2021 Fiscal Year Annual Research Report
Microstructure control of carbon steel based on the investigation of precipitation mechanism of fine precipitates
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20K15055
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
齊藤 元貴 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (00749278)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 析出物 / 焼ならし / 鋼 / 炭素鋼 / その場観察 / 結晶粒微細化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
歯車等、輸送機器に用いられる材料には高い疲労特性と耐摩耗性が必要であるため、浸炭焼入れによる表面硬化処理が施されている。高温・長時間の浸炭処理中のオーステナイト(γ)粒粗大化抑制のため、AlNやNb(C,N)を微細に析出させ、ピン止め粒子として利用する方法が適用されている。大型の部品は熱間鍛造、焼ならし、浸炭の工程を経て製造され、析出物を微細分散させるには、各熱処理過程における析出物分布を理解し、γ粒組織との関係を知る必要がある。前年度の研究において、熱間鍛造後の冷却速度が遅いと析出物が冷却過程で粗大に析出することが明らかとなった。そこで本研究では、熱間鍛造温度で析出物を一旦固溶させた後に早い冷却を行って析出物を過飽和固溶させた場合の焼ならし過程における析出挙動を調査した。試料をTEM内で加熱しその場観察するとともに、材料を炉で加熱し途中で水冷して観察した。
1250℃の鍛造模擬加熱後に16℃/minで室温まで冷却した試料はフェライト-ベイナイト組織を有しており、冷却過程で微細なNb(C,N)が析出したがAlNは析出しなかった。この試料を加熱すると、700℃以下で炭化物と母相の界面でCrとAlを含む窒化物粒子の析出が認められた。800℃以上ではこれらは粗大化し、Crを含まないウルツ鉱型のAlNとして存在した。一方、800℃以上では既存の粒子を核としてNb(C,N)-AlN複合粒子の形成も確認された。900℃で4時間保持した場合はAlNは微細であるが、1070℃で保持した場合は粗大な複合粒子が増加し、900℃に比べてγ粒組織も粗大化した。
以上より、焼ならし前の組織がベイナイトのように微細であると析出サイトが増加しAlNの析出で有利であり、焼ならし温度は低いほうが析出物の粗大化が抑制されγ粒組織の微細化に有効であることが明らかとなった。
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