JP3172342B2 - 鉄鋼材料の検査方法及び表面改質方法 - Google Patents
鉄鋼材料の検査方法及び表面改質方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄鋼材料の耐摩耗性の
検査方法及び表面改質方法に関し、特に表層にイオンが
注入された鉄鋼材料の耐摩耗性の検査方法及び鉄鋼材料
の表面に耐摩耗性に優れた構造を形成するための表面改
質方法に関するものである。
検査方法及び表面改質方法に関し、特に表層にイオンが
注入された鉄鋼材料の耐摩耗性の検査方法及び鉄鋼材料
の表面に耐摩耗性に優れた構造を形成するための表面改
質方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】鉄鋼材料にチタンイオンを注入すること
により、その表面の耐摩耗特性が向上することはよく知
られている。例えば、文献：I.L. Singer, Appl. Surfa
ce Sci., 18 (1984) p28-p62には、５２１００鋼にチタ
ンイオンを１９０ｋｅＶで５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ
2注入すると、この注入中に５２１００鋼の表層に炭素
が混入して鉄−チタン−炭素系の非晶質相が形成され、
この非晶質相が５２１００鋼の耐摩耗特性を向上させる
ことが示されている。
により、その表面の耐摩耗特性が向上することはよく知
られている。例えば、文献：I.L. Singer, Appl. Surfa
ce Sci., 18 (1984) p28-p62には、５２１００鋼にチタ
ンイオンを１９０ｋｅＶで５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ
2注入すると、この注入中に５２１００鋼の表層に炭素
が混入して鉄−チタン−炭素系の非晶質相が形成され、
この非晶質相が５２１００鋼の耐摩耗特性を向上させる
ことが示されている。
【０００３】また、チタンイオンの注入に続いて炭素イ
オンを注入することにより、鉄鋼材料の耐摩耗性を更に
向上させることも行われている。例えば、文献：D.M. F
ollstaedt,J.A.Knapp and L.E.Pope,Nucl.Instrum.Meth
ods Phys.Res.B42(1989)p205-p211、D.M.Follstaedt,J.
A.Knapp and L.E.Pope,MRS Res.Soc.Symp.Proc.vol140
(1989)p133-p146には、ＳＵＳ３０４鋼にチタンイオン
を１８０ｋｅＶで３．４×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2注
入した後に、炭素イオンを５０ｋｅＶで２×１０17ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ2注入すると、上述の鉄−チタン−炭素系
の非晶質相が注入層に形成されるが、チタンイオンの注
入量を増加して４．６×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2注入
した後に炭素イオンを２×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2注
入したときは、２０ｎｍ以下の炭化チタン構造を持つ微
細析出物が分散した非晶質相が注入層に形成されること
が示されている。
オンを注入することにより、鉄鋼材料の耐摩耗性を更に
向上させることも行われている。例えば、文献：D.M. F
ollstaedt,J.A.Knapp and L.E.Pope,Nucl.Instrum.Meth
ods Phys.Res.B42(1989)p205-p211、D.M.Follstaedt,J.
A.Knapp and L.E.Pope,MRS Res.Soc.Symp.Proc.vol140
(1989)p133-p146には、ＳＵＳ３０４鋼にチタンイオン
を１８０ｋｅＶで３．４×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2注
入した後に、炭素イオンを５０ｋｅＶで２×１０17ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ2注入すると、上述の鉄−チタン−炭素系
の非晶質相が注入層に形成されるが、チタンイオンの注
入量を増加して４．６×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2注入
した後に炭素イオンを２×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2注
