CN1243549A - 金属互化物涂覆的不锈钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种金属互化物涂覆的不锈钢,它具有良好的刚性,韧性,耐磨性和耐腐蚀性,它包括一个马氏体不锈钢的基底,该基底不锈钢具有400或更高的维氏硬度,和一个硬膜,该硬膜具有一个粘附于基底的底表面和一个暴露的上表面。该硬膜具有一种由选自Ti－Ni金属互化物,Ti－Fe金属互化物,和Ti－Ni金属互化物和Ti－Cu金属互化物的混合物的一种互化物制成的最外层。该图覆的不锈钢可通过在马氏体不锈钢的表面上直接或者通过一个Ni,Fe或Ni－Cu合金的中间层涂覆一个Ti或Ti合金的外层,然后将该层片加热至900℃至1150℃的温度并保持30秒钟至5分钟,然后以1℃/秒或更高的冷却速率进行冷却。

Description

金属互化物涂覆的不锈钢及其生产方法
本发明涉及金属互化物涂覆的不锈钢，它可用于需要良好的刚性，韧性，耐磨，耐腐蚀的部件，例如结构件，如齿轮，和轴承；切割工具，如发剪和电动剃须刀的刀片，及其生产方法。
过去，通常将碳工具钢，高碳不锈钢，和沉淀-硬化的不锈钢用于诸如齿轮和轴承的结构件，和诸如发剪和电动剃须刀刀片的切割工具。虽然这些材料具有良好的韧性，但其耐磨性不足。为改善耐磨性，可使用常规的陶瓷。但由于陶瓷不良的韧性和加工性能，它们在需要复杂的构型或锋利的边缘的应用中还没有变成现实。另一方面，可通过使用物理蒸汽沉积(PVD)方法或化学蒸汽沉积方法(CVD)涂覆一层具有良好抗腐蚀性例如氧化铝的硬材料对上述的钢进行表面改性。在这种情况下，由于涂覆的硬材料的厚度很薄，例如，0.1μm，还不能得到足够的耐磨性。此外，涂覆的硬材料和钢之间的粘附性不足。
本发明的一个目的是提供一种金属互化物涂覆的不锈钢，它具有良好的刚性，韧性，耐磨性和耐腐蚀性。该涂覆的不锈钢包括一个马氏体不锈钢的基底，和一个硬膜，该硬膜具有一个粘附于基底的底表面和一个暴露的上表面。该基底不锈钢具有400或更高的维氏硬度。该硬膜具有一种由选自Ti-Ni金属互化物，Ti-Fe金属互化物，和Ti-Ni金属互化物和Ti-Cu金属互化物的混合物的一种互化物制成的最外层。
当该最外层是由Ti-Fe金属互化物制成时，优选该硬膜具有一个TiFe2层，并且在该TiFe2层上形成一个TiFe层作为最外层。
当该最外层是由Ti-Ni金属互化物制成时，优选该硬膜具有一个TiNi3层，并且在该TiNi3层上形成一个TiNi层作为最外层。
当该最外层是由Ti-Ni金属互化物和Ti-Cu金属互化物的混合物制成时，优选该硬膜具有一个TiNi和TiCu的混合物层作为最外层。
本发明的另一个目的是提供一种生产金属互化物涂覆的不锈钢的方法。即，在马氏体不锈钢的表面上直接涂覆一个Ti或Ti合金的外层来制备一个层片，或者在马氏体不锈钢上通过一个Ni，Fe或Ni-Cu合金的中间层来包覆一个外层。然后，对该层片进行淬火硬化处理。即，将该层片加热至900℃至1150℃的温度并保持30秒钟至5分钟，然后以1℃/秒或更高的冷却速率进行冷却。通过淬火硬化处理，该不锈钢被硬化至400或更高的维氏硬度，同时，在该硬化的不锈钢上形成一个硬化膜。当该层片是通过在不锈钢片上通过一个中间层包覆一个外层来制备时，通过上述硬化处理，在该不锈钢上就形成一个硬膜，该硬膜具有由外层的Ti和中间层的金属元素之间的金属互化物制成的最外层。另一方面，当该层片是通过在不锈钢片上直接包覆一个外层来制备时，通过上述硬化处理，在不锈钢上就形成具有一个TiC层，一个在TiC层上形成的TiFe2层，和一个在TiFe2层上形成的TiFe层作为最外层的硬膜。
当使用中间层时，优选该层片中外层的厚度是在1至10μm的范围内，并且该层片中中间层的厚度是该外层厚度的1至3倍。
在上述方法中，当该层片在上述硬化处理前通过塑性变形进行加工时，优选该加工是在一个退火处理后进行的，其中该层片被加热至700至800℃并被保持15秒钟至2分钟。
下文将参照附图对本发明的优选实施方案和实施例进行描述，本发明的其它目的和优点将显而易见。
附图简要说明图1显示在实施例1中的淬火硬化处理前从层片表面的深度方向上测得的Ti，Ni，Cr和Fe浓度的变化的图。图2显示在实施例1中的淬火硬化处理后从硬膜表面的深度方向上测得的Ti，Ni，Cr和Fe浓度的变化的图。图3显示从实施例1的金属互化物涂覆的不锈钢的表面的深度方向上测得的硬度变化的图。图4是实施例22中的金属互化物涂覆的不锈钢的横切面的SEM照片。图5是实施例22中的硬膜和不锈钢底物之间的界面部分的SEM照片。图6是显示在图5中的界面部分Fe的分布的照片。图7是显示在图5中的界面部分Cr的分布的照片。图8是显示在图5中的界面部分Ti的分布的照片。图9是显示在图5中的界面部分C的分布的照片。
本发明的金属互化物涂覆的不锈钢包括一个马氏体不锈钢的底物作为底物，和一个硬膜，该硬膜具有一个粘附于底物的底表面和一个暴露的上表面。该底物不锈钢具有400或更高的维氏硬度。当维氏硬度低于400时，本发明的涂覆的不锈钢对用于诸如齿轮和轴承的结构件和诸如发剪和电动剃须刀刀片的切割工具时，其硬度，强度和刚性不足。在本发明中，优选使用具有12至20重量％的Cr，0.3至0.8重量％的C，2.5重量％或更少的Mo，和余量为Fe的组成的马氏体不锈钢。为了达到通过下文所述的热处理对不锈钢的淬火硬化，需要碳的含量为0.3％或更高。此外，如果需要，在上述组成中可以加入需要量的Si，Mn，V，和/或Nb。
该硬膜具有一种由选自Ti-Ni金属互化物，Ti-Fe金属互化物，和Ti-Ni金属互化物和Ti-Cu金属互化物的混合物的一种互化物制成的最外层。
在Ti-Ni金属互化物的情况下，优选该硬膜具有一个TiNi3层，并且在该TiNi3层上形成一个TiNi层作为最外层。优选TiNi3层和TiNi层的总厚度在1至15μm的范围内。在将本发明的金属互化物涂覆的不锈钢用作电动剃须刀刀片的情况下，当该总厚度小于1μm时，耐磨性的改善不显著。另一方面，当该总厚度大于15μm时，刀片上可能产生剥离片。因而，当TiNi3层和TiNi层的总厚度在上述范围内时，有可能提供长时间内优良的剃须性能，同时防止剥离片的产生。
在Ti-Fe金属互化物的情况下，优选该硬膜具有一个TiFe2层，并且在该TiFe2层上形成一个TiFe层作为最外层。基于与上述同样的原因，优选TiFe2层和TiFe层的总厚度在1至15μm的范围内。此外，在下文所述的特定条件下，优选该硬膜具有一个TiC层，在该TiC层上形成一个TiFe2层，在该TiFe2层上形成一个TiFe层作为最外层。基于与上述同样的原因，优选该TiC层，TiFe2层和TiFe层的总厚度是在1至15μm的范围内。
在Ti-Ni金属互化物和Ti-Cu金属互化物的混合物的情况下，优选该硬膜具有一个TiNi和TiCu的第一混合物层作为最外层。在该第一混合物层下可以形成一个TiNi3，Ti2Cu3，和TiCu2的第二混合物层。基于与上述同样的原因，优选该第一和第二混合物层的总厚度是在1至15μm的范围内。
下面将描述生产本发明的金属互化物涂覆的不锈钢的第一和第二方法。在第一个方法中，通过在马氏体不锈钢的一面或两面上通过一个Ni，Fe或Ni-Cu合金的中间层包覆一个Ti或Ti合金的外层来制备一个层片。作为Ti合金，优选使用Ti-Pd合金，例如，Ti-0.15重量％Pd合金，一种Ti-Mo-Ni合金，例如，Ti-0.3重量％Mo-0.8重量％Ni合金，或一种Ti-Ta合金，例如，Ti-5重量％Ta合金。当使用Ni-Cu合金作为中间层时，优选铜的含量是在10至35重量％的范围内。
然后对该层片进行淬火硬化处理。即，将该层片加热至900至1150℃并保持30秒钟至5分钟，然后以1℃/秒或更高的冷却速率冷却。特别是，优选该层片被加热至1050℃并保持1至2分钟，然后以50℃/秒的冷却速率进行冷却。通过该淬火硬化处理，该不锈钢被硬化至400或更高的维氏硬度，同时，在该不锈钢上形成了具有由外层的Ti和中间层的Fe或Ni之间的金属互化物制成的最外层的硬膜，或者具有由Ti-Ni金属互化物和Ti-Cu金属互化物的混合物制成的最外层的硬膜。
当处理时间大于5分钟时，外层的Ti通过中间层扩散进入不锈钢，并预不锈钢中的碳反应产生TiC，从而使不锈钢中的碳含量下降。由于碳含量的下降，基底的淬火硬化不能充分达到。也就是说，不能得到具有维氏硬度400或更高不锈钢，作为支撑硬膜的基底。此外，当处理时间小于30秒钟时，难以对该层片进行均一的淬火硬化处理。结果，基底的淬火硬化不均一，硬膜的形成不充分。当处理温度大于1150℃时，Ti的扩散速率升高，所造成的问题与处理时间大于5分钟时所产生的问题相同。
