[ 化学・金属・繊維 ]

山陽特殊鋼など、「過共析鋼」の弱点解消-靭性5倍、高硬度両立

(2017/2/20 05:00)

山陽特殊製鋼とコマツ、大阪大学は共同で高い硬度と靭(じん)性を両立させた特殊鋼の開発に成功した。自動車部品や金型などに使われる高硬度の「過共析鋼」において、その弱点とされる靭性の低さを解消した。独自の熱処理技術により、硬度はそのままで靭性を5倍以上に高めた。これにより、鋼材の高強度化、長寿命化が可能になり、各種部品の小型・軽量化や金型の長寿命化をより低コストで実現できる。

鋼の硬度と靭性はトレードオフの関係にあり、例えば鋼が硬くなるほど靭性は落ちる。過共析鋼は炭素を0・7%以上含有する鋼。熱処理することで簡単に硬度を高められることから、高い耐摩耗性が要求される工具や軸受、機械構造部品などに使われている。半面、靭性が低く亀裂が生じやすいという欠点がある。一因として、鋼の結晶同士の境界(結晶粒界)に沿って破壊が起きやすく、また、結晶中に点在する炭化物が粒界で破壊の起点となることが分かっている。

阪大は特殊な熱処理により、炭化物を優先的に消失させる条件を発見。粒界に炭化物をほとんど存在させない技術を編み出した。2013年からは3者でその熱処理に適した鋼の成分調整、条件の適正化、実部品への適用の研究に着手。この途上でモリブデンやバナジウムなどのレアメタルを含む合金工具鋼に匹敵する硬さで、その5倍以上の靭性に相当する特性を得た。さらに、それ以上の改良も進んでいる。

これにより、金型や部品の寿命を延ばすだけでなく、高強度化により大きな安全係数を勘案する必要がなくなり、部品の小型・軽量化につながる。高価なレアメタル使用量の削減による低コスト化にも貢献できる。引き続き、3者で量産化に向けた研究を進めていく。

(2017/2/20 05:00)

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