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[NRIMNews1975-12.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/9aff57e0-010f-4345-9a87-ecf431a5d42b/download)

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林 弘

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[金材技研ニュース 1975 No.12](https://mdr.nims.go.jp/datasets/442c3325-5f17-4978-a3f3-b121c5104a07)

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金材技研ニュース　1975　No.12i①一．ゼE①o一一〇〔ω⊂o‘垣○コーooo－o0＝あoωoo一］o－Eo－ooO］一〇〇一0E0f000蜆o〇一一〇〇一〇一蜆○眈ωEo．由≧里三…ω…Z－ooω］0f←強　力　鋼　の金属材料技術研究所　原子力，宇宙，海洋開発などに必要とされる高張力鋼，強力鋼などの強力材料は，その使用目的に適した強度を有することはもちろんのこと，破壊を防ぐに必要な靱性を確保することが重要であリ，さらに，それらの鋼の溶接性や実際使用環境下での諸特性の把握などがその材料の信頼性，安全性の確保の上で不一可欠である。　強力材料研究部では，近年計画されている深海潜水調査船の船殼材料の候補としてあげられているHY180（10Ni－8Co）鋼や海洋開発用材料としての強力鋼について，実際使用環境下（主として海水中）での諸特性の把握の前段階として，まず強力鋼の強度と靱1生の検討，疲れ特性の調査研究を行っている。HY180鋼は，耐力120㎏ノ㎜2以上で非常にすぐれた靱1生を有する材料であることが知られているが，その特性を得るには注意深い溶製，加工，熱処理などが必要とされている。とくに，鋼中のS量が靱性に信　頼　性　また，上記の鋼を含む各種強力鋼について低サイクル疲れ試験を行い，疲れ割れ発生および伝播に関して，割れ発生およぴ割れ伝播速度におよぽす切欠形状および応力条件などの影響や熱処理組織との関連を調べつつある。図は各種の鋼の割れ発生までの繰返し数と切欠先端における応力集中の大きさとの関係を示したもので，応力集中係数（Kt）が大きい場合には各鋼種間に相違は見られず，繰返し数の多いところでいづれも停留き裂になるが，応力集中係数が小さい場合（Kt1．5）にはH　Y180鋼がすぐれた苧寺性をもつことがわかる。このように鋼により切欠感受性が異なることは，鋼を実際に使用する際に重要な意味を有する。今後，これらの鋼の疲れ特性と組織，加工軟化あるいは硬化挙動との関連などの検討や海水環境下での諸特性の調査研究を進める計画である。大きな影響をおよぽすことが本研究でも認められており，S量の低下による硫化物介在物の低減の必要がある。さらに，熱処理組織（結晶粒径，炭化物の種類や形態など）と靱性の関係も検討している。舳舳米e（1000・Eト・酬蝋坦禁喪恥阜＜辱〕　100Kt■繰返し数KtMo－1Cu〕Cr－0．4Mo－O．5Cu）　　　　　　㌧　　留き裂　　　巾▽1　　　｝OL　　一　　10　　　　　102　　　　　10ヨ　　　　　104　　　　　105　　　　　　　　　　　　繰返し数（Ni）図　各種の鋼の害1」れ発生までの繰返し数と切欠先端における応力集中の大きさとの関係（実線は，切欠先端からの害■」れ長さが150μに達した時を割れ発生とし，その時の繰返し数をNiとしてとった〕一1一金属の凝固時における気孔　金属材料中のガス成分（H。，N2……など）は金属のぜい化遅れ破壊，割れ，機械的性質の劣化などとならんで凝固時に気孔を発生し材料の健全性に悪影響をおよぽす。　