低温プラズマ処理による二相ステンレス鋼複合造形物の高機能化

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オーステナイト系ステンレス鋼の粉末とフェライト相を安定化する効果のあるクロム粉末を，種々の比率で配合した粉末材料を用いて，レーザメタルデポジションによりステンレス鋼層を作製した．クロム粉末の比率が増加するにつれて，ステンレス鋼層の組織はオーステナイト相よりフェライト相の割合が増加することを確認した．また，オーステナイト相とフェライト相の割合が変化することで，金属組織も顕著に変化することが認められた．作製した二相ステンレス鋼層に低温プラズマ窒化処理を行い，窒素を過飽和に固溶した拡張オーステナイト相(S相)の特性が，オーステナイト相とフェライト相の割合が変化することで生じる影響について検討をした．その結果，フェライト相の割合が増加するにつれて，S相の膜厚が薄くなることが認められた．これは，窒素の拡散速度がオーステナイト相中よりフェライト相中の方が遅いことに起因すると考えられる．S相の表面硬さは，フェライト相が増加するにつれて硬くなった．さらに，アルミナボールを用いた往復しゅう動摩擦摩耗試験においても，フェライト相の増加による耐摩耗性の向上が確認された．今後さらなる精査が必要であるが，二相ステンレス鋼層にはオーステナイト相に窒素が過飽和に固溶したS相とフェライト相に固溶したS相の2種類のS相が存在し，フェライト相のS相の方がオーステナイト相のS相より硬さが硬いことに起因すると推察される．一方，アノード分極測定により耐腐食性を評価した結果，不動態皮膜形成に大きな役割を果たすクロム量が増加したにも関わらず，フェライト相が多いほど耐腐食性が低下することが認められた．