说明】实施例。 实施例1 本实施例中，对将钢铁部件100设为板材的实施例进行说明。本实施例中的钢铁 部件100的结构图如图1所示。本实施例中，用于钢铁部件100的被处理材料101使用长 度50m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢铁部件，其特征在于：在钢铁制的被处理材料的至少一部分叠层有碳浓度比所述被处理材料高且为1.0wt.％以下的多个层，所述多个层中最表面层的碳浓度最高。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：桑原孝介，朴珉奭，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP