クロムバナジウム鋼（記号Cr-VまたはCrV、6000シリーズSAE鋼種、しばしば「ボスAA」[1]として販売される）は、炭素（0.50%）、マンガン（0.70～0.90%）、シリコン（0.30%）、クロム（0.80～1.10%）、バナジウム（0.18%）を含む合金鋼の一種である。一部の形態は高速度鋼として使用される。[2]クロムとバナジウムはどちらも鋼の硬化性を高める。クロムはまた、摩耗、酸化、腐食に対する耐性も向上させる。[3]クロムと炭素はどちらも弾性を向上させる。[4]
構成効果
クロム
クロムは、主に鉄からなるマトリックス内で炭化物形成剤として作用する。炭化物は最初、最も近い隣接原子を利用して形成されるため、統計的にはM 2 Cの形で鉄が優先される。鋼では、Mは通常Cr、Mo、V、Wである。これらは、マトリックス内で半整合のHCP炭化物を形成する元素である。焼戻し中に、これらの炭化物は鉄含有量が減少し、他の炭化物形成元素が増加する。 [5]これらの炭化物は、焼戻し中にマトリックス内の炭素をさらに削減し、耐酸化性と耐食性を向上させる。炭化物が半整合であるため、析出物せん断とオロワンループの中間のどこかで作用し、普通鋼に比べてピーク強度が大幅に増加する。この結果、整合硬化、弾性率硬化、非変形粒子の3つの方法で作用する析出硬化が生じる。さらに、M 2 C炭化物のサイズは、普通鋼のセメンタイト炭化物よりも小さい。その結果、析出物が微細化し、母材内部の欠陥として作用して破壊に至る。材料の欠陥が破壊に至るメカニズムは、破壊力学に基づいている。
ここで、a は材料の重大な欠陥または亀裂、Κ Icは材料の破壊靭性、σ yは材料の降伏強度です。
バナジウム
バナジウムはクロムと共に炭化物を形成します。さらに高温ではMC（Mは通常VとNb）を形成します。これらのMC炭化物は、ゼナーピンニングの原理に従って結晶粒をピンニングする役割を果たします。超高強度鋼では、この機構を利用して再結晶により結晶粒径を小さくし、高温でこれらのMC析出物によってピンニングされます。この機構による強化は、ホール・ペッチの式に従います。
ここで、σ 0は大きな結晶粒の母相強度、k yは相関定数、d は粒径です。通常、10μm 付近で顕著な強化が見られます。ゼナーピンニングを用いて結晶粒を機能的に固定するために必要な析出物分率とサイズは、高温での保持時間と、溶体化またはオーステナイト化に通常使用する温度に依存しますが、一般的には、粒子サイズと結晶粒を固定するために必要な相分率との間には、約1ナノメートル単位まで線形相関が見られます。[6]空気溶解法によって系内に残留する窒素は、より安定した炭窒化バナジウムを生成することができ、高温安定性を維持できます。このメカニズムを加工後にゼナーピンニングと併用することで、鋳放し状態よりも微細な結晶粒構造を実現できます。これは、凝固後に結晶粒サイズを縮小できる数少ない方法の一つです。 [7]
参照
参考文献
- ^ 「Duro Metal Products & Indestro Manufacturing、6ページ」。Alloy Artifacts、2015年10月6日。 2022年7月3日閲覧。
- ^ Efunda（2012年9月30日閲覧）：
- 「AISI 6118 H」。
- 「AISI 6118」。
- 「AISI 6150」。
- 「AISI 6150 H」。
- ^ “クロムバナジウム鋼”. 2012年10月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年9月30日閲覧。
- ^ "バナジウム鋼". farlex.com/ . 2012年9月30日閲覧。
- ^ GB Olson、TJ Kinkus、JS Montgomery、「AF1410鋼における多成分M2C炭化物析出のAPFIM研究」、表面科学、第246巻、第1～3号、238～245頁、1991年。
- ^ オルソン、「GB超高強度鋼技術におけるイノベーション」、GBオルソン、M.アズリン、ESライト（編）、第34回サガモア陸軍研究会議議事録、pp.434-437、1990年。
- ^ Baker, TN バナジウムマイクロアロイド鋼のプロセス、微細構造および特性。材料科学技術、25(9)、pp. 1083–1107。2009年。
