层状铁基合金及其制造方法

专利名称：层状铁基合金及其制造方法
技术领域：
本发明涉及层状铁基合金及其制造方法，所述层状铁基合金在由铁 基合金构成的母材的表面设有扩散层，所述扩散层含有碳化物和氮化物 并且具有比所述母材高的硬度。
背景技术：
为了改善材料的诸如耐磨损性、耐腐蚀性和强度等各种特性，例如，通过物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、电镀或阳极氧化等在由 铁基合金制成的钢材的表面上设置覆层。不过，在上述方法中，形成覆 层需要较长的时间，并且形成覆层的成本较高。考虑到上述情况，例如，在日本特开2003-129216号公报以及日本 特开2003-239039号公报中，已经广泛地实施了下述工艺，其中施加了如 渗碳、渗硫、氮化和碳氮化等各种表面处理以在不使用覆层的情况下改 善钢材的各种表面特性。另外，日本特开平05-171442号公报提议，可以 通过如喷丸加工或喷丸处理等机械处理将10 kgf/cm、约0.1 MPa)的压縮 应力施加到表面，由此改善加工用刀具的耐磨损性和耐破损性。另外，在日本特许第3083292号公报和日本特开2004-323891号公 报中，着眼于Fe-Al合金的耐腐蚀性，并尝试通过进行热处理使Al扩散 并渗透进钢材中。为了实现此工艺，在日本特许第3083292号公报中已 提议在将Al粉末或Al合金粉末以及Ti粉末或Ti合金粉末涂布到钢材的 同时进行热处理。另一方面，在日本特开2004-323891号公报中已提议在 将Al粉末或Al合金粉末与金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物和金 属硼化物中的至少一种的混合粉末涂布到钢材的同时进行热处理。不过，由日本特开2003-129216号公报、日本特开2003-239039号公 报和日本特开平05-171442号公报所记载的常规技术带来的各种特性的改善局限于金属材料的表面。例如，在氮化和渗碳中，元素从金属材料 的表面仅扩散数微米至最大约200微米的距离。这难以改善比上述更深 的内部位置处的所述特性。因此，不能确保耐磨损性和耐破损性得以显 著地改善。另外，在有关常规技术的处理方法中，在所形成的氮化层等与作为 母材的金属材料之间存在界面。因此，在应力集中于界面的条件下，脆 性破坏可从界面不利地发生。在日本特许第3083292号公报以及日本特开2004-323891号公报所 披露的技术中，Al的扩散渗透深度也为约100nm。因此，这难以改善金 属材料内部深处的各种特性。发明内容本发明的一般目的是提供一种在其内部深处具有改善的硬度和强度 的层状铁基合金。本发明的主要目的是提供一种层状铁基合金，其中由于物性逐渐变 化，脆性破坏和应力集中难以发生。本发明的另一目的是提供一种上述层状铁基合金的制造方法。根据本发明的一个方面，提供了一种层状铁基合金，所述层状铁基 合金包含母材和扩散层，所述母材由铁基合金构成，所述扩散层通过碳 化物和氮化物从所述母材的表面侧的扩散而形成并且具有比所述母材高 的硬度，其中，至少含有A1N作为所述氮化物；且在所述扩散层中，所述碳化物和所述氮化物的浓度随位置变深而逐 渐降低。在本发明的层状铁基合金中，碳化物和含有A1N的氮化物扩散至作 为母材的铁基合金的内部深处。因此，在铁基合金的内部深处也显示出 优异的硬度和强度。另外，在所述层状铁基合金中，扩散层与母材之间 不存在界面。因此，不易发生应力集中，由此不易发生脆性破坏。由于例如氮化物和碳化物的存在，压縮残留应力得以施加。不过，在本发明中，碳化物和氮化物从最外表面的基点起扩散了 0.5 mm以上的 深度。因此，这能够增大内部深处的压縮残留应力。因为碳化物和氮化 物的浓度从最外表面向内部逐渐降低，所以压縮残留应力也逐渐降低。 基于此观点，应力集中也可以避免。金属碳化物的优选例子包括Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的碳化物， 金属氮化物的优选例子包括Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的氮化物以及 A1N。基于下述理由，优选所述碳化物的组成式为M6C或M23C6，其中M表示金属元素。即，具有上述组成式的碳化物在改善铁基合金的硬度方 面特别优异。所述碳化物可以通过将Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的至少一种与 Fe的固溶体碳化而获得。此情况中，上述金属碳化物的相对量减少。因 此，抑制了由金属碳化物的过度生成而导致的脆性增加。优选的固溶体的碳化物具有由(Fe, M)6C或(Fe, M)23C6所示的组成 式，其中M表示金属元素。上述特征同样也与上述相同的方式适用于下述说明。根据本发明的另一方面，提供了一种层状铁基合金的制造方法，所 述层状铁基合金包含母材和扩散层，所述母材由铁基合金构成，所述扩 散层通过碳化物和氮化物在所述母材中的扩散而形成并且具有比所述母 材高的硬度，其中，至少含有A1N作为所述氮化物，所述方法包括下述步骤将含有Al粉末的金属粉末涂布到所述铁基合金的表面； 对涂布有所述粉末的所述铁基合金进行热处理；和 对经所述热处理的铁基合金进行氮化处理。当进行了上述歩骤后，能够形成具有较大厚度的扩散层，并且能够 制造扩散层与母材之间不存在界面的层状铁基合金。因为存在扩散层， 所以所得层状铁基合金硬度和强度优异。根据本发明的又一方面，提供了一种层状铁基合金，所述层状铁基 合金包含母材和扩散层，所述母材由铁基合金构成，所述扩散层通过碳化物和氮化物从所述母材的表面侧的扩散而形成并且具有比所述母材高 的硬度，其中，在所述扩散层中，所述碳化物和所述氮化物的浓度随位置变深而逐 渐降低。所述层状铁基合金可以含有或者不含有A1N作为氮化物。 根据本发明的又一方面，提供了一种层状铁基合金的制造方法，所 述层状铁基合金包含母材和扩散层，所述母材由铁基合金构成，所述扩 散层通过碳化物和氮化物从所述母材的表面侧的扩散而形成并且具有比 所述母材高的硬度，其中，在所述扩散层中，所述碳化物和所述氮化物 的浓度随位置变深而逐渐降低，所述方法包括下述步骤将含有Al粉末的金属粉末涂布到所述铁基合金的表面；和 在氮化气氛中对所述铁基合金进行氮化处理。 