入したときは、２０ｎｍ以下の炭化チタン構造を持つ微
細析出物が分散した非晶質相が注入層に形成されること
が示されている。
【０００４】また、鉄−チタン−炭素系の非晶質相のみ
が表層に出現した被処理材と、炭化チタン構造を持つ微
細析出物が分散した非晶質相が注入層に出現した被処理
材の摩擦特性とが１５−５ＰＨ鋼に於て比較されてい
る。例えば、文献：D.M.Follstaedt,J.A.Knapp,L.E.Pop
e,F.G.Yost and S.T.Picraux,Appl.Phys.Lett.,45(198
4)p529-p531には、チタンイオンを１８０ｋｅＶで５×
１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2注入することにより、鉄−チ
タン−炭素系の非晶質相のみが表層に形成された１５−
５ＰＨ鋼と、チタンイオンを１８０ｋｅＶで５×１０17
ａｔｏｍｓ／ｃｍ2注入した後に炭素イオンを３０ｋｅ
Ｖで２×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2注入することによ
り、炭化チタン構造を持つ微細析出物が分散した非晶質
相が注入層に形成された１５−５ＰＨ鋼とを比較する
と、後者の方が前者に比べて耐摩耗特性が優れているこ
とが示されている。
が表層に出現した被処理材と、炭化チタン構造を持つ微
細析出物が分散した非晶質相が注入層に出現した被処理
材の摩擦特性とが１５−５ＰＨ鋼に於て比較されてい
る。例えば、文献：D.M.Follstaedt,J.A.Knapp,L.E.Pop
e,F.G.Yost and S.T.Picraux,Appl.Phys.Lett.,45(198
4)p529-p531には、チタンイオンを１８０ｋｅＶで５×
１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2注入することにより、鉄−チ
タン−炭素系の非晶質相のみが表層に形成された１５−
５ＰＨ鋼と、チタンイオンを１８０ｋｅＶで５×１０17
ａｔｏｍｓ／ｃｍ2注入した後に炭素イオンを３０ｋｅ
Ｖで２×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2注入することによ
り、炭化チタン構造を持つ微細析出物が分散した非晶質
相が注入層に形成された１５−５ＰＨ鋼とを比較する
と、後者の方が前者に比べて耐摩耗特性が優れているこ
とが示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、非晶質
相中に炭化チタン構造を持つ微細析出物が分散するよう
にチタンイオン及び炭素イオンを二重に注入した鉄鋼材
料であっても、実際には高荷重での耐摩耗性は十分とは
言えず、その耐久性に問題があった。
相中に炭化チタン構造を持つ微細析出物が分散するよう
にチタンイオン及び炭素イオンを二重に注入した鉄鋼材
料であっても、実際には高荷重での耐摩耗性は十分とは
言えず、その耐久性に問題があった。
【０００６】一方、上述のようにチタンイオン及び／ま
たは炭素イオンを注入した鉄鋼材料が所望の耐摩耗特性
を得たか否かの検査は従来、実際に摩耗試験等により行
っていることから、その検査作業が煩雑であり、また非
破壊検査が行えないことから、製品の種類、製造量によ
っては検査が行えないことがあった。
たは炭素イオンを注入した鉄鋼材料が所望の耐摩耗特性
を得たか否かの検査は従来、実際に摩耗試験等により行
っていることから、その検査作業が煩雑であり、また非
破壊検査が行えないことから、製品の種類、製造量によ
っては検査が行えないことがあった。
【０００７】本発明者らは、鉄鋼材料にイオンを注入し
たときの注入層の構造変化を透過電子回折により解析す
ると、チタンイオンのみを注入した場合は、格子定数
０．２１０ｎｍから０．２３０ｎｍの間に非晶質相から
の回折リングの最大回折強度が現れ、これに炭素イオン
を注入すると、更に炭化チタン構造の析出物からの回折
リングが現れることに着目した。
たときの注入層の構造変化を透過電子回折により解析す
ると、チタンイオンのみを注入した場合は、格子定数
０．２１０ｎｍから０．２３０ｎｍの間に非晶質相から
の回折リングの最大回折強度が現れ、これに炭素イオン
を注入すると、更に炭化チタン構造の析出物からの回折
リングが現れることに着目した。
【０００８】このような従来技術の問題点に鑑み、本発
明の第１の目的は、チタンイオン及び炭素イオンを二重
に注入した鉄鋼材料の耐摩耗特性を検査する方法に於
て、苛酷な摺動環境に長時間耐え得る程度に耐摩耗性が
向上したかどうかを容易に検査する方法を提供すること
にある。また、本発明の第２の目的は、鉄鋼材料に耐摩
