2012 Fiscal Year Research-status Report
浸炭焼入鋼の硬化層ミクロ評価による残留応力発生メカニズムの解明
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24560095
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
坂井田 喜久 静岡大学, 工学部, 教授 (10334955)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 機械材料・材料力学 / 浸炭焼入 / 残留応力 |
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| Research Abstract |
出発材料として炭素濃度0.2％のクロムモリブデン鋼を用い，バイクの変速ギアを模擬した中央環状切欠きを有する円筒試験片を作製し，浸炭焼入と炉冷した円筒試験片から炭素濃度勾配を代表する薄片試験片をワイヤー放電加工により切出した．また，合金鋼の浸炭焼入との比較を行うため，表面から内部方向に炭素濃度にこう配を有する炭素鋼部品として日本刀に注目し，水焼入を施した刀身から断面試験片をワイヤー放電加工により切出した．
次に，浸炭層から切出した薄片試験片の弾性率を測定するために，薄片に微小引張応力を負荷するための試験方法を検討した．その結果，厚さ0.3mm程度の薄片を負荷する方法として４点曲げ法を採用し，勾配圧板と球面座を用いて細目ねじによる左右運動を微小上下運動に変換することにより，微小な曲げ荷重が試験片に均等，かつ，負荷／除荷できる治具を作製した．また，微小ロードセルと薄片に貼付けたひずみゲージからの出力を動ひずみ計でその場測定することにより，微小な曲げ荷重と弾性ひずみを計測するシステムを構築し，浸炭表面の高炭素濃度域と出発材料の炭素濃度と同じ内部から切出した薄片の微小曲げ試験を実施し，機械的およびX線的弾性定数を測定することができた．
また，硬化層深さ方向に切出した角柱試験片を作製し，走査型電子顕微鏡下で電子線後方散乱回折法による菊池パターンが計測できる研磨条件を検討した．また，隣接測定点間のミスオリエンテーション情報の計測条件についても文献を参考に本研究の条件について検討した．なお，焼入残留応力についてはX線応力測定法を用いて硬化層表面から逐次研磨除去しながら残留応力深さを求めた．
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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
本研究に必要な試験片は予定通り作製できた．また，浸炭層の弾性率を測定するための微小負荷治具については，単純引張方式はつかみ部が塑性変形する問題を解決できなかったので，４点曲げ法を採用し，実験可能な微小負荷治具を設計・作製することができた．また，表面研磨条件や仕上げ条件，蒸着条件を検討し，硬化層表面近傍から内部までの領域で電子線後方散乱回折法による菊池パターンが計測できる条件を見出すことができた．
なお，円筒試験片に発生した残留応力は，東日本大震災の影響で中性子実験炉が停止しているため，X線応力測定法により試験片表面を逐次研磨除去しながら残留応力測定を繰り返すことにより定性評価した．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画通り研究を実施する．なお，浸炭表面から内部方向の弾性率の実測については，１年目に構築した手法を適用するが，表面と内部の中間領域の薄片の弾性ひずみ計測は非常に難しいことが予想されるので，困難等の実測上の問題が生じた場合は，新たな負荷方式も検討する．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
該当なし
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