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[NRIMNews1979-05.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/7b0aea59-c111-419a-9b34-880491079fb6/download)

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坂内 富士男

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[金材技研ニュース 1979 No.5](https://mdr.nims.go.jp/datasets/34ecc8bb-79ec-4388-9301-b43a83738918)

## Fulltext

金属技研ニュース　1979　No.5i①一．ゼEoo一一〇EωEo一垣o］一〇〇〇一〇0＝あ○蜆oo一］o－Eo－ooO］’oo’0E0f000眈o〇一一〇〇一〇一眈○眈ωEo．但≧聖三…ω…Z－ooω］0f←■1一0．5金属材料技術研究所JlS機械構造用鋼の疲れデータシート　いろいろな機械や装置を長時間，安全確実に使用できるように，かつ経済的に作るためには，それに用いる金属材料の強さや性質を正しく知っている必要がある。予期しない破壊事故の原因を調べてゆくと，繰返し荷重を受けたための材料の疲れが問題を起こしたとされる例は非常に多い。すなわち，材料の疲れ強さは機械などの設計，製作，保守管理などの面で重要な基本的な性質である。　疲れ試験部では国産の実用金属材料について，基準的な疲れ強さを求めてデータシートを作成するため試験研究を行ってきたが，このほどその最初のシリーズが刊行された。このデータシートは代表的な材種について一連の標準的な疲れ試験を行った結果を，材種ごとにパンフレットにまとめたもので，今後発表される予定のものと合わせると，主な国産実用材料の基本的な疲れ性質が明らかになると期待され糺　データシート試験の1つとして，JIS機械構造用鋼の疲れ強さを規格範囲でのばらつきも含めて求めるものがある。初めのシリーズでは最も使用量の多い機械構造用炭素鋼S25C，S35C，S45C，及びS55Cを取り上げ，国内主要メー力一から合計45チャージの材料を採取して試験した。続いてクロム鋼SCr440，クロムモリブデン鋼SCM435，及びSCM440，の同様な試験を行い，得られたテータを検討しながら，マンガン鋼な㌔700｛ξ』き600κ韻500ミ禦土掴400蝉回心トー300恕！回ら200　　100どの試験へと進めている。　データシートは材種ごとの試験データをまとめたものであるが，いくつかの材種をひとまとめにして疲れ性質を検討することも重要であ飢図は合計7種類の鋼について，ビッカース硬さと回転曲げ疲れ強さの関係を調べたもので，この場合材種によらずほぼ図中の式で表わされる。なおデータの変動係数は約3．3％である。　この結果は，ここに用いた材料と著しく違わない材料や熱処理の場合には，硬さから疲れ強さの推定ができることを意味している。このように，データシートのデータを種々に組合せたり解析を加えた結果も有用であるので，今後資料として公表するべく作業を行っている。十S25C焼ならし★S35C，S45C，S5o　SCr440，SCM4SCM4400㍍b＝2．27Hv　o’肪（N／mm竈〕95％信頼区問706050昌　）　ぷ40二　き30150　　　　　　200　　　　　　250　　　　　　300　　　　　　350　　　　　　400　　　　ビッカース硬さ，Hv図　ビッカース硬さと疲れ強さの関係一1一強力鋼の靱性と再加熱処理　鉄鋼材料は人類の生活を支える重要な資材として大量に使用されてきた。特に近年，宇宙，海洋開発な・どに関連して，鋼の用途や使用環境が多岐にわたり，鉄鋼材料の具備すべき特性に関する要求がますます厳しくなりつつある。