耗性に優れた表層構造を形成するための表面改質方法を
提供することにある。
明の第１の目的は、チタンイオン及び炭素イオンを二重
に注入した鉄鋼材料の耐摩耗特性を検査する方法に於
て、苛酷な摺動環境に長時間耐え得る程度に耐摩耗性が
向上したかどうかを容易に検査する方法を提供すること
にある。また、本発明の第２の目的は、鉄鋼材料に耐摩
耗性に優れた表層構造を形成するための表面改質方法を
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば上述した
第１の目的は、チタンイオン及び炭素イオンが表層に注
入された鉄鋼材料の耐摩耗性を検査する方法であって、
前記各イオンの注入層に形成された非晶質相に対して透
過電子回折を行うことにより得られる回折パターンの最
大回折強度となる格子定数から耐摩耗性を求めることを
特徴とする鉄鋼材料の検査方法を提供することにより達
成される。特に、前記格子定数が０．２１０ｎｍから
０．２３０ｎｍまでの間及び０．３３５ｎｍから０．３
５５ｎｍまでの間となる最大回折強度が回折パターンに
出現したときに所望の耐摩耗性が得られたと判断すると
良い。また、第２の目的はチタンイオン及び炭素イオン
の２重注入により鉄鋼材料の耐摩耗性を改善するための
表面改質方法であって、注入層の透過電子回折を行った
ときに０．２１０ｎｍから０．２３０ｎｍまでの間及び
０．３３５ｎｍから０．３５５ｎｍまでの間の格子定数
のところに最大回折強度が得られる構造となるように注
入処理を行うことを特徴とする表面改質方法を提供する
ことにより達成される。
第１の目的は、チタンイオン及び炭素イオンが表層に注
入された鉄鋼材料の耐摩耗性を検査する方法であって、
前記各イオンの注入層に形成された非晶質相に対して透
過電子回折を行うことにより得られる回折パターンの最
大回折強度となる格子定数から耐摩耗性を求めることを
特徴とする鉄鋼材料の検査方法を提供することにより達
成される。特に、前記格子定数が０．２１０ｎｍから
０．２３０ｎｍまでの間及び０．３３５ｎｍから０．３
５５ｎｍまでの間となる最大回折強度が回折パターンに
出現したときに所望の耐摩耗性が得られたと判断すると
良い。また、第２の目的はチタンイオン及び炭素イオン
の２重注入により鉄鋼材料の耐摩耗性を改善するための
表面改質方法であって、注入層の透過電子回折を行った
ときに０．２１０ｎｍから０．２３０ｎｍまでの間及び
０．３３５ｎｍから０．３５５ｎｍまでの間の格子定数
のところに最大回折強度が得られる構造となるように注
入処理を行うことを特徴とする表面改質方法を提供する
ことにより達成される。
【００１０】発明者らは、チタンイオン及び炭素イオン
の二重注入による表面の構造変化は、即ち耐摩耗性の変
化であるとして透過電子回折により苛酷な摺動環境にも
耐え得る鉄鋼材料の表面を検査した。
の二重注入による表面の構造変化は、即ち耐摩耗性の変
化であるとして透過電子回折により苛酷な摺動環境にも
耐え得る鉄鋼材料の表面を検査した。
【００１１】その結果、チタンイオン及び炭素イオンの
注入量により異なる構造を持つ非晶質相が表層に形成さ
れることが判明した。また、０．２１０ｎｍから０．２
３０ｎｍの間の格子定数のところに最大回折強度を持つ
非晶質相からの回折リングが現れない条件でチタンイオ
ンを注入し、更に炭素イオンを注入したとき、及びチタ
ンイオンを注入せずに炭素イオンだけを注入したときに
は、炭素イオンの注入量をいくら増加させても被処理材
の表層には鉄炭化物が形成されるだけで、０．３３５ｎ
ｍから０．３５５ｎｍの間の格子定数のところに最大回
折強度を持つ非晶質相からの回折リングは現れないこと
が分かった。
注入量により異なる構造を持つ非晶質相が表層に形成さ
れることが判明した。また、０．２１０ｎｍから０．２
３０ｎｍの間の格子定数のところに最大回折強度を持つ
非晶質相からの回折リングが現れない条件でチタンイオ
ンを注入し、更に炭素イオンを注入したとき、及びチタ
ンイオンを注入せずに炭素イオンだけを注入したときに
は、炭素イオンの注入量をいくら増加させても被処理材
の表層には鉄炭化物が形成されるだけで、０．３３５ｎ
ｍから０．３５５ｎｍの間の格子定数のところに最大回
折強度を持つ非晶質相からの回折リングは現れないこと
が分かった。
【００１２】これらの摺動特性を評価したところ、０．
３３５ｎｍから０．３５５ｎｍの間及び０．２１０ｎｍ
から０．２３０ｎｍの間の格子定数のところに非晶質相
からの回折リングの最大回折強度が得られるような構造
を持つ表層の耐摩耗特性が非常に優れ、苛酷な摺動環境
に長時間耐え得ることが分かった。
３３５ｎｍから０．３５５ｎｍの間及び０．２１０ｎｍ
から０．２３０ｎｍの間の格子定数のところに非晶質相
からの回折リングの最大回折強度が得られるような構造
