Title
鋼の被研削性に及ぼす熱処理の影響
Author(s)
福本, 功; 糸村, 昌祐; 平敷, 兼貴; 長谷川, 嘉雄
Citation
琉球大学工学部紀要(27): 11-19
Issue Date
1984-03
URL
http://hdl.handle.net/20.500.12000/1994
Rights
珠球大学工学部紀要第27号ｌ1984年 1１
鋼の被研削性に及ぼす熱処理の影響
福本功蒙糸村昌祐．平敷兼貴｡長谷川嘉雄.＊
lnfluenceofHeatTreatingCondition8
ontheGrindabilityofSteel
IsaoFuKuMoTQShosukeIToMuRAKenkiHhsHIKIandYOShioHAsEGAwA
Summary Variousinvestigationwerecarriedouttoclearthegrindabilityofvariousstruc・ turesformedbytransforrTntionoftheaustenitephaseinsteelandthefollowingre‐ sultswereobtained： （１）Thegrindingforcesandroughnessofthegroundsurfacewereindependentof thehardnessofworkpiecesbutdependentonthestructure． （２）Thegrindingforcesandroughnessofthegroundsurfaceshowthemaximum valueintheglobularpearlitestrｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｖａｌｕｅｉｎｔｈｅｌowerbainite structure． （３）Thedepthofthegroundsurfacelayerreachesthemaximumvaluemthe martensitestructureandtheminimumvalUeinthelowerbainitestructure． KeyWords:GTindability・HeatTYeatment,LowerBainite・GlobularPearlite,ＡＩＣ 比較した結果接線方向においては，焼入れ鋼が軟鋼 より低いことを指摘し，これを切りくずの形状変化よ り説明している。 ところで､一般に硬さは，複合組織の硬さの平均値 としてとらえられるのごむしろ熱処理による目的組 織例えlユパーライト，ベイナイト，マルテンサイ ト，ソルパイト，トルースタイトなどと直按結びつけ て，被研胤雌をilWi価する方がよ')熱JMp理のM`轍lを適確 に把握できるものと考えられる。 そこで、本研究においては，金属組織学的立場より JISS50Cを用いて,被削材の金属組織を変化させたと きに，鋼の被研削性がどのように変化するか検討を行 った。 １．緒言 鋼の被研削性は，熱処理組織によって大きく左右さ れる。 従>|亀被研削性に対する熱処理の影響を評価すると きに，被削材の硬さをパラメータとして整理する例が 多く見られる。例えば｝Ｍ､Ｃ､Shawら(''はけ組織や ､､i［の異なる鋼材の研削実験において，硬度や組織は 研削1113抗には全く繍辮しなかったと報告している。ま た，佐久間ら(2)の単一切れ刃による研削実験におい ては‘研削tlE杭は，研削速庭被削材の炭紫量及び熱 伝導率により定まるとしている。 さらに，中山ら(3〕は，焼入れ鋼と軟鋼の研削抵抗を 受付：1983年10月31日 ロメ .､大阪大学工学部機械工学科鋼の被研削性に及ぼす熱処理の影騨：稿本・糸村・平敷・長行川 1２ ＴａｂｌｅlChemicalcompositionofmateria］ ２．実験装置及び方法 供鋳ｲ料は，JISS50Cを用い，その化学成分を Tab]ｅｌに示す。熱処理条件をＴａｂｌｅ２に示す。 記号のＭは焼入れ処理，Ｔは低MajilA戻し，Ｓは高温焼 戻し，ＵＢは高溢腫iH3変態典lU圏,ＬＢは低i赴恒IAB変態 処趣‘Ｐな焼なまし処理，ＧＰは完全球状化焼なま処 理を行った．次に研削条件をＴａｂｌｅ３に示す。 Ｓ５０Ｃ
o700pO9
Tab]e2Heattreatingconditions Tab】e3Grindingconditions MateriaIChemicalcomposition(ﾂb）
Ｃ Sｉ Ｍｎ Ｐ Ｓ Ｓ５０Ｃ ０．５ ０２６0.701
00090０１３
Structure