另一方面，当处理温度低于900℃时，硬膜的金属互化物的形成不充分，不能达到基底的淬火硬化。结果，不能得到具有维氏硬度400或更高的不锈钢。此外，当使用低于1℃/秒的冷却速率时，不能达到不锈钢的淬火硬化。最好在真空中，在例如氩的惰性气压下，或在还原气氛下进行该淬火硬化处理。
在第二个方法中，通过在马氏体不锈钢片的一面或两面上不使用中间层而直接包覆Ti或Ti合金的外层来制备一个层片。在第一个方法中所述的Ti合金可用于第二个方法中。此外，第二个方法中的淬火硬化处理与第一个方法中的相同。通过该第二方法，在不锈钢上就形成了具有TiC层，在TiC层上形成的TiFe2层，和在TiFe2层上形成的TiFe层作为最外层的硬膜。
按照下述条件选择第一和第二方法之一。(1)外层与不锈钢片的厚度比率
层片中外层(Ti或Ti合金)与不锈钢片的厚度比率可通过下述公式表示：
α(％)＝100×DS/(DS+DL)其中DS不锈钢片的厚度的一半(1/2)，DL层片中的不锈钢片的一面上外层的厚度。当85％＞α时，根据下述原因选用第一方法。在热处理中，通过外层中的Ti和不锈钢中含有的C(碳)之间的反应产生例如TiC的碳化钛。当不锈钢中过量的碳被用于与Ti反应时，不锈钢的淬火硬化效应不充分，从而得不到维氏硬度400或更高的基底。因而，在第一方法中，将Ni，Fe，或Ni-Cu合金的中间层插在不锈钢片和外层之间来控制TiC的产生。此外，该中间层与外层的Ti反应产生金属互化物。
当插入Fe的中间层时，通过中间层的Fe与Ti在热处理期间反应在硬膜上形成Ti-Fe金属互化物层。由于该Ti-Fe金属互化物层是通过一个扩散层粘附在不锈钢上的，该扩散层是通过中间层的Fe和不锈钢中的成分之间的相互扩散形成的，从而使硬膜和不锈钢基底之间的粘和良好。当Fe中间层的厚度较厚时，在Ti-Fe金属互化物层和该扩散层之间会保留一薄的Fe层。
当Ni的中间层被插入时，通过在热处理期间中间层的Ni与Ti的反应在硬膜中形成一个Ti-Ni金属互化物层。由于该Ti-Ni金属互化物层是通过一个扩散层被粘附在不锈钢上的，该扩散层是通过中间层的Ni和不锈钢的组分相互扩散形成的，因而该硬膜和不锈钢基底之间的粘和良好。当Ni中间层的厚度较厚时，在Ti-Ni金属互化物层和该扩散层之间会保留一薄的Ni层。
当插入Ni-Cu合金的中间层时，通过中间层的Ni和Cu与Ti在热处理期间反应在硬膜中形成Ti-Ni金属互化物和Ti-Cu金属互化物的混合层。由于该金属互化物层是通过一个扩散层粘附在不锈钢上的，该扩散层是通过中间层的Ni和Cu和不锈钢中的成分之间的相互扩散形成的，从而使硬膜和不锈钢基底之间的粘和良好。当该Ni-Cu合金中间层的厚度较厚时，在该金属互化物层和该扩散层之间会保留一薄的Ni-Cu合金层。
另一方面，当85％≤α时，选用第二个方法。如上所述，TiC的产生是通过外层的Ti和不锈钢中的碳在热处理期间的的反应造成的。但是，由于外层的厚度远小于不锈钢的厚度，仅少量的不锈钢中的碳被用于TiC的产生。这对淬火硬化处理没有影响。结果，如图5所示，外层的Ti在热处理期间与不锈钢的碳反应产生一个薄的TiC层，并也与不锈钢的Fe反应产生TiFe2层和TiFe层。由于外层的Ti和不锈钢的组分之间的相互扩散是由热处理造成的，硬膜和不锈钢之间的粘和良好。(2)马氏体不锈钢中的碳含量
在马氏体不锈钢中碳含量小于0.5％的情况下，当不锈钢的碳通过热处理过程中TiC的产生被消耗掉时，难以达到淬火硬化处理。因而，为了控制外层的Ti与不锈钢的碳的反应，需要在不锈钢片和外层之间插入Fe，Ni，或Ni-Cu合金的中间层。由于这一原因，选用第一方法。另一方面，当不锈钢中的碳含量为0.5％或更高时，即使不锈钢的碳被热处理过程中TiC的产生消耗掉一些，仍能达到淬火硬化处理。因而，中间层的使用并不总是必须的，因而选用第二方法。
在本说明书中，作为例子，在马氏体不锈钢中85％的厚度比率(α)和5％的碳含量被用作确定使用第一或第二方法的阈值。但是，厚度比率和碳含量并不总是限于这些数值。根据实际制造的物品的形状和大小，对这些数值可以进行某些变化。
因而，再生产本发明的金属互化物涂覆的不锈钢的情况下，当按照上述(1)和(2)中的至少一项决定难以达到淬火硬化处理来得到维氏硬度400或更高的基底时，选用第一方法。
在第一和第二方法的每一个中，该层片中外层的厚度最好是在1至10μm的范围内。为了使金属互化物涂覆的不锈钢具有良好的耐磨性，该外层的厚度最好为1μm或更多。在第一个使用中间层的方法中，优选该层片中中间层的厚度为外层厚度的1至3倍。
在第一和第二方法的每一个中，当获得硬膜的热处理是在该层片通过塑性变形，例如弯曲或拉伸被加工成所需的形状之后进行的时，优选在该塑性变形之前进行退火处理。即，由于包覆造成的加工硬化，难以对层片进行塑性变形。对于退火处理，将层片加热至700至800℃并保持15秒钟至2分钟，然后冷却。
当退火温度低于700℃时，不足以从层片除去加工硬化。当退火温度高于800℃时，可能在塑性变形的过程中在层片的表面上发生龟裂，这是因为在层片中开始了金属互化物的产生。另一方面，当退火时间少于15秒钟时，不能从层片上均一地除去加工硬化，在塑性变形过程中易于发生剥落或龟裂。当退火时间大于2分钟时，会产生与退火温度大于800℃时所产生的相同的问题。
实施例
按照下述实施例具体地描述本发明。实施例中使用的不锈钢和合金板的组成均基于重量百分比。实施例和对比实施例中的金属互化物涂覆的不锈钢的层厚度和硬度示于表1和3。金属互化物涂覆的不锈钢的生产条件示于表2和4。实施例1
将具有表1所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的一边放置一个Ni板片，在该Ni板片上也放置一个Ti板片。这些堆积的板片通过轧制被包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节该层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.1mm，其中作为中间层的Ni层的厚度为8μm，作为外层的Ti层的厚度为3μm。在对该层片在700℃进行退火处理2分钟后，将层片通过弯曲加工成所需的形状。随后，将该加工后的层片在氩气氛中(99.99％)在1050℃加热2分钟，然后以50℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，不锈钢被淬火硬化至维氏硬度600，同时，在不锈钢上得到了一个具有3μm厚度作为最外层的TiNi层，一个具有4μm厚度在该TiNi层下作为第二层的TiNi3层，和一个在该TiNi3层下通过不锈钢和Ni层之间的相互扩散形成的具有4μm厚度的扩散层。图1显示了在热处理前从层片表面的深度方向上进行的EPMA的结果。图2显示了在热处理后从层片表面的深度方向上进行的EPMA的结果。图2表明最外层的Ni∶Ti的原子比率为大约1∶1，并且在该最外层下形成了一个具有Ni∶Ti原子比率约3∶1的第二层。此外，从该硬膜的表面的深度方向上测得的硬度变化示于图3。实施例2
将具有表1所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的两边放置Ni板片，在各个Ni板片上放置Ti板片。这些堆积的板片通过轧制被包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节该层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.05mm，其中作为中间层的Ni层的厚度为5μm，作为外层的Ti层的厚度为3μm。在对该层片在700℃进行退火处理30秒钟后，将层片通过弯曲加工成所需的形状。随后，将该加工后的层片在氩气氛中(99.99％)在1130℃加热30秒钟，然后以50℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，不锈钢被淬火硬化，同时，在不锈钢上得到了一个具有3μm厚度作为最外层的TiNi层，一个具有4μm厚度在该TiNi层下作为第二层的TiNi3层，和一个在该TiNi3层下通过不锈钢和Ni层之间的相互扩散形成的具有1μm厚度的扩散层。实施例3