を持つ表層の耐摩耗特性が非常に優れ、苛酷な摺動環境
に長時間耐え得ることが分かった。
【００１３】
【作用】このようにすれば、イオン注入処理を行った鉄
鋼材料に所望の耐摩耗性が得られたかを、各イオンの注
入層に形成された非晶質相に対して透過電子回折を行う
のみで検査することができる。
鋼材料に所望の耐摩耗性が得られたかを、各イオンの注
入層に形成された非晶質相に対して透過電子回折を行う
のみで検査することができる。
【００１４】ここで、上記の０．３３５ｎｍから０．３
５５ｎｍまでの間及び０．２１０ｎｍから０．２３０ｎ
ｍまでの間の格子定数のところに、非晶質相からの回折
リングの最大回折強度が得られるような構造を持つ表層
を形成するためのチタンイオン及び炭素イオンの二重注
入方法について説明する。
５５ｎｍまでの間及び０．２１０ｎｍから０．２３０ｎ
ｍまでの間の格子定数のところに、非晶質相からの回折
リングの最大回折強度が得られるような構造を持つ表層
を形成するためのチタンイオン及び炭素イオンの二重注
入方法について説明する。
【００１５】一般に、注入に用いるチタンのエネルギと
しては、５０ｋｅＶ以上４００ｋｅＶ以下が望ましい。
これは、５０ｋｅＶ以下では、注入深さが浅いこと及び
注入に伴うスパッタリングが多くなることから、表面の
チタン濃度が低いうちに飽和するために十分な改質効果
が得られないことによる。また、４００ｋｅＶ以下とし
たのは、このエネルギ以上ではイオン注入機が大型化
し、産業用プロセスとして成り立たなくなる。即ち、イ
オン注入の場合イオンのエネルギによって被処理材への
イオンの侵入深さが異なり、イオンのエネルギが低いと
きには表面から浅いところにイオンが集中するため、比
較的少ない注入量でも表層は非晶質化を起こし、十分な
効果を上げることができる。イオンのエネルギが高いと
きは、イオンは表面から深く侵入するためにイオンの分
布は広がり、非晶質化させるためには多量の注入を必要
とする。
しては、５０ｋｅＶ以上４００ｋｅＶ以下が望ましい。
これは、５０ｋｅＶ以下では、注入深さが浅いこと及び
注入に伴うスパッタリングが多くなることから、表面の
チタン濃度が低いうちに飽和するために十分な改質効果
が得られないことによる。また、４００ｋｅＶ以下とし
たのは、このエネルギ以上ではイオン注入機が大型化
し、産業用プロセスとして成り立たなくなる。即ち、イ
オン注入の場合イオンのエネルギによって被処理材への
イオンの侵入深さが異なり、イオンのエネルギが低いと
きには表面から浅いところにイオンが集中するため、比
較的少ない注入量でも表層は非晶質化を起こし、十分な
効果を上げることができる。イオンのエネルギが高いと
きは、イオンは表面から深く侵入するためにイオンの分
布は広がり、非晶質化させるためには多量の注入を必要
とする。
【００１６】次に、注入層に、電子回折で０．２１０ｎ
ｍから０．２３０ｎｍまでの間の格子定数のところに非
晶質相からの回折リングの最大回折強度が現れる相を形
成するためのチタンの注入量を、チタンのエネルギ範囲
により場合分けをして示す。
ｍから０．２３０ｎｍまでの間の格子定数のところに非
晶質相からの回折リングの最大回折強度が現れる相を形
成するためのチタンの注入量を、チタンのエネルギ範囲
により場合分けをして示す。
【００１７】チタンイオンのエネルギが５０ｋｅＶ以上
１００ｋｅＶ以下のときは、チタンイオンの注入量を２
×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以上とし、チタンイオンの
エネルギが１００ｋｅＶ以上２００ｋｅＶ以下のとき
は、チタンイオンの注入量を３×１０17ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ2以上とする。また、チタンイオンのエネルギが２０
０ｋｅＶ以上３００ｋｅＶ以下のときは、チタンイオン
の注入量を４×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以上とし、チ
タンイオンのエネルギが３００ｋｅＶ以上のときは、チ
タンイオンの注入量を６×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以
上とする。
１００ｋｅＶ以下のときは、チタンイオンの注入量を２
×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以上とし、チタンイオンの
エネルギが１００ｋｅＶ以上２００ｋｅＶ以下のとき
は、チタンイオンの注入量を３×１０17ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ2以上とする。また、チタンイオンのエネルギが２０
