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[NRIMNews1967-03.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/deb9e95d-e09d-4441-a31e-945007a84a08/download)

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吉村 浩

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[材技研ニュース 1967 No.3](https://mdr.nims.go.jp/datasets/c5b2edbb-2d7b-4cf6-8eeb-47a9827f0d63)

## Fulltext

材技研ニュース　1967　No.3七〇一．ゼEoo．一0E蜆E0一垣o］1oo．o0＝あ○蜆oo．］o－Eo－ooo］10’0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈餉Eo．但≧里三…ω…Z－o○餉］0f←　　　　　　　　　　　アクースティックスペクトロメータ金属における内部摩擦の利用は，炭素や窒素の　　　榊w㍗㍗・岬1・．・・・…㍗l1：・ような侵入型固溶元素の分析法として従来から研究されて来たが，最近金屈内部のミクロ組織や格子欠陥との相互作用が次第に明らかにされ，新しい研究手段として注目をあつめている。特に転位の擬弾性的挙動にもとずくKosterピークや，FCC金属のPeierlsポテソシャルに閑係するBordoniピークなどが有名である。製造冶金研究部熱処理研究室では合金鋼の焼もどしに際し，析出する名・種炭化物の形状や分布と機械的性質との関連について研究も逃めているが，転位上への析出ならびにマトリクスとcoherencyをもつ析出が内音1；摩擦におよぽす差異についてしらべるため，米国Nametre杜製アクーステイツクスベクトロメータを雌入した。写真1に本装姓の全最を示す。左側は本体で，オッシレータ，ブラウソ管，VTポルトメータ，周波数標準，周波計が内蔵されている。手前に一ある金属筒は測定部で，筒の内部に試料を保持し，一端から周波数特性の良好なtranS－ducerを迦じて電磁的に振鋤を導入し，他端からこれを取り出して記録するいわゆる共振型である。高汎で測定する場合には，試料のnodeの位置を白金線などで1■刑り，測定榔全体を真空ベルジャー中で加熱する。写真右側はX－Yレコ＿ダで，試料の振動スペクトラムを周波数，温度，時間，対数時間の関数として記録する。チャートの右半分に共娠振巾と汎度または時問との関係が画か　　r　　　　　　写真！　本装置の全景れ，さらにバーニヤ式オートキャパシタにより，そ＾らの一都が周波数の関数としてチャートの左半分上に反復走査される。　なお超強力鋼などのように高い応カレベルで使用される材料の弾性係数を向上させる研究が要望されているが，本装置によれぼ，きわめて単時間に試料のヤソグ率，剛性率，体積弾性率たど各種弾性係数やその湿度依存性が白動的に測定出来るので，この方而の研究には極めて有力な研究手段である。　　　　　　　　　仕　　様　朋波数命砥囲　　　　　＝20～40，000サィクル　周波数反復走査概囲：ユ5，60，125，255，430サイクル　周波数標準　　　　：1，O00サイクル　周　波　計　　　　：計数型周波計　周波数精度　　　　：±0・0！％，1時間当りの周波数　　　　　　　　　特性土0．01％一1一ガス浸炭窒化法の特徴について　現在崖働車または機械二〔薬においてガス浸族法が広く利用され，技術的にもほぼ確立された段階に一ある。