2015 Fiscal Year Annual Research Report
高窒素オーステナイトの等温変態曲線の精密測定と表面処理応用の基礎研究
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25420688
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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, 准教授 (00215419)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 窒素オーステナイト / 窒素鋼 / 熱処理 / 電気抵抗 / 組織観察 / TTT曲線 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
オーステナイト鋼のマルテンサイト変態温度(Ms)は、格子間にある炭素や窒素の増加とともに低下する。炭素オーステナイトのMsは固溶限でも室温程度であるが、窒素オーステナイトの固溶限近傍ではMsが室温以下になるため、試料を一旦室温に取りだして電極を取り付けて昇温し、電気抵抗測定で等温変態曲線を精度良く求めることができる。
昨年度の組織観察によってTTT曲線のノーズより高温側ではFe4Nが粒界と粒内に析出することがわかった。Fe4N析出による電気抵抗変化は小さく、直流四端子法では検出できなかった。今年度はロックインアンプを使った交流測定装置と制御ソフトを製作し、ノイズを約1/20にすることが出来た。現在、析出線の決定を進めている。
φ10mm軟鋼棒の表面にオーステナイト層を形成し、熱処理で硬化させることを試みた。純鉄の薄板とは窒化条件が異なり、純鉄ならε-Fe2Nが生成する33%以上にアンモニア濃度を高くしなければ全く窒化しなかった。窒化温度を800℃～630℃の範囲で変えてみたところ、800℃では試料表面0.7mm程度がスポンジ状になり、その下地はフェライトだった。630℃まで下げると表面はε相で水ぶくれ状の気泡が多数生成したが、その下地側に60μｍ程度のオーステナイト層が得られた。オーステナイト層の下地側は40μｍのレンズマルテンサイト層となって割れが生じた。EPMA分析により窒化時のオーステナイト層内に窒素濃度勾配があり、水急冷でマルテンサイト変態することがわかったので、組成とMsの関係から急冷温度を250℃程度にすれば回避できることがわかった。従って、630℃12hの窒化処理後は水急冷ではなく、オイルバス等を使って硬化熱処理温度に直接急冷するのが適切であることがわかった。
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