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

通过低温等离子处理提高双相不锈钢复合材料的功能

• 批准号: 21K04733
• 负责人: 足立 振一郎
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04733/
• 关键词: 低温プラズマ窒化処理; 二相ステンレス鋼; レーザメタルデポジション; 耐摩耗; 耐腐食; 窒化処理; 浸炭処理

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．

使用含有奥氏体不锈钢粉末和铬粉的粉末材料通过激光金属沉积来制备不锈钢层，该粉末具有各种比例的稳定铁氧体相的作用。据证实，与奥氏体相比，不锈钢层的结构中的铬粉的比例增加，铁素体相的比例随着铬粉的比例而增加。此外，观察到金属结构也随着奥氏体和铁氧体相变的比率的变化而显着变化。我们研究了扩展的奥氏体相（S相）的特性的影响，其中通过进行低温等离子体硝化处理以及奥氏体相和铁矿相的比率变化，通过产生双链不锈钢层的产生使氮溶解在过饱和。结果，观察到，随着铁氧体相的比例增加，S相的厚度变得更薄。这被认为是由于铁素体相比奥氏体相慢的氮扩散率所致。随着铁氧体相的增加，S相的表面硬度变得更加困难。此外，在使用氧化铝球的往复运动摩擦磨损试验中，由于铁氧体相增加而导致的耐磨性提高。将来需要进一步的审查，但据估计，双链不锈钢层具有两种类型的S相：S相中的氮相位在奥斯丁岩相中过饱和的S相和S阶相中的S相中的固体溶液在铁矿相中固体固体，而铁矿相中的S相比S阶段比S阶段的相位更难。另一方面，通过阳极极化测量值评估了耐腐蚀性，尽管铬的量增加，但在钝化膜的形成中起着重要作用，但发现随着铁矿相的增加，耐腐蚀性降低。

项目成果

レーザクラッドによる二相ステンレス鋼層への窒化処理

激光熔覆双相不锈钢层氮化处理

• 发表时间: 2022
• 作者: Sarizam Mamat;Nur Azmina Sidek;Nur Aina Aqilah Mohd Afandi;Rose Alifah Ellyana Roslan;Teo Pao Ter;Toshifumi Yuji;Shinichi Tashiro* and Manabu Tanaka;上村葵，阿相英孝;阿相英孝，石塚風羽，竹内遼;足立振一郎，山口拓人
• 通讯作者: 足立振一郎，山口拓人