一方これらに利用されるプロパソまたはプタソを変成した浸炭ガスに5～ユ5％NH3の添加により，炭素と圃時に窒素も拡敬させることカミできる。これが浸燦窒化法（carbonitriding）である。原理が棚単であることが古くから知られていたが，我が国では殆んど爽用化されず，最近表而硬化部品の使用条件が苛瀦になり，同法の長所が＝阿認識されてきた。製造冶金研究部カ目工冶金研究室では王50mmφ衡状ガス浸炭炉を用いて，浸挟窒化操業の閉趣点および硬化鰯の諾姓質におよぼす少鑑の含金元素の影響を調べており，緕果の二，三を事階する。ユ）　浸炭窒化雰鰯気の浸炭能と窒化能　浸炊窒イヒ繰莱では鋼の表而炭素最または窒繁掻を管理することが最も重要な閲趣である。窒榊こおける表而炭素最は露点で管理するが，浸炭窒化では添加NH3の分解による水素最の増加により，永性ガス反応が移衡し，露一点が4～8℃に上昇する。そのためWetた煉況での操業となり炉気の微調整が露一榊こ敏感に表れないo箪者等は徴鐙のC肌が鋼のオーステナイトの平衡炭素捌こ籍しく変化を与えることから，ガスクロマトグラフにより煉知二1・の残留CH。を分析し，浸炊能を管理したo一例として阿鰍跣O℃，10％NH3添加では残留CH一最・O．5～0．9％に対し，炭索鐙0．6～ユ．O％の範鰯で随線閑係を示し，この方法はかたり効果的であった。次に浸炭窒化雰醐気における窒化能は窒素ガスまたはNHヨ釧こよるが窒素ガスの窒化能は低いため，NH3（厘）二Nd．，γ＿川ヅ←3／2　　H。（時）が支配的である。雰鵬気組成と表而窒素錐の閑係図から1／Tと．1二式の平　　閑1　ユo％　NH茗添加した浸炭余化啄　　　　　　　　　　　　　！，同気¢）ガス射U北とプL宇窄（20n1］11φ）ク）衡恒数（In　N｛、）×P私2／　　　炎附突化．肚（オーステナイ1・オ：1’i）P舳豊）の関係を求めると，薩線関係が得られ，表爾窒素鑑は残留Mユ萄鑑により支配されることがら蝿かになった。しかし同一条件でも浸僕能が璃加すると窒化能も上昇した縞果もあり，両者の関係はかなり複雑である。童た同時に一処理した薄板の窒素畳は丸棒表繭のそれより約0．1％程商い値を示し，窒化能の測定および欄御はかなり困難である。2）　浸炭窒化鰯の機械約性質　浸炭鰯の表而炭素畳は普逝0．8～王．0％を目標とするが，浸族窒化ではさらに0．2～O．8％Nの附加ができ，さらに優れた性質が期待され，その効果は常温よりも昇概状態で性質を改善するようである。筆者等は耐熱鋼軸受研究委負会で創案した五球式高温ころがり疲れ試験機（材技研ニェースNo．8（1965））を周い，浸燦臓と浸炭窒化臓の昇綴ころがり疲れ寿命の比較を行い図2にその縞果を示す。刷＝菜はり浸炭窒化胴は浸燦鰍こくらべかなり寿命11排Oが増加しており，周1ユ日試験況度を旭0℃，200℃と昇淑させる程その効果は著しい。同時に各試料舳こ商撤硬さを調べた結果，浸族窒化層硬さは浸族鰯に比較して，150．C～200oCの範魍では約Hv100程度高く，250℃以上では約Hv50稚高い伽を示した。この原閑はマルテソサイトの第一焼辰し殴階でε一carbonitrideかα”一窒化物（Fel．N2）のいずれかの析舳こよるものであるが，詳しいことは妙コらかでない。しかしながら浸巌窒化は昇汎しやすい榊記1の硬化法とし優れていることは理解されるであろう。1’1〃∵∵」凶2　測災淡た1文洲炎味1化し、た了％　Cr宴鵠の外淋こ之）がり疲れカ命I2　一α鉄中のSの拡散　鋼叶1に於ける硫黄の挙動と云う閲魎は治金学上の一つの重要諜魎とされ，それに関連して鉄1・ト1の硫黄の拡激と固溶度を主趨とする多くの研究がこれまでおこなわれて来たo　α欽巾に於ける硫焚の閥溶度は極めて低いため（193℃で0．