金属化学研究部では「溶融金属のガス吸収」に関する一連の研究を進めているが，この研究の一環として気孔生成の間題を取り上げ化学冶金的見地よつ，その解明に当っている。各種金属の凝固時における気孔は溶融金属中に含まれるガス溶解量と金属のガス溶解度曲線（PCT状態図）との閲に密接な関係があることが判明した。ここで溶融金属のガス溶解量を取り上げたのは，金属の溶解方法すなわちアーク溶解（プラズマガス溶解法をも含む）法および非アーク溶解法によって，同一ガス分圧およぴ同一温度においても金属に対するガス溶解量が異なるためである。そこで気孔生成の観点よつ金属のガス溶解度曲線を5’種一類の型に分類し，これら各型に対する凝固金属の気孔生成傾向を概観してみよう血　第一型：圃一液相間の溶解度差が小さく，液相温度に対してガス溶解度曲線がほとんど変化しないもの，例，Ni－N系。第一型はガス溶解度曲線上に示される溶解量を有している場合には溶融金属の凝固時に気孔を生成しない系と考えられる。Ni－N系の実験によると，100％N2雰囲気で溶融（2000℃）したNiを鋼モールドに鋳込み凝固させた場含にも，気孔の発生は認められなかった。しかしアーク溶接による溶接金属ではO．025％N2雰囲気まで気孔の発生が観察された。これはアーク高温による気相N。ガスの活性化に伴うN身容解量の増加現象として説明される。金属に対する溶解法の相違が気孔生成に大きく影響することの一例である。　第二型：固一液相間の溶解度差は小さいが，液相。温度の上昇に対して，ガス溶解度が急増化するもの。例，Al－H系。第二型はガスを溶解せる溶融金属が冷却される場含，溶融金属中に過飽和ガスが放出され気孔となる系と考えられる。A1－B系の実験によると，同一H2分圧下で溶融（非アーク溶解）せるAlは溶融温度の上昇とともに気孔発生傾向は増大した。気孔生成のDrivi㎎For㏄は融点以上の任意の温度における恥溶解量と融点（液相）における恥溶解量との溶解量差であることが判明した。またアーク溶接の場含にはNi－N系と同様に気孔を発生しやすい。　第三型：固一液相間の溶解度差が大きく，液相温度に対して，ガス溶解度曲線がほとんど変化しないもの。例，Fe－N系。第三型は固一液稲間の溶解度が大きいため，気孔は主として凝固時の固液相共存範囲で生成されると考えられる。FポN系の実験によると，気孔生成に必要な溶鉄申の臨界N2濃度は24㏄／100grFeであった。この濃度は融点におけるN。濃度34㏄／100grFeよつも小さい。この事実は凝固時に固液相界面の液相側へのN2濃化が起ったことを物語るものである。アーク溶接の場含Fe－N系はNi－N系と同様極めて気孔の発生しやすい系であった。　第四型：固一液相間の溶解度差が大きく，液相温度の上昇に対して，ガス溶解度が急増加するもの。例，Fe｛系，NトH系，Cu－B系。第四型は第三形とほぽ近似しているが第三型より気孔を発生しやすい系と考えられる。FポH系の実験より，Fe－N系と近似の結果が得られた。　第五型：ガス溶解度曲線は温度上昇に対して減少するもの。例，Ti－H系，V－H系血第五型には気孔が最も発生しにくい系と考えられる。丁卜H系の実験によると，Ti自身のH2溶解度は他の系に比べ大きいにもかかわらず，気孔の発生は観察されなかった。　むすび：「金属一ガス」の組合せによって，凝固金属中の気孔発生傾向が大いに異なるが気孔生成のDrivi㎎For㏄となるものは溶融金属中のガス溶解量そのものではなく，固一液相および液稲聞のガス溶解度差であることが明らかとなった。一2一プラズマジェット溶射　プラズマジェット溶射法は，粉末状の材料を趨高温，高遼のプラズマジェットによって溶融しつつ飛行させ，これを素材面に吹き付けて皮膜を形成する技術で，その主な特徴の一つは，溶射粉末および素材として金属からセラミックに至る多くの種類の材料が遭用できることにある。そのため，溶射皮膜の応用について各方面で検討されており，従来のようなジェットエンジンの燃焼室やロケットのノズル内面に耐熱，耐酸化および耐アブレージョン性を付与するなどのごく隈られた用途の他に，ポンプのメカニカルシール摺動面あるいはロータリーエンジンのハウジング内面への耐摩耗性皮膜の形成など一般の機械部材にも広く実用されるようになって来た。