切削工具材料の耐損傷性評価に関する研究

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工具材料の切削性能を適切に評価すること目的として、表面き裂のような微小な欠陥からの破壊発生挙動について検討するとともに、表面き裂の生成に及ぼす成形加工条件や材料因子の影響を検討し、次の知見が得られた。なお、通常のセラミックでは残留応力が小さいと推定されることから、ここでは超硬合金工具材料を対象とした。1.曲げ強度と欠陥の大きさから微小き裂を考慮した強度評価が妥当であることが確認されるとともに、その微小き裂の大きさは焼結組織粒度に依存することを明らかにできた。2.表面き裂を起点とする破壊から微小き裂を考慮した強度評価に基づいて表面き裂の大きさ、および、研削加工条件と残留応力および残留応力層の大きさを検討した結果、表面き裂の形状評価に課題を残すが、曲げ強度の変化を説明できる表面き裂の値が得られ、表面き裂の大きさの評価方法が妥当であることがわかった。また、供試材料では表面き裂の大きさに対し、潜在内部欠陥が大きいことおよび残留応力層が同程度の深さであることから、曲げ強度は内部欠陥の分布に依存し、残留応力に強度が大きな影響を受けないことがわかった。また、表面き裂の大きさおよび研削力に及ぼす切込みの影響から、表面き裂の大きさには研削過程における上滑りが大きな影響を持つことが推定された。3.微視的組織因子をモデル化した単粒子の複合組織によるシミュレ-ション解析を行った結果、研削加工面の観察などの実験と対応した延性破壊と考えられる加工面生成条件は得られず、さらに、加工温度と解析領域を広げた複数の粒子をモデル化した検討がさらに必要であることが推定された。