Establishment of ultra-high-speed carburizing technology using plastic containers to reduce environmental impact

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05177
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26050:Material processing and microstructure control-related
• Research Institution: Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Hirata Tomotake 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主幹研究員 (20359433)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山口 拓人 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主任研究員 (20530041) ; 横山 雄二郎 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主任研究員 (30359418) ; 星野 英光 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 総括研究員 (60359396)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 浸炭 / 熱処理 / レーザ / 鋼

Outline of Final Research Achievements

Carburization is widely used industrially to increase the strength of steel. In this study, we focused on lasers and succeeded in developing a technology that can perform carburizing at an ultra-high speed compared to conventional methods. After a sample is placed in a plastic container and sealed with a hydrocarbon-based gas, the sample is irradiated with a laser from outside of the container. When the sample is heated by laser irradiation, the gas is also decomposed at the same time, and carburization can be performed in an extremely short time. Since this process depends on the type and pressure of the gas, it is possible to obtain a desired carburizing state by controlling these and also the output of the laser.

Free Research Field

加工熱処理、破壊、金属破断面解析、接合、摩擦攪拌接合（FSW）、高温変形

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

一般的な浸炭処理は数時間を要すため、多量のエネルギーやガスの消費が、産業界では深刻な問題となっている。しかしながら、本研究で開発した浸炭処理は、従来よりも大幅に処理時間を短縮することができ、環境負荷軽減に大きく貢献できる。本浸炭処理は、制御方法の確立が実用化に向けた課題の一つであったが、本研究により、学術的な見地から浸炭に影響するファクターを明確にすることに成功し、本技術の制御性の高度化にも大きく貢献できた。