高炭素クロム鋼の破壊起点介在物を変化させる繰返し焼入れ手法の開発と疲労強度向上

平成26年度の研究では、繰返し炉焼入れによる破壊起点介在物への影響を総括したと同時に、これらの研究から発展した様々な繰返し焼入れ手法の評価を行った。まず市販のSUJ2鋼に対して２回焼入れを行い、破壊起点となる介在物を調査した。その結果、２回焼入れではAl2O3介在物を起点として破壊が発生することを明らかにした。2年間行った本研究課題の結論として、高炭素クロム軸受鋼の繰返し焼入れによる破壊起点介在物への影響は以下のようにまとめられる。酸素添加を行った高炭素クロム軸受鋼においては1回焼入れと比較して、2-3回の繰返し焼入れを行うことにより、疲労強度が向上する。市販の高炭素クロム軸受鋼においては、1-2回焼入れではAl2O3介在物を起点として破壊が発生したが、3回焼入れを行うことで、TiN介在物を起点とする破壊に変わった。しかし、その疲労強度には殆ど差がない。次に、さらに詳細な旧オーステナイト粒観察を行ったところ、局所的に不均一となっている結晶粒を発見した。１回焼入れを行った試験片の旧オーステナイト粒径を基準とすると、２回焼入れでは微細な結晶粒の領域と粗大な結晶粒の領域が混在していたのに対し、３回焼入れではほとんどの領域で粗大な結晶粒ではなく、微細な結晶粒が観察された。これは当初予測されていた、徐々に結晶粒が小さくなるモデルとは異なり、選択的に大きな結晶が複数の小さな結晶に急激に分割する可能性を示している。さらに、新たな展開として、本研究で培った熱処理技術を活かして、新たに開発されたステンレス鋼の高周波焼入れ手法を開発した。接触下では最も過酷とされている往復転がり疲労試験を行った結果、SUS304及びその窒化、クロムコーティング材、及びSUS630と比較しても我々が開発した高周波焼入れを施したステンレス鋼の方が耐摩耗性が高いことが明らかとなった。

平成26年度の研究では、繰返し炉焼入れによる破壊起点介在物への影響を総括したと同時に、これらの研究から発展した様々な繰返し焼入れ手法の評価を行った。まず市販のSUJ2鋼に対して２回焼入れを行い、破壊起点となる介在物を調査した。その結果、２回焼入れではAl2O3介在物を起点として破壊が発生することを明らかにした。2年間行った本研究課題の結論として、高炭素クロム軸受鋼の繰返し焼入れによる破壊起点介在物への影響は以下のようにまとめられる。酸素添加を行った高炭素クロム軸受鋼においては1回焼入れと比較して、2-3回の繰返し焼入れを行うことにより、疲労強度が向上する。市販の高炭素クロム軸受鋼においては、1-2回焼入れではAl2O3介在物を起点として破壊が発生したが、3回焼入れを行うことで、TiN介在物を起点とする破壊に変わった。しかし、その疲労強度には殆ど差がない。次に、さらに詳細な旧オーステナイト粒観察を行ったところ、局所的に不均一となっている結晶粒を発見した。１回焼入れを行った試験片の旧オーステナイト粒径を基準とすると、２回焼入れでは微細な結晶粒の領域と粗大な結晶粒の領域が混在していたのに対し、３回焼入れではほとんどの領域で粗大な結晶粒ではなく、微細な結晶粒が観察された。これは当初予測されていた、徐々に結晶粒が小さくなるモデルとは異なり、選択的に大きな結晶が複数の小さな結晶に急激に分割する可能性を示している。さらに、新たな展開として、本研究で培った熱処理技術を活かして、新たに開発されたステンレス鋼の高周波焼入れ手法を開発した。接触下では最も過酷とされている往復転がり疲労試験を行った結果、SUS304及びその窒化、クロムコーティング材、及びSUS630と比較しても我々が開発した高周波焼入れを施したステンレス鋼の方が耐摩耗性が高いことが明らかとなった。