将具有表1所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的两边放置Ni板片，在各个Ni板片上放置Ti-0.2％Pd合金板片。这些堆积的板片通过轧制被包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节该层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.1mm，其中作为中间层的Ni层的厚度为13μm，作为外层的Ti合金层的厚度为5μm。在对该层片在750℃进行退火处理1分钟后，将层片通过拉伸加工成所需的形状。随后，将该加工后的层片在氩气氛中(99.99％)在1000℃加热5分钟，然后以1℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，不锈钢被淬火硬化，同时，在不锈钢上得到了一个具有5μm厚度作为最外层的TiNi层，一个具有7μm厚度在该TiNi层下作为第二层的TiNi3层，和一个在该TiNi3层下通过不锈钢和Ni层之间的相互扩散形成的具有7μm厚度的扩散层。实施例4
将具有表1所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的两边放置Ni板片，在各个Ni板片上放置Ti板片。这些堆积的板片通过轧制被包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节该层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.08mm，其中作为中间层的Ni层的厚度为6μm，作为外层的Ti层的厚度为3μm。在对该层片在800℃进行退火处理15秒钟后，将层片通过弯曲加工成所需的形状。随后，将该加工后的层片在氩气氛中(99.99％)在930℃加热5分钟，然后以20℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，不锈钢被淬火硬化，同时，在不锈钢上得到了一个具有3μm厚度作为最外层的TiNi层，一个具有4μm厚度在该TiNi层下作为第二层的TiNi3层，和一个在该TiNi3层下通过不锈钢和Ni层之间的相互扩散形成的具有3μm厚度的扩散层。实施例5
将具有表1所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的两边放置Ni板片，在各个Ni板片上放置Ti板片。这些堆积的板片通过轧制被包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节该层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.1mm，其中作为中间层的Ni层的厚度为3μm，作为外层的Ti层的厚度为3μm。在对该层片在800℃进行退火处理30秒钟后，将层片通过拉伸加工成所需的形状。随后，将该加工后的层片在氩气氛中(99.99％)在1000℃加热2分钟，然后以10℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，不锈钢被淬火硬化，同时，在不锈钢上得到了一个具有2μm厚度作为最外层的TiNi层，一个具有3μm厚度在该TiNi层下作为第二层的TiNi3层，和一个在该TiNi3层下通过不锈钢和Ni层之间的相互扩散形成的具有1μm厚度的扩散层。实施例6
将具有表1所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的两边放置Ni板片，在各个Ni板片上放置Ti板片。这些堆积的板片通过轧制被包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节该层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.1mm，其中作为中间层的Ni层的厚度为5μm，作为外层的Ti层的厚度为3μm。在对该层片在800℃进行退火处理1分钟后，将层片通过弯曲加工成所需的形状。随后，将该加工后的层片在氩气氛中(99.99％)在1050℃加热2分钟，然后以5℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，不锈钢被淬火硬化，同时，在不锈钢上得到了一个具有3μm厚度作为最外层的TiNi层，一个具有4μm厚度在该TiNi层下作为第二层的TiNi3层，和一个在该TiNi3层下通过不锈钢和Ni层之间的相互扩散形成的具有1μm厚度的扩散层。实施例7
将具有表1所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的两边放置Ni板片，在各个Ni板片上放置Ti板片。这些堆积的板片通过轧制被包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节该层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.2mm，其中作为中间层的Ni层的厚度为35μm，作为外层的Ti层的厚度为10μm。随后，将该加工后的层片在氩气氛中(99.99％)在1050℃加热3分钟，然后以10℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，不锈钢被淬火硬化，同时，在不锈钢上得到了一个具有10μm厚度作为最外层的TiNi层，一个具有12μm厚度在该TiNi层下作为第二层的TiNi3层，和一个在该TiNi3层下通过不锈钢和Ni层之间的相互扩散形成的具有23μm厚度的扩散层。实施例8
将具有表1所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的两边放置Fe板片，在各个Fe板片上放置Ti板片。这些堆积的板片通过轧制被包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节该层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.05mm，其中作为中间层的Fe层的厚度为4μm，作为外层的Ti层的厚度为4μm。在对该层片在800℃进行退火处理30秒钟后，将层片通过拉伸加工成所需的形状。随后，将该加工后的层片在氩气氛中(99.99％)在950℃加热2分钟，然后以10℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，不锈钢被淬火硬化，同时，在不锈钢上得到了一个具有4μm厚度作为最外层的TiFe层，一个具有3μm厚度在该TiFe层下作为第二层的TiFe2层，和一个在该TiFe2层下通过不锈钢和Fe层之间的相互扩散形成的具有1μm厚度的扩散层。实施例9
将具有表1所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的两边放置Fe板片，在各个Fe板片上放置Ti板片。这些堆积的板片通过轧制被包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节该层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.1mm，其中作为中间层的Fe层的厚度为8μm，作为外层的Ti层的厚度为4μm。在对该层片在750℃进行退火处理1分钟后，将层片通过弯曲加工成所需的形状。随后，将该加工后的层片在氩气氛中(99.99％)在1050℃加热1分钟，然后以5℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，不锈钢被淬火硬化，同时，在不锈钢上得到了一个具有4μm厚度作为最外层的TiFe层，一个具有5μm厚度在该TiFe层下作为第二层的TiFe2层，和一个在该TiFe2层下通过不锈钢和Fe层之间的相互扩散形成的具有3μm厚度的扩散层。实施例10