艮口，在此工艺中，用于扩散的热处理与氮化处理同时进行。 根据本发明的又一方面，提供了一种层状铁基合金，所述层状铁基 合金包含母材和扩散层，所述母材由铁基合金构成，所述扩散层通过碳 化物和氮化物从所述母材的表面侧的扩散而形成并且具有比所述母材高 的硬度，其中，在所述扩散层中，随着所述碳化物和所述氮化物的浓度随位置变深而逐渐降低时，硬度逐渐降低，并且在从最外表面起至0.1mm深度内的 部位处所提供的最大硬度与最小硬度之差以维氏硬度值计为10%以内。在硬度差较小的钢材中，应变减小，疲劳强度进一步增大。因此， 与进行通常的氮化处理的钢材相比能够实现较长的使用寿命。根据本发明的又一方面，提供了一种层状铁基合金的制造方法，所 述层状铁基合金包含母材和扩散层，所述母材由铁基合金构成，所述扩 散层通过碳化物和氮化物从所述母材的表面侧的扩散而形成并且具有比 所述母材高的硬度，其中，在所述扩散层中，随着所述碳化物和所述氮 化物的浓度随位置变深而逐渐降低，硬度逐渐降低，且在从最外表面起至0.1 mm深度内的部位处所提供的最大硬度与最小硬度之差以维氏硬度 值计为10%以内，所述方法包括下述步骤将金属粉末涂布到所述铁基合金的表面； 对涂布有所述金属粉末的所述铁基合金进行热处理；将所述金属粉末再次涂布到所述铁基合金的表面；和对再次涂布有所述金属粉末的所述铁基合金进行氮化处理。 艮p，在此工艺中，在涂布所述金属粉末之后进行热处理。另外，在 再次涂布所述金属粉末之后进行氮化处理。当进行了上述步骤之后，在从最外表面起至O.l mm深度内的部位(最外表面附近)处的硬度差减小。 因此，能够获得应变小且疲劳强度大的层状铁基合金。因此，根据此制造方法，能够形成厚度较大的扩散层，并且能够制 造扩散层与母材之间不存在界面的层状铁基合金。另外，能够在与层状 铁基合金的形状无关的情况下改善任意部位的各种特性。因为存在扩散 层，所以所得层状铁基合金的硬度和强度优异。根据本发明的又一方面，提供了一种层状铁基合金，所述层状铁基 合金包含母材和扩散层，所述母材由含有珠光体显微组织的铁基合金构 成，所述扩散层通过碳化物和氮化物从所述母材的表面侧的扩散而形成 并且具有比所述母材高的硬度，其中，在所述扩散层中，所述碳化物和所述氮化物的浓度随位置变深而逐 渐降低。根据本发明的又一方面，提供了一种层状铁基合金，所述层状铁基 合金包含母材和扩散层，所述母材由含有屈氏体显微组织或索氏体显微 组织的铁基合金构成，所述扩散层通过碳化物和氮化物从所述母材的表 面侧的扩散而形成并且具有比所述母材高的硬度，其中，在所述扩散层中，所述碳化物和所述氮化物的浓度随位置变深而逐 渐降低。艮卩，上述两种层状铁基合金包含通过淬火处理(hardening treatment) 和回火处理形成的显微组织。在回火温度低于40(TC的情况中，形成珠光 体显微组织。在回火温度为400'C以上的情况中，形成屈氏体显微组织或 索氏体显微组织。施加了淬火处理的铁基合金显示出高硬度。施加了回火处理的铁基合金的脆性得以改善。因此，上述两种铁基合金在显示出脆性改善的同 时，显示出高硬度。根据本发明的又一方面，提供了一种层状铁基合金的制造方法，所 述层状铁基合金包含母材和扩散层，所述母材由含有珠光体显微组织的 铁基合金构成，所述扩散层通过碳化物和氮化物从所述母材的表面侧的 扩散而形成并且具有比所述母材高的硬度，其中，在所述扩散层中，所 述碳化物和所述氮化物的浓度随位置变深而逐渐降低，所述方法包括下 述步骤对所述铁基合金施加淬火处理，然后通过将所述铁基合金加热至 15(TC以上且低于40(TC的温度来进行回火处理； 将金属粉末涂布到所述铁基合金的表面；和 对所述铁基合金进行氮化处理。根据本发明的又一方面，提供了一种层状铁基合金的制造方法，所 述层状铁基合金包含母材和扩散层，所述母材由含有屈氏体显微组织或 索氏体显微组织的铁基合金构成，所述扩散层通过碳化物和氮化物从所 述母材的表面侧的扩散而形成并且具有比所述母材高的硬度，其中，在 所述扩散层中，所述碳化物和所述氮化物的浓度随位置变深而逐渐降低， 所述方法包括下述步骤对所述铁基合金施加淬火处理，然后通过将所述铁基合金加热至 40(TC以上且Acl转变温度以下的温度来进行回火处理；将金属粉末涂布到所述铁基合金的表面；和对所述铁基合金进行氮化处理。艮P，根据本发明，能够通过改变回火温度而使包含在所述母材中的 显微组织不同。尤其是，当进行通过回火处理来析出屈氏体显微组织或 索氏体显微组织的操作(精炼)时，能够获得具有高韧性的层状铁基合金。本发明的层状铁基合金的制造方法还包括使用所谓的精炼材料的情况。所述精炼材料是市售的，处于进行过淬火处理然后又在低于40(TC和 Acl转变温度以下的温度进行了回火处理的状态。其金属显微组织含有 屈氏体显微组织或索氏体显微组织。即，当使用精炼材料时，就获得了处于预先进行过淬火处理和回火处理的状态的材料，然后进行剩余步骤。 因此，所有上述步骤都因而得以实施。当进行上述步骤时，能够形成厚度较大的扩散层，并且能够制造在 扩散层与母材之间不存在界面的层状铁基合金。因为存在扩散层，所以 所得层状铁基合金的硬度和强度优异。


图1为表示作为层状铁基合金的完整的热锻造加工用冲头的立体示意图；图2为表示图1中所示的热锻造加工用冲头的主要部分的放大的纵 向截面图；图3为图1中所示的热锻造加工用沖头的制造过程的流程； 图4为表示在施加氮化处理后各钢材中深度与压縮残留应力之间的 关系的图；图5为表示当从根据第一实施方式的热锻造加工用冲头的切断面指向内部时所测得的维氏硬度的图；图6为表示当从根据第二实施方式的热锻造加工用冲头的切断面指向内部时所测得的维氏硬度的图；图7为根据第三实施方式的热锻造加工用冲头的制造过程的流程； 图8为表示当从根据第三实施方式的热锻造加工用冲头的切断面指向内部时所测得的维氏硬度的图；图9为根据第四实施方式的热锻造加工用冲头的制造过程的流程； 图10为表示当从根据第四实施方式的热锻造加工用冲头的切断面指向内部时所测得的维氏硬度的图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的层状铁基合金进行详细说明，附图例示 了与其制造方法有关的本发明的优选实施方式。图1为表示由根据第一实施方式的层状铁基合金形成的完整的热锻造加工用冲头的立体示意图。使用SKH51作为原材料(母材)制造热锻造加工用冲头10。