HeattrSatingcondition
Ｈｖ
Martensite
Troostite
Sorbiie
U､Bainite
LBainite
PearIite
GPearlite
900℃xO5h`ＷＱ
900℃xO5h`WQ4PO℃xlh`ＡＣ
900℃xO5h,WQj55CrCX1hJAC
90CrCxO5h,45CfCxO､5ｈｓB』ＡＣ
900℃x０５h,30CFCx0.5ｈＳＢＪＷＱ
90(FCxO5h,FＣ
900FＣＸＯ､5MVQ70CfCx3h`ＡＣ
８７３
４４４
３４８
２８２
４２９
２１９
１９６
Ｍ
Ｔ
Ｓ
ＵＢ
ＬＢ
Ｐ
ＧＰ
CIassificanions
Condition
Sｉｚｅｏｆｗｏｒｋ
pieceWheeIspeed
Workspeed
Dｅｐｔｈｏｆｃｕｔ
Dressing
GrindingfIuid
Grindingmethod
GrainofWheel
GradeofWhee［
GrainsizeofWheeI
StructureofWheel
BondofWheel
SizeofWheel
GrindingMachine
10xlOx50mmj5xlOxlOmm
1933ｍﾉｍｉｎ
６ｍﾉｍｉｎ10-50
ﾉuｍ１０/uｍｘ２
ｎｏ ００６ｍ/ｍiｎ
PIungeGrinding
ＷＡ Ｌ6０
、 Ｖｄ１８０ｍｍｘｄ３1.75ｍｍｘｌ２ｍｍ
ＯｋａｍｏｔｏＰＦＧ－４５０Ｃ
琉球大学工学部紀要第２得，198坪 1３ 研削抵抗のiⅢl定は，八角形弾性リングにひずみゲー ジを貼り付け，接線及び法線方向の研削抵抗の変化を ゲージの弾性ひずみの変化として動力計でｿ検出し，電 磁オシログラフに記録し算出した。 仕上面あらさは，小坂触金徴あらき計を用い，研削 方向に対し直角方向に求めた。同時に，加工変質厨の 硬度分?ｲ1Jも研削表耐塾ら深さ方向にマイクロビッカー ス､【度計によ')求め比較検討した。 ３．実験結果と考察 本実験で得られた金属組織．マルテンサイト(Ｍ)， トルースタイト(Ｔハソルパイト(Ｓ)，上部ベイナイ ト(ＵＢ),下部ベイナイト(ＬＢ),層状パーライト(Ｐ)， 球状'←ライト<ＧＰ)をPhoto､１に示す。 次に，研削抵抗と被削材の硬度の関係をFig.１に 示す.接縦法線方向の研削抵抗は、いずれも同様の １ １
（ヱ）こ《十匹・のどｏＬｍＥ℃仁一』①
:Iiliill1Iiiiiiilll
ＤｎｈＯ【 ＤＵ０ＺＹＤｍＣMicroVickersHardnessOHv
Filg＿lRelationbetweengrindingfoにeandmicrovicke帽hardnessofworkpieces
lWilｲﾘを示し，法線方向においては，接線方向と比較しると，硬度差がiIiｳ700Ｈｖあるにもかかわらず，研削
て50％穐高い値を示す。研削抵抗と被削材の硬度との抵抗においては，接線，法線方向ともほとんど差異が
関係をみると，′←ライト組織においては，層状,球ない。以上のことより，被削材の硬度とmH3l抵抗との
状のいずれもピッカース硬度約200Ｈｖであるに６か問には，一義的な対･応関係は見出せない。
かわらず，研削抵抗は球状力靴0％程高く著しい差異をそこで；被削材の金属組織の立場より研削抵抗を蟹
示す。また層状'←ライトとマルテンサイトを比較す理した結果をFig.２に示す。接線方向において，球
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マ ーfii球大学工Aih識己要第27号，1984年 1５
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状パーライトが踊駄:己下部ベイナイトが］iIMI､となっており，法線方向においても同様な傾向となっている。
次に，仕上耐あらさについて検討を行った。その膿
Jilpm〕lilX粒切れ刃はランダムな分布状態を呈している ため，同一表面状態の砥石による切削条件を設定する 目的でFig.３に示すように７個の工作物を同時に研 削する方法を用いた。Fig.４に触針式あらさ計によ るiMII定例を示す力、あらさ曲線は非常に良く類似した プロフィールを示していることがわかる. （Ｚ）シ」Ｑ二」①２。」⑦直一℃仁一』①小｡|GPlUB|『|＆
Ｔ Fig2Comparisonofgrindingforceｗｉｔｈ respecttothernicrostructuresof Fig.３Grindingmethodofgroundsalface workpieces roughness幽l
