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Fig.5‑3‑14 Arnount of retained austenite vs. austenitizing temperature. 1473
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与 え る 温 度 が 高 く な る9) W無 添 加 試 料 の 硬 さ が 全 体 的 に 低 い の は ， 残 留 γ
がW添 加 試 料 と 比 較 し て 多 い た め と 考 え ら れ る . 1373K以 上 で はW添 加 試 料 よ り 硬 さ の 低 下 が 少 な い が ， こ れ は 温 度 の 上 昇 に よ り γ中 の 合 金 元 素 固 溶 限 は 上 昇 す る が ， 他 の 試 料 と 比 較 し て 残 留 γ量 も 少 な い こ と か ら ， 合 金 量 が 少 な く 温 度 上 昇 に 伴 う Ms点 低 下 割 合 が 少 な い た め と 考 え ら れ る . Co添 加 試 料 は 高 温 か ら の 焼 入 れ で も 硬 さ の 低 下 がCo無 添 加 試 料 よ り 少 な い の は，1423Kか ら の 焼 入 れ 試 料 に お い て も 残 留 γ量が50%以下で， Co無 添 加 試 料 の70'"'‑'80%と 比 較 し で かなり少なく， 5%Coによる Ms点 上 昇 作 用 に 起 因 す る も の と 考 え ら れ る . Ni 添 加 試 料 は 全 体 的 に 硬 さ が 低 く ， 焼 入 れ 温 度 が 高 く な る な る と 急 激 に 硬 さ が 低
している. NiはMs点 を 低 下 さ せ て 残 留 γ量を 増 加 さ せ る た め と 考 え ら れ る . 過 共 晶 組 成 試 料 はM C量 は 増 加 し て い る に も か か わ ら ず 亜 共 晶 試 料 と 同 程 度 の 硬 さ で あ り ヲ マ ク ロ 硬 さ はM C量 より 基 地 硬 度 に 大 き く 依 存 す る も の と 考 え ら れる.
5.3.5 焼 戻 し 硬 さ に 及 ぼ す W，CO， Niの 影 響
焼 入 れ ・ 焼 戻 し 後 の 硬 さ に 及 ぼ す 合 金 元 素 の 影 響 を 調 査 す る た め ， 前 掲 Table 5‑2‑1の 試 料 NO.1'"'‑' NO.4を 多 く の 試 料 が 最 高 硬 さ を 示 し た 1323Kと残留 γ阜
の多い 1423Kで焼入れた後， 673'"'‑' 923 K で 1hrの 焼 戻 し 処 理 を 2回 繰 返 し 施 した. 1323Kで 焼 入 れ た 後 焼 戻 し た 試 料 は Fig.5‑3‑15 に示すように， Ni添 加 試 料 を 除 く い ず れ の 試 料 と も 約 823Kで 高 速 度 鋼 特 有 の 大 き な二次 硬 化 を 示 し ている. この二次 硬 化 は ， 王 と し て 焼 戻 し 第 四 段 階 の 炭 化 物 の 遷 移 に 起 因 す る が ， 残 留 γ中 の 固 溶 元 素 が 焼 戻 し二次 炭 化 物 し て 析 出 し ， Ms点 が 上 昇 し て 残 留γの 一 部 が マ ル テ ン サイ ト 変 態 す る こ と も 硬 化 に 寄 与 す る . 焼戻 し 第 四 段 階 の 温 度 域(773K'"'‑')で は ， 合 金 元 素 が 拡 散 し や す く な る た め ， 鉄 よ り 炭 化 物 形 成 能 の 高 い 合 金 元 素 (Cr，Mo， W， V) が 炭 化 物 を 形 成 す る よ う に な り ， 焼 戻しに よ り 析 出 し た セ メ ン タ イ ト が合 金 炭 化 物 に 遷 移 す る 10) 823K以 上 の 焼 戻し温度 で は ， 炭化 物 が 成長 し て 組 大 化 し ， ま た ， マ ル テ ン サ イ ト の 回 復 が 起 りF 軟 化 が 生 じ る . 焼 戻 し 硬 さ に 及 ぼ す 合 金 元 素 の 影 響 に 関 し て は ，
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添 加 試料 NO.1，NO.2の 方 が 無 添 加 の NO.3，NO.4 よ り 焼 入 れ 硬 さ が 高 く ， 焼戻 し 硬 さ も 高 い. こ の 原 因 と し て，W
添 加 試 料 は 焼 入 れ 後 の 基 地 中 の 合 金 元 素1000
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Fig.5‑3‑15 Vickers hardness vs. tempering temperature after quenched from 1323K.