热锻造加工用冲头10具有大径部12、连接到大径部12 且其直径以锥状递减的縮径部14、小径部16以及从小径部16的一端突 出的弯曲突出部18。弯曲突出部18和小径部16前端的侧壁用来压制工 件(其收容于未示出的模具的腔内)，从而将工件形成为具有预定形状。即， 小径部16的前端和弯曲突出部18为压制工件的成形部。将成形部的截面放大并示于图2中。如图2所示，将通过将金属碳 化物和金属氮化物扩散进SKH51母材中而形成的扩散层20设置于成形 部的表层部。此外，氮扩散并渗透至成形部的最外表面附近的部分。即，在扩散 层20的最外表面附近，除碳化物和氮化物之外，氮以通过氮化处理形成 的所谓的氮化层(氮扩散层)的形式包含在母材中作为底层材料。用于形成碳化物和氮化物的金属元素的优选例子包括Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn。由于与析出硬化型复合材料相同的机制，通过上述金属元 素的碳化物和氮化物的扩散而形成的扩散层20显示出高硬度和高强度。另外，通过如上所述的氮的扩散渗透而形成的氮化层存在于扩散层 20的最外表面附近。因此，与例如其中不存在扩散层20的大径部12和 缩径部14相比，热锻造加工用冲头10的成形部(其中存在扩散层20)显 示出高硬度和高强度。换句话说，与热锻造加工用冲头10的其他部分相 比，设有扩散层20的成形部显示出高硬度和高强度。碳化物可以为具有由M7C3所示的组成式的碳化物，其中M表示金 属元素。不过，基于下述原因，优选使用由MeC(例如Cr6C、 W6C和Mo6C)所示的碳化物或由M23C6所示的碳化物。即，在此情况中，碳化物在其改善硬度和强度的效果方面非常优异。如果M6C和/或M23Q使用太多或者过量存在，则热锻造加工用冲头 10显示出脆性。因此，优选由铁与上述金属元素的固溶体形成碳化物。 即，碳化物可以表示为，例如(Fe, M)6C和(Fe, M)23C6。当生成该碳化物 时，M6C和/或M23C6的相对量降低。因此，热锻造加工用冲头IO可以可 靠地防止变脆。例如，在钢材中的C量较大的情况中，除由上述组成式所示的碳化物之外，有时还有例如WC、 VC、 Mo2C和Cr3C4存在作为碳化物。氮化物的优选例子包括如上所述的Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的氮 化物。尤其是，特别优选Cr。在此实施方式中，除上述氮化物之外，A1N 也包含在扩散层20中。存在上述氮化物使得氮化物介于微细碳化物与析 出奥氏体之间。在此布置中，扩散层20的厚度，或者换句话说，碳化物和氮化物扩 散的距离，至少为从热锻造加工用冲头10的表面起0.5 mm(500 pm)的深 度。所述厚度或者距离通常为3 7mm(3，000 7,000 pm)，且所述厚度或 距离偶尔最大可达15 mm(15,000 pm)。与使用普通氮化或渗碳所获得的 扩散距离(仅数十微米，或者最多达到200 iam)相比，该值非常大。艮P， 在本发明的实施方式中，与使用常规表面处理技术导入元素的情况中所 获得的深度相比，碳化物和氮化物扩散得非常深。另外，在第一实施方式中，A1N扩散到与扩散层20的厚度基本上相 等的深度。换句话说，ALN到达了从最外表面起至少0.5mm的深度。因 此，扩散层20处于含有A1N的形式。与碳化物和其它氮化物相比，A1N 可以扩散到较深的位置。在设有上述扩散层20的成形部中，贯穿碳化物与氮化物扩散的深 度，母材的硬度都得以改善。即，贯穿渗入到热锻造加工用冲头10内部 深处的区域，硬度和强度都增大。结果，内部的耐磨损性得以改善，并 且避免了热锻造加工用冲头10的变形。例如，除上述碳化物和氮化物之外，Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和/或Mn 的碳氮化物可以包含在扩散层20中。如后所述，扩散层20如此形成，使得从母材表面扩散的金属元素生 成碳化物和氮化物。因此，碳化物和氮化物的浓度在表面处最高，碳化 物的浓度沿指向母材内部的方向逐渐降低。另外，因为碳化物和氮化物的浓度如上所述逐渐降低，在扩散层20 与母材之间不存在明显界面。因此，避免了应力集中，所以另外通过金 属元素的扩散而导致的脆性增大得以避免。不过，在图2中为了说明的目的，在扩散层20与母材之间为了方便显示了边界线，这仅仅是便于明 确扩散层20的存在。例如，当对工件施加热锻造时，可以使用如上所述构造的热锻造加工用冲头10。在此过程中，热锻造加工用冲头10的成形部压制工件。如 上所述，成形部由于扩散层20的存在而显示出高硬度和高强度，并且确 保了成形部的韧性。因此，即使重复进行锻造，成形部也几乎不磨损并 且其破裂也极少发生，因而成形部具有较长的使用寿命。 例如，可以如下制得热锻造加工用冲头10。首先，如图3B所示，使用车刀(bite)30对工件W施加切削加工，其 中，如图3A所示，工件W为圆筒状且由SKH51构成，从而获得形状与 热锻造加工用冲头10的形状相对应的预成形体32。然后，如图3C所示，将待扩散的金属粉末涂布到预成形体32的要 转化为成形部的部分的表面。待扩散的金属粉末为用于通过形成碳化物和氮化物来增大钢材硬度 的Al和金属。Al以外的金属的优选例子包括上述的Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn。尤其是，在存在Cr的情况中，氮化层加深，这是优选的。在 存在Mo和Ni的情况中，可获得如下优点热锻造加工用冲头10的伸 长率得以增大。使用将所述粉末分散于溶剂中而制得的涂布剂34来涂布所述粉末。 优先选择如丙酮和乙醇等容易蒸发的有机溶剂作为所述溶剂。将例如W 和Cr的粉末分散于所述溶剂中。通常，在SKH51母材的表面上形成氧化物膜。为了以此状态扩散 Al、 Cr等，有必要使用非常大量的热能，以便A1、 Cr等可以通过氧化物 膜。为了避免此不便，优选将能够还原氧化物膜的还原剂混入涂布剂34。具体而言，将在氧化物膜上作为还原剂且不与SKH51反应的物质分 散或者溶解于所述溶剂中。此还原剂的优选例子包括但不局限于硝化 纤维、聚乙烯基、丙烯酸、三聚氰胺和苯乙烯的各树脂。还原剂的浓度 应为约5%以上。通过使用了图3C所示的刷子36的刷涂法，将溶解或分散有上述物质的涂布剂34分别涂布到成形部的表面。