ペロブスカイト型炭化物による低比重高強度ピアノ線の開発

フェライト(αFe)とセメンタイト(Fe3C)の層状パーライト組織からなる現用のピアノ線に代えて、フェライトとペロブスカイト型炭化物Fe3A1C(κ)の層状パーライト組織からなる、従来にない高強度ピアノ線の作製を目的として、昨年度はFe-A1-C3元系に関して、熱力学解析とパーライト組織の形成を実施した。本年度は、パテンティング処理後の炭化物が球状化を抑制し、さらにラメラー間隔を小さくするために、Crを添加したFe-A1-Cr-C4元系について熱力学解析を行い、熱力学データベースを開発してパーライト組織形成のための合金設計を行い、以下に示す結果を得た。(1)Crを添加した合金から生成するペロブスカイト炭化物は、Fe-A1-C3元系に比べてA1とCの濃度が高くなるため、炭化物自身の強度が上昇することが期待できる。(2)Fe-A1-C3元系にCrを添加するとオーステナイト(γFe)が現れる組成領域が拡大する。したがって、Fe-A1-C3元系よりも高C高A1濃度のオーステナイト単相が得られるので、共析変態後に得られるαFe+Fe3A1C(κ)層状パーライト中のペロブスカイト炭化物の体積分率が増加して、より強度の高い線材作製の可能性が示唆される。(3)Crを5mass%以上添加すると、Cr7C3炭化物が生成するため、γFe→αFe+Fe3A1C(κ)の共析変態が阻害される。熱力学データベースを活用することにより、合金組成の最適化を行った。

フェライト(αFe)とセメンタイト(Fe3C)の層状パーライト組織からなる現用のピアノ線に代えて、フェライトとペロブスカイト型炭化物Fe3A1C(κ)の層状パーライト組織からなる、従来にない高強度ピアノ線の作製を目的として、昨年度はFe-A1-C3元系に関して、熱力学解析とパーライト組織の形成を実施した。本年度は、パテンティング処理後の炭化物が球状化を抑制し、さらにラメラー間隔を小さくするために、Crを添加したFe-A1-Cr-C4元系について熱力学解析を行い、熱力学データベースを開発してパーライト組織形成のための合金設計を行い、以下に示す結果を得た。(1)Crを添加した合金から生成するペロブスカイト炭化物は、Fe-A1-C3元系に比べてA1とCの濃度が高くなるため、炭化物自身の強度が上昇することが期待できる。(2)Fe-A1-C3元系にCrを添加するとオーステナイト(γFe)が現れる組成領域が拡大する。したがって、Fe-A1-C3元系よりも高C高A1濃度のオーステナイト単相が得られるので、共析変態後に得られるαFe+Fe3A1C(κ)層状パーライト中のペロブスカイト炭化物の体積分率が増加して、より強度の高い線材作製の可能性が示唆される。(3)Crを5mass%以上添加すると、Cr7C3炭化物が生成するため、γFe→αFe+Fe3A1C(κ)の共析変態が阻害される。熱力学データベースを活用することにより、合金組成の最適化を行った。