03at．％），かかる研究に於ては放射栓岡位元爽のみが帷一の利用Lうる手段であると云えよう。　これまでに轍告された多くの実験緒果から，次の諦、点が才旨摘されるo　1）αおよびγ鉄1・1・1の硫黄の体秋拡赦に．ついての多くの測定をまとめると，それらは混度の闘一数として，G．Se1belによる次武のごとく表わされるo　Dv竈1．35exp．（一48400／RT）cm2／sec．　2）　硫黄の蘭溶度は鉄の多緒晶体巾では単結総中よりも商く，平衡状態に於て硫裁は縞晶粒界に偏析する独い傾向を有している。　3）　α櫛域の全槻度に対して硫黄が結一駐、粒界に強力に選択約に拡散することは，すべての実験結果が言iE閉しているo　Se三belによれぱ，この粒界拡散はα鉄中の体秩拡敵の精密な測定を全く不可能にしてしまう程強いと云うo　鉄鋼材＊禍肝究部鉄鋼研究室ではα銚111・1に於ける硫黄の粒界拡散係数を精度良く求め，上記三、榊こ礫腕させてその緋果を論じる帥勺で次の炎験をおこなった。　電解鉄を溶製して作った試片は脆0℃で1時閥カl1熱して均質化した後葱冷した（縞1轟1粒の木いさは約100μ）o放射性トレーサーとしては蝸S（β糠エネルギーE珊エ砒声O．167MeV）を用い，これを多繍1胃1鉄の表醐に燕前させ，次でα鉄の柵度櫛囲内で拡散焼鈍をおこなった。拡紋表而から順次酬…珊をおこなって試料の残留表而放射能をそれぞれの伽附で2πガスフ1コーカウソタな川いて汕1j定し，舳線1og　C4（x2）……ωとlog　C＝f（x6パ）　　・12）とをプロットする（Cは浪度）。これら雨舳線が蔽線をなす湘分の勾配からそれぞれ体秋拡赦係数D。と粒界拡徽係数籔D口むδ（δは粒界の棚）とを討算することがl11来る。本災験では鉱蜘榊珂な免主かくして体洲広舷ク）侵入淡さを小さくし，D、，810匿伯O］O　　　　　　　　！／TX10一．K1鰯1　鉄中の硫黄の粒界拡赦係数Doむ∂の淑度依存性900　　800 700 ℃’、、、　　I、、9　　　10！／TX10一．’K’■ uの値は上記SeibeIの式から計算することとして，粒界拡散を主とした考察をおこなった。　粒界拡散係数碩は巾1線12）の勾配，拡散時閉およびD杣から計算し得るoD血凸δを1／Tに対してブロットすると，図1に示すごとく690℃以上ではアレニウスの式に従うため，　　D班凸δ＝2，2×10－6exp．（一27000／RT）cm3／secとして表わすことが1土1来，粒界拡散の活性化エネルギーQ螂ド27000caVmo1は体秋拡故に対するQF48400ca！／mo一に比して著しく小さいことが閉らかで，粒界拡赦が顕榊こ認められる。このことはオートラジオグラフによっても刎らかである　一プテ，690℃以下においては，計算された粒界拡微係数項D螂凸δは急激に低下しはじめるoこの現象は汎度の低下につれて鉄中への硫黄の蘭溶隈が葱激に減少し，ある脇界楓度で粒界に於ける硫荻の濃度が醐溶限より碕いものとたることによるoこのため児掛け」二の拡舷係数項の洲定他がかかる二次的な現象のために奥の物理的・数倣より低いものとなる。これと剛誰な軌壊は侵入深凄洲線ωの爽湖近倣においても概察されたo◇短僖◇　3月工Olコに二階堆科学披術庁長宵、随負5名の来所があり争繍木所長の案内で当所の現況を漉察された。一3　一　帰朝報告　　　　　特殊金加材舳訓＝ゴピ部　武内丈児　筆老は昭和40年11月から41年10月まで長期在外研究員として米国Utah州の州都SaIt　Lake　cityにある’Uni▽ersity　ofUtah（略してU．ofU．という）に留学する機会を得た。1850年創立のU．of　U．