一方，機器設計の立場からは比強度（強さと比重の比）の大きい材料が要求されつつあり，これにこたえるには，高強度・高靱性の鋼を闘発することが急務である。強度と靱性は一般に両立せず，強度を高めると，鋼は破壊しやすくなり，使周上の安全1生を損なうことになる。一般に材料には製造過程申に各種の欠陥（不均一組織やき裂）が導入されやすく，鋼を強化するほどこれらの欠陥に対する感受性が増大し，脆性的に破壊を起こしやすくなる。そこで，強力鋼の対脆性破壊抵抗を増大させて，安全性の向上をはかるためには，上記の各種欠陥をできるだけ軽減するか，微小き裂先端に変彩応力が集申しないような方策を採る必要がある。　強力材料研究部では強力鋼の微視的組織と微小キ裂先端での変形様式との関係を詳細に遣求し強・靱化の方法の開発に努めている。鋼の靱佳改善に必要な基礎資料を得ることを竃的とし，まず，組成の比較的単純で強度の低い鋼について予ひずみによる転位の導入と靱性の関係について調ぺた。その結果，予ひずみを与える温度およぴ予ひずみ量を適当にえらんで鋼中の転位分布が均一になるようにすると，その後の負荷応力による塑性変形が局所的に集申せずに均一に進行し，靱性が向上することがわかった。転位分布の均」1生は電顕観察によって調べた。このようにして強度の低い鋼の靱淡と転位分布の均一性との関係が明らかにされたが，つぎにこの関係が強力鋼についても成り立つかどうかを調べた。用いた供試材は種々の含金元素を添力口した鋼で，時効強化法（時効して微綱な0　　　　　5　10　　　　50　I　　　750℃における孕手力臼熱踏閥（づ｝） o750℃における；螢力；］槻踏閥（う｝）畷1　破壊靱性試験結果の例粒子を折出させて鋼を強化する方法）によって150Xgf／m孤2程度の峰伏応力をもたせ得るものである。この強力鋼への転位の導入は高温からの急冷によって行なった。すなわち，この鋼を1OOO～1100℃で溶体化したのち氷食塩水申に急冷するとマルテンサイト組織とよばれるきわめて転位密度の高い組織が得られる。このマルテンサイト組織を種々の温度で再加熱して組織を変化させ，さらに時効強化させたのち，この鋼の破壊靱性値Klc（この値が大きいほど脆性破壊が起りにくい）を求め，靱性に及ぼす再加熱処理の影響を調べた。この場含，再加熱処理の影響としては転位分布の再配列と結晶粒の生長との両者がおこると考えられ，その両者の程度が温度と時間により変化する。実験の結果，再加熱処理として申間熱処理（溶体化温度より低く時効強化温度より高い温度での熱処理）を適当な時聞施せばKlcが著しく向上することが見いだされた。結果の1例を図1に示す。供試材はFe－5％Ni－2％Al－o．1％C含金で，溶体化処理，急冷ののち，750℃で種々の時聞再加熱して鋼の組織調整を行なってから570℃で時効処理し，破壊靱性試験を行なった。同図は再加熱処理ののち時効強化させた場含であるが，時効強化させない場合には靱性の向上は顕著でない。図2はFe－5％Ni－1％Al－O，1％C合金についての靱性と再加熱処理との関係を示す。この金含ではA1添加鐙が少ないため折出は起りにくく，したがって時効処理を行なわなかった。番従軸のCOD値はKlc値と同じく破壊’靱佳を表わすものである。この含金では再加熱処理による効果は殆んど見られない。このように，強力鋼の破壊靱性には時効処理前の組織調整と時効処理による折出粒子の形成の組含わせが重要な因子として働いていることが知られるが，その詳細については検討中である。　　套20　　↑oH1oX68。」　051050三00　　　　750℃における稲伽熱跨馴分〕　　　　図2　破壊靱1塗試験結果の例一2一拡散溶接部の超音波探傷・　拡散溶接とは，母材を溶融せず，固相状態で顕著な変形を加えずに加熱加圧して溶接する固相溶接法の一種である。拡散溶接では溶接母材を溶融することなく溶接できるので，熱処理合金，焼結金属あるいは異種金属同志など，材質的に溶融溶接が困難な材料の溶接に，また中空部品など形状的に溶融溶接が困難な部品の精密組立てに適用されている。　