このように，溶射皮膜の応用範囲が拡大されるのに伴って様々な性質を有する皮膜の形成が要望されているが，とつわけ，より綴密で結合力の強い皮膜の形成が望まれている。　溶接研究部では，プラズマジェット溶射皮膜の性能向上と応用範囲の拡大を目的として，飛行中の溶射粒子の変形，変質などの挙動および皮膜の形成機構などの基礎的な溶射現象を明らかにするための研究を実施している。現在，その一環としてプラズマジェット溶射された粉末粒子の変形状態と形成された皮膜の緒含強さとの関係について検討を行っている。先に，溶射皮膜は用いる一粉末の粒径がノ」・さくなるにしたがって綴密化され，その結果，結合強さがる著しく強化されることを明らかにしたが，本研究では，さらに，表面の不規則な形状の粉末を溶射　　　表1　溶射皮膜の結含強さ　　　　溶射皮膜することによって皮膜の結合強さが向上し，微粉末を用いた場含と類似の効果が得られることを知った。すなわち。Ni，MoおよびA1203にっいて，それぞれ，標準ふるいを用いて選別した粒度200～250メッシュの不規則形状および球状（不規則形状粉末をガス溶射によって球状化したもの）粉末をプラズマジェット溶射し，形成された皮膜（厚さO．5～O．7㎜）の結含強さを測定した。表1は，その結果を示したもので，いずれも不規則形状一粉末による皮膜の結含強さは球状粉末によるそれに比べて全般に高い値が得られている。一方，上記の各材料を同じ条件で溶射し，これを水中に補集したものについてふるい分析したところ表2に示すような粒度分布が認められた。これは溶射粒子が飛行中に微細化されることを示している。この場合，250～270メッシュ以下の粒度に微細化されたものは，球状・粉末の場合，Niで4．O％，Moで18．4％，また，A1203では51．9％であるのに対して，不規則形状粉末では，それぞれ，17．7％，67．8％および73．7％にも達しており，不規則形状粉末が微細化される割含は球状粉末のそれに比べて著しく大きくなっている。　以上の実験緒果から不規貝o形状粉末によるプラズマジェット溶射皮膜の結含強さが同じ粒度の球状粉末によるそれに比べて高くなっているのは，前者の皮膜では後者のそれより多くの微細粒子の積層によって形成されるために，皮膜がより綴密になったことによるものと考えられる。表2　溶射粒子の粒度分布溶射粉末の種類と形状　　　平均値　　　不規則形状　2．44　　　不規則形状　2．48　　　フド規則飛多；1犬　　　1．31測定値の範魎2．I2～2．63I．92～2，282．39～2，581．4θ一一玉．98I．18～1，440．84～ユ．50粒度分布（％）　　　　　漆射粒予漆射粉粒凌（メツ末の種類と形状　シユ15ト200 200－250 250～270 270～325 一325M不規貝脇状球　　状 9，911．9 72，484．1 王2．21．4 4．52，5 1．Oθ．工M0不規則形状球　　状 3．31．6 28，980．O 23，54．9 36，212．5 8．11，OA1203不規貝o形状球　　状 O，70．5 25，647．6 26，936．8 45．7ユ3．7 玉、王1．4一3一1975年金材技研ニュース題目一覧題　　　目　（部門別） 附 通巻 題　　　目　（部門別） 附 通巻材料部門 噴流ガスによる溶接アークの制御 3 195非晶質Ni－F日含金の強磁性 1 193 クリーン・モールト法 4 亘96新趨斑導材料Nb3Geの研究 2 19垂 A1の館温硬質陽極酸化 同マルテンサイトステレレス鋼の応力腐食諮1」れ 4 196 鋳鉄のクーレージング案験 6 198低含金鋼のベイナイトの靱1生に及ぽす合金元繁 5 197 Zr－2．5％Nb含金の商温流水申における耐食性 7 199の影機 焼結　造用含Cr低合金鋼粉の製造 8 200原予力製鉄に使用する趨耐熱含金の研究闘発 6 198 高温水溶液中におけるステンレス鋼の孔食電位 8 2GOニッケルー炭繁繊維間の高濫における共存惟 同 湿式水中プラズマ溶接における2．