当然，也可以使用刷涂法以外 的其他公知涂布技术。然后，对预成形体32(其中涂布剂34被涂布到成形部表面)施加热处 理。如图3D所示，例如通过将燃烧器火焰38施加到预成形体32的一端 的表面侧，来进行热处理。当然，热处理也可以在热处理炉中在惰性气 氛下进行。随着在此过程中温度的升高，还原剂在约25(TC开始分解，生成碳 和氢。因为预成形体32上的氧化物膜由于在碳和氢作用下还原而消失， 所以Al、 Cr等通过氧化物膜就没有必要了。因此，扩散所需的时间縮短， 所需热能减少。当升温过程继续时，作为SKH51母材的组成元素的C、 Fe，以及由 还原剂分解而生成的C，与Cr等发生反应，从而生成例如Cr6C、 Cr23C6 等。在铁进一步参与此反应的情况中，还可以生成例如(Fe， Cr)6C、 (Fe， &)23(:6等。生成的如Cr6C和(Fe, Cr)6C等碳化物的一部分即刻分解，返回Fe和 Cr的状态。其中，Cr随后与在母材内部较深位置处存在的母材的组成元 素C和Fe以及在母材内部较深位置处以自由或游离状态存在的C结合， 从而再次新生成例如Cr6C、 (Fe，Cr)6C等。这些Cr6C、 (Fe, Cr)6C也即刻 分解并返回Cr的状态。之后，它们与在母材内部更深位置处存在的母材 的组成元素C和Fe以及在母材内部更深位置处以自由或游离状态存在的 C结合，从而再次生成例如Cr6C和(Fe, Cr)6C。如上所述，碳化物重复分 解和生成，因而碳化物得以扩散到母材的内部深处。另一方面，A1导致SKH51的晶体结构中的晶格缺陷，并且通过此 晶格缺陷促进了扩散。A1以外的未反应的金属也通过此晶格缺陷而扩散。 换句话说，当A1导致晶格缺陷时，金属的一部分在形成碳化物之前扩散 到预成形体32中。以此方式，例如，Cr6C、 Al、 Cr等能够扩散到母材中。之后，例如，对预成形体32施加盐浴氮化。在此工艺中，氮化条件 为550°C、 14小时。用于盐浴氮化的熔融盐的对流性良好。另外，所述熔融盐的导热率均一，并且其具有高密度。因此，可以快速加热预成形体32和涂布剂34。 因为导热率高，所以可将预成形体32加热至其内部深处。因此，大量的 N能够从渗透进预成形体32表面的N源扩散到预成形体32的内部深处。另外，可获得如下优点设备投资可以低廉化。扩散到预成形体32中的Al和Cr等通过盐浴氮化而氮化生成A1N 和CrN。碳化物的一部分也氮化生成碳氮化物。因此，形成了扩散层20(参 见图2)。另外，伴随着氮扩散渗透到预成形体32中，也在扩散层20的 最外表面附近形成了氮化层。碳化物、氮化物和碳氮化物的浓度逐渐降低，并且在母材与扩散终 端之间未形成明显的界面。因此，压縮残留应力逐渐变化。所以能够避 免应力在特定部位集中。结果，能够避免脆性破坏的发生。因此，能够 确保形成有扩散层20的成形部的韧性。'图4表示了在未涂布金属粉末的情况下进行了盐浴氮化处理的钢材 和在涂布作为金属粉末的含有Al和Cr的混合粉末之后通过进行上述步 骤而获得的钢材的压縮残留应力与深度的关系。图4中所示的数值表示 Al在混合粉末中所占的重量百分数(重量。/。)。根据图4，可见压縮残留应 力可通过涂布含有Al和Cr的混合粉末之后的氮化处理来改善。当然，可以进行离子氮化来代替盐浴氮化。此时，在将诸如氮气等 氮化气体以预定压力供应到氮化处理炉的同时，将预定的直流电压施加 到作为正极的氮化处理炉与作为负极的预成形体32之间，从而将温度在 520'C保持10小时。在离子氮化中，通过引发其中将氮化气体离子快速 加速从而与预成形体32相碰撞的溅射现象来进行氮化。因为大量的氮化物存在于扩散层20中，所以氮化处理增大了预成形 体32的压縮残留应力，并增加了其硬度。结果，获得了相对于裂纹和破 坏的耐久性改善的热锻造加工用冲头10。因为在锻造中当工件压到热锻造加工用冲头10时，压縮应力沿热锻 造加工用冲头10受压的方向施加到热锻造加工用冲头10，所以压縮残留 应力优选较大。即，能够通过氮化来提供适合锻造的热锻造加工用冲头对洗涤组合物的所需性质判断的。在此背景中，有利的选择该量，使得在按照说明的洗涤组合物剂量的情况下，获得界面活性非sm蛋白质的上述特定的浓度。发现有用量是占洗涤组合物所有成分总量的0.002至2.5% (界面活性 非i^l蛋白质的重量)。该量优选为从O.Ol至1.5% (重量)，更优选为从 0.025至1.0% (重量)，甚至更优选的从0.05至0.5% (重量)，例如，0.1 至0.3% (重量)。在优选的实施方案中，发明的洗涤组合物包括O.Ol至1.5% (重量) 的界面活性非酶促蛋白质，0.5至40% (重量)的表面活性剂，优选为阴 离子和/或非离子表面活性剂，59至99.45% (重量)的其它洗涤活性添加 剂或配制助剂。使用的成分(c)可以优选的是脂肪酶和/或无定形聚合物，例如环氧 乙烷-氧化丙烯嵌段共聚物。发明的洗涤组合物可以用本领域技术人员原则上已知的方法生产。洗 涤组合物的生产方法细节在，例如，上文引用过的"Riimpp Chemie國Lexikon"或"UUmaim，s"文献中给出。可以使用溶液的或固体的界面活性非iHl蛋白质生产洗涤组合物。固得，例如喷雾千燥或冷冻干燥。在洗涤组合物的生产中，应该保证对界面活性非酶促蛋白质的热应力 不过高。该限制当然是由蛋白质的类型所指导的。在使用疏水蛋白的情况 下，已经发现不超过120。C的产物温度是有用的。过程温度(即，例如喷 雾干燥器中气流的温度)当然也可以更高，条件是产物温度不超过临界极 限。向洗涤组合物中温和掺入成分的技术是本领域技术人员已知的。例如， 制备粉状洗涤组合物可以通过，第一步，通过喷雾干燥从洗涤组合物的热 稳定成分的含水浆中生产粗产品，将该粗产品在第二步中在温和条件下与 热敏感成分混合。通常建议在上述第二步中引入根据本发明使用的界面活高硬度，并且硬度缓慢降低。氮化处理进行2次的情况也示于图5中。此时，维氏硬度比氮化处理仅进行1次时的维氏硬度高约50。因此，通过多次进行氮化处理，能够进一步增大表面处的压缩残留应力，产生更优选的热锻造加工用冲头10。在第一实施方式中，在涂布了涂布剂并施加热处理之后进行氮化处 理。不过，热处理和氮化处理可以在涂布剂涂布后同时进行。作为备选， 涂布剂可以在热处理之后进行涂布，然后进行氮化处理。