将具有表1所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的两边放置Fe板片，在各个Fe板片上放置Ti板片。这些堆积的板片通过轧制被包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节该层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.3mm，其中作为中间层的Fe层的厚度为25μm，作为外层的Ti层的厚度为10μm。在对该层片在800℃进行退火处理2分钟后，将层片通过弯曲加工成所需的形状。随后，将该加工后的层片在氩气氛中(99.99％)在1150℃加热30秒钟，然后以10℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，不锈钢被淬火硬化，同时，在不锈钢上得到了一个具有10μm厚度作为最外层的TiFe层，一个具有9μm厚度在该TiFe层下作为第二层的TiFe2层，和一个在该TiFe2层下通过不锈钢和Fe层之间的相互扩散形成的具有6μm厚度的扩散层。实施例11
将具有表1所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的一边放置Ni-20％Cu合金板片，在该合金板片上放置Ti板片。这些堆积的板片通过轧制被包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节该层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.05mm，其中作为中间层的Ni-20％Cu合金层的厚度为5μm，作为外层的Ti层的厚度为2μm。随后，将该加工后的层片在氩气氛中(99.99％)在1050℃加热2分钟，然后以25℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，不锈钢被淬火硬化，同时，在不锈钢上得到了一个具有2μm厚度作为最外层的TiNi和TiCu混合层，一个具有3μm厚度在该最外层下作为第二层的TiNi3，Ti2Cu3，和TiCu2的混合层，和一个在该第二层下通过不锈钢和Ni-Cu合金层之间的相互扩散形成的具有2μm厚度的扩散层。实施例12
将具有表1所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的一边放置Ni-25％Cu合金板片，在该Ni-Cu合金板片上放置一个Ti-0.2％Pd合金板片。这些堆积的板片通过轧制被包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节该层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.09mm，其中作为中间层的Ni-Cu合金层的厚度为4μm，作为外层的Ti-Pd合金层的厚度为4μm。随后，将该加工后的层片在氩气氛中(99.99％)在1000℃加热30秒钟，然后以1℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，不锈钢被淬火硬化，同时，在不锈钢上得到了一个具有3μm厚度作为最外层的TiNi和TiCu混合层，一个具有4μm厚度在该最外层下作为第二层的TiNi3，Ti2Cu3，和TiCu2的混合层，和一个在该第二层下通过不锈钢和Ni-Cu合金层之间的相互扩散形成的具有1μm厚度的扩散层。实施例13
将具有表1所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的一边放置Ni-15％Cu合金板片，在该Ni-Cu合金板片上放置一个Ti板片。这些堆积的板片通过轧制被包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节该层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.04mm，其中作为中间层的Ni-Cu合金层的厚度为8μm，作为外层的Ti层的厚度为2μm。随后，将该加工后的层片在氩气氛中(99.99％)在1100℃加热5分钟，然后以10℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，不锈钢被淬火硬化，同时，在不锈钢上得到了一个具有2μm厚度作为最外层的TiNi和TiCu混合层，一个具有3μm厚度在该最外层下作为第二层的TiNi3，Ti2Cu3，和TiCu2的混合层，和一个在该第二层下通过不锈钢和Ni-Cu合金层之间的相互扩散形成的具有5μm厚度的扩散层。对比实施例1
制备与实施例2相同的层片。在对该层片进行与实施例2相同的退火处理后，将该层片通过弯曲加工成所需的形状。随后，将该层片在氩气氛中(99.99％)在1170℃加热30秒钟，然后以50℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，在不锈钢上得到了一个具有3μm厚度作为最外层的TiNi层，一个具有4μm厚度在该TiNi层下形成的作为第二层的TiNi3层。但是，在该TiNi3层和不锈钢之间没有观察到扩散层的产生。此外，不锈钢没有不淬火硬化至维氏硬度400或更高。其原因被认为是由于热处理温度高于1150℃，外层的Ti通过Ni的中间层扩散进入不锈钢层，并与不锈钢中的碳反应，从而使不锈钢中的碳含量降低。对比实施例2
制备与实施例2相同的层片。在对该层片进行与实施例2相同的退火处理后，将该层片通过弯曲加工成所需的形状。随后，将该层片在氩气氛中(99.99％)在850℃加热5分钟，然后以50℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，在不锈钢上得到了一个具有2μm厚度作为最外层的TiNi层，一个具有3μm厚度在该TiNi层下形成的作为第二层的TiNi3层，和一个在该TiNi3层下通过不锈钢和Ni层之间的相互扩散形成的具有3μm厚度的扩散层。但是，由于热处理是在这样低的温度下进行的，不锈钢不能淬火硬化至维氏硬度400或更高。对比实施例3
制备与实施例2相同的层片。在对该层片进行与实施例2相同的退火处理后，将该层片通过弯曲加工成所需的形状。随后，将该层片在氩气氛中(99.99％)在1050℃加热15秒钟，然后以50℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，在不锈钢上得到了一个具有2μm厚度的作为最外层的TiNi层，一个具有3μm厚度在该TiNi层下形成的TiNi3层，和一个在该TiNi3层下通过不锈钢和Ni层之间的相互扩散形成的具有3μm厚度的扩散层。但是，由于热处理是在这样短的时间内进行的，该层片不能被均一地加热。结果，不锈钢不能淬火硬化至维氏硬度400或更高。对比实施例4
制备与实施例2相同的层片。在对该层片进行与实施例2相同的退火处理后，将该层片通过弯曲加工成所需的形状。随后，将该层片在氩气氛中(99.99％)在1050℃加热8分钟，然后以50℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，在不锈钢上得到了一个具有3μm厚度作为最外层的TiNi层，一个具有4μm厚度在该TiNi层下形成的TiNi3层。但是，在该TiNi3层和不锈钢之间没有观察到扩散层的产生。此外，不锈钢没有被淬火硬化至维氏硬度400或更高。其原因被认为是由于热处理是在1050℃下进行如此长的时间，外层的Ti通过Ni的中间层扩散进入不锈钢层，并与不锈钢中的碳反应，从而使不锈钢中的碳含量降低。对比实施例5
制备与实施例2相同的层片。在对该层片在氩气氛中(99.99％)在650℃进行退火处理2分钟后，将该层片通过弯曲加工成所需的形状。但是，由于层片制备的轧制过程造成的加工硬化不能通过该退火处理从层片上充分除去，在该层片的加工部分出现龟裂。因而没有进行形成硬膜的热处理。对比实施例6
制备与实施例2相同的层片。在对该层片在氩气氛中(99.99％)在850℃进行退火处理5秒钟后，将该层片通过拉伸被加工成所需的形状。但是，由于层片制备的轧制过程造成的加工硬化不能通过该退火处理从层片上充分除去，在该层片的加工部分出现龟裂。因而没有进行形成硬膜的热处理。对比实施例7
