2020 Fiscal Year Research-status Report
表面改質・熱処理による鋼の超精密ダイヤモンド切削における被削性改善技術の確立
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18K03887
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
古城 直道 関西大学, システム理工学部, 教授 (80511716)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 智実 関西大学, システム理工学部, 教授 (10268310)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 超精密切削 / ダイヤモンド工具 / 摩耗抑制 / 鋼 / 表面改質 / 熱処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，工具摩耗が著しいことで知られる鉄系材料を研究対象として，工具摩耗抑制機構を解明することで，より実用的加工に対する指針を明らかにすることである．本研究では，工具摩耗抑制効果が異なる複数の表面改質した鋼の分析を行う．具体的には，浸炭した鋼材に対してFe3C，Cr23C6等の炭化物を定量分析し，窒化した鋼材についてもFe4N，CrN等の窒化物を定量分析することで，析出物が被削性に及ぼす影響を明らかにすることを目的としている．
前年度までの研究で，浸炭した鋼では，以下のミクロ組織が工具摩耗を抑制することが明らかとなった．(1)微細な炭化物の析出が多く見られる．(2)粒界に析出する炭化物の面積が小さく，円形度が低い．(3)炭素濃度が高い．一方，窒化した鋼では，以下のことが明らかとなった．(1)ダイヤモンドと酸化鉄は高温で酸化還元反応を起こすため，加工中に高温となる境界部で摩耗が生じうる．(2)鋼中のCr炭化物から変化したCrN及びCr2O3は切削温度域でダイヤモンドと反応せず，工具を摩耗させない．
今年度は，前年度までに明らかにした被削性に優れるミクロ組織に基づき，窒化処理前の熱処理条件を変化させて切削実験を行い，ミクロ組織が被削性に及ぼす影響について調査を行った．また，今年度行った熱処理条件では，鋼材内のミクロ組織の異方性を解消できていなかったため，その異方性が被削性に及ぼす影響についても調査した．
その結果，以下のことが明らかとなった．(1)窒化前の追加の熱処理時間を増加させることで，コーナ摩耗幅及び境界摩耗幅を低減する．(2)調質を行った上で追加の熱処理を施すことで，調質を施さない場合に比べ，短時間の追加の熱処理で工具摩耗を抑制できる．(3)被削材に残る異方性は方向の異なる切削において亀裂の要因となるため解消が必要である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
表面改質した鋼の超精密切削における工具摩耗について実験的に種々の調査を行い，ステンレス鋼において，(1)窒化前の熱処理時間を適切に増加させることで，工具摩耗抑制効果向上 (2)調質を行った上で追加の熱処理を施すことで，短時間の熱処理で工具摩耗抑制効果向上 (3)鋼材に残る異方性は解消が必要であることを明らかにした．
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| Strategy for Future Research Activity |
上述の窒化処理を行った鋼材について，ミクロ組織を詳細に調査することで，工具摩耗抑制効果が向上した要因を明らかにする．また，浸炭処理を施した鋼材において，工具摩耗を抑制するミクロ組織（(1)微細な炭化物の析出が多く見られる．(2)粒界に析出する炭化物は面積が小さく，円形度が低い．(3)炭素濃度が高い．）の作製を試み，被削性改善効果を評価する．
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| Causes of Carryover |
今年度は鋼材の超精密切削試験，ミクロ組織観察を中心に行った．そのため，新規の鋼材の熱処理および表面改質に関する費用および実験補助に対する謝金が当初予定していたよりも少なかった．
次年度は，新規の鋼材の熱処理および表面改質に関する費用および実験補助に対する謝金が必要となるため，翌年度分として請求した助成金と合わせて使用する予定である．
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Research Products
(3 results)