作为另一备选， 可以在热处理之后再次涂布所述涂布剂，并且之后可以进行氮化处理。 所述各步骤被指定为第二至第四实施方式，下面将以热锻造加工用冲头 为例进行说明。即，在第二至第四实施方式的各热锻造加工用冲头(层状 铁基合金)的成形部附近也设置有扩散层。在第二实施方式中，扩散层通过金属的碳化物和氮化物在作为母材的SKH51中的扩散而形成。氮扩散渗透到成形部的最外表面附近。艮口， 在扩散层的最外表面附近，除碳化物和氮化物之外，氮以通过氮化处理 形成的所谓的氮化层(氮扩散层)的形式包含在母材中作为底层材料。在第 二实施方式中，可以包含或不包含作为所述氮化物的A1N。可以如下制得第二实施方式的热锻造加工用冲头。首先，如图3B所示，使用车刀30对如图3A所示的由SKH51构成 的圆筒状工件W施加切削加工，从而获得形状与热锻造加工用冲头10 的形状相对应的预成形体32。然后，如图3C所示，将待扩散的金属粉末涂布到预成形体32的成 形部的表面。使用将此粉末分散于溶剂中而制得的涂布剂34来涂布此粉 末。因为上述原因，在第二实施方式中也优选混合A1粉末。不过，可以 不混合Al粉末。之后，例如，通过如图3D所示的燃烧器火焰38对成形部表面涂有 涂布剂34的预成形体32施加热处理。热处理可以在热处理炉中在惰性 气氛下进行。然后，在氮化气体氛围中对预成形体32进行热处理。g卩，在NH3气等存在下进行氮化处理。因此，例如，扩散到预成形体32中的Al和Cr被氮化生成A1N和CrN。结果，扩散层得以形成。在扩散层中可以包 含碳化物的一部分被氮化的碳氮化物。伴随着氮扩散渗透到预成形体32 中，也可以在扩散层的最外表面附近形成氮化层。最后，如图3E所示，通过使用车刀30对预成形体32进行精加工， 从而制得热锻造加工用冲头10。图6与在未涂布金属粉末的情况下进行氮化处理的SKH51 —起显示 了在沿长度方向将如上所述获得的热锻造加工用冲头10切断之后在切断 面上沿表面侧指向内部的方向测定的维氏硬度。此时，通过将金属以第 III族金属第IV族金属第VI族金属第VII族金属第VIII族金 属Al = 2 : 13 : 26 : 20 : 31 : 4的重量比混合然后添加到含有10°/。环氧树 脂的丙酮溶液中，从而制得涂布物。通过刷涂进行涂布，涂布物的厚度 为1 mm。在涂布物自然干燥之后，将其在1，00(TC 1,18(TC保持2小时 以进行淬火处理。之后，将涂布物在50(TC 60(TC保持2小时以进行回 火处理。根据图6，可见在通常的氮化处理的情况中，硬度仅在从最外表面 起约0.07 mm范围内增大，并且其后所显示出的硬度基本上为恒量，而 在第二实施方式中，在从最外表面起超过0.5 mm的范围内显示出高硬度， 并且硬度缓慢降低。在第三实施方式中，也通过与从母材表面扩散的金属元素形成碳化 物和氮化物来形成扩散层。在第三实施方式中，用于使碳化物和氮化物 扩散的操作进行了 2次。因此，在扩散层中的最外表面附近的碳化物和 氮化物以高浓度不均匀地分布，并且它们沿指向母材内部的方向逐渐降 低。因此，热锻造加工用冲头的硬度在最外表面附近最高，在内部深处 逐渐降低。以硬度为代表的各种特性在扩散层的最外表面附近基本上相同，因 为在最外表面附近碳化物和氮化物以高浓度不均匀地分布。具体而言， 在施加了通常的氮化处理的钢材的情况中，0.05 mm深度处的维氏硬度低 于900，尽管最外表面处的维氏硬度为约1,150。反之，在此实施方式的层状铁基合金的情况中，当最外表面处的维氏硬度为约1,150时，再直至0.1 mm深度处的范围内的维氏硬度最小为1,035。即，在此实施方式中， 在从最外表面起直至0.1mm深度的部位处最大硬度与最小硬度之差以维 氏硬度值计为10°/。以内。在硬度差为如上所述那样小的层状铁基合金(热锻造加工用冲头)中， 应变减小。另外，疲劳强度也有利地增大。第三实施方式的热锻造加工用冲头可以如下制得。因为以与第一和 第二实施方式相同的方式进行操作、作业和处理时的过程，因此将省略 任何详细说明。首先，如图7B所示，使用车刀30对如图7A所示的由SKH51构成 的圆筒状工件W施加切削加工，从而获得形状与热锻造加工用冲头10 的形状相对应的预成形体32。然后，如图7C所示，将待扩散的金属粉末涂布到预成形体32的表 面。使用将此粉末分散于溶剂中而制得的涂布剂34来涂布此粉末。因为 上述原因，在第三实施方式中也优选混合Al粉末。不过，可以不混合 Al粉末。之后，例如，通过如图7D所示的燃烧器火焰38对成形部表面涂有 涂布剂34的预成形体32施加热处理。热处理可以在热处理炉中在惰性 气氛下进行。然后，如图7E所示，将涂布剂34(即上述金属粉末)再次涂布到预成 形体32的表面。可以以与第一次涂布相同的方法进行再次涂布。第一次 涂布剂34和第二次涂布剂34之间的金属种类可以不同。之后，如图7F所示，根据包括例如气体氮化、离子氮化、盐浴氮化 和等离子氮化等的公知技术，对再次涂布有涂布剂34的预成形体32施 加氮化处理。尤其是，优选盐浴氮化和离子氮化。氮化条件，例如在盐 浴氮化的情况中，为550。C、 14小时。氮化处理时的加热使再次涂布的金属粉末根据上述机制在可逆地变 为碳化物的同时扩散到预成形体32中。另一方面，例如，扩散到预成形 体32中的Al和Cr根据氮化处理被氮化生成A1N和CrN。另外，碳化物的一部分也被氮化形成碳氮化物。因此，扩散层得以形成。在扩散层中约O.lmm深度范围内的部位处，碳化物、氮化物和碳氮 化物以高浓度不均匀地分布。因此，在从最外表面起直至0.1mm深度范 围内的部位处最大硬度与最小硬度之差以维氏硬度值计为10%以内。另外，伴随着氮扩散渗透到预成形体32中，也在扩散层20的最外 表面附近形成了氮化层。最后，如图7G所示，通过使用车刀30对预成形体32进行精加工，从而制得热锻造加工用冲头。图8与在未涂布金属粉末的情况下进行氮化处理的SKH51和在仅涂 布金属粉末1次之后进行氮化处理的SKH51 —起显示了沿长度方向将如 图7所示步骤获得的热锻造加工用冲头IO切断之后在切断面上沿表面侧 指向内部的方向测定的维氏硬度。在涂布金属粉末的任何情况中，通过 将金属以第III族金属第IV族金属第VI族金属第VII族金属 第VIII族金属A1 = 2: 13 :26:20:31 : 4的重量比混合然后添加到含有 10%环氧树脂的丙酮溶液中，从而制得要使用的涂布物。