制备与实施例2相同的层片。在对该层片进行与实施例2相同的退火处理后，将该层片通过弯曲加工成所需的形状。随后，将该层片在氩气氛中(99.99％)在1130℃加热30秒钟，然后以0.5℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，在不锈钢上得到了一个具有3μm厚度作为最外层的TiNi层，一个具有4μm厚度在该TiNi层下形成的TiNi3层，和一个在该TiNi3层下通过不锈钢和Ni层之间的相互扩散形成的具有1μm厚度的扩散层。但是，由于冷却速率太低，不锈钢不能被淬火硬化至维氏硬度400或更高。实施例14
将具有表3所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的两边直接放置Ti板片。将这些Ti板片通过轧制包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节该层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.2mm，其中Ti层的厚度为5μm。然后将该层片在氩气氛中(99.99％)中，在950℃加热1分钟。然后以300℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，不锈钢被淬火硬化至维氏硬度400或更高，同时，在不锈钢上得到了由一个具有1μm厚度的TiC层，一个具有2μm厚度的在该TiC层上形成的TiFe2层，和一个具有2μm厚度的在该TiFe2层上形成的TiFe层组成的硬膜。实施例15
将具有表3所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的两边直接放置Ti板片。将这些Ti板片通过轧制包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.1mm，其中Ti层的厚度为4μm。在将该层片在氩气氛中，在700℃加热2分钟进行退火处理之后，通过弯曲将其加工成所需形状。随后将加工后的层片在950℃加热1分钟，然后以2℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，不锈钢被淬火硬化，同时，在不锈钢上得到了由一个具有1μm厚度的TiC层，一个具有1μm厚度的在该TiC层上形成的TiFe2层，和一个具有2μm厚度的在该TiFe2层上形成的TiFe层组成的硬膜。实施例16
将具有表3所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的两边直接放置Ti板片。将这些Ti板片通过轧制包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.05mm，其中Ti层的厚度为3μm。在将该层片在氩气氛中，在800℃加热30秒钟进行退火处理之后，通过拉伸将其加工成所需形状。随后将加工后的层片在1100℃加热30秒钟，然后以100℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，不锈钢被淬火硬化，同时，在不锈钢上得到了由一个具有1μm厚度的TiC层，一个具有1μm厚度的在该TiC层上形成的TiFe2层，和一个具有1μm厚度的在该TiFe2层上形成的TiFe层组成的硬膜。实施例17
将具有表3所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的两边直接放置Ti板片。将这些Ti板片通过轧制包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.4mm，其中Ti层的厚度为10μm。在将该层片在氩气氛中，在700℃加热2分钟进行退火处理之后，通过拉伸将其加工成所需形状。随后将加工后的层片在950℃加热5分钟，然后以7℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，不锈钢被淬火硬化，同时，在不锈钢上得到了由一个具有1μm厚度的TiC层，一个具有4μm厚度的在该TiC层上形成的TiFe2层，和一个具有5μm厚度的在该TiFe2层上形成的TiFe层组成的硬膜。实施例18
将具有表3所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的两边直接放置Ti板片。将这些Ti板片通过轧制包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为1mm，其中Ti层的厚度为12μm。随后将该层片在1050℃加热2分钟，然后以50℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，不锈钢被淬火硬化，同时，在不锈钢上得到了由一个具有1μm厚度的TiC层，一个具有5μm厚度的在该TiC层上形成的TiFe2层，和一个具有6μm厚度的在该TiFe2层上形成的TiFe层组成的硬膜。实施例19
将具有表3所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的两边直接放置Ti板片。将这些Ti板片通过轧制包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.04mm，其中Ti层的厚度为3μm。随后将该层片在1100℃加热30秒钟，然后以20℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，不锈钢被淬火硬化，同时，在不锈钢上得到了由一个具有1μm厚度的TiC层，一个具有1μm厚度的在该TiC层上形成的TiFe2层，和一个具有1μm厚度的在该TiFe2层上形成的TiFe层组成的硬膜。实施例20
将具有表3所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的两边直接放置Ti板片。将这些Ti板片通过轧制包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.2mm，其中Ti层的厚度为4μm。随后将该层片在氩气氛中在1000℃加热1分钟，然后以10℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，不锈钢被淬火硬化，同时，在不锈钢上得到了由一个具有1μm厚度的TiC层，一个具有1μm厚度的在该TiC层上形成的TiFe2层，和一个具有2μm厚度的在该TiFe2层上形成的TiFe层组成的硬膜。实施例21
将具有表3所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的两边直接放置Ti-0.2％Pd合金板片。将这些Ti-Pd合金板片通过轧制包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.08mm，其中Ti-Pd合金层的厚度为5μm。随后将该层片氩气氛中在1000℃加热30秒钟，然后以50℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，不锈钢被淬火硬化，同时，在不锈钢上得到了由一个具有1μm厚度的TiC层，一个具有2μm厚度的在该TiC层上形成的TiFe2层，和一个具有2μm厚度的在该TiFe2层上形成的TiFe层组成的硬膜。实施例22将具有表3所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的两边直接放置Ti板片。将这些Ti板片通过轧制包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.1mm，其中Ti层的厚度为7μm。随后将该层片在氩气氛中在1050℃加热1分钟，然后以300℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，不锈钢被淬火硬化，同时，在不锈钢上得到了由一个具有1μm厚度的TiC层，一个具有3μm厚度的在该TiC层上形成的TiFe2层，和一个具有3μm厚度的在该TiFe2层上形成的TiFe层组成的硬膜。图4是本实施例中的金属互化物的横切面的SEM照片。图5是本实施例中的硬膜和不锈钢底物之间的界面部分的SEM照片。图6至图9分别显示在图5中的界面部分测得的Fe，Cr，Ti，和C的浓度的分布的照片。这些照片表明，在Ti-Fe金属互化物层和基底之间形成了TiC层。实施例23
