鉄鋼材料の真空浸炭窒化後加圧ガス冷却による表面組織制御

• 研究課題/領域番号: 20569003
• 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: 仙台高等専門学校 (2009-2010); 宮城工業高等専門学校 (2008)
• 研究代表者: 渡邊 陽一 仙台高等専門学校, マテリアル環境工学科, 教授 (60515154)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 3,660千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 660千円); 2010年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2009年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2008年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
• キーワード: 鉄鋼材料 / 浸炭窒化 / 窒素 / ガス冷却 / ダイヤモンドライクカーボン(DLC) / 面圧疲れ / ピッティング / 真空浸炭窒化 / 熱伝達率 / 熱処理シミュレーション / 摩擦係数 / 窒素含有マルテンサイト / 窒化物 / ショットピーニング / 焼戻し軟化抵抗 / ピッチング / 残留オーステナイト / 加圧ガス焼入れ / 窒素マルテンサイト

研究概要

高シリコンCr-Mo鋼に高濃度窒素を浸入させる浸炭窒化処理を行い,その後冷却速度を制御する目的で窒素ガスによる焼入れを行った.その結果,窒素を十分に固溶したマルテンサイト組織を形成できた. XRD解析から,この組織の高い硬さと優れた焼戻し軟化抵抗は,窒素マルテンサイトからのεFe3Nとγ' Fe4Nの析出によるものと推察された.この組織にLIS-DLC被膜の複合処理を行い,最大4.5GPaまでの面圧疲れ試験の結果, LIS-DLC被膜によって寿命が約6倍向上することが分かった.これは, LIS-DLC膜との優れた密着力と,摩擦係数が0.135から0.112へ約17%軽減することによって向上したものと思われる.これより超高面圧・高速摺動部材への応用が期待できる.