3の実験結果 旦O 202ドハース・ファンアルフェン効果損1j定装讃の言式 7 198 電子ビーム溶接 u 203作と鉛に対する成果 プラズマジェット溶射 12 204核融含炉雛造材料に関する研究 9 201特許紹介記録曲線データの処理装綴 同ガりウム合金を用いたVヨGa超電導体の製造法 2 194炭葉繊維の湿式酸化 圃バナジウム含金を用いたV』Ga趨電導体の製造法 圃VヨGヨ極纐多芯線を用いたユCOキロガウスマグネット ヱ0 202溶射皮膜の加圧焼繕法 3 195変形した鋼箪結晶の中の転位配列 岡炭素を書む焼繕体の製造法 4 呈96格予間拡散に及ぽす厘力の影響 11 203電気接触片摺動試験機 同電気泳動被覆法 岡金属電解ならぴに装置 5 197強力鋼の信頼憧 玉2 204槽型連続製鋼炉の排溝口の加熱装磁 同強さ都門 延性と大きい塑牲加］二域を有するモljブデン含金 6 198アルミニウム含金の確率疲れ特性 2 194 金属硫化物粉末の電解製鎌浅 1O 2021Cr－O．5Mo－0．25V鋼の畏跨闘応力りラクセー 3 195その他ション特性 新年のごあいさつ 1 193超音波探傷におけるパルスの周波数解折と指肉僅 5 197197垂年外国人訪閲者 岡突合せ溶接継季の疲れ強さに及ぽす余盛形状の 7 199出願公闘発明 張α3，6，9研究成果の発表（学協会，團際会議口頭発表一覧） 4 1962％Cr－1Mo鋼のクリープ挙動 8 200就任のごあいさつ 5 197冶金技術部門 クリーブ受託試験の現況 7 工97商純度ニッケルおよぴコバルト申の微競酸繁憲鐙 1 193 特許出願逮報 Nα7，8，I2複含脱酸剤による溶鉄の脱酸と脱駿生成物の性質 2 194 窒繁を含有させた鉄・マンガン・クロム系半硬質 8 200α一鉄の表繭拡散 3 玉95 磁石含金及ぴその製造法金属の凝醐寺における気孔 王2 204 研究成果の発表（学協金，口顕発表一覧） 10 202加工技術都門 1975年金材技研ニュース題竃一覧 12 204特　許　出願　速報 B召干邊50牟三4月夏日一嗣角三9月30ヨ土畠願臼 出願番号 発　1凋　の　名　称 出願日 幽願番号 発　明　の　名　称50．垂．4 40350 鉄申の非鉄金属の固収法 50．7．24 89652 電気接一煮材料50．4．王5 杢4774 溶銑の脱硫方法 50．7，3亘 925垂O 化含物半蜘本の気梱エビタキシャル成50－4．30 51467 鋳造照金型 長鰯の製造装冠5｛〕．5．8 54213 熱処瑚こおける鋼の酸化男兇酸防」土法 50．9．4 106492 趨強力鋼の製造方法50．6．IO 69ユ84 熱間ダイス鋼 50．9，30 ユ三7ユ45 錫の麗気化学的採取方法50－6．10 69185 鋳造用金型 50．9．30 正17146 金属懸、濁電解装蟹50．6－18 73168 水中溶接法50．7．呈9 87860 キャンドモータ用キャン50．7．24 89650 電気接点非オ料50．7，2垂 89651 電気接一煮材料◆短　信◆ 1月3蝸までソピエト遮邦へ出張した右◆短　信◆●漉外出機　郡司好笹　鯉錬研究菩匿室媛「溶鍋の脱酸に関する研究」「鋼の凝鰯に関する研究」について鰍滋、研究鯛盗のため昭和50年12月1日から昭和51年　｛弄爾；仮創…　琴斗讐±石拝究官　第6圓園際金属腐愈金議ならぴに地下発電に関する調務研究のため昭和50年正2月3日から昭和50年12別3日までオーストラりア、ユユージランドヘ出張した。編集兼発行人印　　　　棚通巻　第204号　　　　　林　　　　　弘株式会社ユニオンプリント東京都大胴区中央8－30－2電話東京（03）753－6969（代表）発行所科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　　　　東京都目黒区申目黒2丁貿3番旦2号　　　　　　　　電話東京（03）7ユ9－227王（代表）　　　　　　　　郵便番号（153）一4一