特に最近航空機工業の分野で拡散溶接は注目を浴び，適用例には例えば形状的に溶接の困難なものとして中空ブレード，熱交換器，流体素子，ハニカムなどの中空部品，材質的に溶接の困難なものとしてNi基耐熱合金製ブレードの組立てなどをあげることができる。　拡散溶接は金属加工法として上記のような数々の特徴をもち，航空機工業の加工分野で重要な位置を占めつつあるが，今後この溶接法が広く機械工業の分野で発展するため解決しなければならない問題の一つとして溶接部の非破壊言式験法の確立．がある。この観点から溶接研究部では，材料強さ研究部の協力・を得て，超音波探傷による拡散溶接部の機械的性質の評価についての研究を進めている。　拡散溶接部に見られる主な溶接欠陥は空隙である’が，極めて微小なものが溶接面上に散在しており，超音波探傷試験によって評価するには，この空隙の大きさ・分布状態と超音波探傷結果との関N＝屋山100ざ舟捺50ピ溶接温度：1060℃溶接する面の粗さ［1三∴撚［三1義11、。　　㌣　　。＼。、　　　＼、　　＼＼　　＼　　　　　＼　　、　　　　▲＼．　’＼　＼　0　　　　　　50　　　　　100　　　継手効率（％）図　各種表面粗さの継手の反射率と　継手効率との関係係を明らかにする必要がある。この関係を調べるため直径12㎜のステンレス鋼の丸棒の端面を機械加工によって表面粗さを変え，これら試験片を突合せ，真空中で静荷重を加え加熱し，拡散溶接した。探傷法は1探触子垂直パルス反射法によった。欠陥エコー（F）を定量的に測定するため，溶接試験片と同じ熱サイクルを与えた試験片の底面エコー（B）から，反射率F／B（％）を算出した。この反射率と引張試験から求めた継手効率（継手強さと母材強さとの比）との関係を各種の継手について調ぺた。その結果を図に示す。図から表面粗さが一定ならば継手効率が大きくなるほど反射率は小さく，また継手効率が一定ならば表面粗さが小さくなるほど反射率は小さくなって，反射率は表面粗さに大きく影響されることがわかっむ表面粗さが小・さくなるほど反射率が低下する原因は，継手効率がほぼ等しい2つの継手の破面写真（写真，黒い部分が未溶接部）に見られるように，表面粗さが小さくなると空隙の大きさが小さくなり，この空隙による超音波の反射効率が小さくなるためとわかった。　つまり継手効率がたとえ同じ場合でも表面粗さによって探傷結果は同じでなく，表面粗さは探傷結果に大きく影響する。したがって表面粗さを一定値（実用的には10μm以上）に管理できれば，超音波探傷によって継手の評価ができる。一方，異種金属継手においては材質の差による固有の超音波の反射が起きるが，この継手も超音波探傷によって評価できることがわかった。現在，探傷結果を欠陥分布として記録できるCスコープ法を拡散溶接部に遭用し，その効能を検討している。　　　　　　　（B）1写真　ステンレス鋼拡散溶接部の破面写真　　溶接面の表面粗さ（A〕：80μm　　　　　　　　　（B〕：4μm一3一【特許紹介】　　　　　　鋳　造　用　金　型発明者　生井　亨，菊地政郊公　皆　昭和52年7別8日　昭52－27095守寺　　　　日鶴琴口53年2」弓25臼　　窮善899420号　一般に金型鋳造において，鋳込みのさいに金型の表繭は急激に加熱されるのに対してその反対側の部分は徐熱されるので，金型の表裏で溜、度差を生じ，熱応力が発生して金型を変形させることになる。この現象は鋳造晶のバリの発生，寸法精度の低下等の原脳となることからこれを防ぐために金魏を頑丈な肉厚物としたり，その背櫛に剛性リブを設けるなどの対策が立てられているが，これだけでは解決できない。　本発明は，金型の表爾に多数の微細な切込みを付けることにより変形に対する祇抗性を改善することを特徴とした金酬こ関するものであ乱　この場含の切込みは，金型の表蘭に対してほぽ腹角な方向で，その彩状および寸法は，金型断磁に生ずる潴、度分布を考憾して鍛も効果的であるように設けることが必要とされる。