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Fig.5‑3‑16 Vickers hardness vs. holding time at 823K of quenched specimens NO.1‑4.
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が Table5‑3‑1 に示す よ う に 多 く ，焼戻 し時に 硬 化 能 の高い焼 戻 し二次炭化 物 (M2型 高速度鋼 で は M Cお よ び M2CI3)) の 析 出量が 多 く な る と考えられる.
また， Co 添 加 試 料 は 著 し い二次 硬 化 を呈 し て お り ， 焼戻 し 硬 さ が高 く，Coが 次 炭 化 物 を 微 細 に 析 出 さ せ，二次 硬 化量を 増 す と の 報告 11)や炭化 物 の 析 出 凝 集 や フ ェ ラ イ ト 結 晶 粒 の 成長を 抑 制 す る と の 報告 12)と一致 す る . ま た， 試 料 No.l~No.4 について，最高焼戻し硬さを示した 823K で長時間保持後，グ巳 冷 し た 時 の 硬 さ を 保 持 時 間 と の 関 係 と し て Fig.5‑3‑16に 示 す . 硬 さ は 保 持 時 間 の 増 加 と 共 に 低 下 し て お り ， 二次 炭 化 物 の 粗 大 化 と マ ル テ ン サ イ ト の 回 復 が 原 因 と 考 え ら れ る . 28.8ks保 持 で は W の有無に関わらず， Co無 添 加 試 料 の 硬 さ が 大 き く 低 下 し て い る の に 対 し て ， Co添 加 試 料 は 高 硬 度 を 保 っ て い る . 86.4ks では， Co添 加 試 料 の 硬 さ も か な り 大 き く 低 下 す る が ， 無 添 加 試 料 に 比 べ る と 高く， Coが 組 織 の 粗 大 化 を 抑 制 し て い る も の と 考 え ら れ る . ま た ， 耐 熱 性 に 富む Coの 固 溶 強 化 作 用 が 働 い て い る 可 能 性 も あ る . W添加試料の方が， W 無 添 加 試 料 よ り 高 硬 度 側 に 位 置 し て い る が ， 高 温 保 持 に よ る 軟 化 防 止 に は Co の 効 果 が 大 き い .
残 留 γ量の 多 い 1423Kで 焼 入 れ た 後 ， 焼 戻 し た 試 料 の 硬 さ と 残 留 γ置の 変化を Fig.5‑3‑17，18に示す. 1323Kか ら の 焼 入 れ 試 料 と 異 な り ， 焼 戻 し 温 度 723~ 773Kで の 硬 度 低 下 が な い の は ， 焼 入 れ 時 に は 残 留 γ量 が 多 く ， 焼戻 しに 伴 う 残 留 γの 分 解 に 寄 与 す る も の と 考 え ら れ る . こ の 場 合 も 二次硬化が生じて，
1323K焼 入 れ 後 の 焼 戻 し 材 と 同 程 度 の 硬 さ を 示 し ， 残 留 γ量も 773K以 上 で 回 焼 戻 す こ と に よ り 十 分 減 少 し て い る .
5 . 4
結 言Fe‑2/2.3%C‑5%Cr‑5%Mo‑5.5/9% V ‑0/5 % W‑0/5%Co‑0/5%Ni 合 金 の 熱 処 理 特 性 に つ い て 調 査 し ， 次 の よ う な 結 果 が 得 ら れ た .
( 1 ) 凝 固 直 後 の 初 晶 γ内 の 合 金 元 素 分 布 が そ の 後 の二次 炭 化 物 析 出 や 熱 処 埋 特 性 に 大 き く 影 響 し て い る . 初 晶 γ内 の 合 金 元 素 分 布 は ， 共 晶 M Cに 接 す る ま で は ほ ぼ一様 で あ る の に 対 し て ， 共 品 M2C に 接 す る 個 所 で は， こ の 共 晶 に 近 づ く に つ れ て Cr濃度は増し，
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濃 度 は 低 下 し た . こ の よ う な 偏 析 が y+
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Fig.5‑3‑17 Vickers hardness vs. tempering temperature after quenched from1423K.