通过刷涂进行涂 布，涂布物的厚度为1 mm。在涂布物自然干燥之后，将其在1,00(TC 1，180。C保持2小时以进行淬火处理。之后，将涂布物在500。C 60(TC保 持2小时以进行回火处理。根据图8，可见在通常的氮化处理的情况中，硬度仅在从最外表面 起约0.07 mm范围内增大，并且其后所显示出的硬度基本上为恒量，而 在此实施方式中，在从最外表面起超过l.Omm的范围内显示出高硬度， 并且硬度缓慢降低。根据图8，也可见在金属粉末涂布2次的情况中，与涂布仅进行1次 的情况相比，能够使硬度在最外表面附近(即从最外表面起直至0.1 mm 深度范围内)基本上恒定。具体而言，此范围内最大硬度为1,150，最小 硬度为1,100。如上所述，在硬度差较小的钢材中，应变减小，疲劳强 度增大。艮口，在金属粉末涂布2次的情况中，可以直到内部深处改善硬度和 强度。另外，能够获得应变小、疲劳强度大并且由此使用寿命也进一步延长的热锻造加工用冲头10。在第四实施方式中，公认含有铁氧体和渗碳体的层状显微组织(即珠 光体显微组织)存在于作为母材的SKH51中。所述珠光体显微组织通过后 述淬火处理和回火处理而形成。 .在第四实施方式中，通过金属的碳化物和氮化物扩散到SKH51中而 形成的扩散层也存在于成形部的表层部。另外，在成形部的最外表面附 近，氮扩散渗透从而形成氮化层(氮扩散层)。在第四实施方式中，各种氮 化物以介于微细碳化物与珠光体显微组织之间的方式存在。第四实施方式的热锻造加工用冲头可以如下制得。因为以与第一至 第三实施方式相同的方式进行操作、作业和处理时的过程，所以将省略 详细说明。首先，如图9B所示，使用车刀30对如图9A所示的由SKH51构成 的圆筒状工件W施加切削加工，从而获得形状与热锻造加工用冲头10 的形状相对应的预成形体32。之后，如图9C所示，对预成形体32施加淬火处理和回火处理。如众所周知的那样，淬火处理如下进行将亚共析钢加热到Ac3转 变温度以上的温度或者将过共析钢加热到Acl转变温度以上的温度，然 后用诸如油等冷却剂进行冷却。因此，包含在预成形体32的金属显微组 织中的奥氏体转变为马氏体，由此预成形体32的硬度和强度得以改善。不过，如果仅施加淬火处理，则预成形体32显示出脆性。为了改善 脆性而进行回火处理。当进行回火处理时，马氏体变为热力学稳定的铁氧体和渗碳体。当 其排列为层状后，就形成了珠光体显微组织。即，获得了含有珠光体显 微组织的预成形体32。在此步骤中，回火处理时的温度设定为i5(TC以上且低于40(TC。优 选避开发生回火脆性的温度。例如，在此实施方式中，温度优选为150°C 25(TC或者35(TC以上且低于40(TC，这是因为SKH51为高速工具钢。然后，如图9D所示，将待扩散的金属粉末涂布到预成形体32的表 面。使用将此粉末分散于溶剂中而制得的涂布剂34来涂布此粉末。因为上述原因，在第四实施方式中也优选混合Al粉末。不过，可以不混合 Al粉末。之后，例如，通过如图9D所示的燃烧器火焰38对成形部表面涂有 涂布剂34的预成形体32施加热处理。热处理可以在热处理炉中在惰性 气氛下进行。此后，根据包括例如气体氮化、离子氮化、盐浴氮化和等离子氮化 等的公知技术，对预成形体32施加氮化处理。尤其是，优选盐浴氮化和 离子氮化。氮化条件，例如在盐浴氮化的情况中，为55(TC、 14小时。例如，扩散到预成形体32中的Al和a根据氮化处理被氮化生成 A1N和CrN。碳化物的一部分也被氮化形成碳氮化物。因此，扩散层得 以形成。另外，伴随着氮扩散渗透到预成形体32中，也在扩散层的最外 表面附近形成了氮化层。最后，如图9F所示，通过使用车刀30对预成形体32进行精加工，从而制得热锻造加工用冲头。母材可以含有屈氏体显微组织或索氏体显微组织来代替珠光体显微 组织。此时，图9C中的回火温度可为40(TC以上。在第四实施方式中，如上所述，当使回火温度不同时，能够获得不 同的用于构成预成形体32的金属显微组织的主显微组织。在本发明中，在母材中含有屈氏体显微组织或索氏体显微组织的层状铁基合金的制造 方法包括通过使用精炼材料来实施图9D所示步骤及其后续步骤的工艺。 即，所述精炼材料是市售的，其在淬火处理之后在低于400。C和不超过 Acl转变温度的温度进行了回火处理。因此，这可以看作在从市场获得 之前己经预先进行了淬火处理和回火处理。当然，没有必要在获得市售 精炼材料之后再进行淬火处理和回火处理。在形成了屈氏体显微组织或索氏体显微组织的情况中，热锻造加工 用冲头显示出更优异的韧性。即，当进行所谓的精炼后，有利地获得了 在提供高硬度的同时显示出优异的韧性的热锻造加工用冲头。图10与在未涂布金属粉末的情况下进行氮化处理的SKH51 —起显 示了沿长度方向将根据如图9所示步骤获得的热锻造加工用冲头切断之后在切断面上沿表面侧指向内部的方向测定的维氏硬度。此时，通过将金属以第III族金属第IV族金属第VI族金属第VII族金属第 VIII族金属Al = 2 : 13 : 26 : 20 : 31 : 4的重量比混合然后添加到含有 10%环氧树脂的丙酮溶液中，从而制得涂布物。通过刷涂进行涂布，涂布 物的厚度为1 mm。在涂布此涂布物之前，在1，00(TC l，18(rC保持2小 时以进行淬火处理。之后，通过在50(TC 60(rC保持2小时来进行回火 处理。即，此情况中，在母材中包含索氏体显微组织。根据图IO，可见在通常的氮化处理的情况中，硬度仅在从最外表面 起约0.07 mm范围内增大，并且其后所显示出的硬度基本上为恒量，而 在第四实施方式中，在从最外表面起超过1.0mm的范围内显示出高硬度， 并且硬度缓慢降低。在第二至第四实施方式中的任一实施方式中，扩散层的厚度，尤其 是A1N的扩散距离，最大可至从表面起至约15 mm的深度的范围。有时 最外表面处的压縮残留应力可达1,200 MPa。碳化物、氮化物和碳氮化物的浓度以与第一实施方式中相同的方式 递减，并且在母材与扩散终端之间未出现明显的界面。因此，由于压縮 残留应力逐渐变化，所以避免了应力在特定部位集中。结果，能够避免 脆性破坏的发生，从而确保具有扩散层20的成形部的韧性。在上述实施方式中，以作为层状铁基合金的热锻造加工用冲头为例 进行了说明。不过，并非特别限定于此，还可以是其他部件，例如包括 冷锻造加工用冲头和温锻造加工用冲头的模具。所述碳化物可以为或者可以不为组成式如M7C3所示的碳化物。
