2011 Fiscal Year Annual Research Report
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21560739
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
古谷野 有 筑波大学, 数理物質系, 講師 (00215419)
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| Keywords | 高窒素 / オーステナイト / 二相鋼 / 窒化 / 丸棒 |
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| Research Abstract |
本研究は高窒素オーステナイトを200℃程度の低温で時効する事によりナノメートルスケールのα-Fe+γ'-Fe_4Nの二相鋼にするものである。この二相鋼はカッターナイフの刃よりも硬い850Hvを越える高い硬度を持つが、有害物質やレアメタルを全く使わないので金型や自動車部品の表面処理に役立つと考えている。昨年度から構造材料を視野に入れ、直径10mmのSS400材表面に硬質層を形成する条件を探索している。純鉄薄板を試料とした場合は、10%NH_3+H_2混合ガス中の650℃で厚さ0.1mmまで単相が得られることがわかっている。この程度の厚さの純鉄では、試料の両面から窒化が進むため低い窒化ポテンシャルを用いて平衡に近い状態で均一に窒化できるが、丸棒では片側から窒素濃度0の丸棒内部に向かって窒素が拡散しつづけるため、窒素の半径方向の濃度勾配は避けられない。言い換えると表面から内部に向かう窒素原子の"流れ"が必要になるため窒花ポテンシャルは薄板試料より高く、窒化層の厚さを稼ぐため窒化温度も高めになると予想された。しかしながら、窒化温度や窒化ポテンシャルが高すぎると表面にポーラス層が生成して脆化する。それで最適窒化条件を探すため、これらの組み合わせを網羅する実験を行なった。当然、窒化時間もパラメータであるが、これも変えるとなると実験量が膨大になるので24時間に固定した。結果として窒化温度は630～650℃、アンモニア濃度50%程度で最も厚い130μmの窒化層が得られたが、ポーラス層の発生を阻止することは出来なかった。それでも200℃熱処理により900Hv程度の硬さを得ることに成功し、秋の日本鉄鋼協会講演大会で発表した。
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Research Products
(8 results)