将具有表3所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的两边直接放置Ti板片。将这些Ti板片通过轧制包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.2mm，其中Ti层的厚度为10μm。随后将该层片在氩气氛中在1120℃加热2分钟，然后以2℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，不锈钢被淬火硬化，同时，在不锈钢上得到了由一个具有2μm厚度的TiC层，一个具有4μm厚度的在该TiC层上形成的TiFe2层，和一个具有5μm厚度的在该TiFe2层上形成的TiFe层组成的硬膜。对比实施例8
将具有表3所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的两边直接放置Ti板片。将这些Ti板片通过轧制包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.1mm，其中Ti层的厚度为10μm。随后将该层片在氩气氛中在1100℃加热7分钟，然后以10℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，不锈钢被淬火硬化，同时，在不锈钢上得到了由一个具有2μm厚度的TiC层，一个具有4μm厚度的在该TiC层上形成的TiFe2层，和一个具有5μm厚度的在该TiFe2层上形成的TiFe层组成的硬膜。但是，不锈钢不能淬火硬化至维氏硬度400或更高。其原因被认为是不锈钢中的碳和Ti之间在如此长的热处理期间过度反应，使不锈钢中的碳含量下降。对比实施例9
将具有表3所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的两边直接放置Ti板片。将这些Ti板片通过轧制包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.1mm，其中Ti层的厚度为2μm。随后将该层片在氩气氛中在1050℃加热15秒钟，然后以10℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，在不锈钢上得到了一个具有0.5μm厚度的TiC层。但是，没有发现在Ti和Fe之间的金属互化物层。此外，由于热处理是在如此短的时间内进行的，该层片不能被均一地加热。由于这一原因，不锈钢不能淬火硬化至维氏硬度400或更高。对比实施例10
制备与对比实施例8相同的层片。将该层片在870℃加热5分钟，然后以10℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，在不锈钢上得到了由一个具有0.5μm厚度的TiC层，一个具有3μm厚度的在该TiC层上形成的TiFe2层，和一个具有3μm厚度的在该TiFe2层上形成的TiFe层组成的硬膜。但是，由于热处理是在如此低的温度下进行的，不锈钢不能被淬火硬化至维氏硬度400或更高。对比实施例11
制备与对比实施例8相同的层片。将该层片在1170℃加热30秒钟，然后以10℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，在不锈钢上得到了由一个具有2μm厚度的TiC层，一个具有3μm厚度的在该TiC层上形成的TiFe2层，和一个具有5μm厚度的在该TiFe2层上形成的TiFe层组成的硬膜。但是，不锈钢不能被淬火硬化至维氏硬度400或更高。其原因被认为是由于热处理是在高于1150℃的高温下进行的，过量的Ti扩散进入不锈钢并与不锈钢中的碳反应，从而使不锈钢中的碳含量降低。对比实施例12
制备与对比实施例8相同的层片。将该层片在1050℃加热2分钟，然后以0.5℃/秒的冷却速率冷却。通过这一热处理，在不锈钢上得到了由一个具有1μm厚度的TiC层，一个具有4μm厚度的在该TiC层上形成的TiFe2层，和一个具有5μm厚度的在该TiFe2层上形成的TiFe层组成的硬膜。但是，由于冷却速率太低，不锈钢不能被淬火硬化至维氏硬度400或更高。对比实施例13
将具有表3所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的两边直接放置Ti板片。将这些Ti板片通过轧制包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.05mm，其中Ti层的厚度为3μm。在将该层片在氩气氛中在850℃加热1分钟进行退火处理后，将该层片通过弯曲加工成所需的形状。但是，在层片的被加工部分出现龟裂。其原因被认为是由于退火处理是在高于800℃的高温下进行的，TiC层和金属互化物在层片中继续形成，从而使层片不能维持塑性变形。因而，随后进行一个形成硬膜的热处理。对比实施例14
将具有表3所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的两边直接放置Ti板片。将这些Ti板片通过轧制包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.1mm，其中Ti层的厚度为4μm。在将该层片在氩气氛中在650℃加热2分钟进行退火处理后，将该层片通过弯曲加工成所需的形状。但是，在层片的被加工部分出现龟裂。其原因被认为是由于退火温度太低，由制备该层片时的轧制造成的加工硬化没有从层片上充分除去，从而在加工部分出现龟裂。因而，随后进行一个形成硬膜的热处理。对比实施例15
将具有表3所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的两边直接放置Ti板片。将这些Ti板片通过轧制包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.05mm，其中Ti层的厚度为3μm。在将该层片在氩气氛中在700℃加热5分钟进行退火处理后，将该层片通过弯曲加工成所需的形状。但是，在层片的被加工部分出现龟裂。其原因被认为是由于退火处理是在700℃下进行如此长的时间，TiC层和金属互化物在层片中继续形成，从而使层片不能维持塑性变形。因而，随后进行一个形成硬膜的热处理。对比实施例16
将具有表3所示的组成的马氏体不锈钢用作基底。在该基底的两边直接放置Ti板片。将这些Ti板片通过轧制包覆在基底上得到一个层片。将该层片进一步轧制来调节层片的总厚度。结果，该层片的总厚度为0.1mm，其中Ti层的厚度为4μm。在将该层片在氩气氛中在700℃加热5秒钟进行退火处理后，将该层片通过弯曲加工成所需的形状。但是，在层片的被加工部分出现龟裂。其原因被认为是由于退火时间太短，由制备该层片时的轧制造成的加工硬化没有从层片上充分除去，从而在加工部分出现龟裂。因而，随后进行一个形成硬膜的热处理。
如实施例1至23所示，使用本发明的生产金属互化物涂覆的不锈钢的方法，可将马氏体不锈钢基底淬火硬化至维氏硬度400或更高，并可在该淬火硬化的基底上形成一种具有一个选自Ti-Ni金属互化物层，Ti-Fe金属互化物层，和Ti-Ni金属互化物和Ti-Cu金属互化物的混合层的最外层的硬膜。由于该硬膜具有维氏硬度800或更高并具有良好的耐腐蚀性，该淬火硬化的基底和硬膜的组合适用于诸如齿轮和轴承的结构件，和诸如发剪和电动剃须刀刀片的切割工具。
另一方面，如对比实施例1至5和8至12所示，当对热处理条件没有进行适当选择时，不锈钢基底不能淬火硬化至维氏硬度400或更高。此外，当热处理形成硬膜之前将层片通过塑性变形加工至所需形状时，需要进行一个退火处理，该退火处理的特点是在塑性变形之前将层片在700至800℃加热15秒钟至2分钟。该退火处理对从层片上除去加工硬化非常有用。如对比实施例6，7，和13至16所示，当对退火处理的条件没有进行适当选择时，层片上会发生龟裂。因而，退火处理在本发明的金属互化物涂覆的不锈钢的生产方法中是重要的。
                                   表1
  马氏体不锈钢的组成(重量％) 扩散层的厚度     硬膜的结构   基底硬度Hv   硬膜的硬度Hv
  最外层(厚度)     第二层(厚度)
实施例1  Fe-13.5Cr-1.2Mo-0.4C-0.3Si-0.3Mn     4μm    TiNi(3μm)     TiNi3(4μm)     600     1100
