共晶炭化物 (きょうしょうたんかぶつ)[k27]

【用語の意味】
製鋼時に、溶液の状態から凝固してオーステナイトの状態になるまでに鋼中に析出する炭化物で、熱処理などでは固溶しない炭化物のことをいいます。
これを一次炭化物ともいうこともあります。

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【関連する用語】
 炭化物  焼戻し
【補足説明】

製鋼の際に溶湯を鋳込んで冷却して凝固させて鋼塊にする際に、融点の高い炭化物が鋼の組織中に析出します。
この炭化物の多くは、オーステナイト(すなわち鋼の素地)中に固溶しないもので、もちろん、造塊後の焼入れでもオーステナイト中に固溶しません。
その炭化物は共晶炭化物一次炭化物などと呼ばれます。これに対して、オーステナイト中に溶け込んだ状態の鋼を焼入れ焼戻しした時に、500℃以上の焼戻しで析出する炭化物を二次炭化物(または共析炭化物)という言い方をされる場合があります。

炭化物の形態や構成(成分)は、溶湯からの凝固条件で様々なものが生じます。これらの析出状態により、複雑に機械的性質や鋼材品質が変化しますので、製鋼方法や製鋼技術は鋼材品質に関係する大きな課題だといえます。
特に高合金工具鋼では、この製造履歴が工具の品質に大きく影響します。

一般的にも、共晶炭化物の組成や形状は耐摩耗性やじん性に反映するとされます。

共晶炭化物の耐摩耗性については、
1)炭化物の硬いほうが
2)量が多いほうが
3)粒の大きいほうが・・・・・

・・・耐摩耗性が高くなります。しかし、反対に特に炭化物の大きさはじん性を低下させる要因になります。

炭化物を構成する炭素と合金成分の割合が増えると、マトリックス(素地)中の成分が影響を受けますので、炭化物量は鋼材の機械的性質や特性を大きく変えます。このために、凝固時の制御技術は重要です。

切削用の鋼材では、小さくて種々の炭化物を均一に分散することがいいとされており、高炭素高速度鋼では「粉末ハイス」が良いとされるのはその理由ですが、これもまた、大きい炭化物がある溶製のハイスよりも耐摩耗性が落ちるという評価もあって、じん性と耐摩耗性を両立させて高性能化するのは難しいことです。

日立金属SLDの炭化物(カタログより)

日立金属のSLD(SKD11相当)のカタログ(倍率は不明)で説明すると、白く見える大きな炭化物が鋼塊が凝固時に析出した共晶炭化物で、全体の炭化物量が焼入れによって減少しているのは、共析炭化物が素地(マトリックス)に溶け込んだためですが、それは焼戻しすることで再び析出してきます。

ここではεと示されていますが、さらに500℃以上の高温焼戻しすると、焼きなまし組織のように共析炭化物が析出して、腐食されやすい組織に変化しますので、黒っぽい組織に見えています。



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