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公開番号2025030885
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-07
出願番号2023136562
出願日2023-08-24
発明の名称鋼材、電磁鉄心、電磁接触器、鋼材の製造方法及び電磁鉄心の製造方法
出願人富士電機株式会社,富士電機機器制御株式会社
代理人個人,個人
主分類C23C 8/26 20060101AFI20250228BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】高い硬度を有する鋼材を提供すること。
【解決手段】本発明の一態様は、表面に窒化層が設けられた鋼材であって、前記窒化層は、前記表面から順に設けられた、第1層と、第2層と、第3層とを含み、前記第1層は、Fe₄N、Fe_2～3N、及びCrNのうち、少なくとも1種から構成され、前記第2層における窒素濃度は、3at%以上30at%以下であり、前記第3層における窒素濃度は、0.2at%以上3at%未満であり、前記第1層と前記第2層との界面から深さ15μmまでにおける組織は、前記表面に垂直な断面の15μm×200μmの方形領域に対する面積率が90%以上のマルテンサイトを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
表面に窒化層が設けられた鋼材であって、
前記窒化層は、前記表面から順に設けられた、第１層と、第２層と、第３層とを含み、
前記第１層は、Ｆｅ
４
Ｎ、Ｆｅ
２～３
Ｎ、及びＣｒＮのうち、少なくとも１種から構成され、
前記第２層における窒素濃度は、３ａｔ％以上３０ａｔ％以下であり、前記第３層における窒素濃度は、０．２ａｔ％以上３ａｔ％未満であり、
前記第１層と前記第２層との界面から深さ１５μｍまでにおける組織は、前記表面に垂直な断面の１５μｍ×２００μｍの方形領域に対する面積率が９０％以上のマルテンサイトを含む鋼材。
続きを表示（約 510 文字）【請求項２】
前記第２層における組織は、前記表面に垂直な断面の１５μｍ×２００μｍの方形領域に対する面積率が９０％以上のマルテンサイトを含む請求項１に記載の鋼材。
【請求項３】
前記第１層、前記第２層、及び前記第３層は、それぞれ１μｍ以上の厚さを有する請求項２に記載の鋼材。
【請求項４】
前記第１層は、最大１０μｍの厚さを有する請求項３に記載の鋼材。
【請求項５】
前記第２層は、最大１５μｍの厚さを有する請求項４に記載の鋼材。
【請求項６】
前記第３層は、最大４５μｍの厚さを有する請求項５に記載の鋼材。
【請求項７】
前記第２層の硬さは、４２０Ｈｖ以上であり、前記第３層の硬さは、２５０Ｈｖ以上４２０Ｈｖ未満である請求項６に記載の鋼材。
【請求項８】
前記第１層の硬さは、１０００Ｈｖ以上である請求項７に記載の鋼材。
【請求項９】
板状である請求項１から８のいずれか一項に記載の鋼材。
【請求項１０】
磁性を有する請求項９に記載の鋼材。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材、電磁鉄心、電磁接触器、鋼材の製造方法及び電磁鉄心の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
各種の機械部品や金型類等において、鋼材が広く用いられており、耐摩耗性を向上させる目的で、その表面に窒素を侵入させることにより、表面硬度を向上させる方法が適用されている。具体的には、ガス窒化処理、塩浴窒化処理、イオン窒化処理、プラズマ窒化処理等が挙げられる。
【０００３】
特に、電磁接触器の電磁鉄心に用いられる鋼材は、高い耐摩耗性が求められている。電磁接触器の電磁鉄心は、互いに対向して一対設けられており、開閉動作によって電磁鉄心同士が衝突することから、衝突により接触する接触面が摩耗する。そして、電磁鉄心の接触面の摩耗が進むと、電磁接触器は、電気接点の接触状態が変化し、開閉不良となる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、電磁鉄心の接触面の耐摩耗性を向上させるため、塩浴窒化処理法により、接触面の硬化処理を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００５－２２６１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の電磁鉄心では、窒化層の構造や組織については検討されておらず、電磁鉄心等の高い耐摩耗性が求められる鋼材としては、硬度が不足している可能性がある。
【０００７】
上記の点に鑑みて、本発明の一態様は、高い硬度を有する鋼材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、表面に窒化層が設けられた鋼材であって、前記窒化層は、前記表面から順に設けられた、第１層と、第２層と、第３層とを含み、前記第１層は、Ｆｅ
４
Ｎ、Ｆｅ
２～３
Ｎ、及びＣｒＮのうち、少なくとも１種から構成され、前記第２層における窒素濃度は、３ａｔ％以上３０ａｔ％以下であり、前記第３層における窒素濃度は、０．２ａｔ％以上３ａｔ％未満であり、前記第１層と前記第２層との界面から深さ１５μｍまでにおける組織は、前記表面に垂直な断面の１５μｍ×２００μｍの方形領域に対する面積率が９０％以上のマルテンサイトを含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、高い硬度を有する鋼材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
一実施形態による鋼材の断面の模式図である。
一実施形態による電磁鉄心の斜視図である。
一実施形態による電磁接触器の断面図である。
一実施形態による電磁鉄心の製造方法を説明するための模式図である。
実施例の電磁鉄心の表面からの深さと窒素濃度との関係を示すグラフである。
実施例の電磁鉄心の断面を示すＳＥＭ観察像である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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