实施例2  Fe-13.5Cr-1.2Mo-0.4C-0.3Si-0.3Mn     1μm    TiNi(3μm)     TiNi3(4μm)     600     1200
实施例3  Fe-15.5Cr-1.0Mo-0.5C     7μm    TiNi(5μm)     TiNi3(7μm)     550     1000
实施例4  Fe-13.5Cr-1.2Mo-0.3C     3μm    TiNi(3μm)     TiNi3(4μm)     500     1000
实施例5  Fe-19.5Cr-0.3C     1μm    TiNi(2μm)     TiNi3(3μm)     500     900
实施例6  Fe-13.0Cr-0.8C     1μm    TiNi(3μm)     TiNi3(4μm)     650     1100
实施例7  Fe-13.5Cr-1.0Mo-0.5C     23μm    TiNi(10μm)     TiNi3(12μm)     550     950
实施例8  Fe-13.5Cr-1.2Mo-0.4C     1μm    TiFe(4μm)     TiFe2(3μm)     500     900
实施例9  Fe-15.5Cr-1.0Mo-0.5C     3μm    TiFe(4μm)     TiFe2(5μm)     600     950
实施例10  Fe-13.5Cr-1.2Mo-0.4C-0.3Si-0.3Mn     6μm    TiFe(10μm)     TiFe2(9μm)     600     850
实施例11  Fe-15.5Cr-1.0Mo-0.5C     2μm  TiNi+TiCu(2μm)  TiNi3+TiCu2+Ti2Cu3(3μm)     600     1100
实施例12  Fe-15.5Cr-0.5Mo-0.5C     1μm  TiNi+TiCu(3μm)  TiNi3+TiCu2+Ti2Cu3(4μm)     500     1000
实施例1 3  Fe-13.5Cr-0.8Mo-0.4C     5μm  TiNi+TiCu(2μm)  TiNi3+TiCu2+Ti2Cu3(3μm)     550     1000
对比实施例1  Fe-13.5Cr-1.2Mo-0.4C-0.3Si-0.3Mn     0    TiNi(3μm)     TiNi3(4μm)     350     1000
对比实施例2  Fe-13.5Cr-1.2Mo-0.4C-0.3Si-0.3Mn     3μm    TiNi(2μm)     TiNi3(3μm)     300     700
对比实施例3  Fe-13.5Cr-1.2Mo-0.4C-0.3Si-0.3Mn     3μm    TiNi(2μm)     TiNi3(3μm)     350     750
对比实施例4  Fe-13.5Cr-1.2Mo-0.4C-0.3Si-0.3Mn     0    TiNi(3μm)     TiNi3(4μm)     350     900
对比实施例5  Fe-13.5Cr-1.2Mo-0.4C-0.3Si-0.3Mn     ---    ---     ---     ---     ---
对比实施例6  Fe-13.5Cr-1.2Mo-0.4C-0.3Si-0.3Mn     ---    ---     ---     ---     ---
对比实施例7  Fe-13.5Cr-1.2Mo-0.4C-0.3Si-0.3Mn     1μm    TiNi(3μm)     TiNi3(4μm)     350     1100
                               表2
    层片     退火处理   淬火硬化处理 冷却速率(℃/秒)
总厚度   最外层(重量％)   最外层厚度   中间层(重量％)     中间层厚度
实施例1  0.1mm     Ti     3μm     Ni     8μm     700℃×2分钟   1050℃×2分钟     50
实施例2  0.05mm     Ti     3μm     Ni     5μm     700℃×30秒钟   1130℃×30秒钟     50
实施例3  0.1mm  Ti-0.2Pd     5μm     Ni     13μm     750℃×1分钟   1000℃×5分钟     1
实施例4  0.08mm     Ti     3μm     Ni     6μm     800℃×15秒钟   930℃×5分钟     20
实施例5  0.1mm     Ti     3μm     Ni     3μm     800℃×30秒钟   1000℃×2分钟     10
实施例6  0.1mm     Ti     3μm     Ni     5μm     800℃×1分钟   1050℃×2分钟     5
实施例7  0.2mm     Ti     10μm     Ni     35μm     ---   1050℃×3分钟     10
实施例8  0.05mm     Ti     4μm     Fe     4μm     800℃×30秒钟   950℃×2分钟     10
实施例9  0.1mm     Ti     4μm     Fe     8μm     750℃×1分钟   1050℃×1分钟     5
实施例10  0.3mm     Ti     10μm     Fe     25μm     800℃×2分钟   1050℃×30秒钟     10
实施例11  0.05mm     Ti     2μm   Ni-20Cμ     5μm     ---   1050℃×2分钟     25
实施例12  0.09mm   Ti-0.2Pd     4μm   Ni-25Cu     4μm     ---   1000℃×30秒钟     1
实施例13  0.04mm     Ti     2μm   Ni-15Cu     8μm     ---   1100℃×5分钟     10
对比实施例1  0.05mm     Ti     3μm     Ni     5μm     700℃×30秒钟   1170℃×30秒钟     50
对比实施例2  0.05mm     Ti     3μm     Ni     5μm     700℃×30秒钟   850℃×5分钟     50
对比实施例3  0.05mm     Ti     3μm     Ni     5μm     700℃×30秒钟   1050℃×15秒钟     50
对比实施例4  0.05mm     Ti     3μm     Ni     5μm     700℃×30秒钟   1050℃×8分钟     50
对比实施例5  0.05mm     Ti     3μm     Ni     5μm     650℃×2分钟   ---     ---
对比实施例6  0.05mm     Ti     3μm     Ni     5μm     850℃×5秒钟   ---     ---
对比实施例7  0.05mm     Ti     3μm     Ni     5μm     700℃×30秒钟   1130℃×30秒钟     0.5
                           表3
    马氏体不锈钢的组成(重量％) TiC的厚度     硬膜的厚度 基底硬度Hv 硬膜的硬度Hv
    TiFe TiFe2
实施例14  Fe-13.5Cr-1.2Mo-0.4C-0.3Si-0.3Mn     1μm     2μm     2μm     500     800
实施例15  Fe-13.5Cr-0.6C-0.2Mo-0.2V     1μm     2μm     1μm     500     850
实施例16  Fe-14.0Cr-0.5C-0.2Mo-0.2V     1μm     1μm     1μm     550     850