０ｋｅＶ以上３００ｋｅＶ以下のときは、チタンイオン
の注入量を４×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以上とし、チ
タンイオンのエネルギが３００ｋｅＶ以上のときは、チ
タンイオンの注入量を６×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以
上とする。
【００１８】次に、炭素イオンのエネルギ及び注入量に
ついても、チタンイオンのエネルギ範囲により場合分け
をして示す。
ついても、チタンイオンのエネルギ範囲により場合分け
をして示す。
【００１９】炭素イオンの注入については、注入層に電
子回折で０．３３５ｎｍから０．３５５ｎｍの間の格子
定数のところに非晶質相からの回折リングの最大回折強
度が現れる相を効率よく形成するためには、予め注入し
たチタンイオンの分布と重なるように注入すると最も効
果的である。よって、炭素はチタンよりも質量数が小さ
いので、チタンイオン注入の時よりも小さいエネルギで
注入し、更に、その注入量はチタンイオン注入の時と同
様に炭素イオンのエネルギに依存するため、注入する炭
素イオンのエネルギに合わせて定める。
子回折で０．３３５ｎｍから０．３５５ｎｍの間の格子
定数のところに非晶質相からの回折リングの最大回折強
度が現れる相を効率よく形成するためには、予め注入し
たチタンイオンの分布と重なるように注入すると最も効
果的である。よって、炭素はチタンよりも質量数が小さ
いので、チタンイオン注入の時よりも小さいエネルギで
注入し、更に、その注入量はチタンイオン注入の時と同
様に炭素イオンのエネルギに依存するため、注入する炭
素イオンのエネルギに合わせて定める。
【００２０】即ち、注入層に電子回折で０．３３５ｎｍ
から０．３５５ｎｍの間の格子定数のところに非晶質相
からの回折リングの最大回折強度が現れる相を形成する
ための、炭素イオンのエネルギ及び注入量は、チタンイ
オンのエネルギが５０ｋｅＶ以上１００ｋｅＶ以下のと
きは、炭素イオンのエネルギを３０ｋｅＶ以上４０ｋｅ
Ｖ以下とし、注入量を４×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以
上とする。また、チタンイオンのエネルギが１００ｋｅ
Ｖ以上２００ｋｅＶ以下のときは、、炭素イオンのエネ
ルギを４０ｋｅＶ以上６０ｋｅＶ以下とし、注入量を６
×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以上とする。また、チタン
イオンのエネルギが２００ｋｅＶ以上３００ｋｅＶ以下
のときは、炭素イオンのエネルギを６０ｋｅＶ以上８０
ｋｅＶ以下とし、注入量を８×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ
2以上とする。更に、チタンイオンのエネルギが３００
ｋｅＶ以上のときは、炭素イオンのエネルギを８０ｋｅ
Ｖ以上とし、注入量を１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以
上とする。
から０．３５５ｎｍの間の格子定数のところに非晶質相
からの回折リングの最大回折強度が現れる相を形成する
ための、炭素イオンのエネルギ及び注入量は、チタンイ
オンのエネルギが５０ｋｅＶ以上１００ｋｅＶ以下のと
きは、炭素イオンのエネルギを３０ｋｅＶ以上４０ｋｅ
Ｖ以下とし、注入量を４×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以
上とする。また、チタンイオンのエネルギが１００ｋｅ
Ｖ以上２００ｋｅＶ以下のときは、、炭素イオンのエネ
ルギを４０ｋｅＶ以上６０ｋｅＶ以下とし、注入量を６
×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以上とする。また、チタン
イオンのエネルギが２００ｋｅＶ以上３００ｋｅＶ以下
のときは、炭素イオンのエネルギを６０ｋｅＶ以上８０
ｋｅＶ以下とし、注入量を８×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ
2以上とする。更に、チタンイオンのエネルギが３００
ｋｅＶ以上のときは、炭素イオンのエネルギを８０ｋｅ
Ｖ以上とし、注入量を１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以
上とする。
【００２１】ここでは、チタンイオンを注入した後に炭
素イオンを注入する方法で説明したが、炭素イオンを注
入した後にチタンイオンを注入しても良いし、またイオ
ン源を２台備えて同時に注入すると更に処理効率が上が
ることは云うまでもない。
素イオンを注入する方法で説明したが、炭素イオンを注
