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2014 年度 実績報告書

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

研究課題

研究課題/領域番号 24560095
研究機関静岡大学

研究代表者

坂井田 喜久  静岡大学, 工学研究科, 教授 (10334955)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード後方電子線散乱回折法 / 局所方位差 / 領域平均 / 硬化層特性 / 硬化層深さ / 残留応力 / 変態塑性ひずみ
研究実績の概要

本研究では,クロムモリブデン鋼を浸炭焼入し,浸炭硬化層断面に対して後方電子線散乱回折法による結晶方位解析を行い,浸炭前後の試験片断面から得られたEBSD(Electron backscattering diffraction)パターンを比較することで,浸炭焼入部品の硬化層と残留応力を左右する変態塑性ひずみのミクロ分布状態を微構造情報として評価する方法を検討した.
前半2年間の研究で,硬化層特性(硬度と残留応力の分布状態)を定量的に実測評価するとともに硬化層断面のEBSDパターンを測定し,取得した硬化層特性とEBSDパターン上の隣接測定点間の局所方位差KAM値(Kernel Average Misorientation)情報との相関関係を検討した.その結果,KAMの計算で用いる“しきい値”を一般に用いる2~5°とは全く異なる60°に設定することにより,KAM値を代表値とする微構造情報から硬化層特性を統一評価することができることを見出した.
最終年度は,異なる3つの浸炭処理条件で浸炭焼入した試験片を用い,硬化層断面の研磨条件をパラメータとして硬化層特性とEBSDパターンを再評価し,新らしい指標によるKAM値の評価結果から,硬化層特性は,硬化層断面の微視的なマルテンサイト変態とそれに伴う結晶情報や方位変化に依存して分布することを明らかにした.また,硬化層特性は,硬化層表面から内部にわたるKAMの領域平均を取得し,KAMの領域平均分布を捉えることで定量評価できることを示すことができた.

備考

・研究協力者の稲山朝仁君が日本機械学会で発表した「電子線後方散乱回折法による浸炭焼入鋼の固有ひずみ評価」が若手優秀講演フェロー賞を受賞.また,日本材料学会で発表した「浸炭焼入鋼断面の局所方位差と残留応力の関係」が最優秀発表賞を受賞.
・坂井田が一連の「クロムモリブデン浸炭焼入鋼の残留ひずみ・応力の非破壊評価に関する研究」に対し,日本材料学会X線材料強度部門委員会の業績賞(研究)を受賞.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2014 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Estimation of Cross-Sectional Residual Stress Distribution on Hardened Layer of Carburized Chromium-Molybdenum Steel by Electron Backscattering Diffraction Method2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Sakaida, T. Inayama and S. Yashiro
    • 雑誌名

      Advanced Materials Research

      巻: 996 ページ: 556-561

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/AMR.996.556

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 電子線後方散乱回折法による浸炭焼入鋼の硬化層深さと残留応力の評価2014

    • 著者名/発表者名
      坂井田喜久,稲山朝仁,矢代茂樹
    • 雑誌名

      材料

      巻: 63-7 ページ: 557-562

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 高強度鋼の表面改質における硬化層の特徴と残留応力の評価2014

    • 著者名/発表者名
      坂井田喜久
    • 学会等名
      先端精密技術研究会
    • 発表場所
      グランドホテル浜松(静岡県,浜松市)
    • 年月日
      2014-10-08 – 2014-10-08
  • [学会発表] 浸炭焼入鋼断面の局所方位差と残留応力の関係2014

    • 著者名/発表者名
      稲山朝仁,坂井田喜久,矢代茂樹
    • 学会等名
      日本材料学会第48回X線材料強度に関するシンポジウム
    • 発表場所
      エル大阪(大阪府,大阪市)
    • 年月日
      2014-07-24 – 2014-07-25
  • [学会発表] Indirect estimation of residual stress distribution on hardened layer of carburized chromium-molybdenum steel by electron backscattering diffraction method2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Sakaida, T. Inayama and S. Yashiro
    • 学会等名
      9th European Conference on Residual Stresses
    • 発表場所
      University of Technology of Troyes, Troyes (France)
    • 年月日
      2014-07-06 – 2014-07-10
  • [備考] 学会活動

    • URL

      http://ssy.eng.shizuoka.ac.jp/Extras/Topics12.html

  • [備考] ミクロ構造とマクロな強さを結ぶ技術への取組み

    • URL

      http://ssy.eng.shizuoka.ac.jp/

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公開日: 2016-06-03  

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