はMissou工i川以西では汲も廿い州立大学で（UtahStateUniversityというのが〃1」にある），市の束端Wastch　Rangeのふもとの高台に位肚しており，正11一」からはdown　townの向うにGreat　Salt　Lake（塩分浪度が海水の6倍で死海についで第2位）が1眺められる。U．of　U．は理工学，文学，杜会学をはじめ医学，軍事学，芸術に至るまで，ありとあらゆる学科を持つ総合大学で，“The　Theory　of　Rate　Process”で有名なDr．HenryEyringがGraduateSchoo1のdeanをしているo　Department　of　Metanurgy　andMeta11urgical　Engineeringには米国における湿式冶金の第1人者といわれるDr．M．E．Wadsw－Orthがおり，研究，1指導の中心となって活躍している。最近はthoria　ge1のsinteringに関するMeta1研究を数人の学生にやらせている。（J．ofのOct．1966にDept．of　Mept．of　Metal1urgyの紹介記亦が出ているので参照されたい）この学科には3人の中国人学生，2人の韓国人学生，それにイソド，イラソの学生もおり，非常に国際色娃かな教室瓜最である。またUtahには独争1一い日本人の11又容所があったので戦後そのまま住み着いた人達も非榊こ多く，黄色人楓こ対する差別は全然感じられなかった。　Utahを語る際に忘れることのできないものはSalt　Lake　Cityに総本山を持つMormon教である。その背東部から追われたMormon教徒がこのあたりに定着するようにたったもので，塊在Utahの総人口約100万人の60％がMormonであるといわれている。したがって州内の主要企業はすべてMormonの支酉己Lドにあり，ここで成功世界最大の露天捌り鋼鉱山しようと思えばMor－mOnにたらなければならないとまでいわれるほどである。勿諭大学も例外ではなく教授などはほとんどすべてMarmonである。Mormonの教会は東京では広尾にあり，宣教師として日本に行っていたことがあるという学生も何人かいた。そして彼等の目本語の上手なのには燃かされた。（U．of　U．にも日本語の諦座があり，Ph．D．の語学の試鹸には日木語を避択することもできる）　UtahでMormonとともに忘れることのできたいものは豊富な地下資源のことであろう。Au，A9，Cu，Pb，ZnをはじめFe，Mn，Hgの鉱石から石炭，石油など非常に多様である。なかでも有名なのが．Cuで，全米の30％を産出している。しかもそのほとんどがBinghamCanyonのたった1つの鉱山から産出されるのだから艦きである。この鉱山はKennecottCoPPerCorp．のUtah　CopPer　Divisionに属し，Salt　Lake　Cityの西南約50kmに位置する世界最大の露天堀り鋼鉱1⊥1で，直径約3000m，深さ約：700mの巨大なスリバチの底からは昼夜の別なく鉱石が堀り出され，Gerfie1dにある製錬所へと運ぼれている。ここでは転炉の操業をすぺて電子計算機で制御している。ただし筆老の訪れた40年12月には残念ながらまだ電子計算機は動いておらず，2～3ケ月後に助き出すとのことであった。　U．of　U．における筆老の研究テーマは「希土類・トリウムの分離・病I幽」ということで，突際に実施したのはその中のごく一音11であり，しかも，なおかなりの追加実験が必要なために，いまだ発表の殴階に至らないのは独念である。編集兼発行人印　　　　刷（通巻第g9号）　　　　　発行所吉　　村　　　浩奥村印刷株式会杜東京都千代田区西神1』」1の10科学技術庁金属材料技術研究所　　東京都目黒区中目黒2丁目300番地　　　電話　目黒（7！2）3181（代表）4