| 研究実績の概要 |
本研究では、鉄鋼材料の代表的表面硬化処理において表面超強加工を活用し、従来極めて困難とされていた高い表面硬度と厚い硬化層の形成の両立を図り、バルク材で確立された強靭化プロセスに代わるものとして、力学的表面処理と科学的表面熱処理のシナジー効果を活用する「表面加工熱処理」という超強靭化プロセスの新概念（SMCプロセッシング）に基づく材質制御の指導原理の確立を目指すものである．
そこで、場所によって導入ひずみの異なる高圧ねじり加工（High Pressure Torsion, HPT）材を用いて、フェライト域での窒化処理を施し，表面硬度および組織を調査した。その結果，Fe-Al材では導入ひずみ量が増加するほど窒化層中でのAlN析出が促進される結果，硬化量が大きくなるという重要な知見を得た．一方，純鉄やFe-Cr, Fe-Tiの窒化材では、導入ひずみ量が増加しても表面硬度にはほとんど変化が現れない.これは，純鉄では窒化温度での再結晶により導入ひずみが短時間で開放されるためであり、CrやTiの窒化物は転位を核生成サイトとしないためと考えられる．このような、窒化物析出によって試料表面部では再結晶が抑制され、表面の超微細粒組織から内部の比較的粗大な再結晶組織へと徐々に組織が遷移する．また，無加工材では針状に不均一に形成される化合物層が，超強加工によって均一に表面に形成され，微細粒化することが明らかとなった．
以上の結果より，添加元素と導入ひずみ量を制御することで，窒化物析出のみならず、表面高靱性化に有効な表面微細粒組織を作りこむことが可能であることを示すことができた．
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