权利要求
1.一种层状铁基合金，所述层状铁基合金包含母材和扩散层，所述母材由铁基合金构成，所述扩散层通过碳化物和氮化物从所述母材的表面侧的扩散而形成并且具有比所述母材高的硬度，其中至少含有AlN作为所述氮化物；且在所述扩散层中，所述碳化物和所述氮化物的浓度随位置变深而逐渐降低。
2. 如权利要求1所述的层状铁基合金，其中，所述碳化物为Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的碳化物中的至少一种，并且还包含Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的氮化物中的至少一种作为所述氮化物。
3. 如权利要求2所述的层状铁基合金，其中，所述碳化物的组成式 为M6C或MbC6，其中M表示金属元素。
4. 如权利要求1所述的层状铁基合金，其中，所述碳化物为Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的至少一种与Fe的固溶体的碳化物，且所述氮化物为 Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的氮化物中的至少一种。
5. 如权利要求4所述的层状铁基合金，其中，所述碳化物的组成式 为(Fe，M)6C或(Fe，M)23C6，其中M表示金属元素。
6. —种层状铁基合金的制造方法，所述层状铁基合金包含母材和扩 散层，所述母材由铁基合金构成，所述扩散层通过碳化物和氮化物从所 述母材的表面侧的扩散而形成并且具有比所述母材高的硬度，其中，至 少含有A1N作为所述氮化物，并且在所述扩散层中，所述碳化物和所述 氮化物的浓度随位置变深而逐渐降低，所述方法包括下述步骤将含有Al粉末的金属粉末涂布到所述铁基合金的表面； 对涂布有所述金属粉末的所述铁基合金进行热处理；和 对经所述热处理的铁基合金进行氮化处理。
7. 如权利要求6所述的层状铁基合金的制造方法，其中，将Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的至少一种的粉末用作所述金属粉末。
8. —种层状铁基合金，所述层状铁基合金包含母材和扩散层，所述母材由铁基合金构成，所述扩散层通过碳化物和氮化物从所述母材的表 面侧的扩散而形成并且具有比所述母材高的硬度，其中，在所述扩散层中，所述碳化物和所述氮化物的浓度随位置变深而逐 渐降低。
9. 如权利要求8所述的层状铁基合金，其中，所述碳化物为Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的碳化物中的至少一种，并且还包含Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的氮化物中的至少一种作为所述氮化物。
10. 如权利要求9所述的层状铁基合金，其中，所述碳化物的组成 式为M6C或M23C6，其中M表示金属元素。
11. 如权利要求8所述的层状铁基合金，其中，所述碳化物为Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的至少一种与Fe的固溶体的碳化物，并且所述氮 化物为Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的氮化物中的至少一种。
12. 如权利要求ll所述的层状铁基合金，其中，所述碳化物的组成 式为(Fe, M)6C或(Fe, M)23C6，其中M表示金属元素。
13. 如权利要求8所述的层状铁基合金，其中，包含A1N作为所述 氮化物。
14. 一种层状铁基合金的制造方法，所述层状铁基合金包含母材和 扩散层，所述母材由铁基合金构成，所述扩散层通过碳化物和氮化物从 所述母材的表面侧的扩散而形成并且具有比所述母材高的硬度，其中， 在所述扩散层中，所述碳化物和所述氮化物的浓度随位置变深而逐渐降 低，所述方法包括下述步骤将含有A1粉末的金属粉末涂布到所述铁基合金的表面；和在氮化气氛中对所述铁基合金进行氮化处理。
15. 如权利要求14所述的层状铁基合金的制造方法，其中，将Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的至少一种的粉末用作所述金属粉末。
16. 如权利要求14所述的层状铁基合金的制造方法，其中，将混有 Al的混合粉末用作所述金属粉末。
17. —种层状铁基合金，所述层状铁基合金包含母材和扩散层，所 述母材由铁基合金构成，所述扩散层通过碳化物和氮化物从所述母材的表面侧的扩散而形成并且具有比所述母材高的硬度，其中，在所述扩散层中，随着所述碳化物和所述氮化物的浓度随位置变深而逐渐降低，所述硬度逐渐降低，并且在从最外表面起至0.1mm深度内 的部位处所提供的最大硬度与最小硬度之差以维氏硬度值计为10%以 内。
18. 如权利要求17所述的层状铁基合金，其中，所述碳化物为Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的碳化物中的至少一种，并且还包含Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的氮化物中的至少一种作为所述氮化物。
19. 如权利要求18所述的层状铁基合金，其中，所述碳化物的组成 式为M6C或M23C6，其中M表示金属元素。
20. 如权利要求17所述的层状铁基合金，其中，所述碳化物为Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的至少一种与Fe的固溶体的碳化物，并且所述氮 化物为Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的氮化物中的至少一种。
21. 如权利要求20所述的层状铁基合金，其中，所述碳化物的组成 式为(Fe， M)6C或(Fe， M)23C6，其中M表示金属元素。
22. 如权利要求17所述的层状铁基合金，其中，包含A1N作为所述 氮化物。