すなわち，　11〕切込みの深さは，金型の変形を拘東する褒側郡分の剛雛を偵わない程度とする。　12〕切込みの欄は，さし込みによつ製1竈11の表繭状態を低下させない程度とする。　（3）切込みの断蘭形状についての制隈はないが，その底部には鋭角普1∫のないようにする。　本発［リヨは，鋳込みにさいしての変形の少ない鋳造用金塑に関するもので，それに鋳込まれる物質，その金型の材質およびその表剛こ付けられる切込みの加．工法に特に限定されるものではない。従って本発閥は，従来の鋳造燭金型のすべてに遭用しうるばかりでなく，熱膨張係数が大きいことなどで変形がはなはだしいために使潮の維1牒されていた材料についても，本発I≡凋を適用することによリ，その使用純鰯が拡大されることになる。　　平滑溶射薗を作るプラズマジェット溶射法発明者　森本一郎，前田　弘，北原　繁，土方政行公告昭和51年11月8冒昭51－41017守等　言午　圓召禾［■52牟三5周16B　　舅善858388号　この発明はプラズマジェットを矛胴して金属または無機材質の微粉末を下地表磁に溶射する場含の，平滑な被膜面を得るための溶射方法に関するものである。　プラズマジェット溶射法によって平滑な被膜面を作るためには，微細な粉末を使用することが要求されるが，溶射粉末を不活性ガス等に乗せてプラズマジェット卵に送給して溶射を行う従来の方法では，1μm以下の微粉末を定競的に安定してかつ凝集がないように送総することは非常に困難で，通常は多数の粉末がからみ合い，大きな粒径の粉末を溶射した場含と渕じ結果になって平滑な被膜面が得られない。　この発閉は微粉末を液体に懸濁することによって粉釆を十分に分離し，これを噴霧状にしてプラズマジェット吋＝1に送給し，プラズマジコ・ツトの商熱により液休を蒸発させ，溶融した微粉末のみを下地表・瞭に付蒲させ，容易に均質，高密度でかつ平滑な仕上げ繭を有する溶射被膜が得られるようにしたものである。溶射すべき粉来を液体に懸濁させ，これを噴霧状にしてジェット中へ迷給するので，液体の気化にともなって多少のプラズマジェットのエネルギー搬炎は避けられないが，液体の種類や溶射条件を選ぷことによって良好な被膜を彩成することができる。　フェライトのような磁推材料の薄膜においては，表弼の粗さが直接磁気特惟に影響をおよぽし，従来の溶射方法では磁維材料として使用可能な薄い被膜を作ることができなかった。本発明の溶射方法によれば非常に平滑な表繭をもち，均一一でかつ微細な緒鑑粒からなる蒋膜を作ることができるため，種々の磁気酬各の素子の小型化に大いに貢献することが期待される。令短信命⑧海外曳張　大河内蕎乃　金属化学研究部主任研究官　日米含1詞化学金議脇滞のため鰯和54年4月亘臼から紹和54年4月7昌までアメり力含衆国へ出擬したo⑧人寮異動　昭和54年4月4臼付昇　任　筑波支所長　木村啓造（非鉄金属材料研　　　　究部一長）劣1ト　　壬壬　　釜炎釜姜珂才オ米斗弼干’多ヒ音1玉一焚　　則山奇適5ミ　（金炎劃詞才オ＊斗　　　　第3研究室長）併　任　非鉄金屈材料秋究部　吉蘭秀彦（材料強　　　　さ研究部長）併任解除　鉄鏑材料研究畜脹　木村啓造（非鉄金　　　　属材料破究部長）　　　　　昭和54年4月16蟹付採　用　衡理部企固課畏　坂内蜜±勇（新技術開　　　　発事薬圃特許渉外諜長）襲臓換　保坂彬夫（管理部企固課長）科学技術庁　　　　長官官房付　　　　　　　遜巻　第24δ号編集荻発行人　　　　　坂　内　蜜士勇印　堀1」株式金社三興印刷　　　　　　東京都新病区信濃町12　　　　　　　　東京（03）359－381i（代表〕発行所　科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　　東京翻帽黒区畔」竃黒2丁目3番12号　　　　　　　　　東京（03）7呈9－2271（代表）　　　　　　螂　便　番　号　　153一4一