炭化物 (たんかぶつ)     [t03]

【用語の意味】
炭素と金属元素の化合物。硬さの高いものが多く、耐摩耗性向上に寄与する。
【補足説明】

炭化物の硬さ熱処理の話では、鉄の炭化物「セメンタイト」がしばしば登場する。これは、焼入れのために温度を上げると、オーステナイト中に溶け込むので、共析炭化物という。2次硬化するときに析出して硬さを上昇させる炭化物も共析炭化物といえる。

それに対して、焼入れ温度でオーステナイト中に溶け込まない炭化物を共晶炭化物という。

この共晶炭化物は種類によって硬さや形態が異なる。VC(バナジューム炭化物)などはMC系炭化物と言われ、ビッカース硬さで3000を超える。鋼の焼入れ組織(マルテンサイト組織)の硬さは800HV程度であり、窒化層の硬さは1300HV程度なので、それら以上に炭化物部分は非常に硬いので耐摩耗性の優れた鋼には重要な要素である。

超硬合金はWC(タングステンの炭化物)をコバルトで固めたものであるので、これも非常に硬く、耐熱性があることがわかる。

下は日立金属のSLDの焼入れ焼戻し組織であるが、カタログでは、クロム系の炭化物が約15%あると説明されている。SLDこの炭化物は共晶炭化物であり、焼入れ時の加熱では消失しないもので、優れた耐摩耗性を発揮するが、一方では大きな炭化物はじん性を阻害する。

切削工具用の高速度工具鋼になると、さらに高合金化して炭化物量を高めていることもあって、そのじん性低下を防ぐために粉末化した粉末ハイスなども使用されている。

ハイスなどの高合金工具鋼は、耐熱性を高めるために500℃以上の高温焼戻しをするが、焼入れによって素地に溶け込まない共晶炭化物に加えて、焼戻しで微細な炭化物が析出して硬さが上昇する。これを2次硬化といい、これに寄与する炭化物は共析炭化物である。


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