JP5766476B2 - ショットピーニング投射材用粉末およびそのショットピーニング方法 - Google Patents
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Description
(1)質量%で、Bを2〜8%、残部Feおよび不可避的不純物よりなり、その粒径が75μm以下の高硬度アトマイズ粉末を、30%以上含むことを特徴とするショットピーニング投射材用粉末。
(2)Ti、Cr、Mo、W、Ni、Al、Cの1種または2種以上含有し、かつ、下記(1)式の範囲を満たす前記(1)に記載のショットピーニング投射材用粉末。
(Ti%/10)+(Cr%/25)+(Mo%/10)+(W%/6)+(Ni%/10)+(Al%/10)+(C%/1)≦1.00 … (1)
本発明の特徴は、Bを2〜8%含む本合金系投射材において、微粒子になると硬度が上昇することを見出し、この投射材を一定割合以上含む投射材をショットピーニングに用いることにより、被処理材表面に大きな圧縮残留応力を付与できることを見出したことである。特に本合金系投射材は、粒径が小さくなるにしたがい、Fe−B系状態図には存在しない、Fe3 BやFe23B6 などの非平衡硼化物が多量に生成することを見出し、単なる組織の微細化ではなく、構成相が非平衡相へ変化することにより、大幅に硬度が上昇する現象を見出したことにある。
B:2〜8%
本発明合金においてBは平衡相であるFe2Bを生成するとともに、粒径が小さくなるにしたがい、Fe3BやFe23B6 といった非平衡相を生成し、高硬度化を図るための必須元素であり、2%未満では粒径が小さくなるとともに硬度が上昇する効果が小さい。8%を超えると、粒子が著しく脆化する。また、Bは添加量の増加に従い、同一粒度における、硬度上昇と脆化を同時に進めるため、その添加量は、好ましくは2〜7%、より好ましくは3〜5%である。
本合金系投射材は、粒径が小さくなるにしたがい硬度が上昇する。75μmを超える粒度では、大きな硬度上昇が見られない。好ましくは45μm以下、より好ましくは25μm以下である。
(Ti%/10)+(Cr%/25)+(Mo%/10)+(W%/6)+(Ni%/10)+(Al%/10)+(C%/1)≦1.00
本合金系投射材において、Ti、Mo、W、Cは硬度上昇に効果のある添加元素であり、Cr、Ni、Alは耐食性を改善する効果のある添加元素であり、いずれの元素も必要に応じて添加することができる。しかしながら、(Ti%/10)+(Cr%/25)+(Mo%/10)+(W%/6)+(Ni%/10)+(Al%/10)+(C%/1)が1.00を超える範囲で添加してしまうと、粒子が著しく脆化する。
75μm以下の粒子は硬度上昇効果が大きく、この粒子を30%以上含む粒子を投射材として用いることにより、大きな圧縮残留応力が得られる。好ましくは50%以上、より好ましくは70%以上である。
に示す投射材のX線回折パターンから分かるように、例えば、図1の本発明例である表2のNo.1(粒径25μm以下)と比較例である表2のNo.13(粒径126〜250μm)の場合の投射材のX線回折パターンに示すように、粒径の違いによる構成相の変化を示している。このように本合金系の投射材は、同じ組成であっても、その構成相は粒径によって全く異なる。このような構成相の変化が、粒径による硬度変化の原因になっていると推測される。
表1〜4に示す供試粉末として、所定の組成に秤量した原料を耐火物製坩堝でアルゴン雰囲気中にて誘導溶解し、坩堝底部の出湯ノズルより出湯し、ガスアトマイズにて粉末を製造した。得られた粉末を25μm以下、26〜45μm、46〜75μm、76〜125μm、126〜250μmに分級し、樹脂埋め、研磨した試料を用い、ミクロビッカース硬度計により荷重25gで硬さを測定した。この時、各組成の粉末ごとに、126〜250μmの粒子の硬さを100とし、各粒径の硬さを相対硬さで評価し、粒径が小さくなることにともなう硬度上昇を評価した。
また、耐食性については、ガラス板に貼った両面テープ上に、46〜75μmに分級した表3に示す組成の粉末を敷詰め、これを温度70℃、湿度95%、96時間の条件で、湿潤試験し、耐食性に及ぼす添加元素の影響を評価した。全面に発銹したものを△、一部の発銹に留まったものを○とした。
〜250μmの粒度のものを、表4に示す割合で混合して用いた。なお、評価は、各組成の投射材について76〜125μmの投射材を100%用いた時の最大圧縮残留応力値を100とし、他の粒径を所定の割合で混合したものの最大圧縮残留応力値の相対値で評価した。成分別に評価するのは成分によって最大圧縮残留応力値が変化することから成分の影響と粉末の構成相に相関のある粒径の影響とが混在し、粉末の構成相に相関のある粒径の影響が純粋に評価できず、このため本発明の効果が明確に示すことが出来なくなるためである。本発明では最大圧縮残留応力値の相対値が107以上になる粒度については粒度を小さくする効果があると認め本発明例とした。
Claims (3)
- 質量%で、Bを2〜8%、残部Feおよび不可避的不純物よりなり、その粒径が75μm以下の高硬度アトマイズ粉末を、30%以上含むことを特徴とするショットピーニング投射材用粉末。
- Ti、Cr、Mo、W、Ni、Al、Cの1種または2種以上含有し、かつ、下記(1)式の範囲を満たす請求項1に記載のショットピーニング投射材用粉末。
(Ti%/10)+(Cr%/25)+(Mo%/10)+(W%/6)+(Ni%/10)+(Al%/10)+(C%/1)≦1.00 … (1) - 請求項1または2に記載のショットピーニング投射材用粉末を投射材に用いるショットピーニング方法。
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