高炭素高合金鉄鋼材料の熱処理と磨耗に関する研究

• 研究課題/領域番号: 06650807
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 材料加工・処理
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 川本 信 大阪府立大学, 工学部, 教授 (40081369)
• 研究分担者: 池永 明 大阪府立大学, 工学部, 講師 (60128759) ; 辻川 正人 大阪府立大学, 工学部, 助教授 (90172006)
• 研究期間 (年度): 1994 – 1996
• 研究課題ステータス: 完了 (1996年度)
• 配分額: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円); 1996年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 1995年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 1994年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: ハイス系白鋳鉄 / 熱間圧延ロール / 焼入れ / 焼もどし二次硬化 / 残留オーステナイト / 摩耗 / 転がり疲れ / 炭化物

研究概要

熱間圧延ロールとして試用され、その他の耐摩耗部材としても注目されているハイス系白鋳鉄の熱処理特性と耐摩耗性(転がり・すべり摩耗と転がり疲れ)について検討した。強炭化物生成元素Cr、Mo、W、Vを各々約6mass%、2mass%、4mass%、5mass%一定とし、C量を約1.5-2.5mass%に変化させた試料及び炭素量を約2mass%としてCoを約4,8mass%添加し試料を高周波炉で溶製し、実験に供した。得られた成果を要約すると、以下の通りである。
1.何れの試料もオーステナイト化温度1373K、冷却速度5-10K/minでベイナイト+マルテンサイト組織になり、823Kでの焼戻によって二次硬化が起こった。オーステナイト化温度1273Kでは合金元素の固溶が少なく、十分な焼戻し二次硬化が起こらない。
C量が増すに従って晶出炭化物量は多くなるが,基地中の炭素量、合金元素量が減少して焼入れ性は低下し、本研究での合金元素量ではC量約2mass%で最高の焼戻し二次硬化が起こった。
3.Coの添加によって、当然焼入れ性は悪くなり、5K/min以上の冷却速度が必要であるが、NC系炭化物が粒状化、M_2C、M_6C、M_7C_3系炭化物は微細化し、じん性向上に有効と考えられる。また焼戻し二次硬化が顕著に現れ、残留オーステナイトの安定性が増す。
4.無潤滑状態、転がり・すべり接触での耐摩耗性は、Coを約8mass%添加することによって大きく向上する。
5.ハイス系白鋳鉄の転がり疲れ寿命(潤滑状態)は、同じ硬さの高Cr白鋳鉄より約1オーダー長い。特に、添加して晶出炭化物が微細化したCo添加材の耐疲れ性は優れている。
6.Coの添加によりハイス系白鋳鉄の耐摩耗性(無潤滑転がり・すべり摩耗、潤滑疲れ摩耗)は向上するが、4mass%では効果が不十分であり、8mass%程度以上の添加が必要である。