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SCM435の焼ならし後の金属組織と偏析について

１．はじめに

　前回のトピック^1）では、低合金鋼SCM435を焼鈍した際に生成されるフェライトバンドの合金元素の量を分析した結果、MnやCrの量がフェライト組織では少なく偏析し、パーライト組織では多く偏析していることを確認しました。ここで、フェライトバンドは焼ならしするとかなり消失しますが、その部位の合金元素の偏析は残るため、焼ならし後の金属組織にも偏析の影響は残ります。
　今回は、前回のトピックで用いたSCM435について、焼ならしを行った際に生成された帯状の金属組織について成分分析などを行いました。

２．実験

【実験方法】
　市販の機械構造用合金鋼SCM435（φ19mm、長さ20mm）について、850℃に15分保持後に空冷の焼ならしを行い、長さ方向の断面を鏡面研磨および腐食（硝酸アルコール溶液：HNO₃ 5ml、エチルアルコール 100ml）したものを試料としました。この試料について、金属組織観察（オリンパス光学工業（株）製 金属顕微鏡 BX-60M-53MB型）、ビッカース硬さ試験（(株)明石製作所製 微小硬度計 MVK-G2）および走査電子顕微鏡によるEDS分析（日本電子(株)製 走査電子顕微鏡 JSM-IT500LA）を行いました。

【実験結果】
　まず、低倍率で観察した試料の金属組織を図1に示します。図において、試料の長さ方向は横方向です。画面の矢印で示した位置に周囲より白っぽく見える組織（帯状組織と呼ぶことにします）があることが分かります。
　次に、帯状組織とそれ以外（通常組織と呼ぶことにします）の金属組織を高倍率で観察した結果を図2に示します。図より、帯状組織は通常組織とは異なる組織であることが分かります。このことを調べるため、帯状組織とその周囲の通常組織のビッカース硬さ試験を行いました。硬さ試験の結果（HV0.05）を図3に示します。帯状組織は通常組織に比べてかなり硬いことが分かります。


図1　試料の断面の金属組織（低倍率）




図2　帯状組織（上）と通常組織（下）（高倍率）


図3　帯状組織と通常組織の硬さの比較

　帯状組織が硬い理由を調べるため、試料の帯状組織と通常組織の各三か所について走査電子顕微鏡によるEDS分析を行いました。表1に、Si、Mn、CrおよびMoについて定量を行った結果を示します。ここで、EDSで得られる定量値はあくまでも目安となります。表より、定量を行った全ての元素が帯状組織に多く偏析していることが分かります。ここで、MnやCrは焼入性を高める元素であることや図3の硬度を考慮すると、帯状組織の組織にはベイナイトやマルテンサイトが多く含まれていることが推測されます。

表1　帯状組織と通常組織の定量結果（定量値は三か所の平均値、質量%）

金属組織	Si	Mn	Cr	Mo
帯状	0.39	0.95	1.37	0.47
通常	0.26	0.75	0.99	0.13

参考文献

1) 炭素鋼S50Cと低合金鋼SCM435の焼なまし後の金属組織と偏析について
http://www.iri.pref.niigata.jp/topics/H30/30kin11.html

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