GIobula「Pearlite-w～……－Ｖ~､～ww~wV…僧
Ｐ圏rIiIe~-1hWｒ'１－トー……~'診､A卿v1w､~Y…
UpperBainile…(ﾊﾉｰﾍｰﾂﾞ､～……~vRw--～湾ｗｗ,.…ﾍY､､ノー
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Fig.４ProfuesofgroundsurfaceFig.５に被削材のliiIi度と研削抵抗および仕上iriあらさの関係を示す。仕上面あらさは，研削衰面の凹凸
鋼の被研肖雌に及ぼす熱ju鰹の影響：福本・糸村・平蝋・長谷川 １６ となっている。 次に,加工変質屑麺鍍分布をFig.７(a)(b)(c)に示 すｂ図中のプロットはilll定(直の平均|iiiであI)，これをも とにＡＩＣ法(AkaikeInformationa]Criterion)い’ を用し､近似式を決定した。 すなわち，多項式近似で ｙ＝αＯ＋α】工【＋ａ２ｒ２＋………＋ZJnrn 工：研削表面からの深さ 〃：マイクロピッカース硬度 と仮定し，次数を１～１０次の範囲で各ＡＩＣ値を求め， ji麺近似式を決定した。例えば，パーライトの場合 Fig.８に示す次数とＡＩＣの関係が得られ，２次の （乙匠．８Ｂｕ２２ｂ （一とユ）司信区 MicroVickers由rdnessqHv Fig`５Grindingfo“eandRmaxversus microvickershardnessofworkpieces で決定されるため，法線方向の研削抵抗のみに左右ざ 札研削抵抗が大きいものは，塑性変形も大きく，仕 上面あらさもiii犬している。Fig.６は,仕上面あらさ へ Ｅ ユ ■■
寡鬘鑿
、【Ⅱ刀、 ９｡凸【ｍＨＸ DqpIhIr創祠GrmndSurf“●(PYm Fjg7(a）Hardnessdistributionintheground surfacelayer韮
ＡＩＣ値が蛾'j､であることから，２次の近似式が決定 さ札Fig.７(b)に示す２次の多項式近似曲線が得らｵし た。他の組織i;ｲも同様な方法で近似曲線を決定した。 Fig.７(a)(b)(c)の結果より加工硬化している組織は '←ライト，球状'←ライト，＿上部ベイナイトであI)， 球状パーライトにおいては雄地の硬さより約55％も硬 化している。それに対し，マルテンサイトは雑地より 50％も軟化し，かつ加工変質liiの深さも30叩、と肢 も大きい。トルースタイトとソルバイトもわずかにｊｌｌｌ エ軟化しており，下部ベイナイトにおいては，jll工変 質層の深さは極めて小さい。ＰＧＰＵＢ－ＬＢＭＳＴ
Fig.６CompaTisonofroughnessofground
surfacewithrespecttothemicrostruc‐ turesofworkpiecesを各組織別に勘９浬したものでｂ法線方向の研削抵抗の
段も高い球状バーライトが6.3坪ｍと錘も粗く，研削
抵抗の最も低い下部ベイナイトが4.0浜、と最も良好
9０ 8０ 7０ 6０ 5０ 4０ 3０ ０ ７ ６ ５ ４ ２００３００ＡＯＯ５００６００７００８００９００'
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1７ シエ．射の写で』砲工ｍ」ロー筥シロ』ｕ一三 DeplhfrumGmund劃｢I…<}｣、） ３ ２ ２ シエ．開四こつ』困工い』ローＵ－ン。』Ｃ一三 DppthfromGroundSurfac●（岬） 400 Sorbite シエ．由凹①臣で』■エ⑪』のエ。』ン◎３一三 ◎ Ｃ ｡ 350 。 ｡ ０ ｡ 。 ０ ｡ ◎０ ０ 300 ０ ０ 100２００３００４００ DcpthfromGroImd5urfaCO(P、） 500 Fig.７(b)HaTdnessdistributioninthegroundsurfacelayeT綱の被研削性に及ぼす黙処理の影響：福本・糸村・平敷・長谷川 1８ シエ．、圃恒つ』⑩エ⑰」受。』シ◎』⑨』二 DGplhf面ThGrindmgSlrfaCe（l｣、） コエ．剛ロロロ』、エ喝』ロエｕ声ロ』Ｕｌｚ DeplhfromGroundSurIace<ｐｍ） 凸 ４ ３ ３ シエ。②８■ご』⑤エ２Ｓ可声。Ｂ』堂 玖幻 DPDlhIrDmGrDwnf
Fig.７(c)Hardhessdistributionintheg｢oundsarfacelayer
500 45Ｃ 40Ｃ ０ u〔xＪZpU３ＤＯ４００５００ ｡ ０ 。 ００ ｡ ｡ ＣＯ｡ 。 ｡｡ ｡ ◎ ◎ Ｌ・Bainite琉球大学工学部紀要