入した後にチタンイオンを注入しても良いし、またイオ
ン源を２台備えて同時に注入すると更に処理効率が上が
ることは云うまでもない。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の好適実施例について詳しく説
明する。
明する。
【００２３】軸受け鋼（ＳＵＪ２）に、表１に示す条件
でチタンのみ／チタンイオンかつ炭素イオンを注入し、
注入層の構造を透過電子顕微鏡で解析し、注入材の摩耗
量及び摩擦係数変化を直線往復摺動試験で評価した。
でチタンのみ／チタンイオンかつ炭素イオンを注入し、
注入層の構造を透過電子顕微鏡で解析し、注入材の摩耗
量及び摩擦係数変化を直線往復摺動試験で評価した。
【００２４】
【表１】
【００２５】試験条件は、荷重：１ｋｇｆ、摺動速度：
１０ｍｍ／秒、摺動回数：２０００回、相手ピン：ＳＵ
Ｓ４４０Ｃで行った。摩耗量の評価は、摩耗跡の最大深
さを精密粗度計で測定した。図１に表１に示した条件で
処理した試料の直線往復摺動試験による摩擦係数変化を
示す。条件１、条件３、条件４、条件７、条件８及び条
件１１の試料では、摩擦係数が０．３以下を示す摺動回
数が２０００回に達しないのに対し、条件２、条件５、
条件６、条件９、条件１０及び条件１２の試料では、摺
動回数２０００回まで摩擦係数が０．３以下を示してい
る。注入層の構造解析結果、摩擦係数が０．３以下を示
す摺動回数及び２０００往復後の摩耗深さを表１に示
す。これにより、各イオンの注入層に形成された非晶質
相に対して透過電子回折を行うことにより得られる回折
パターンの最大回折強度となる格子定数が０．２１０ｎ
ｍから０．２３０ｎｍまでの間及び０．３３５ｎｍから
０．３５５ｎｍまでの間となる最大回折強度が回折パタ
ーンに出現したときに所望の耐摩耗性が得られているこ
とが分かる。
１０ｍｍ／秒、摺動回数：２０００回、相手ピン：ＳＵ
Ｓ４４０Ｃで行った。摩耗量の評価は、摩耗跡の最大深
さを精密粗度計で測定した。図１に表１に示した条件で
処理した試料の直線往復摺動試験による摩擦係数変化を
示す。条件１、条件３、条件４、条件７、条件８及び条
件１１の試料では、摩擦係数が０．３以下を示す摺動回
数が２０００回に達しないのに対し、条件２、条件５、
条件６、条件９、条件１０及び条件１２の試料では、摺
動回数２０００回まで摩擦係数が０．３以下を示してい
る。注入層の構造解析結果、摩擦係数が０．３以下を示
す摺動回数及び２０００往復後の摩耗深さを表１に示
す。これにより、各イオンの注入層に形成された非晶質
相に対して透過電子回折を行うことにより得られる回折
パターンの最大回折強度となる格子定数が０．２１０ｎ
ｍから０．２３０ｎｍまでの間及び０．３３５ｎｍから
０．３５５ｎｍまでの間となる最大回折強度が回折パタ
ーンに出現したときに所望の耐摩耗性が得られているこ
とが分かる。
【００２６】
【発明の効果】このように本発明によれば、チタンイオ
ン及び炭素イオンが表層に注入された鉄鋼材料の耐摩耗
性を検査するのに、各イオンの注入層に形成された非晶
質相に対して透過電子回折を行うことにより得られる回
折パターンの最大回折強度となる格子定数から判断し、
特に格子定数が０．２１０ｎｍから０．２３０ｎｍまで
の間及び０．３３５ｎｍから０．３５５ｎｍまでの間と
なる最大回折強度が回折パターンに出現したときに所望
の耐摩耗性が得られたと判断することにより、チタンイ
オン及び炭素イオンを二重注入した鉄鋼材料の耐摩耗性
を容易に検査でき、また、苛酷な摺動環境に耐える表面
を有する鉄鋼材料を容易に、かつ確実に得ることができ
る。
ン及び炭素イオンが表層に注入された鉄鋼材料の耐摩耗
性を検査するのに、各イオンの注入層に形成された非晶
質相に対して透過電子回折を行うことにより得られる回
折パターンの最大回折強度となる格子定数から判断し、
特に格子定数が０．２１０ｎｍから０．２３０ｎｍまで
の間及び０．３３５ｎｍから０．３５５ｎｍまでの間と
なる最大回折強度が回折パターンに出現したときに所望
の耐摩耗性が得られたと判断することにより、チタンイ
オン及び炭素イオンを二重注入した鉄鋼材料の耐摩耗性
を容易に検査でき、また、苛酷な摺動環境に耐える表面
を有する鉄鋼材料を容易に、かつ確実に得ることができ
る。
【図１】表１に示した条件で処理した試料の直線往復摺
動試験による摩擦係数変化を示すグラフである。