23. —种层状铁基合金的制造方法，所述层状铁基合金包含母材和 扩散层，所述母材由铁基合金构成，所述扩散层通过碳化物和氮化物从 所述母材的表面侧的扩散而形成并且具有比所述母材高的硬度，其中， 在所述扩散层中，随着所述碳化物和所述氮化物的浓度随位置变深而逐 渐降低，所述硬度逐渐降低，并且在从最外表面起至0.1mm深度内的部 位处所提供的最大硬度与最小硬度之差以维氏硬度值计为10%以内，所 述方法包括下述步骤将金属粉末涂布到所述铁基合金的表面； 对涂布有所述金属粉末的所述铁基合金进行热处理； 将所述金属粉末再次涂布到所述铁基合金的所述表面；和 对再次涂布有所述金属粉末的所述铁基合金进行氮化处理。
24. 如权利要求23所述的层状铁基合金的制造方法，其中，将Cr、W、 Mo、 V、 Ni和Mn的至少一种的粉末用作所述金属粉末。
25. 如权利要求23所述的层状铁基合金的制造方法，其中，将混有 Al的混合粉末用作所述金属粉末。
26. —种层状铁基合金，所述层状铁基合金包含母材和扩散层，所 述母材由含有珠光体显微组织的铁基合金构成，所述扩散层通过碳化物 和氮化物从所述母材的表面侧的扩散而形成并且具有比所述母材高的硬 度，其中，在所述扩散层中，所述碳化物和所述氮化物的浓度随位置变深而逐 渐降低。
27. 如权利要求26所述的层状铁基合金，其中，所述碳化物为Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的碳化物中的至少一种，并且还包含Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的氮化物中的至少一种作为所述氮化物。
28. 如权利要求27所述的层状铁基合金，其中，所述碳化物的组成 式为M6C或M23C6，其中M表示金属元素。
29. 如权利要求26所述的层状铁基合金，其中，所述碳化物为Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的至少一种与Fe的固溶体的碳化物，并且所述氮 化物为Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的氮化物中的至少一种。
30. 如权利要求29所述的层状铁基合金，其中，所述碳化物的组成 式为(Fe, M)6C或(Fe， M)23C6，其中M表示金属元素。
31. 如权利要求26所述的层状铁基合金，其中，包含A1N作为所述 氮化物。
32. —种层状铁基合金，所述层状铁基合金包含母材和扩散层，所 述母材由含有屈氏体显微组织或索氏体显微组织的铁基合金构成，所述 扩散层通过碳化物和氮化物从所述母材的表面侧的扩散而形成并且具有 比所述母材高的硬度，其中，在所述扩散层中，所述碳化物和所述氮化物的浓度随位置变深而逐 渐降低。
33. 如权利要求32所述的层状铁基合金，其中，所述碳化物为Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的碳化物中的至少一种，并且还包含Cr、 W、 Mo、V、 M和Mn的氮化物中的至少一种作为所述氮化物。
34. 如权利要求33所述的层状铁基合金，其中，所述碳化物的组成 式为M6C或M23Q，其中M表示金属元素。
35. 如权利要求32所述的层状铁基合金，其中，所述碳化物为Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的至少一种与Fe的固溶体的碳化物，并且所述氮 化物为Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的氮化物中的至少一种。
36. 如权利要求35所述的层状铁基合金，其中，所述碳化物的组成 式为(Fe, M)6C或(Fe, M)23C6，其中M表示金属元素。
37. 如权利要求32所述的层状铁基合金，其中，包含A1N作为所述 氮化物。
38. —种层状铁基合金的制造方法，所述层状铁基合金包含母材和 扩散层，所述母材由含有珠光体显微组织的铁基合金构成，所述扩散层 通过碳化物和氮化物从所述母材的表面侧的扩散而形成并且具有比所述 母材高的硬度，其中，在所述扩散层中，所述碳化物和所述氮化物的浓度随位置变深而逐渐降低，所述方法包括下述步骤对所述铁基合金施加淬火处理，然后通过将所述铁基合金加热至15(TC以上且低于400。C的温度来进行回火处理； 将金属粉末涂布到所述铁基合金的表面；和 对所述铁基合金进行氮化处理。
39. 如权利要求38所述的层状铁基合金的制造方法，其中，将Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的至少一种的粉末用作所述金属粉末。
40. 如权利要求38所述的层状铁基合金的制造方法，其中，将混有 Al的混合粉末用作所述金属粉末。
41. 一种层状铁基合金的制造方法，所述层状铁基合金包含母材和 扩散层，所述母材由含有屈氏体显微组织或索氏体显微组织的铁基合金 构成，所述扩散层通过碳化物和氮化物从所述母材的表面侧的扩散而形 成并且具有比所述母材高的硬度，其中，在所述扩散层中，所述碳化物 和所述氮化物的浓度随位置变深而逐渐降低，所述方法包括下述步骤对所述铁基合金施加淬火处理，然后通过将所述铁基合金加热至400 C以上且Acl转变温度以下的温度来进行回火处理； 将金属粉末涂布到所述铁基合金的表面；和 对所述铁基合金进行氮化处理。
42. 如权利要求41所述的层状铁基合金的制造方法，其中，将Cr、 W、 Mo、 V、 Ni和Mn的至少一种的粉末用作所述金属粉末。
43. 如权利要求41所述的层状铁基合金的制造方法，其中，将混有 Al的混合粉末用作所述金属粉末。
全文摘要
本发明涉及层状铁基合金及其制造方法。由SKH51(铁基合金)制成的预成形体的表面涂布有Al和Cr等的粉末。可以通过涂布将所述粉末分散于有机溶剂中而制得的涂布剂来进行涂布。涂布剂可以含有还原剂。涂布后，对所述预成形体进行热处理，从而形成金属碳化物。所述预成形体可以进一步氮化处理，从而形成具有扩散层(20)的层状铁基合金，所述扩散层(20)通过碳化物、氮化物和AlN在母材中的扩散而形成。此后，可以对所述预成形体进行精加工，从而产生具有预定形状的热辊锻造加工用冲头(10)。
文档编号C23C8/66GK101233256SQ20068002839
公开日2008年7月30日 申请日期2006年8月2日 优先权日2005年8月2日
发明者小杉雅纪, 松下和男, 桑原光雄, 熊木利正 申请人:本田技研工业株式会社