实施例17  Fe-14.5Cr-0.7C-0.2Mo-0.2V     1μm     5μm     4μm     500     800
实施例18  Fe-14Cr-1.1C-0.2Mo-0.2V     1μm     6μm     5μm     550     800
实施例19  Fe-13Cr-0.6C-0.1Mo-0.1V     1μm     1μm     1μm     600     900
实施例20  Fe-12.5Cr-0.5C-1.5Mo     1μm     2μm     1μm     550     850
实施例21  Fe-13.5Cr-0.6C-0.1Mo-0.1V     1μm     2μm     2μm     550     800
实施例22  Fe-13.5Cr-0.6C-1.2Mo-0.3Si-0.3Mn     1μm     3μm     3μm     550     850
实施例23  Fe-13.5Cr-0.6C-0.2Mo-0.2V     2μm     5μm     4μm     450     850
对比实施例8  Fe-13.5Cr-0.6C-0.2Mo-0.2V     2μm     5μm     4μm     300     850
对比实施例9  Fe-13.5Cr-0.6C-0.2Mo-0.2V     0.5μm     ---     ---     350     600
对比实施例10  Fe-13.5Cr-0.6C-0.2Mo-0.2V     0.5μm     3μm     3μm     350     500
对比实施例11  Fe-13.5Cr-0.6C-0.2Mo-0.2V     2μm     5μm     3μm     300     800
对比实施例12  Fe-13.5Cr-0.6C-0.2Mo-0.2V     1μm     5μm     4μm     250     700
对比实施例13  Fe-13.5Cr-0.6C-0.2Mo-0.2V     ---     ---     ---     ---     ---
对比实施例14  Fe-13.5Cr-0.6C-0.2Mo-0.2V     ---     ---     ---     ---     ---
对比实施例15  Fe-13.5Cr-0.6C-0.2Mo-0.2V     ---     ---     ---     ---     ---
对比实施例16  Fe-13.5Cr-0.6C-0.2Mo-0.2V     ---     ---     ---     ---     ---
                          表4
    层片     退火处理     淬火处理 冷却速率(℃/秒)
  总厚度     最外层(重量％)     最外层厚度
    实施例14   0.2mm     Ti     5μm     --- 950℃×1分钟     300
    实施例15   0.1mm     Ti     4μm     700℃×2分钟 950℃×1分钟     2
    实施例16   0.05mm     Ti     3μm     800℃×30秒钟 1100℃×30秒钟     100
    实施例17   0.4mm     Ti     10μm     700℃×2分钟 950℃×5分钟     7
    实施例18   1mm     Ti     12μm     --- 1050℃×2分钟     50
    实施例19   0.04mm     Ti     3μm     --- 1100℃×30秒钟     20
    实施例20   0.2mm     Ti     4μm     --- 1000℃×1分钟     10
    实施例21   0.08mm   Ti-0.2Pd     5μm     --- 1000℃×30秒钟     50
    实施例22   0.1mm     Ti     7μm     --- 1050℃×1分钟     300
    实施例23   0.2mm     Ti     10μm     --- 1120℃×2分钟     2
  对比实施例8   0.1mm     Ti     10μm     --- 1100℃×7分钟     10
  对比实施例9   0.1mm     Ti     2μm     --- 1050℃×15秒钟     10
  对比实施例10   0.1mm     Ti     10μm     --- 870℃×5分钟     10
  对比实施例11   0.1mm     Ti     10μm     --- 1170×30秒钟     10
  对比实施例12   0.1mm     Ti     10μm     --- 1050℃×2分钟     0.5
  对比实施例13   0.05mm     Ti     3μm     850℃×1分钟 ---     ---
  对比实施例14   0.1mm     Ti     4μm     650℃×2分钟 ---     ---
  对比实施例15   0.05mm     Ti     3μm     700℃×5分钟 ---     ---
  对比实施例16   0.1mm     Ti     4μm     700℃×5秒钟 ---     ---

Claims (10)

1．一种金属互化物涂覆的不锈钢，包括：一个马氏体不锈钢的基底，该基底具有400或更高的维氏硬度；和一个具有一个粘附于所说基底的底表面和一个暴露的上表面的硬膜，所说的硬膜具有一种由选自Ti-Ni金属互化物，Ti-Fe金属互化物，和Ti-Ni金属互化物和Ti-Cu金属互化物的混合物的互化物制成的最外层。
2．按照权利要求1所述的涂覆的不锈钢，其中，所说的硬膜具有一个TiFe2层，并且在该TiFe2层上形成一个TiFe层作为最外层。
3．按照权利要求2所述的涂覆的不锈钢，其中，所说的硬膜具有一个在所说的TiFe2层下形成的TiC层。
4．按照权利要求1所述的涂覆的不锈钢，其中，所说的硬膜具有一个TiNi3层，并且在所说的TiNi3层上形成一个TiNi层作为所说的最外层。
5．按照权利要求1所述的涂覆的不锈钢，其中，所说的硬膜具有一个TiNi和TiCu的混合层作为最外层。
6．按照权利要求1所述的涂覆的不锈钢，其中，所说的马氏体不锈钢含有12至20重量％的Cr，0.3至0.8重量％的C，和2.5重量％或更少的Mo。
7．一种生产金属互化物涂覆的不锈钢的方法，包括如下步骤：
通过将Ti和Ti合金中的一种制成的外层通过一个由Ni，Fe和Ni-Cu合金中的一种制成的中间层包覆在一个马氏体不锈钢上来制备一个层片；和
对该层片进行淬火硬化处理，使所说的不锈钢被硬化至维氏硬度400或更高，并且在该硬化的不锈钢上形成一个的硬膜，该硬膜包括一个由所说的外层的Ti和所说的中间层的金属元素之间的金属互化物制成的最外层，所说的淬火硬化处理包括将所说的层片在900至1150℃加热30秒钟至5分钟，然后以1℃/秒或更高的冷却速率将所说的层片进行冷却的步骤。
8．按照权利要求7所述的方法，其中，所说的层片中的所说的外层的厚度是在1至10μm之间，所说的层片中的所说的中间层的厚度是所说的外层的厚度的1至3倍。
9.一种生产金属互化物涂覆的不锈钢的方法，包括如下步骤：
通过将Ti和Ti合金中的一种制成的外层直接包覆在一个马氏体不锈钢上来制备一个层片；和
对该层片进行淬火硬化处理，使所说的不锈钢被硬化至维氏硬度400或更高，并且在该硬化的不锈钢上形成一个的硬膜，该硬膜具有一个TiC层，一个在所说的TiC层上形成的TiFe2层，和一个在TiFe2层上形成的TiFe层作为最外层，所说的淬火硬化处理包括将所说的层片在900至1150℃加热30秒钟至5分钟，然后以1℃/秒或更高的冷却速率将所说的层片进行冷却的步骤。
10.按照权利要求7或9所述的方法，其中，退火处理的特征在于在所说的淬火硬化处理前，将所说的层片加热至700至800℃并保持15秒钟至2分钟。
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