動試験による摩擦係数変化を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−322535（ＪＰ，Ａ) 特公 昭52−10397（ＪＰ，Ｂ２) 古市博 他、「繰返し摩擦を受けた金 属・金属酸化物の組織」、社団法人日本 機械学会第70期全国大会講演論文集（Ｖ ｏｌ．Ｂ），（1992），Ｐ637−Ｐ639 林和範 他、「イオン注入及びイオン ビームミキシングによる耐摩耗部材の開 発」、製鉄研究，（1990），第336号, Ｐ34−Ｐ39 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 23/20 - 23/207 C23C 14/48 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (3)
- 【請求項１】 チタンイオン及び炭素イオンが表層に
注入された鉄鋼材料の耐摩耗性を検査する方法であっ
て、 前記各イオンの注入層に形成された非晶質相に対して透
過電子回折を行うことにより得られる回折パターンの最
大回折強度となる格子定数から耐摩耗性を求めることを
特徴とする鉄鋼材料の検査方法。 - 【請求項２】 前記格子定数が０．２１０ｎｍから
０．２３０ｎｍまでの間及び０．３３５ｎｍから０．３
５５ｎｍまでの間となる最大回折強度が回折パターンに
出現したときに所望の耐摩耗性が得られたと判断するこ
とを特徴とする請求項１に記載の鉄鋼材料の検査方法。 - 【請求項３】 チタンイオン及び炭素イオンの２重注
入により鉄鋼材料の耐摩耗性を改善するための表面改質
方法であって、 注入層の透過電子回折を行ったときに０．２１０ｎｍか
ら０．２３０ｎｍまでの間及び０．３３５ｎｍから０．
３５５ｎｍまでの間の格子定数のところに最大回折強度
が得られる構造となるように注入処理を行うことを特徴
とする表面改質方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25253293A JP3172342B2 (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | 鉄鋼材料の検査方法及び表面改質方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25253293A JP3172342B2 (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | 鉄鋼材料の検査方法及び表面改質方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0783858A JPH0783858A (ja) | 1995-03-31 |
| JP3172342B2 true JP3172342B2 (ja) | 2001-06-04 |
Family
ID=17238684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25253293A Expired - Fee Related JP3172342B2 (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | 鉄鋼材料の検査方法及び表面改質方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3172342B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5210397B2 (ja) | 2008-02-29 | 2013-06-12 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 熱電性ナノ複合材料、当該ナノ複合材料の製造方法及び当該ナノ複合材料の使用 |
-
1993
- 1993-09-14 JP JP25253293A patent/JP3172342B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5210397B2 (ja) | 2008-02-29 | 2013-06-12 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 熱電性ナノ複合材料、当該ナノ複合材料の製造方法及び当該ナノ複合材料の使用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 古市博 他、「繰返し摩擦を受けた金属・金属酸化物の組織」、社団法人日本機械学会第７０期全国大会講演論文集（Ｖｏｌ．Ｂ），（１９９２），Ｐ６３７−Ｐ６３９ |
| 林和範 他、「イオン注入及びイオンビームミキシングによる耐摩耗部材の開発」、製鉄研究，（１９９０），第３３６号，Ｐ３４−Ｐ３９ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0783858A (ja) | 1995-03-31 |
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