研究成果

• [雑誌論文] 真空浸炭窒化焼入れ後DLC被膜処理した高強度歯車用鋼の耐ピッティング性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 渡邊陽一,橋本裕絵,大野航,濱本浩幸,堤奈保,中村翔,全永夏
  • 雑誌名: 仙台高専研究紀要 巻: 第48号 ページ: 5-12
  • NAID: 110009464581
• [雑誌論文] 真空浸炭窒化した高強度歯車用鋼のDLC被覆による摺動および疲労特性の改善 (2012)
  • 著者名/発表者名: 濱本浩幸,中村翔,星野新一,渡邊陽一,全永夏
  • 雑誌名: 日本パーカライジング技報 巻: 24 ページ: 35-41
  • 査読あり
• [雑誌論文] 真空浸炭窒化焼入れ後DLC被膜処理した高強度歯車用鋼の耐ピッティング性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 渡邊陽一, 橋本裕絵, 大野航, 濱本浩幸, 堤奈保, 中村翔, 全永夏
  • 雑誌名: 仙台高等専門学校紀要 巻: 48号(掲載確定)
  • NAID: 110009464581
• [雑誌論文] 真空浸炭窒化した高強度歯車用鋼のDLC被覆による摺動および疲労特性の改善 (2012)
  • 著者名/発表者名: 濱本浩行, 中村翔, 星野新一, 渡邊陽一, 全永夏
  • 雑誌名: 日本パーカーライジング技報 巻: No.24 ページ: 35-41
  • 査読あり
• [雑誌論文] 自動車歯車の面圧疲れ対策の現状と将来動向 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡邊陽一
  • 雑誌名: 熱処理 巻: 51 ページ: 108-113
  • NAID: 10029407727
  • 査読あり
• [雑誌論文] 浸炭 (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡邊陽一
  • 雑誌名: 表面技術 61 ページ: 179-180
  • NAID: 10026348513
• [雑誌論文] Effective Heat Treatment Processes and High Strength Steel designed to improve the Contact Fatigue Strength of Automotive Powertrain Parts (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡邊陽一
  • 雑誌名: NETSU SHORT Proc.of the 17^<th> IFHTSE Congress 2008 49 ページ: 35-42
  • 査読あり
• [雑誌論文] 表面硬化鋼部品の熱処理CAE (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡邊陽一
  • 雑誌名: 特殊鋼 58 ページ: 77-102
• [雑誌論文] クリーンファクトリー化に貢献する次世代真空熱処理技術 (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡邊陽一
  • 雑誌名: 日刊工業新聞 朝刊 5月22日 ページ: 10-10
• [学会発表] 真空浸炭窒化後DLCコーティングしたCr-Mo鋼の耐ピッティング性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡邊陽一,橋本裕絵,濱本浩幸,堤奈保,中村翔, Youngha Jun
  • 学会等名: 第71回日本熱処理技術協会春季講演大会
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] The present status and future trend of technologies for improving performance of automotive power-train steel parts in Japan (2011)
  • 著者名/発表者名: Youichi WATANABE
  • 学会等名: The fall seminar on heat treatment of materials by the Korean Society for Heat Treatment
  • 発表場所: Korea Polytechnic Univ., Shihung-city, Korea.
• [学会発表] 真空浸炭窒化後DLCコーティングしたCr-Mo鋼の耐ピッティング性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡邊陽一, 橋本裕絵, 濱本浩幸, 堤奈保, 中村翔, Youngha Jun
  • 学会等名: 第71回日本熱処理技術協会講演大会
  • 発表場所: 東京工業大学(大岡山キャンパス)
• [学会発表] プラズマ高濃度浸炭焼入れ/DLC膜によるピッチング強度および曲げ疲労強度の向上 (2011)
  • 著者名/発表者名: 横尾晃央, 作田英久, 山本啓介, 金山信幸, 渡邊陽一
  • 学会等名: 第71回日本熱処理技術協会講演大会
  • 発表場所: 東京工業大学(大岡山キャンパス)
• [学会発表] The Present Status and Future Trend of Technologies for Improving Performance of Automotive Power-train Steel Parts in Japan (2011)
  • 著者名/発表者名: Youichi Watanabe
  • 学会等名: the Fall Seminar on Heat Treatment of Materials by the Korean Society for Heat Treatment
  • 発表場所: Korea Polytechnic Univ., Shihung city, Korea(invited)
• [学会発表] 自動車歯車の面圧疲労対策の現状と将来動向 (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡邊陽一
  • 学会等名: 日本熱処理技術協会・西部支部、平成21年度特定テーマ講習会
  • 発表場所: 大阪国際会議場
  • 年月日: 2010-02-12
• [学会発表] 真空浸炭の実際-真空浸炭および周辺技術の現状と将来- (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡邊陽一
  • 学会等名: 日本熱処理技術協会・熱処理セミナー,(2009年度第二回)
  • 発表場所: 東京工業大学(大岡山キャンパス)
  • 年月日: 2009-09-03
• [学会発表] 高機能・高精度機械部品の次世代型生産技術開発の調査検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井上達雄、巨東英、奈良崎道治、吉田総仁、上原拓也、渡邊陽一、岡村一男、七野勇人、金森英夫、市谷克実
  • 学会等名: 平成21年度(財)製造科学技術センター・IMSアイデアファクトリー総会
  • 発表場所: 虎ノ門パストラル(東京)
  • 年月日: 2009-07-07
• [学会発表] Effect of Shot Peening after Carbonitriding on the Contact fatigue Strength of Chromium-containing Steel (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Golobolorodko, Y. Watanabe
  • 学会等名: Conference proceedings of the 10^<th> ICSP
  • 発表場所: 明治大学アカデミーコモン
• [学会発表] Effective Heat Treatment Processes and High Strength Steel designed to improve the Contact Fatigue Strength of Automotive Powertrain Parts (2008)
  • 著者名/発表者名: Youichi Watanabe
  • 学会等名: Proceedings of the 17^<th> IFHTSE. Congress 2008
  • 発表場所: 神戸国際会議センター
• [学会発表] Optimization of Step Gas Quenching after Low Pressure Carburizing by Numerical Simulation with Experimental Validation (2008)
  • 著者名/発表者名: Q. Ming, T. Sugimoto, Y. Watanabe
  • 学会等名: Proceedings of the 17^<th> IFHTSE Congress 2008
  • 発表場所: 神戸国際会議センター
• [学会発表] Practical Model to Predict Heat Transfer Coefficient in High Pressured Gas Quenching (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Nagami, K. Okamura, T. Sugimoto, Y. Watanabe, M. Narazaki
  • 学会等名: Proceedings of the 17^<th> IFHTSE Congress 2008
  • 発表場所: 神戸国際会議センター