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Fig.5‑3‑18 Amount of retained austenite vs. tempering temperature after quenched from 1423K.
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化 物 域 に 保 持 し た と き に 析 出 す る 二次 炭 化 物 の 分 布 状 態 に 影 響 を 及 ぼ し ， M2C 炭 化 物 近 傍 で は M6C， デ ン ド ラ イ ト ア ー ム の 中 央 部 に は M Cの析出量が多く な る . さ ら に ， こ の二 次 炭化 物 の 析 出 に 伴 い 基 地 中 の 炭 化 物 生 成 元 素量 が 低 下 す る が ， 基 地 中 に 残 存 す る 固 溶 合 金 元 素 は 焼戻し時に炭化物として析出し，
次 硬 化 に 大 き く 寄 与 す る .
(2) Coはγ基地中に選択的に分配され， Ms点 を 上 昇 さ せ ， パ ー ラ イ ト お よ び ベ イ ナ イ ト 変 態 の 臨 界 冷 却 速 度 (Vp，VB) を 大 き く す る . Wは Ms点 を 上 昇させ， VBを 大 き く す る 作 用 が あ る .
(3) 焼 入 れ 硬 さ は ， マ ル テ ン サ イ ト の 硬 さ と 量 ， し た が っ て γに 固 溶 す る C と 合 金 元 素 量 に 依 存 し ， 各 合 金 ご と に 最 高 硬 さ を 示 す 焼 入 れ 温 度 (T本)が ある. Coは 焼 入 れ 温 度 を
T
本以上に上げても硬度の低下が少ないが， Ms点を 低 下 さ せ る 作 用 の あ る Niは 残 留 y量 を 増 加 さ せ て 硬 さ を 低 下 さ せ る .(4) 焼 戻 し に よ り 全 て の 試 料 で二次 硬 化 が 生 じ て お り ， 特 に Coは 焼 戻 し 次 硬 化 量 を 著 し く 増 す. ま た，823K付 近 で の 長 時 間 保 持 に よ る 軟 化 を 抑 制 す る効果がある.
参 考 文 献
2 円 山 弘 : 熱 処 理 17 (1977) 198
3 R. L. Miller: Trans actions of The ASM 57 (1964) 892 4 Chongmin Kim: J. of Heat Treating 1 (1979) 43
5 E. Scheilヲ Z.Metallk， 34 (1942)， 70
6 小 野 幸 徳 ， 武 智 勉 ， 村 井 典 子 ， 大 城 桂 作 : 金 属 学 会 誌 56(1992) 802 6) P. Villars， A. Prince and H. Okamoto: Hand book of Ternary Phase Diagrams (ASM International③) 5 (1995) 886
7)須 藤一， 菊 池 寛 ， 牧 正 志 ， 佐 久 間 健 人 ， 田 村 今 男 ， 田 中 良 平 : 鉄 鋼 材 料 ( 本 金 属 学 会 ) (1985) 45
8 )
日 本 学 術 振 興 会 製 鋼 第 19委 員 会 : 鉄 鋼 と 合 金 元 素 ( 上 ) (誠文堂新光社) (1966) 2569) 沢 本 章 ， 柿 本 久 喜 ， 大 城 桂 作 ， 平 木 道 幸 : 鋳 物 59(1987) 402
10) 清 水 謙一， 木 下 修 司 ， 田 村 今 男 ， 邦 武 立 郎 ， 矢 野 満 ， 稔 野 宗 次 : 鉄 鋼 に お け る 変 態 と 析 出 ( 日 本 金 属 学 会 )(1968) 118
11) Wang Rong， H. O. Anden， H. Wisell and G. L. Dunlop: Acta metall. mater. 40 (1992) 1727
12) 日 本 学 術 振 興 会 製 鋼 第 19委 員 会 : 鉄 鋼 と 合 金 元 素 ( 上 ) (誠文堂新光社) (1966) 264
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